DE2416457A1 - Verfahren zur behandlung und aufarbeitung von rueckstaenden der destillation von phthalsaeureanhydrid - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIi. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER

5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90 2416457

Köln, den 3. A pril 1974 Eg/Ax

Rhone-Progil, 25, Quai Paul Doumer, 924o8 Courbevoie,

Frankreich

Verfahren zur Behandlung und Aufarbeitung von Rückständen der Destillation von Phthalsäureanhydrid

Die Erfindung betrifft die Behandlung und Aufarbeitung von Rückständen der Destillation von Phthalsäureanhydrid nach einem Verfahren, das es ermöglicht, den größeren Teil des in diesen Rückständen enthaltenen Anhydrids zu gewinnen und außerdem die schweren Rückstände in eine feste Form zu bringen, die leicht zu handhaben ist, wobei jede Verunreinigung von Gewässern und Gelände, in die diese Abfallprodukte abgeführt bzw. auf denen sie gelagert werden, vermieden wird.

Nach seiner Kondensation aus den aus den Oxydationsreaktoren austretenden Gasen wird das rohe Phthalsäureanhydrid im allgemeinen gegebenenfalls nach einer Alterungsphase zwei aufeinanderfolgenden Destillationen unterworfen. Hiervon dient eine Destillation zur Entfernung der die Verunreinigungen enthaltenden leichten Fraktionen und die andere zur Abtrennung des im wesentlichen reinen Phthalsäureanhydrids. Die Rückstände, die die schweren Produkte enthalten, gehen in den. Kocher der zweiten Kolonne zusammen mit einem wesentlichen Anteil an Phthalsäureanhydrid. Dieses Gemisch hat die Form einer in der Wärme leicht viskosen Flüssigkeit. Die Abtrennung des restlichen Anhydrids ist schwierig, während die Beseitigung der Abfallprodukte eine Ursache der Umwaltverschmutzung und ihre Handhabung aufgrund ihres physikalischen Zustandes ohne

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Rücksicht auf die Bedingungen, unter denen die Kolonne gefahren wird, unangenehm und schwierig ist.

Die vorstehend genannten Schwierigkeiten werden durch die Erfindung ausgeschaltet. Sie betrifft die Behandlung und Aufarbeitung von Rückständen der Destillation von Phthalsäureanhydrid nach einem Verfahren das dadurch gekennzeichnet ist, daß man aus dem Kocher der Kolonne, in der das Phthalsäureanhydrid destilliert wird, eine solche Produktmenge abzieht, daß das Volumen des Bodenprodukts der Kolonne im wesentlichen konstant bleibt, dieses abgezogene Produkt einer Dünnschichtverdampfung unter vermindertem Druck unterwirft, die im wesentlichen aus Phthalsäureanhydriddämpfen bestehende leichteste Fraktion in den Kocher zurückgeführt, die schwere Fraktion in eine Kolonne von kleinem Querschnitt führt und dann Wasser auf den aus dem unteren Teil dieser Kolonne austretenden Flüssigkeitsstrom sprüht, wobei die Zone, in der die Wasserzerstäubung erfolgt und durch die die Rückstände vor ihrer Abkühlung fließen, von der Atmosphäre durch eine Kammer getrennt ist, die mit dem offenen unteren Teil in Wasser taucht, an dessen Boden sich die in dieser Weise granulierten und verfestigten Rückstände absetzen.

Die Entnahme einer angemessenen Menge von Bodenprodukt der Kolonne erfolgt vorzugsweise kontinuierlich vom unteren Teil des Kochers. Es ist natürlich wichtig, daß die in der Zeiteinheit entnommene Menge die Destillation nicht stört, so daß es notwendig ist, den Flüssigkeitsstand des Produkts im Kocher im wesentlichen konstant zu halten. Diese Entnahme kann diskontinuierlich erfolgen. Das abgezogene Produkt wird in einer Vorlage gesammelt und kontinuierlich in den Dünnschichtverdampfer geführt.

Das Bodenprodukt der Kolonne besteht·aus den schweren Fraktionen des der Destillation unterworfenen Gemisches, enthält jedoch auch eine gewisse Menge Phthalsäureanhy-

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drid, das durch den Strom der schweren Produkte mitgerissen wird. Die Aufgabe in die Kolonne erfolgt in einer bestimmten Höhe. Der größte Teil des Phthalsaureanhydrids geht zum Kopf der Kolonne, während das Bodenprodukt der Kolonne im allgemeinen 80 bis 50 Gew.-^ dieser Verbindung; enthält. Hierdurch wird als Folge einer verhältnismäßig niedrigen Viskosität des heißen Gemisches seine Förderung in einer Leitung durch eine Pumpe erleichtert. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist jedoch auch außerhalb der vorstehend genannten Grenzen durchführbar.

Die wirksame Oberfläche des Dünnschichtverdampfers, in dem das Produkt beispielsweise durch einen Rotor mit Schaufeln verteilt wird, beträgt vorzugsweise 2,50 bis 10 m pro Tonne des behandelten Bodenprodukts der Kolonne pro Stunde. Die Schicht hat eine Dicke von weniger als 5 mm· Natürlich kann die Oberfläche der Dünnschicht größer gehalten werden, jedoch werden hierdurch die Anlagekosten unnötig erhöht. Der Druck in diesem Verdampfer beträgt vorzugsweise 60 bis j500 mm Hg, und die Temperatur an seiner Innenfläche liegt bei 2j5O° bis 28o°C, d.h. etwas über der Siedetemperatur von Phthalsäureanhydrid unter dem herrschenden Druck.

Die schwere Fraktion verläßt den Verdampfer durch Rohrleitungen und durch eine Flüssigkeitsreserve, die als Flüssigkeitsverschluß dient. Vom Austritt der letzten Leitung fließt der Flüssigkeitsstrom mit geringem Querschnitt in einen Behälter, der Wasser enthält, wobei er einen Raum durchquert, in dem Sprühdüsen Wasser bei einer Temperatur, die zwischen 0° und 100⁰C liegen kann, auf den Flüssigkeitsstrom sprühen.

Unter dem Einfluß der physikalischen und mechanischen Wirkungen des Wassers wird das Rückstandsprodukt hierbei in feste Körner umgewandelt, die sich auf dem Boden des Behälters absetzen. Die Wassermenge beträgt vorzugsweise

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mehr als 8 nr/Std. pro Tonne Bodenprodukt, das pro Stunde behandelt wird. Die Zerstäubungsdüsen sind unter einer Glocke angeordnet, die am oberen Teil um das Zulaufrohr dicht an dessen unterem Ende geschlossen ist und wenigstens 5 rom in den Wasserbehälter, der.das Granulat aufnimmt, taucht. Diese Glocke schließt somit einen von der Atmosphäre isolierten Raum ein, so daß keinerlei giftige oder korrodierende Dämpfe in die Atmosphäre gelangen können.

Das kondensierte Granulat mit einem mittleren äquivalenten Durchmesser von 1 bis 20 mm wird anschließend mit Schaufeln oder mechanischen Mitteln aus dem Behälter entfernt und gelagert oder vernichtet. Es gibt in der Kälte keinerlei Geruch ab. Da es praktisch unlöslich in Wasser ist, wird jede Verunreinigung bei seiner Handhabung oder Lagerung vermieden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform" des Verfahrens wird das Wasser in einen Behälter eingeführt und dann umgewälzt, wodurch jeder Austritt von Abwasser vermieden wird.

Das Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Abbildung ausführlicher beschrieben. Diese Abbildung zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Behandlung und Aufarbeitung von Destillationsrückständen von Phthalsäureanhydrid.

Das als Kopfprodukt übergehende Phthalsäureanhydrid wird durch Leitung 1 in die Destillationskolonne-2 eingeführt, die auf einen Kocher 5 aufgesetzt ist, dessen Heizsystem bei 4 angedeutet ist. Das gereinigte Anhydrid wird Über Kopf durch Leitung 5 abgeführt. Eine gewisse Menge des Inhalts des Kochers wird am unteren Teil dieses Behälters abgezogen und durch die Leitung 6, in die die Pumpe 7 eingesetzt ist, dem Dünnschichtverdampfer 8 zugeführt, der durch einen (nicht dargestellten) Kreislauf eines Heizmediums beheizt wird. Die verdampfte leichte

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Fraktion wird durch Leitung 9 wieder in den Aufkocher zurückgeführt. Die schwere Fraktion gelangt durch Leitung 10 in den Behälter 11. Das Rohr 10 ragt in diesen Behälter bis unter die Mündung des Überlaufrohres (12). Die Leitung 10 verläuft im wesentlichen senkrecht, kann jedoch gegebenenfalls auch geneigt sein., um den Zusammenbau der Anlage zu erleichtern. Der Querschnitt dieser Leitung muß den Durchfluß der Rückstände ohne Stauung ermöglichen. Sie muß eine solche Länge haben, daß der Druck der in ihr enthaltenen Flüssigkeitssäule auf die Flüssigkeit im Behälter größer ist als die Differenz zwischen Atmosphärendruck und dem restlichen Druck im Verdampfer. Natürlich müssen der Querschnitt dieser Leitung und das maximale Volumen der Flüssigkeit über ihrem offenen Ende im Behälter so berechnet sein, daß diese öffnung ständig eingetaucht ist.

Die aus dem Verdampfer austretende Flüssigkeit wird in den Leitungen 10 und 12 und im Behälter 11 bei einer solchen Temperatur gehalten, daß in ihr keine Dampfblasen gebildet werden und die Viskosität der Flüssigkeit ausreichend bleibt, d.h. bei einer Temperatur in der Größenordnung der im Verdampfer herrschendenTemperatür oder um weniger als JO⁰C darunter. Diese Temperatur wird durch einen diese Teile der Apparatur umgebenden (nicht dargestellten) Heizmantel aufrecht erhalten.

In der 'Nähe des Endes der Leitung 12 ist an dieser eine zylindrisch-konische Glocke 1J> beispielsweise aus Blech oder Kunststoff befestigt.

Der aus der Leitung 12 austretende Flüssigkeitsstrahl wird durch Wasser, das mit Hilfe von Düsen, die unter der Glocke 13 in einem solchen Abstand und mit einer solchen Ausrichtung angeordnet sind, daß die hierbei gebildeten Strahlen auf den Flüssigkeitsstrahl treffen, zum Erstarren gebracht und in Granulat umgewandelt. Das auf diese Weise

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zerteilte und erstarrte Material setzt sich am Boden des Behälters 15 ab. Das Wasser fließt aus diesem Behälter durch einen Überlauf 16, der mit dem Behälter in einer Höhe oberhalb des unteren Randes der G-locke verschweißt ist, in einen Behälter 17» aus dem es durch eine Unterwasserpumpe 18 durch die Leitung 19 und gegebenenfalls einen in die Leitung 19 zwischengeschalteten Wärmeaustauscher 20, der die Wassertemperatur auf 0° bis 85°C senkt, den Sprühdüsen zugeführt wird.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

In einer Kolonne werden stündlich 3500 kg Phthalsäureanhydrid, das durch Oxydation von o-Xylol erhalten und vorher getoppt worden ist, unter einem Druck von 60 mm

ab/
Hg am oberen Ende destilliert. Aus dem Kocher dieser Kolonne werden stündlich 105,4 kg Bodenprodukt abgezogen und in einen Dünnschichtverdampfer eingeführt, in dem der Druck 200 mm Hg beträgt, und der einen Innendurchmesser von 33,8 cm und eine wirksame Oberfläche von 1 m hat. Im Verdampfer dreht sich ein Schaufelrad mit einer Geschwindigkeit von 750 UpM. Das Ende der Schaufeln streift mit einem Abstand von 5 mm über die Wände. Die Temperatur des Produkts, die am Eintritt 220⁰C beträgt, wird durch Umwälzen eines Heizmediums, dessen Austrittstemperatur 270⁰C beträgt, in . ' einem den Verdampfer umgebenden Mantel aufrecht erhalten«

Die im wesentlichen aus Phthalsäureanhydrid bestehende leichte Fraktion wird in den Kocher zurückgeführt. Die nicht verdampften Produkte fließen, am Boden des Verdampfers durch eine senkrechte Leitung von 33 mm Innendurchmesser und 9 m Länge oberhalb einer Reserve von 15 1 der gleichen "Flüssigkeit, in die die Leitung taucht« Aus der Reserve fließt die Flüssigkeit in eine Überlaufleitung von 32 mm Innendurchmesser. Die beiden vorste-

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hend genannten Leitung und der Behälter werden bei einer Temperatur von 255 + 5⁰G gehalten.

Auf die aus dem Überlaufrohr austretende Flüssigkeit werden stündlich 3 a? Wasser bei 20 bis 25°C mit Hilfe von 4 Düsen gesprüht, die im Abstand von 40 cm vom En.de der Leitung und in ihrer Höhe angeordnet sindo Eine zylindrisch-konische Glocke von 0,8 m Durchmesser und 1,2 m Gesamthöhe ist so angeordnet, daß sie die Düsen umschließt. Ihr unterer Rand taucht 10 cm in einen Behalter, der 2 m Wasser enthält. Auf diese Weise werden in Form von Granulat einer mittleren Korngröße von 2 mm Durchmesser 28 kg Produkt isoliert, das aus 21 kg schwerem Produkt und 7 kg Phthalsäureanhydrid besteht. Dies entspricht einem Verlust von Phthalsäureanhydrid, das durch die Rückstände mitgetragen worden ist, von weniger als 0,2$ der durch die Oxydation gebildeten Menge.

Beispiel 2

Einer gleichen Behandlung werden mit Hilfe der gleichen Apparatur die aus einem Reaktor für die Oxydation von Naphthalin austretenden Gase unterworfen. Das Phthalsäureanhydrid wird der Destillationskolonne in einer Menge von 3500 kg/Stunde zugeführt. Stündlich werden 280 kg Bodenprodukt der Kolonne abgezogen und in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise behandelt, wobei das Heizmedium bei einer Temperatur von 28O⁰C aus dem Verdampfer austritt und der Zwischenbehälter und seine Überlauf leitung bei 267⁰C gehalten werden. Nach Beendigung des Versuchs werden 87,5 kg eines granulierten Produkts erhalten, das einen mittleren Teilchehdurchmesser von 3,5 mm bat und 70 kg schwere Rückstände enthält. Der Verlust an Phthalsäureanhydrid macht 0,5$ des der Destillation unterworfenen rohen Produkts aus.

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Beispiel 3

In der gleichen Apparatur, aus der der Wärmeaustauscher des Wasserkreislaufs entfernt worden ist, werden die Rückstände einer Destillationskolonne behandelt, der stündlich 3500 kg rohes getopptes Phthalsäureanhydrid aus der Oxydation von o-Xylol zugeführt werden. In den Verdampfer werden stündlich 105,4 kg des Bodenprodukts der Kolonne eingeführt. Das Heizmedium tritt "bei 275°0 aus, und die Leitungen und der Austrittsbehälter werden bei 26O⁰C gehalten. Der Kreislauf des versprühten Wassers, das mit der vorstehend genannten Menge umgewälzt wird, regelt sich auf 92 C ein_e Im Wasser werden 26,9 kg Rückstand aufgefangen, der 5,9 kg Phthalsäureanhydrid und 21kg schwere Produkte enthält. Der Verlust an Phthalsäureanhydrid im Rückstand macht 0,17$ des behandelten rohen Produkts aus.

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Claims (4)

Patentansprüche

1) Verfahren zur Behandlung und Aufarbeitung von Rückständen der Destillation von Phthalsäureanhydrid, dadurch gekennzeichnet, daß man aus dem Kocher der Kolonne, in der das Phthalsäureanhydrid destilliert wird, eine solche Produktmenge abzieht, daß das Volumen des Bodenprodukts der Kolonne im wesentlichen konstant "bleibt, dieses abgezogene Produkt einer Dünnschichtverdampfung unter vermindertem Druck unterwirft, die im wesentlichen aus Phthalsäureanhydriddämpfen bestehende leichteste Fraktion in den Kocher zurückführt, die schwere Fraktion in eine Kolonne von kleinem Querschnitt führt und dann Wasser auf den aus dem unteren Seil die«er Kolonne austretenden Flüssigkeitsstrom sprüht, wobei die Zone, in der die Wasserzerstäubung erfolgt und durch die die Rückstände vor ihrer Abkühlung fließen, von der Atmosphäre durch eine Kammer getrennt ist, die mit dem offenen unteren Teil in Wasser taucht, an dessen Boden sich die in dieser Weise granulierten und verfestigten Rückstände absetzen.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenprodukt der Kolonne 50 bis 80$ Phthalsäureanhydrid enthält.

3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnschicht eine Oberfläche von 2,50

bis 10 m pro 1000 kg des stündlich behandelten Produkts "hat und der Druck, unter dem die Verdampfung vorgenommen wird, 60 bis 300 mm Hg beträgt.

4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Wassermenge, die auf die nach der Dünnschichtverdampfung austretende schwere Fraktion gesprüht wird, mehr als 8 nr/Std, pro 1000 kg des

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stündlich "behandelten Bodenprodukts der Kolonne beträgt.

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