DE1165585B - Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Maleinsaeureanhydrid aus den bei der katalytischen Oxydation von Kohlenwasserstoffen erhaltenen Gasen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C 07 c

Deutsche KL: 12 ο-21

Nummer: 1 165 585

Aktenzeichen: S 62417 IVb /12 ο

Anmeldetag: 2. April 1959

Auslegetag: 19. März 1964

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden von Maleinsäureanhydrid aus dieses enthaltenden Gasen, die bei der katalytischen Oxydation von Kohlenwasserstoffen, wie von Benzol, entstehen und die vorzugsweise 35 bis 40 g Maleinsäureanhydrid je 1 m³ enthalten.

Es ist bereits bekannt, Maleinsäureanhydrid aus diesen Gasen durch Verflüssigen des Anhydrids im flüssigen Zustand abzuscheiden, indem die Gase auf eine oberhalb des Schmelzpunktes des Anhydrids liegende Temperatur abgekühlt werden. Falls nicht besondere Vorsichtsmaßregeln getroffen werden, ergibt sich jedoch bei dieser Arbeitsweise der Nachteil daß das verflüssigte Anhydrid einen nicht vernachlässigbaren Anteil an Maleinsäure enthält, welche nur durch umständliche und kostspielige Maßnahmen abgetrennt werden kann. Diese Maleinsäure entsteht dadurch, daß das verflüssigte Anhydrid Wasserdampf aus den diesen und das Anhydrid enthaltenden Gasen aufnimmt.

Es sind ferner Verfahren bekanntgeworden, nach denen die Abscheidung des Anhydrids aus dem dieses enthaltenden Gasgemisch unmittelbar in fester Form erfolgen kann. Dabei muß man entweder ansatzweise oder mit zwei oder mehreren abwechselnd zu betreibenden Vorrichtungen arbeiten, da das in fester Form abgeschiedene Anhydrid zur weiteren Reinigung wieder aufgeschmolzen werden muß. Abgesehen davon, daß dadurch die Vorrichtungen einen höheren Aufwand erfordern, wenn das Verfahren großtechnisch durchgeführt werden soll, haben diese bekannten Verfahren noch den Nachteil, daß beträchtliche Energiemengen zum Aufschmelzen des festen Anhydrids notwendig sind. Das Aufschmelzen des verhältnismäßig unreinen Maleinsäureanhydrids bringt ferner eine Reihe von Schwierigkeiten mit sich, deren eine besonders durch das schlechte Wärmeleitvermögen des in Blockform vorliegenden festen Anhydrids verursacht wird und weil deshalb zum Schmelzen des völlig erstarrten Anhydrids viel Zeit benötigt wird. Zur Vermeidung eines zu großen Zeitverlustes ist man manchmal gezwungen, das Anhydrid in Wasser zu lösen und eine daran anschließende Entwässerung in Xylol durchzuführen. Diese Nachteile werden nach dem Verfahren der Erfindung weitgehend vermieden.

Die zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung notwendige Vorrichtung ermöglicht es, diesen Nachteil zu vermeiden und ein Anhydrid zu gewinnen das keine Maleinsäure enthält.

Nach dem Verfahren der Erfindung wird das Maleinsäureanhydrid aus den bei der katalytischen

Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Maleinsäureanhydrid aus den bei der
katalytischen Oxydation von Kohlenwasserstoffen erhaltenen Gasen

Anmelder:

Compagnie de Saint-Gobain, Neuilly-sur-Seine,

Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzier,

Patentanwälte, Herne, Freiligrathstr. 19

Als Erfinder benannt:
Etienne Bognar, Madrid,
Xavier de Bernardi,

Saint-Auban-sur-Durance, Basses-Alpes
(Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 3. April 1958 (Nr. 762 262) -

Oxydation von Kohlenwasserstoffen enthaltenden Gasen, die vorzugsweise 35 bis 40 g Maleinsäureanhydrid mim³ enthalten, durch Verflüssigen des dampfförmigen Anhydrids dadurch abgeschieden, daß man das Gas durch eine Vorrichtung leitet, in der Rohre waagerecht, jedoch senkrecht zur Strömungsrichtung des Maleinsäureanhydrids enthaltenden Gases angebracht sind und durch die man eine Kühlflüssigkeit, besonders Wasser leitet, deren Menge und Temperatur so geregelt wird, daß die Temperatur an der Oberfläche der Rohrbündel, auf denen sich der Anhydriddampf dann verflüssigt, 53 bis 55° C beträgt, und daß man im unteren Teil der Vorrichtung durch trichterförmige Öffnungen das flüssige Maleinsäureanhydrid abzieht.

Die Vorrichtung nach der Erfindung besteht aus einem Gehäuse 1, durch welches die Maleinsäure enthaltenden Gase strömen und in welchem sich ein Röhrenbündel 2 aus waagerecht angeordneten, von Kühlflüssigkeit durchströmten Röhren 2 befindet. Im unteren Teil des Gehäuses sind trichterförmige Austrittsöffnungen 13, 14, 15, 16 angeordnet, durch

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welche das abgeschiedene flüssige Maleinsäureanhydrid abgeführt wird.

Die Vorrichtung der Erfindung ermöglicht es, das Maleinsäureanhydrid, welches sich in der Form von Tröpfchen auf jedem Rohr flüssig abscheidet, sehr schnell aus dem Gehäuse zu entfernen, so daß die Dauer seiner Berührung mit den umgebenden, mit Wasserdampf beladenen Gasen sehr kurz ist, so daß das Maleinsäureanhydrid frei von Maleinsäure ist.

Das Innere des Gehäuses ist durch Stauscheiben in mehrere Kammern unterteilt. Jede dieser Kammern hat in ihrem unteren Bereich eine trichterförmige Austrittsöffnung.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung so ausgebildet, daß die mit Maleinsäureanhydrid beladene Gasmischung das Gehäuse 1 rechtwinklig zu der Richtung, in welcher die Kühlrohre 2 angeordnet sind, durchströmt.

Ferner ist die Vorrichtung vorzugsweise so ausgebildet, daß das flüssige Anhydrid auf seinem Wege zur Austrittsöffnung jeder Kondensationskammer nur über eine kleine Anzahl von Röhren herunterrieselt. Die Menge der Kühlflüssigkeit, die im allgemeinen Wasser ist, wird in Abhängigkeit von ihrer Temperatur so geregelt, daß die Temperatur der Oberfläche der Kühlröhren zwischen 53 und 55° C liegt, was einer Verflüssigungstemperatur des Anhydrids von 54 bis 58° C entspricht.

Diese Temperaturen sind am günstigsten für die Gewinnung des Maleinsäureanhydrids sowohl vom Gesichtspunkt des Ausbringens des flüssigen Anhydrids im Vergleich zu der in den Gasen insgesamt enthaltenen Anhydridmenge wie auch hinsichtlich der Reinheit des verflüssigten Anhydrids.

Die Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise anwendbar zur Gewinnung von Maleinsäureanhydrid aus Gasen, die 35 bis 40g Anhydrid in Im³ enthalten,
beschrieben.

Die Vorrichtungen werden an Hand der Figuren F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung, deren Kühlrohre quer zu ihrer größten Abmessung angeordnet sind, im senkrechten Schnitt;

Fig. 2 ist ein waagerechter Schnitt in der LimeH-II der Fig. 1;

F i g. 3 zeigt im senkrechten Schnitt eine Vorrichtung, deren Kühlrohre in ihrer Längsrichtung angeordnet sind;

Fig. 4 ist ein waagerechter Schnitt in der Linie H-II der Fig. 3.

Die in den F i g. 1 und 2 abgebildete Vorrichtung besteht aus einem parallelepipedischen Kasten 1, in dessen Innerem zueinander parallele Rohre 2, die von einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden, angeordnet sind. Die Kühlflüssigkeit tritt bei 3 ein und verläßt die Röhren nach dem Durchströmen bei 4. Um die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit in den Röhren zu erhöhen, wird deren Durchgangsquerschnitt durch die Scheidewände 5,6,7 verringert, welche die Kühlflüssigkeit zwingen, aufeinanderfolgende Gruppen von Röhren zu durchströmen, deren jede aus einer kleinen Anzahl von zueinander parallel angeordneten Röhren besteht. Sämtliche Gruppen dieser Röhren sind in Reihe geschaltet. Der Innenraum des parallelepipedischen Kastens 1 ist durch die Wand 8 längsgeteilt, welche zwei Kammern 8 a und 8 b bildet. In die Kammer 8 α tritt das abzukühlende Gas durch die Öffnung 9 ein, um nach der Abscheidung des Maleinsäureanhydrids als Flüssigkeit bei 10 auszutreten. In gleicher Weise tritt das Gas in die Kammer 8 b durch die Öffnung 11 ein und durch die öffnung 12 aus.

Das sich in flüssigem Zustand auf den Röhren 2 abscheidende Maleinsäureanhydrid fließt in die Behälter 13, 14, 15, 16, die durch die Leitung 17 an die Sammelleitung 18 angeschlossen sind, aus der das Anhydrid bei 19 entnommen wird. Infolge der waagerechten Anordnung der Vorrichtung fließt das auf den Röhren sich abscheidende flüssige Anhydrid nur über eine kleine Anzahl von Röhren, so daß es schnell dem die Vorrichtung durchströmenden, mit Wasserdampf beladenen Gas entzogen wird. Die vorstehend beschriebene Vorrichtung enthält eine größere Zahl von verhältnismäßig kurzen Kühlrohren, was voraussetzt, daß eine der Länge der Vorrichtung entsprechende Zahl von Rohrböden vorhanden ist.

ao Bei der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Vorrichtung sind die nur durch waagerechte Striche 34 angedeuteten Kühlrohre in der Längsrichtung des Gehäuses angeordnet. Demzufolge sind die der Breite der Vorrichtung angeglichenen Abmessungen as der Rohrboden 20 und 21 gering.

Das bei 22 (F i g. 3) eintretende Kühlwasser tritt bei 23 aus, nachdem es die gesamte Vorrichtung auf einem gewundenen Weg durchströmt hat, welcher ihm durch die Scheidewände 24, 25 und 26 aufgezwungen wird. Die das Maleinsäureanhydrid enthaltenden Gase treten bei 27 ein und bei 28 aus, nachdem sie ebenfalls die Vorrichtung auf einem gewundenen Weg durchströmt haben, der ihnen durch Scheidewände 29 (vgl. die F i g. 3 und 4), welche die Kammern 30 a, 30 b, 30 c begrenzen, vorgeschrieben wird. Im unteren Teil dieser Kammern sind Abführungsöffnungen 31 a, 31b, 31c vorgesehen, die an die Leitungen 32 a, 32 b, 32 c angeschlossen sind, welche ihrerseits in die Sammelleitung 33 münden, an deren Ende das flüssige Anhydrid entnommen wird.

Als Ausgangsgas dient das durch katalytische Oxydation von Benzol erhaltene Gas, das je 1 m³, unter normalen Bedingungen gemessen, 37 g Maleinsäureanhydrid enthält. Bei diesem Gehalt des Gases an Maleinsäureanhydrid liegt dessen Taupunkt bei 67⁰C.

Das Gas strömt in eine der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen, deren Kühlrohre durch das hindurchgeleitete Wasser auf einer Temperatur von 53 bis 54° C gehalten werden, mit einer Temperatur von etwa 110° C. Unter diesen Bedingungen verflüssigt sich das Anhydrid bei einer Temperatur von etwa 56 bis 57° C, die also um 3 bis 4° C höher liegt als sein Schmelzpunkt. Die Menge des abgeschiedenen Anhydrids beträgt 55 bis 56°/o der Gesamtmenge des in den Gasen enthaltenen Anhydrids. Es ist frei von Maleinsäure. Je 1 m² Kühlfläche kann mit der Abscheidung von etwa 500 bis 600 g Anhydrid stündlich gerechnet werden. Der Rest des in dem Gas verbleibenden Maleinsäureanhydrids, der nicht flüssig abgeschieden worden ist, wird in bekannter Weise aus den die Vorrichtung verlassenden Gasen durch Auswaschen mit Wasser oder einem Lösungsmittel oder schließlich auch durch weiteres Abkühlen im festen Zustande gewonnen.

Die stündlich durch die Vorrichtung, die eine Kühlfläche von 66 m² hatte, geleitete Gasmenge betrug 6500 Nm³; das Gas enthielt 45,6 g Anhydrid in 1 m³.

Im Abgas sind noch etwa 15 g Anhydrid in 1 m³ enthalten. Die Ausbeute an unmittelbar gewonnenem Anhydrid, das einen Reinheitsgrad von 97% hatte, betrug demgemäß etwa 65°/o der Theorie.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abscheiden von Maleinsäureanhydrid aus den bei der katalytischen Oxydation von Kohlenwasserstoffen erhaltenen Gasen, die vorzugsweise 35 bis 40 g Maleinsäureanhydrid je 1 m³ enthalten, durch Verflüssigen des dampfförmigen Anhydrids, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gas durch eine Vorrichtung leitet, in der Rohre waagerecht, jedoch senkrecht zur Strömungsrichtung des Maleinsäureanhydrids enthaltenden Gases angebracht sind und durch die man eine Kühlflüssigkeit, besonders Wasser leitet, deren Menge und Temperatur so geregelt wird,, daß die Temperatur an der Oberfläche der Rohrbündel, auf denen sich der Anhydriddampf dann verflüssigt, 53 bis 55° C beträgt, und daß man im unteren Teil der Vorrichtung durch trichterförmige Öffnungen das flüssige Maleinsäureanhydrid abzieht.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) des Rohrbündels entweder in der Längsrichtung oder Querrichtung in der Vorrichtung (1) angeordnet sind und daß diese Leitvorrichtungen (29) enthält, damit der Gasstrom in senkrechter Richtung zum Rohrbündel fließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrbündel in senkrechter

ίο Richtung nur aus fünf Rohrlagen besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte untere Teil der Vorrichtung (1) Abzugsöffnungen (13, 14, 15, 16) für das verflüssigte Maleinsäureanhydrid enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 896 642;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1020 310,
1015 792;

schweizerische Patentschrift Nr. 170 081;
britische Patentschriften Nr. 415 748, 763 339;
USA.-Patentschriften Nr. 2 215 070, 2 574 644,
312,2 803 311.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 539/557 3. 64

ι Bundesdruckerei Berlin