10.2.1 . Получение малеинового ангидрида окислением бензола в газовой фазе

Первый завод по производству малеинового ангидрида газофазным окислением бензола по способу, разработанному фирмами "Халкон" и "Сайентифик дизайн"(США), был пущен во Франции в 1957 г. В странах Запада свыше всех мощностей по производству малеинового ангидрида из бензола использовали этот метод.

Процесс окисления бензола описывается следующими уравнениями:

В процессе окисления концентрация бензола в исходной воздушной смеси не должна находиться в зоне концентраций, лежащих в области пределов взрываемости, т.е. в интервале 1,4-7,1% (об.) при 298 К. Процесс осуществляют в интервале 1,2-1,3 %, т.е. ниже этого предела.

Основу практически всех катализаторов окисления бензола в малеиновый ангидрид составляют пентаоксид ванадия и оксид молибдена, нанесенные на оксид алюминия. Катализатор содержит также пентаоксид фосфора для стабилизации.

Реакцию проводят при 623-723 К и давлении 0,1-0,2 МПа в паровой фазе на стационарном слое катализатора при массовом соотношении бензол : воздух, равном 1:30, что соответствует объемной концентрации бензола 1,2%. Принципиальная технологическая схема процесса фирмы "Сайентифик дизайн" приведена на рис. 10.5.

Бензоловоздушная смесь подогревается в теплообменнике 1 до 393-423 К и подается в реактор 4, представляющий собой трубчатый теплообменник. Продукты реакции проходят котел-утилизатор 3, теплообменник 1, который используется для подогрева бензоловоздушной смеси, и холодильник 2.Далее они попадают в конденсатор-сепаратор 5, в котором происходит конденсация большей части малеинового ангидрида. Газы подвергают мокрой очистке в водном скруббере 6. Раствор малеиновой кислоты доводится в скруббере до концентрации 40% (мас.), затем подается на дегидратацию и выделение ангидрида-сырца.

В технологической схеме имеется узел изомеризации малеиновой кислоты в фумаровую.

Степень конверсии бензола за один проход составляет 95%, а селективность по малеиновому ангидриду - 67%, что соответствует выходу за проход 64%.

Процессы окисления бензола до малеинового ангидрида, разработанные другими фирмами ("Лурги", "Байер", "Такеда Якухин", "Ниппон Шокубай"и др.), отличаются от рассмотренного процесса в основном технологией выделения и очистки малеинового ангидрида.