188168. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fumársav előállítására szénhidrogének oxidációjánál keletkező hulladékgázok mosóvizéből
1 188 168 2 szetétele a ftálsavanhidrid elkülönítése után a következő: A távozó hulladékgáz összetétele: ftálsavanhidrid maleinsavanhidrid kénsav 1,4-naftokinon benzoesav más melléktermékek 0,5 g/Nm3 2,0 g/Nm3 0,27 g/Nm3 0,1 g/Nm3 0,05 g/Nm3 0,01 g/Nm3 10 2,93 g/Nm3 A hulladékgáz mosása után nyert maleinsavoldat - vagyis a találmány szerinti eljárás kiindulóanyaga - kezdetben a következő anyagokat tartalmazza: maleinsav 25 súly% naftokinon 0,65 súly% ftálsav 2,5 súly% más szerves savak 0,7 súly% kénsav 0,2 súly% 15 20 1. Fázis Az előzőekben leírt összetételű maleinsavoldatot 25 hővel előkezeljük. Ez az előkezelés abból áll, hogy az oldatot 90 °C fölé melegítjük. Az előkezelésnél a hőmérsékleti értékek és a kezelési idő összefüggése a 2. ábra jobb oldalán látható. Az előkezelés művelete egybeeshet az oldat betö- 30 ményítésével a szükséges koncentráció elérésére. Az előkezelés a szennyező anyagok átalakításával jár együtt, és ilyen módon megelőzzük azoknak a végtermékben való jelenlétét. Színtelenítő szenet vagy más hasonló hatású anyagokat adhatunk az 35 oldathoz az előkezelő fázisban. Az oldatot melegen szűrjük megfelelő présszűrőn, vákuumszűrőn, sima vagy forgó szűrőn, folytonos vagy szakaszos szűrőn, ezután a terméket szükség esetén mossuk, és levegőn szárítjuk, amennyiben szükséges. így tisztított maleinsav ol- 45 datot kapunk. A megszűrt oldatban lévő maleinsavat tiokarbamid-katalizátor alkalmazása mellett, hűtés közben kikristályosodó fumársawá izomerizáljuk. Ezt a fázist világosan mutatja az 1. ábra szerinti blokkdiagram a folyamat lefolyását a hőmérséklet-idő ősz- 55 szefüggésre való tekintettel a 3. ábra szerinti diagram szemlélteti. A 3. ábra szerint az izomerizálási és kristályosítási folyamatot egy jellegzetes idő/hőmérséklet görbe segítségével mutatjuk be, melynél a lehető legna- 60 gyobb mértékű (92%-os) kitermelést érjük el. Ily módon olyan méretű és alakú kristályokat kapunk, amelyek a lehető legkisebb mennyiségű szennyező anyagot foglalják magukban és alkalmasak további feldolgozásra (csatolt fénykép). 65 Abban az esetben, ha a diagramon jelöltektől eltérő körülmények között dolgozunk, akkor a kapott végtermék gyenge minőségű és megnövekszenek az előállítási költségek. Az említett diagram az ipari termelésre legalkalmasabb módszert mutatja, így nagyobb hatásfokot érünk el, mint az izomerizálási idő megnövelésével. Ez utóbbi módszer a reakció lassúsága miatt nem megfelelő Az izomerizációs ciklus közelebbről a következő lépéseket foglalja magában: töltés-melegítés-reakció (maleinsav izomerizálás) - hűtés (fumársav kristályosítás) - ürités. A maleinsavat tartalmazó, izomerizálandó oldat térfogata 10 m3, összetétele megfelel a korábban leírtaknak. A töltési idő 30 perc; a kezelendő'oldat belépési hőmérséklete 30 °C. Az izomerizálót megtöltjük, beindítjuk a keverőt és ekkor megkezdődik a melegítés. Amikor 70 °C-os hőmérsékletet elérünk, beadagoljuk a katalizátor vizes oldatát, és a teljes reakcióelegyet állandóan keverjük. A katalizátor, ez esetben tiokarbamid, mennyiségét a maleinsav oldat térfogatára számítjuk, koncentrációtól függetlenül. Általában 1 m3 maleinsav oldatra 6 kg katalizátort adagolunk, így a példa esetében 10 m3 kiindulóanyagra 60 kg katalizátort kell használni. A katalizátor elősegíti a maleinsav izomerizációs reakcióját fumársawá. Nyilvánvaló, hogy amint az izomerizáció megkezdődik, az izomerizátorban lévő oldat hőmérsékletemelkedésének sebessége növekszik. A melegítést addig folytatjuk, amíg a hőmérséklet eléri a 100 °C-ot. Ez 4 órát vesz igénybe. A maleinsav 4 óra hosszat 100 °C-on való melegítése 92% fumársav hozamot eredményez. Ebben a fázisban a melegítés csupán kifelé történő hőveszteség kompenzálására szolgál. A teljes izomerizációs periódus alatt a keverőt mozgásban tartjuk. A hűtés (fumársav kristályosítása) nem igényel különösebb gondot, elegendő a melegítés megszüntetése, majd az oldat hűtését megkezdjük és 25 °C-ra hütjük le 3 óra alatt, állandó keverés közben. 4. Fázis A fumársav kristályokat tartalmazó oldatot állandó hőmérsékleten (55 °C), 30 perc alatt leszűrjük. A fumársav kristályok szűréséhez sima vagy forgó, folytonos vagy szakaszos szűrőt használunk/ A szűrést megfelelő mosókezelés követi, 25 °C-os tiszta fumársav telített oldatával, majd levegővel vagy más gázzal való szárítás következik. A szűrést forgó szűrőegységekkel vagy sima automatikus présszűrővel, esetleg kosaras típusú vagy folytonos centrifugálással végezzük, közben pedig mossuk a terméket. A szűrési műveletet előnyösen présszűrővel végezzük. Az idő/hőmérséklet diagram nagyon fontos ebben a fázisban is, különösen a 3. ábra jobb oldalán ' 3
