Способ получения терефталевой кислоты

Способ получения терефталевой кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОО3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3 ) с 07 С 69/82

И ПАТЕНТУ

4Ф

М ©

ГОСУДАРСТ8ЕННЫ1 КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТий (21) 2910350/23-04 (22) 18.04.80 (31) P 29 16 197.5 (32) 21.04 ° 79 (33) ФРГ .(46) 07.09.83, Бюл. N 33 (72) Антон Шенген, Георг Шрайбер и Гейнц Шредер (ФРГ)(71) Динамит Нобель АГ (ФРГ) (53) 547.584 07(088.8) (56) 1, Патент США N 3330863, кп. 260-255, опублик. 1967.

2. Патент ФРГ N 1618503, кл. 120, опублик. 1971. ,(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРЕФТАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ, путем окисления п-ксилола и/или сложного метилового эфира .

fl-ò0ëóèëoâîé кислоты. кислородсодержащим газом в присутствии катализатора на основе тяжелого металла при повышенных температуре и давлении, этерификации смеси окисления метано"

„„SU ÄÄ 1041029 лом при повышенных температуре и давлении, отгонки диметилтерефталата, который подвергают гидролизу водой при температуре 140-350 С под давле" нием, и последующего выделения целевого продукта кристаллизацией, о тл и ч а ю шийся тем, что с це." .:лью повышения чистоты целевого продукта,, после отгонки диметилтерефталат

: подвергают перегонке при температуре . 130- 190oС, давлении 15-100 мбар и флегмовом числе 0,3: 1 - 10: l, а перед кристаллизацией продукт гидролиза разделяют на сгущенную суспензию твер" дой терефталевой кислоты и маточного раствора, которую подают на противо- I точную обработку обессоленной водой д при температуре 150-300 С, с последую- МФ щей кристаллизацией целевого продукта, и на жидкую фазу, содержащую остальное количество маточного раст- Я вора, подаваемого на утилизацию..

1041029

Изобретение относится к органи.ческой химии, конкретно к способу получения терефталевой кислоты, находящей .применение в производстве синтетических волокон.

Известен способ получения терефталевой кислоты окислением и-ксилола (1), Наиболее близким к предлагаемому является способ получения терефта- Ip левой кислоты -путем окисления и-ксилола и/или сложного метилового эфира и-толуиловой кислоты кислородсодер-: жащим газом в присутствии катализатора на основе тяжелого металла при .повышенных температуре и давлении, этерификации смеси окисления метано-,. лом при повышенных температуре и давлении, отгонки диметилтерефталата, который затем подвергают гидролизу

1 водой при 140-350 С под давлением, и последующего выделения целевого продукта кристаллизацие" (2 ) .

Однако при использовании известных способом недостаточна чистота це- левого продукта (99,1-99,33) из"за содержания сложного метилового эфира терефталальдегидной кислоты в диме- ° тилтерефталате, отгоняемом из продукта этерификации ° 30

Цель изобретения - повышейие чис" тоты целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что терефталевую кислоту получают ,путем окисления и-ксилола и/или слож. ного метилового эфира и-толуиловой кислоты:кислородсодержащим газом в присутствии катализатора на основе тяжелого металла при повышенных тем пературе и давлении, этерификации

40 смеси окисления метанолом при. повы" шенных температуре и давлении, отгонки диметилтерефталата, перегонки полученного продукта при температуре 130- 190 С, давлении 15-100 мбар 4 и флегмовом числе 0,3:1-10:1, затем гидролиза водой при 140-350 С под давлением, разделения продукта гидролиза на сгущенную суспензию твердой терефталевой кислоты и маточного раствора, которую подают на противоточную обработку обессоленной .водой при 150"300 С, и на жидкую фазу, содержащую остальное количество .маточного раствора, подаваемую; на переработку,.кристаллизации с последую,щим выделением целевого продукта обыч ными приемами.

2

Отличительными признаками процесса являются перегонка диметилтерефталата после отгонки при температуре 130-190 С, давлении 15-100 мбар и флегмовом числе 0,3:1-10:1, а перед кристаллизацией продукт гидролиза подвергают противоточной обработке обессоленной водой при 150-300 С с последующим отделением воды от целевого продукта, Продукт гидролиза разделяют на сгущенную суспензию твердой терефталевой кислоты и маточного раствора, которую подают на противоточную обработку водой, и на содержащую остальное количество маточного раствора жидкую фазу, которую подают на переработку.

На чертеже представлена технологическая. схема осуществления предлагаемого способа.

Согласно технологической схеме на стадию I окисления подают о -ксилол по трубопроводу 1, сложный метиловый эфир п -толуиловой кислоты по трубопроводу 2, воздух по трубопроводу 3 и кобальтово-марганцевый катализатор по трубопроводу 4, Со стадии I окисления отводят отходящий газ по трубопроводу 5, отходящую воду по трубопроводу б и продукт окисления по трубопроводу 7.

Продукт окисления подают на стадию 71 этерификации свежим метанолом, подаваемым по трубопроводу 8, и рекуперированным метанолом, подаваемым по трубопроводу 9 со стадии III пере-. работки фракции, отводимой со стадии

II этерификации по трубопроводу 10.

Эту фракцию разделяют на отходящую воду, отводимую по трубопроводу 11, легкокипящие компоненты, отводимые по трубопроводу 12, сложный метиловый эфир бензойной кислоты, отводимый по трубопроводу 13, и содержащую сложный метиловый эфир и -толуиловой кислоты фракцию, подаваемую по трубопроводу 1.4 в сборник 15. Продукт этерификации по трубопроводу 16 подают на двухстадийную вакуумную перегонку IV, причем головной продукт первой стадии, представляющий собой фракцию сложного метилового эфира и-толуиловой кислоты, подают в сбор ник 15 по трубопроводу 17, а голов.ной продукт второй стадии, представляющцй собой фракцию диметилтерефта;лата, подают на перегонку Ч, осуществ1ляемую при .температуре 130-190 С, 1 041

3 давлении 15-100 мбар и флегмовом числе О, 3: 1- 10: 1. Кубовый продукт второй стадии перегонки 1 /, представляющий собой BblcoKQKplflRùèé оста- ток, отводят по трубопроводу 18. На перегонке >f получают фракцию сложного метилового эфира терефталальдегидной кислоты в качестве головного продук" та, отводимого по трубопроводу 19, и фракцию диметилтерефталата в качестве кубового продукта, подаваемого по, трубопроводу 20 на гидролиз Vl водой, подаваемой по трубопроводу 21, Гид- -. ролиэ проводят при 140-350 С под давлением. Продукт гидролиза подают по трубопроводу 22 на кристаллизацию

V11, после чего его разделяют на сгущенную суспензию твердой терефталевой кислоты и жидкую фазу, содержащую остальное количество маточного раство- .20 ра. Сгущенную суспензию подают по трубопроводу 23 .на противоточную об". работку VIII обессоленной водой, осуществляемую при 150-300 С. На противоточной обработке обессоленной водой 25 получают фильтрат, который вместе с жидкой фазой, получаемой при разделе" нии кристаллизованного продукта гид" ролиза, -подают по .трубопроводу 24 на кристаллизацию 1Х путем охлаждения и ! .. при атмосферном давлении. При этом получают водно-метанольную фазу, которую по трубопроводу 25 подают на стадию Х отгонки метанола, а содержа" щий кристаллы маточный раствор под- вергают разделению центрифугированием.

При этом получают фракцию твердого вещества, подаваемую по трубопроводу

26 на стадию Хl, куда по трубопрово". ду 27 также подают водную фазу со, 40 стадии Х, а также фильтрат, подавае" мый по трубопроводу 28 на стадию X..

На стадии X отгоняют метанол с небольшим содержанием воды, который по трубопроводу 29 подают на стадию 1И .

„ 45

Перед подачей на стадию Хl из водной фазы, получаемой на стадии Х, отде" ляют побочные продукты, которые отводят по трубопроводу 30. Суспензию, получаемую на стадии VIII противоточной обработки, подают через гидроциклон и трубопровод 31 на кристалли-, зацию ХП терефталевой кислоты путем рхлаждения при атмосферном давлении.Затем суспензию разделяют центрифу,гированием на стадии ХТП, куда по трубопроводу 32 подают обессоленную воду. Получаемую на стадии центрифугирования терефталевую кислоту по

029 4

:трубопроводу 33 подают на сушку Х1 и затем отводят по .трубопроводу 3Г! !

Получаемую на стадиях ХII! и ХIV воду по трубопроводам 35 и 36 подают. в сборник 37, из которого часть воды через теплообменник и трубопровод 38 рециркулирует на стадию VfTl, а остаток воды по трубопроводу 39 подают. на стадию Хl. В результате получают терефталевую. кислоту с показателем цветности 4-7 АРНА против 70 APHA no способу (2 и чистотой до 99,99>.

Получаемая предлагаемым -способом терефталевая кислота необходима для получения линейных сложных полиэфиров, используемых для изготовлен цч светостойких белых текстильных материалов. Она также применяется в качест" ве катализатора при производстве

4-хлор-5-амино-2-фенил-3(2Н) -пиридазинона, являющегося сырьем для получения красителей и средств защиты растений.

В приведенных примерах применяются следующие условные сокращения: .

ДИТ - диметилтерефталат, ИИТ - моно метилтерефталат, ИЭПТК - сложный метиловый эфир h-толуиловой кислоты, ПТК - и -толуиловая кислота, ИЕТАКсложный метиловый эфир терефталальдегидной кислоты, ДИИ " диметилизофталат, ДМО - диметилортофталат, ВКвысококипящие компоненты, ТФК - терефталевая кислота, ИФК - изофталевая кислота, ОФК - ортофталевая кислота, ММИ вЂ” монометилизофталат, МИО - моно-- метилортофталат; ТАК » теоефталаль- дегидная кислота.

Пример 1. Смесь 13 808 кг/ч и-ксилола и 31 691 кг/ч сложного монометилового эфира -толуиловой кислоты подвергают окислению 75 318 кг/ч воздуха в присутствии 243 кг/ч ката" лизатора на основе кобальта и марганца (10:1) в виде ацетатов, растворенных в воде. Окисление проводят в каскаде из трех реакторов при повышающейся от 140 до 170 С температуре и повышающемся от 4 до .8 бар давлении.

Получают 51 865 кг/ч продукта окисления, который подвергают этерификации

26 134 кг/ч метанолом при температуре 250 С и давлении 20 бар, При этом получают 42 658 кг/ч смеси, которую подвергают двухстадийной вакуумной перегонке, первую стадию которой проводят при температуре 140 С, давлении о

100 мбар и флегмовом числе 2:1, а вторую стадию = при температуре 180ОС, 1041

3 давлении 50 мбар и флегмовои числе

0,3:1. На второй стадии получают

23 582 кг/ч головного продукта, состоящего из 96,133 ДМТ, 1,24 ММТ, 0>14 МЭПТК, 0>7ф ПТК> .0,7 МЭТАК, 5

0,363 .ДМО, 0,463 ДМИ и 0,35 BK Зту смесь подвергают перегонке при температуре 250 С и давлении 20 бар, При этом.:получают 42 658 кг/ч смеси, которую подвергают двухстадийной ва- 10 куумной перегонке, первую стадию ко- . торой проводят при температуре 140 >С, давлении 100 мбар и флегмовом числе

2:1, а вторую стадию - при темпера-. туре 180 С, давлении 50 мбар и Флег" мовом числе 0,3:1. На второй стадии получают 23 582 кг/ч головного flpo дукта, состоящего из 96,133 ДМГ, 1,г ммт, о,l МПтк„0,7Ф птк, о,д мзтАк, 0,3б ДМО, 0 463 Дми и 0,35 м

ВК. Зту смесь подвергают перегонке при температуре 180 С, давлении 55 мбас и флегмовом числе 8:1. При этом полу-. чают 1 179 кг/ч головного продукта и

22 403 кг/ч кубового продукта. Голов- 25 ной продукт состоит из 68,?3 ДМТ, 13,13 М3ТАК и lb,7 -неидентифицирован ных других побочных продуктов. Кубовый продукт, состоящий из 97,6 ; ДМТ, 0,05 о МЭПТК, 0,43 ПТК, 0,053 МЭТАК, Зо

0,2 Дмо, 0,4 Дми, 1,03 ммт и 0,33

ВК, и 114 278 кг/ч водной Фазы, состоящей из 89,673 воды, 0,05 метанола, 2,35 ТФК, 0,15 ИФК, 0,073

ОФК, 0,923 ДМТ, 0,013 ДМИ, (0,013

ДМО, 6,244 ММТ; 0,053 ИМИ, 0,031 ММО, 0,234 ПТК, 0,06/ ТАК и 0,18 ВК, подают на гидролиз при температуре

250оС и давлении 50 бар в течение

40 мин. При этом получают 136 681 кг/<40 ????????????????, ???????????????????? ???? 71,98 ????????, 5,354 ????????????????, 11,45 .?????? ?? ?????????????? ???????????? ????????, 4,25 ?????? ?????????????? ???? ????, ?? ?? 17 ??????, 0,083 ??????, 0,82 ??????, 0,013 ??????, (??,oli ??????, 5>29 ММТ, 45

О,обь ММИ, 0,03ММО, 0,26 ПТК, 0,073

ТАК и 0,204 ВК. Продукт гидролиза подвергают кристаллизации путем ох- лаждения до 200 С и сброса давления до 20 бар, после чего он имеет состав: 71,983 воды, 5,354 метанола, 1,93ь ТФК в растворенном виде, 13;763

ТФК в твердом виде, 0,174 ИФК, 0,084

ОФК, 0>823 ДМТ, 0>013 ДМИ, (0,013

ДМО, 5,294 ММТ, 0,063 ММИ, 0,033 ММО, 0>263 йтк, 0,073 тАк и 8,02 вк. продукт гидролиза в гидроциклоне разде" ляют на сгущенную суспензию твердой

029 Ь терефталевой кислоты и маточного раствора и на жидкую фазу, содержащую остальное количество маточного раствора. Получаемую при этом сгущенную суспензию подают на противоточную обработку обессоленной водой при температуре 200 С и давлении

20 бар, отводимой со стадии промывки и сушки целевого продукта и подавае" мой в количестве 30 011 кг/ч. На этой стадии получают жидкую фазу, которую соединяют с жидкой фазой,.получаемой на стадии. разделения продукта гидролиза.. При этом получают

119 804 кг/ч фазы состава: 83,693 воды, 6,103 метанола, 2,253 ТФК, 0,193

ИФК, 0,09 ОФК, О, 94 ДМТ, О, 1 3 ДМИ, О, 05

ДМО 6 04 ММТ О 05 ММИ О 0 3 ММО

0,303 ПТК, 0,07 ТАК и 0,223 ВК, которую подают на переработку, направленную на выделение метанола и пригодных продуктов, как ММТ. Кроме того, на стадии противоточной обработки обессоленной водой получают 46 888 кг/ч суспензии состава: 59,98 воды, 1,08

ТФК в растворенном виде и 38,94 ТФК, которую через гидроциклон (головную фракцию которого рециркулируют на противоточную обработку) подают на кристаллизацию путем охлаждения до

100 С и сброса давления до атмосфер- > ного с последующий центрифугированием при одновременной промывке 29 384 кг/ч обессоленной воды и сушкой. Получают

18 750 кг/ч ТФК с цветностью 5 АРНА (54 HHM раствор ТФК в диметилформа" миде Р, что соответствует чистоте

) 99,9994 °

Переработку 119 804 кг/ч указанной жидкой фазы осуществляют. следующим образом.

Сначала фазу охлаждают до 100 С

О при одновременном сбросе давления до атмосферного. При этом ТФК и ММТ кристаллизуют и .получаемый вторичный пар (23 050 кг/ч ) состава: 85,74 воды и 14,3 метанола подают на .перегонку. Получаемый на стадии кристаллизации ТФК и ММТ маточный раствор центрифугируют. При этом получают

11 451 кг/ч фазы твердого вещества состава: 9,31 воды, 0,473 метанола, 22,944 ТФК, 0,033 ИФК, 0,014 ОФК, 7>274 ДМТ, С 0,013 ДМИ, (0>0>13 ДИО>

56,86 ММТ, 0,01 ММИ, (0,014 ММО, о,o4t Птк, о,о1 тАк о,оЗ вк, Kîторуе вместе с 49 574 кг/ч водного кубового продукта отгонки метанола и

1041029 . 8

27 511 кг/ч обессоленной воды со ста- Пример 3. Повторяют пример 1 дии промывки и сушки подают на гидро.- с той разницей, что этерификацию яро,лиз диметилтерефталата. водят при температуре 280 С и давле"

Получаемую на стадии центрифугиро- нии 25 бар, а головной продукт второй вания водную фазу 85 303 кг/ч ..саста" 5 стадии перегонки продукта этерифика= ва: 93,134 воды, 4.,653 метанола 0„073 ции подвергают перегонке при темпеТФК, 0,26 6 ИФК, 0,1330ФК, 0,349, ДИТ, ратуре 130 С, давлении 15 мбар и флег0,014 ДМИ, 0,0lx ДМО, 0,443 ММТ, мовом числе 0,3: l. При .этом получают

О, 094 МИИ, О, 043 ММО, . 0 ° 4 1 3 ПТК, . l 8 750 кг/ч терефталевой кислоты со

0,14 ТАК и 0,313 ВК также подают на . 10 цветностью 7 АРЦА, отгонку метанола. При этом в качест- . ве головного продукта при температу- : Пример 4. Повторяют пример 1 ре 65ОС и давлении 1 бар получают . c той разницей, что противоточную7 295 кг/ч состоящей из 99,53 метано- обработку обессоленной водой проводят ла и 0.5"ь воды смеси, которую рециркуМ при температуре 300 С. При этом полу" лируют. на этерификацию, а в качестве - чают 18 750 кг/ч терефталевой кислокубового продукта при температуре -:: ты с цветностью 4,5 APHA

105 С и давлении. 1 бар получают . . Пример 5. Повторяют пример 1

75 316 кг/ч состоящей из 98; 123 воды, с той разницей, что противоточную об"

0,067 ТФК, 0,213 ИФК,- 0,-103 ОФК, .20 работку. обессоленной водой проводят

0,29 ДФТ, 0,01 . ДМЙ, 0,013- ДИО, - при 150ОС, При этом получают 18750 кг/ч

0,383 ИМТ, 0,073 ММИ, 0,04 ИИО, терефталевой кислоты с цветностью

0,35io ПТК, 0,09/ ТАК и 0,264 ВК сме- 6,5 APHA. си, из которой перед рециркуляцией отделяют 25 742 кг/ч, которые пода" 2> Пример 6 (сравнительный, соют на выделение побочных продуктов. .". гласно прототипу J. Повторяют приПример 2. Повторяют, пример.1::. мер 1 с той разницей, что головной с той разницей, что головной продукт продукт второй стадии перегонки про" второй стадии перегонки продукта эте- дукта этерификации не подвергают прорификации подвергают перегонке при 30 тивоточной обработке обессоленной температуре 190 С, давлении 100 мбар, водой. При этом получают 18 690 кг/ч и флегмовом числе 10: 1.. При этом по" терефталевой кислоты со цветностью лучают 18 750 кг/ч терефталевой кис" . 70 АРНА, что соответствует чистоте лоты со цветностью 4 APHA. 99,24. . д

Составитель И.Кулиш

Редактор Л.Алексеенко Техред В..Дал@корей Корректор В.Гирняк.

Заказ 6961/60 Тираж 418 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

° Ao делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раущакая на6., д. 4/5 г

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4