Способ получения ароматических карбоновых кислот

Способ получения ароматических карбоновых кислот

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

3.:—

on иcAwiй

ИЗОБРЕТЕИ ИЯ

-.: - т

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 42646 1

К АВТОРСКОМ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.05.72 (21) 1791815/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.12.76.Áþëëåòåíü № 45 (45) Дата опубликования описания21.05.77 (51) М. Кл.еС 07 С 51/33

С 07 С 63/14

Государственный комитет

Соввта Министров СССР па делам изаоретений и открытий (53) УДК 547.584.07 (088.8) В, Ф. Назимок, В. Н. Алекс ндров, С. С. Гитис, В. Н. Кулаков, Г. С. Голубев и В. В. Хомин (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт мономеров (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ ДИКАРБОНОВЫХ

КИСЛОТ

Изобретение относится к способу получения ароматических дикарбоновых кислот, являющихся исходными мономерами при изготовлении полиэфирных волокон.

Известен способ получения терефталевой кислоты путем окисления и -ксилола, кислородсодержащим газом при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора окисления — солей кобальта или марганца с использованием уксусной кислоты в качестве среды. Полученная этим способом кислота требует дополнительно очистки.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и резуль-15 тату является способ непрерывного получения ароматических дикарбоновых кислот, например терефталевой кислоты, путем взаимодействия алкилбензолов, например П -ксилола, кислорода или кислородсодержащего газа при 200-250 С и давлении 28-45атм о с использованием уксусной кислоты в качестве органической среды, в присутствии катализатора окисления, содержащего соли кобальта и марганца и бромид. По достиже- 25

2 нию образования продукта не меньше 95% реакционную массу выводят из зоны реакции и обрабатывают 0,1-5-кратным по объему реакционной массы количеством уксусной о кислоты при температуре не ниже 180 С, Чистота получаемого продукта 99,88

99,96 вес,%, содержание альдегидов 0,0310,097 вес.%.

Недостатком известного способа является необходимость проведения процесса в две стадии и высокое содержание и-карбоксибензальдегида.

1Лель предлагаемого изобретения — упрощение процесса и повышение качества конечного продукта.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения ароматических дикарбоновых кислот путем непрерывной подачи алкилбензола и уксусной кислоты в соотношении 1:3-6 в зону реакции с температ:Го рой 200-230 С и давлении 24-27 кг/см

Туда же подают катализатор окисления (соли кобальта и/или марганца и бромид), содержащий, например, соль кобальта и бромид в весовом соотношении 2:1 ° Концентра426461

Предлагаемый способ отличается высокими технико- экономическими показателями, поскольку позволяет проводить процесс в одном аппарате и получить кислоту высокой степени чистоты.

Пример 1. В реакционный сосуд из титана, снабженный перемешиваюшим устройством, дозируют исходную реакционную смесь таким образом, что среднечасовой расход компонентов составляет: и -- Ксилол 155 мл

Уксусная кислота

98 Ь-ная 465 мл

Ацетат кобальта (тетрагидрат)

Бромистый аммоний

55

3,93 г

1,58 г ция уксусной кислоты в реакционной зоне

70 Ь, катализатора в пересчете на соль кобальта 0,5-1 Ь. Окисление ведут в течение

1-1,2 час, по истечение которого образуется 85-95 Ь ароматической дикарбоновой кислоты. При достижении образования продукта в количестве 85-95Ь реакционную и массу при 220-250 С обрабатывают уксуснокислым раствором катализатора, состоящим из солей марганца, хрома и брома при мольном соотношении компонентов 1:1:2, или 1:3:4, или 3: 1: 1, при одновременной подаче кислородсодержащего газа и общей

-й концентрации катализатора 2. 1 10 мол/л реакционного раствора. Суспензию выводят и выделяют чистую карбоновую кислоту с содержанием и -карбоксибензальдегида

0,01-0,00 5 Ь.

Кроме того, для повышения качества целевого продукта реакционную массу после 20 обработки ее раствором катализатооа дополнительно обрабатывают противоточной свежей уксусной кислотой, подаваемой в три повысотно расположенные точки таким обра» зом, что ее количества, подавае.алые в следу-25 ющие друг за другом точки, ступенчато изменяются с 1 до 5 кг на кг кристаллического продукта при времени контакта в каждой точке 0,2-3 час и кислородсодержащим газом. Полученную суспензию выводят и выде- З0 ляют чистую карбоновую кислоту с содержанием и -карбоксибензальдегида 0,002 Ь.

Отличительным признаком предложенного способа является проведение процесса при

l давлении 24-27 кг/см до достижения образования целевого продукта 85-950/o, с последующим введением в полученную реакционную массу уксуснокислого раствора катализатора, состоящего из солей марганца, хрома и брома, взятых в соотношении 1:1:2,40 или 1:3:4, или 3:1:1 при одновременной подаче кислородсодержащего газа.

Воздух подают из расчета 15 л на 1 л реакционной смеси. Температура в аппарате 230 С, давление 25 кг/см . Оксидат о 2 имеет следующий состав, вес, Ь:

tl -Толуиловая кислота (п-ТК) 0,45

П -Карбоксибензальдегид (п-EKA ) 1,13

Терефталевая кислота 23,05

Уксусная кислота 64,85

Вода 7,48

Примеси 3,04

Проба кристаллической терефталевой кислоты содержит 6,26 вес. Ь П -карбоксибензальдегида, Оксидат указанного состава о обрабатывают при 250 С и давлении

27 кг/см уксуснокислым раствором смешанного катализатора, состоящего из ацетатов марганца, хрома и брсмистого аммония, который подают в аппарат в количестве

465 мл/час в условиях непрерывного перемешивания и подачи воздуха. При взятии пробы кристаллическая терефталевая кислота имеет характеристику, представленную в табл. 1 (опыт 1).

Пример 2. B реактор в условиях примера 1 загружают исходную реакционную смесь таким образом, что среднечасовой расход компонентов составляет, г:

Л -Ксилол 185 мл

Уксусная кислота 98%-ная 560 мл

Ацетат кобальта (тетрагидрат) l,66

Ацетат марганца (тетрагидрат) 3,04

Бромистый аммоний 1,89

Оксидат имеет следующий состав, вес. ; п -Толуиловая кислота 0,52 и -Карбоксибензальдегид 1,51

Терефталевая кислота 23,40

Уксусная кислота 64,43

Вода 7,30

Примеси 2,85

Оксидат этого состава обрабатывают при

250 С и давлении 27 кг/см уксуснокисо 2 лым раствором смешанного катализатора, содержащего ацетат марганца, хрома и бромид натрия в молярном соотношении 1:3:4, в условиях примера 1. Полученная терефталевая кислота, выделенная и промытая уксусной кислотой на воронке Бюхнера, имеет в качестве примеси 0,01Ь п-КБА.

Пример 3. Реакционную смесь, полученную согласно примеру 1, подвергают ступенчатой обработке укс; сной кислотой при температуре 230-250 С. Результаты приведены в табл. 2, Далее выделяют терефталевую кислоту на воронке Бюхнера и промывают уксусной кислотой.

426461

0,28

0,14

25,71

63, 10

7,65

3,12 ip

Таблица 1

Ацетат марганца, ацетат хрома, бромид аммония 1:1:2

Общая концентрация

2, 1. 10 моль/л

0,015

0,77

То же при соотношении 2:1:2

100

0,005

0,33

Ацетат марганца, ацетат хрома, бромид аммония 1:3:4

Общая концентрация

2,1.10 моль/л

100

0,55

Q„1

0,03

0,52

2,13

4,14

Пример 4. В условиях примера 1 о при температуре 200 С окислению подвергают М -ксилол. Получают оксидат следующего состава, вес.%: м -Толуиловая кислота

М-Карбоксибензальдегид

Изофталевая кислота

Уксусная кислота

Вода

Прочие примеси

Оксидат вмазанного состава обрабатывают при 230 С и давлении 27 кг/см ук2 суснокислым раствором катализатора, содержащего ацетат марганца, ацетат хрома, 6po- <> мид аммония в молярном соотношении 1: 1:2, при обшей концентрации катализатора

-2

2,1.10 моль/л в течение 60 мин. Полученная изофталевая кислота содержит в качестве примеси 0,01% м-карбоксибензаль- 20 дегида.

Пример 5. В условиях примера 2 о при температуре 230 С окислению подвергают м-ксилол. Получают оксидат следующе- 25 го состава, вес.%:

Ацетат кобальта, бромид аммония 1:1 100

Без катализатора 100

М -Толуиловая кислота 0,31

N -Карбоксибензальдегид О, 16

Изофталевая кислота 24,8

Уксусная кислота 63,9

Вода 7,62

Прочие примеси 3,21

Оксидат указанного состава обрабатывают уксуснокислым раствором катализатора, содержащего ацетат марганца, ацетат хрома, бромид аммония в молярном соотношении

1:1:2.

Полученная изофталевая кислота содержит в качестве примеси 0,005% м-карбоксибензо альдегида и имеет цветность Q,5 Ц.

Пример 6. В условиях примера 4 о оксидат обрабатывают при 230 С и давлении 27 кг/см уксуснокислым раствором катализатора, содержащего ацетат марганца, ацетат хрома и бромид аммония в молярном соотношении 1:1:2, при общей концентрации катализатора 2,1:10 моль/л в течение

60 мин. После обработки уксусной кислотой о при температуре 230 С (табл, 2, опыт 1) изофталевая кислота содержит в качестве примеси менее 0,008% м-карбоксибензальдегида и имеет цветность Q 4 Ц. о

426461

Таблица 2

Количество уксусной кислоты, подаваемое по точкам, Показатели качества очищенной ТФК

Время обработки, мин

Опыт

Общее количество уксусной кислоты, подаваемой на обработку суспензии

ТФК, кг/кг ТФК

Цветность, о

Содержание

ПКБК,%

Содержание, ПТК,% кг

1 И 1Ц

5 3 2 0,0015 0,002 0,20 60

3 5 3 5 1 0 0 002 0 005 0 24 60

2,5 1,5 1,0 0,002 0,005

6 4 — 0,006 0,002

10 — — 0,010 0,024

0,24 60

0,4 60

0,75 60

10

Составитель Е. Щипанова

Редактор Л. Герасимова Техред А. Богдан Корректор А. Лакида

Заказ 341/116 Тираж 569 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Формула изобретения gp

1. Способ получения ароматических дикарбоновых кислот путем взаимодействия алкилбензола с кислородсодержащим тазом, которые непрерывно подают в зону реакции при повышенной температуре и давлении, с использованием уксусной кислоты и катализатора окисления, содержащего соли кобальта и/или марганца и бромид, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышения качества продукта, процесс ведут при давлении 24-27 кг/см

2 до достижения образования целевого продукта в количестве 85-95%, с последующим введением в полученную реакционную массу уксуснокислого раствора катализатора, состоящего из солей марганца, хрома и бромида, взятых в соотношении 1:1:2, или

1:3 4, или 3:1:1, при одновременной подаче кислородсодержашего газа.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в реакционную массу после обработки ее раствором катализатора вводят уксусную кислоту.

3. Способ по п. 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что уксусную кислоту вводят через три точки, расположенные по высоте аппарата.