Способ получения изоили терефталевой кислоты

Способ получения изоили терефталевой кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< > 910593

Союз Соввтскик

Соцмаиистмчвскмк

Республик (6I ) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 03. 12.80 (21) 3008301/23-04 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.03.82 ° Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 07.03.82. (5l)M. Кл.

С 07 С 63/24

С 07 С 63/26

С 07 С 51/265

9кударстеенный какнтет

СССР во делам нзабретеннй н атерытнй (53) УДК547.584 ° .07(088.8) P.А,Мкртчян, В.Н.Кулаков, В.Ф. Назимок, В И,.

Г.С.Голубев, П.H.Çåðíîâ, М.А.Бояркин, Л.С,К

В.Д.Манэуров, В.М.Морозов, Л.И.Морозова, В.

H.В.Юхимец, С.А.Турчинский, В.П.Петров и Г. (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и проек мономеров и Могилевское .производственное об

"Химволокно" им. В.И.Ленина (71) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗО- ИЛИ ТЕРЕФТАЛЕВОЙ

КИСЛОТЫ! е

Изобретение относится к органическому синтезу, а именно к способу получения ароматических поликарбоновых кислот к которым относятся изо- и те" рефталевая кислоты (ИФК и ТФК), — ценные промышленные продукты, применяемые в производстве пластмасс, пластификаторов, красителей, консервантов, полимерных волокон и др.

Известны многочисленные способы получения ароматических голикарбоновых кислот в мягких условиях при относительно низких температурах в среде уксусной кислоты. Для ускорения реакции окисления в этих случаях используют различные инициирующие добавки — альдегиды, спирты, кетоны, сахариды, силоксаны, алифатические углеводороды и др. (1-4).

Так, известен способ получения терефталевой кислоты (ТФК) окислением Д-ксилола в среде уксусной ки. слоты кислородсодержащим газом при

120-145 С в присутствии соли кобалт.2 та, метилэтилкетона и насыщенного алифатического углеводорода, H-бу" тана. ТФК, полученная по этому способу, содержит 0,8-1,8% П-карбоксибенэальдегида (П-КБА) и беэ предварительной очистки не пригодна для получения полиэфирных волокон 1,5j.

Известен также способ получения

ТФК окислением и-ксилола при 160 С в присутствии ацетата кобальта;и до1О бавок н"бутана нли бензиновой фракции и ацетальдегида (6).

Общим недостатком известных спо- собов является низкое качество полуИ чаемого целевого продукта (содержание примесей 0,5Х и выше) . Кроме того, поскольку процесс проводят в среде уксусной кислоты в присутствии добавок, происходит окислнтельная деструкция уксусной кислоты, что приводит к потере растворителя и к снижению экономических показателей процесса.

3 91059

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения ароматических поликарбоновых кислот, например ТФК. путем жидкофазного окисления г1-ксилола кислородсодержащим газом в присутствии катализатора — смеси ацета- . тов кобальта и марганца и промоторабромида натрия, взятого в количест- !0 ве по крайней мере 0,18Х от веса реакционной смеси, при этом концентрация ацетата кобальта в расчете на металл составляет 0,12-0,25 от веса растворителя, концентрация марганца по отношению к кобальту — 1-30 вес., суммарное содержание ацетатов кобальта и марганца в реакционной смеси

0,38-1,15 вес.Х и процесс проводят в среде уксусной кислоты при 160-180 С. о

Полученный целевой продукт содержит 0,05-0,06 ll-КБА. Потери уксусной кислоты, выраженные в виде суммы выделившихся в реакции СО и СО, составляют при этом 0,5-0,6 моль на

1 моль окисленного п-ксилола, т.е. !

00-120 кг/т ТФК j7).

Недостатками такого способа являются сравнительно низкое качество целевого продукта, поскольку получа30 емая кислота может быть использована только после дополнительной обработки ее в течение 2 ч 95 -ной водной уксусной кислотой при 150 С, при этом процесс требует применения 35 высоких концентраций катализатора, а также значительные потери уксусной кислоты.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса и каче- 40 ства целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что изо- или терефталевую кислоту получают путем жидкофазного окисления соответствующего алкилбензола кислородсодержащим газом в присутствии катализатора — смеси ацетатов кобальта и марганца, а также промотора бромида натрия, взятого в количестве 0,1-0,13Х от веса реак- 50 ционной массы, при этом концентра" ция ацетата кобальта в расчете на металл составляет 0,04-0,06 от веса растворителя, концентрация мар- ганца †50X от веса кобальта, у суммарное содержание ацетатов кобальта и марганца в реакционной смеси — 0,15-0,30 вес.Х и

3 4 процесс проводят в среде уксусной кислоты, при 210-220 С и давлении

24-26 кг/см1 в присутствии насыщенных алифатических углеводородов С -

5 1 обычно Н-гексана или фракции С - -у ° содержащей 60-70X H-пентана, при молярном соотношении алкилбензола, углеводорода, кислорода 1: О, 3-0, 5:

:5,0-8,5 соответственно.

Полученный целевой продукт содержит 0,018-0,053Х КБА. Потери уксусной кислоты составляют 1-8 кг íà I т ароматической карбоновой кислоты.

Отличительными признаками такого способа являются проведение процесса окисления при 210-220 С и давлении

24-26 кг/см . в присутствии насыщенных алифатических углеводородов при молярном соотношении алкилбензола, углеводорода и кислорода !:0,30,5:5,0-8,5 соответственно, а также при концентрации ацетата кобальта в расчете на металл 0,04-0,06 от веса растворителя, концентрации мар-, ганца по с-.ношению к кобальту

50 вес. и суммарном содержании ацетатов кобальта и марганца в реакционной смеси 0 15-0,30 вес.X что позволяет повысить экономичность процесса и качество целевого продукта.

Потери уксусной кислоты по показаниям газоанализаторов на СО и СО рассчитывают по реакциям окислительной деструкции:

СнъСООН 1,50х-ъ Со+ CQ2+ гн2О " (СН ) g- CHg+5;50g-э СНьС001 +

Ф СО+2.СО +4Н О

Снижение потерь уксусной кислоты при одновременном повышении качества целевого продукта достигается при использовании в процессе алифатического углеводорода и катализатора в указанных выше количествах.

При этом соотношение Со:Мп остается всегда постоянным, равным 2:1 °

Пример 1. Окисление и-ксилола проводят при 215ОС и давлении

26 кг/см в реакторе из титана рабочей емкостью 0,7 л, снабженном мешалкой, обратным холодильником, пробоотборником, устройствами для контроля и регулирования температуры, давления и расхода воздуха. Исходную реакционную смесь состава, r (Х ):

133,8 (15) П-ксило а", 26,76 (3) й- гексана, 2, 68 (0,3) ацетатов кобальта и марганца при соотношении

5 91

:Со:Мп2:1, 0,89 (О,!Х от веса исходной смеси) бромида натрия, 713,31

1(79,96) уксусной кислоты и 14,56 (l,64) воды с помощью плунжерного насоса непрерывно дозируют в реактор со скоростью 0,9 л (892 г) в 1 ч.

Воздух от компрессора, пройдя фильтры очистки от масла и двуокиси углерода, через регулятор давления подают в зону реакции со скоростью 12 нл/мин. Расход воздуха устанавливают перед началом опыта с помощью дроссельного вентиля по ротаметру. Время контакта 32 мин.

От..одящие из реактора газы после конденсатора, где происходит конденсация паров уксусной кислоты и воды, которые в виде флегмы возвращаются в реактор, поступают для анализа состава на содержание О и

СО, СО на непрерывнодействующие газоанализаторы типа МН и ОА соответственно. Образующуюся реакционную смесь по перетоку отводят в сборник оксидата, находящийся под давлением реактора.

После выхода процесса на станцинарный режим из реактора через пробоотборник отбирают пробу оксидата для анализа и регистрируют показания газоанализаторов. Пробу оксидата с ,помощью газожидкостной хроматографии анализируют на содержание Il-ксилола и Ц-гексана, конверсия которых в опыте достигает практически 100Х, а также с помощью титрования — на содержание уксусной кислоты. Твердую часть пробы отфильтровывают, промывают горячей уксусной кислотой и после сушки до постоянного веса анализируют на содержание O-КБА. !

0593 6

Результаты приведены в таблице.

В результате проведения процесса получают ТФК пригодную для поликонденсации, содержащую основную при-, месь fl-КБА в количестве 0 02Х и снижают потери уксусной кислоты до

8-1 кг на 1 т ахроматической карбоновой кислоты. Расход катализатора в исходной смеси снижается с

10 О, 38«1, 15 до Î, 3-0, 15Х.

Пример 2. В условиях примера l при температуре 210 С и содержании бромида натрия 0, 13Х от

15 веса исходной смеси окислению подвергают М-ксилол и получают ИФК, содержащую следы H-KBA. Потери уксусной кислоты в процессе окисления составляют 1 кг íà l т ИФК. яо

Пример ы 3»5. В условиях примера 1 окисляют tl-ксилол при 215220 0 в присутствии 3-5Х фракции насыщенных алифатических углеводоро25 дов С5-С с т.кип. 37-67 С, содержащей 60-70K H-пентана. Результаты опытов приведены s таблице.

Пример ы 6 и 7. В условиях примера 3 при 215 и 220 С окисляют зв. 6-ксилол ° Концентрация кобальтмарганцевого катализатора (Со:Ип=2: 1) в исходной смеси 0,15Х.

П р .и м е р ы 8"11.- сравнительные.

Результаты этих опытов, представленные в таблице„ иллюстрируют влияние соотношения дозируемых реагирующих компонентов (примеры 8-10), а также температурного режима (пример 11) на качество ТФК и потери уксусной кислоты.

910593

Ф л О0 О О

СЧ О\ Q О\ СЧ (V

I 1 I W 1 I

С»Ъ ф М О О О И О О СЧ D

2 М

СЧ

О О е л

О О

1 О

I О

1 I

1 I

«Ц О а

U О

Ье

00

D л

СO (Ч

° СЧ

О О л в

О О

С Ъ М

М

О О л л

О О

CO СЧ

И

О D л л

О О

И

«Ч

О О л л

О О л (»

О О

>Х

О

Х

К

О

Х

О

1 И а (») г-с Р»

О 0(Ч л

& Е» 11 4

О О

Ф ОЪ л л

С Ъ М

О О

0Ъ О л л

М М

О

D Ch л л, \ 1

О О

Ch Ch в л

М М

О б Ch в а

М М

О

О

Ц

Х

Щ СЧ

° »»»

Ф И

° ° ° °

И С Ъ л е

D О

СЧ СО л а О

° ° ° °

«"Ъ М л е

О О

И И л л О»О

° ° в °

М И л л

О О л б л ° °

Ц0 М

° ° е

И

° » О

Ch в

И л ° »О И

° ° а

О О

° °

° е»

° ° ° »

С Ъ М О Ю л а

0 » Ch

СЧ С 4

I i

О О (ц Ю

Р Ф

1» а в

Е» и 3 д с6

9» О О б

И л

Ю

Ch

О

СО л

CO

4 (4

И л в

D О Ch О

С Ъ М

ОЪ «С»

»О л л

О. О

О ОЪ

И М

О

О л л

О О

Ch И

» ) Ф -б л И

I л

О ("Ъ Оъ

CJ

О а

Х

Ц ((1

Ь4 Ф

СЧ

CO Ф л л

И О

ОЪ И

»»

Q0 QO в л

Ch Ch

СЧ б

Ф ф л в

О

И ОЪ 5

CO л

И

ОЪ

-4 .Ф

CO Ф л л

И

ОЪ Ch

С1 М ф л л

3Г\ (Ч

0Ъ Л

О -

4 4 0 .4

СЧ (Ч

И О

СЧ СЧ

И

СЧ (Ч

И И

СЧ С 4

О (4 м ф и 1О л QO (2

О (11 Х

О Э

Х Н (1 0

Х

О

«б О

О в 4

% О

О Х

»д

Х О ((I Х

Х

О g

CI i

4 О Ц

WCI:O

О а

1 » а О

Ы ЦО

«»

14 г

О А а

О О

Е 4 ев в

».ГЪ И

О О л в . 4 СЧ в/

О О л

СЧ СЧ

lI1

О М в л

Ch

О И л °

« 4 (Ч

И о

Ю (Ч

О л (Ч

И

О л D

СЧ»»

Q0

О О л Ф

СЧ

И

О С Ъ л Ч:) (Ч л

ОЪ

О л

СЧ СЧ а

Ф

Х

О

И

14

61

9105

Формула изобретения

1. Способ получения иэо- или тере» фталевой кислоты путем жидкофазного окисления соответствующего алкилбен- зола кислородсодержащим газом B присутствии катализатора - смеси ацетатов кобальта н марганца и промотора - бромида натрия, взятого в количестве 0,1-0 13Х от веса реакционной 10 массы, в среде уксусной кислоты при нагревании, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса и качества целевого продукта, окисление .проводят при 210- lg

220 0 и давлении 24-26 кг/см в присутствии насыщенных алифатических углеводородов С -С при молярном соот7 ношении алкилбенэола, углеводорода и кислорода 1:0,3-0,5:5,0-8,5 соответственно, а также при концентрации ацетата кобальта в расчете на металл

0,04-0,06% от веса растворителя, кон" центрации марганца по отношению к ко" бальту 50 вес. и суммарном содержа93 10 нии ацетатов кобальта и марганца в реакционной смеси 0 15-0,30 вес.X

2. Способ. по н. 1р о т л и ч аю шийся тем, что, в качестве насыщенных апифатических углеводородов используют индивидуальный М-гек сан или фракцию Q-C> содержащую

60"70X н-пентана.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1. Патент США У 3240803, кл. 260-524, опублик. 1966.

2. Патент США lP 3284493, кл. 260-524, опублик. 1966.

3. Патент США У 3036122, кл. 260-524, опублик. 1962.

4. Патент США Р 3649682, кл. 260-524, опублик. 1972.

5. Патент Великобритании Ф 1186029 кл. С. 2 С, опублик, 1970.

6. Патент Франции 11 1421268, кл. С 07 С опублик. 1965.

7. Патент Англии М 151!181, кл. С 2 С, опублик. 1978 (прототип) .

Составитель Е. Уткина

Редактор 3.Бородкина Техред M.Рейвес Корректор Й.Шароши г

Заказ 1018/23 Тираж 448 Подписное

ВНИИ11И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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