Способ получения бензол ди- или трикарбоновых кислот

Реферат

 

Способ получения бензол ди- или трикарбоновых кислот путем жидкофазного окисления соответствующих алкилбензолов кислородсодержащим газом при 150 - 230o в присутствии уксусной кислоты и катализатора, содержащего ацетат кобальта, марганца, никеля и соединения брома, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, используют катализатор, содержащий дополнительно ацетат хрома при содержании металлов в компонентах катализатора, мас.%: Кобальт - 0,03 - 0,04 Марганец - 0,0125 - 0,03 Никель - 0,0001 - 0,01 Хром - 0,0001 - 0,01 при этом соотношение никеля и хрома составляет 1:100 - 100:1.

Изобретение относится к органическому синтезу, конкретно к способу получения бензол ди- или трикарбоновых кислот, используемых в производстве термостойких волокон. Наличие в кислотах цветообразующих примесей, таких как 2,7-дикарбоксифлоуренон, 4,4-дикарбоксибензофенон и другие, а также карбоксибензальдегида, ограничивают их применение в качестве мономера для полиэфирных волокон. Известны способы получения бензолкарбоновых кислот мономерной чистоты, пригодных для изготовления волокна, например терефталевой кислоты (ТФК). Однако известные способы получения кислоты включают стадию дополнительной очистки, такой как каталитическая обработка водородом растворенной терефталевой кислоты [1] растворение примесей в уксусной кислоте и других растворителях [2] доокисление продуктов неполного окисления алкилбензолов [3] Использование дополнительной стадии очистки значительно удорожает стоимость получаемой терефталевой кислоты. Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения, например, терефталевой кислоты жидкофазным окислением n-ксилола кислородсодержащим газом в среде уксусной кислоты при температуре 150 220oC в присутствии смешенного катализатора, состоящего из ацетатов кобальта, марганца и никеля, при содержании, мас. кобальт 0,05 0,22, марганец 0,06 0,27, никель 0,01, а также бромида аммония. Цветность ТФК составляет 0,21 0,66 /D380/ [4] Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получать целевой продукт высокой степени чистоты, что вызывает необходимость проведения дополнительной стадии очистки. Цель изобретения заключается в упрощении процесса. Поставленная цель достигается описываемым способом получения бензол ди- или трикарбоновых кислот путем жидкофазного окисления соответствующих алкилбензолов кислородсодержащим газом в среде уксусной кислоты при температуре 150 220oC в присутствии смешанного катализатора, состоящего из ацетатов кобальта, марганца и никеля, при содержании металлов в компонентах катализатора, мас. кобальт 0,03 0,04, марганец 0,0125 0,03% никель 0,0001 0,01, соединения брома, а также дополнительно в присутствии ацетата хрома при содержании хрома 0,0001 0,01 мас. при этом соотношение никеля и хрома составляет 1:100 100:1. Отличительным признаком процесса является использование катализатора, содержащего дополнительно ацетат хрома при содержании металлов компонентов, мас. кобальт 0,03 0,04, марганец 0,0125 0,03, никель 0,001 0,01, хром 0,0001 0,01, и при этом соотношение никеля к хрому составляет 1:100 100:1, что позволяет упростить процесс. Окисление проводят при температуре 150 - 230oC. Воздух обычно подают в таком количестве, чтобы обеспечить избыток по кислороду 2 4 об. После полного превращения алкилбензолов обычно реакционную массу ступенчато охлаждают: 180 170oC, 160 140oC, 110 100oC, центрифугируют, осадок последовательно обрабатывают уксусной кислотой, водой и передают на сушку. Полученная терефталевая кислота не требует дополнительной очистки и имеет качество, пригодное для волокна. Содержание п-карбоксибензальдегида 0,01 0,02 мас. цветность 0,001 0,005 (в виде оптической плотности D380). Преимущества предлагаемого способа заключаются в упрощении процесса за счет исключения стадии очистки терефталевой кислоты, при этом происходит снижение себестоимости получаемого продукта. Пример 1. В титановый реактор, снабженный перемешивающим устройством, емкостью 2,8 м3 непрерывно подают исходную смесь в количестве 2,8 м3/ч, состоящую из п-ксилола 356,4 кг/ч, уксусной кислоты 2381 кг/ч, ацетата кобальта 4,18 кг/ч, ацетата марганца 2,14 кг/ч, ацетата никеля 0,01 кг/ч, ацетата хрома 0,104 кг/ч, бромида аммония 2,98 кг/ч, а также подают воздух в количестве, обеспечивающем избыток кислорода 2 4 об. Температура реакции 213 220oC. После полного превращения п-ксилола реакционную массу ступенчато охлаждают: 180 170oC, 160 140oC, 110 - 100oC, центрифугируют, осадок последовательно обрабатывают уксусной кислотой, водой и отправляют на сушку. Полученная терефталевая кислота имеет примеси: п-карбоксибензальдегид 0,022 мас. цветность 4,0oH (или 0,004 в виде оптической плотности). Последующие примеры 2 10 представлены в таблице 1. В качестве соединений брома используют бромид натрия. Пример 11. В титановый реактор периодического действия емкостью 250 мл (рабочий объем), снабженный быстроходной мешалкой, устройством для подачи кислородсодержащего газа и нагревательными элементами, загружают 60 г мезителена, 170 мл уксусной кислоты и катализатор: ацетат кобальта 0,420 г; ацетат марганца 0,22 г; ацетат никеля 0,11 г; ацетат хрома 0,11 г и бромид аммония 0,31 г. Реакционную смесь разогревают в токе аргона при работающей мешалке до температуры 160oC, затем в реактор подают воздух и температуру постепенно поднимают до 220oC. Время реакции 45 мин. Полученная тримезиновая кислота содержит 0,02% карбоксиальдегидов. Пример 12. В реактор барботажного типа полунепрерывного действия (без вывода продуктов реакции) емкостью 800 мл непрерывно подают реакционную смесь состава: м-ксилол 15,5 г, ацетат кобальта 0,187 г, ацетат марганца 0,112 г, ацетат никеля 0,0004 г, ацетат хрома 0,0004 г, бромид аммония 0,124 г и уксусная кислота 84,435 г. В качестве кислородсодержащего газа используют воздух. Температуру реакции поддерживают в пределах 190 202oC. Полученная изофталевая кислота имеет цветность 38,1oH (оптическая плотность 0,0419), содержание м-карбоксибензальдегида 0,0041% Пример 13. В реактор, описанный выше, подают реакционную смесь состава: м-ксилол 15,5 г, ацетат кобальта 0,187 г, ацетат марганца 0,112 г, ацетат никеля 0,04 г, ацетат хрома 0,042 г; бромид аммония 0,124 г и уксусная кислота; температура реакции поддерживается в пределах 190 196oC. Изофталевая кислота имеет цветность 18,7oН. Содержание м-карбоксибензальдегида составляет 0,0045% Пример 14. В титановый реактор емкостью 400 мл, снабженный быстроходной мешалкой, устройством для подачи кислородсодержащего газа и вывода готового продукта, непрерывно подают исходную реакционную смесь состава: псевдокумол 60 г, ацетат кобальта 0,040 г, ацетат марганца 0,22 г, ацетат никеля 0,11 г, ацетат хрома 0,11 г, бромид аммония 0,31 г и уксусная кислота 170 мл. Реакцию проводят при температуре 200 210oC. Полученная тримеллитовая кислота содержит 0,055% карбоксибензальдегидов. Таким образом, предлагаемая система катализатора Co, Mn, Ni, Cr и Br, представленная определенным количественным составом, позволила в одну стадию получить терефталевую кислоту, пригодную для непосредственной полимеризации, исключив стадию очистки. Используемая система катализатора позволила повысить экономическую эффективность процесса и сэкономить дефицитные материалы за счет сокращения расхода количества кобальта в 10 раз.

Формула изобретения

Способ получения бензол ди- или трикарбоновых кислот путем жидкофазного окисления соответствующих алкилбензолов кислородсодержащим газом при 150 - 230oС в присутствии уксусной кислоты и катализатора, содержащего ацетат кобальта, марганца, никеля и соединения брома, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, используют катализатор, содержащий дополнительно ацетат хрома при содержании металлов в компонентах катализатора, мас. Кобальт 0,03 0,04 Марганец 0,0125 0,03 Никель 0,0001 0,01 Хром 0,0001 0,01 при этом соотношение никеля и хрома составляет 1:100 100:1.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000