Способ выделепия терефталевой кислотб

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Соеетсхих Социалистичеспих Республииависпмый от патентал, С 07 с 63/2 С 07 с 51/4 333933/23-4 явлено 26 Х,196 иорит Комитет по дел изобретеиий и отпрытипри Спеете ГЛииистроеСССР 47,584.03 (088.8 Опубликовано 24, т/,1972, Бюллетен Дата опубликования описания 27 Л17.1972 Авторыизобретени Иностранцы Питер Олсен, Филипп Гамил и Ричард Гарольд Болдуин(Соединенные Штаты Америк Иностранная фирма Стандарт Ойл Компани,ь -:. .-. -."З; -.,",. б СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ТЕРЕФТАЛЕВОЙ КИСЛОТ Изобретение относится к технологии производства терефталевой кислоты, а именно выделения ее из водных растворов, содержащих примесь гг-толуиловой кислоты.Известен способ выделения терефталевой кислоты из водного раствора, содержащего ггполуиловую кислоту путем мгновенного охлаждения исходного раствора с 200 - 390"С, взятого при давлении, достаточном для удержания воды в жидком состоянии, до 120 - 150 С, лучше 125 - 143 С, с последующим выделением целевого продукта известными приемами.Такой способ позволяет получить терефгалевую кислоту, содержащую не более 100 - 200%о гг-толуиловой кислоты.Недостаток известного способа заключается в том, что нм невозможно получить терефталевую кислоту с меньшим содержанием примесей и-толуиловой кислоты, Согласно предложенному способу можно получить терефталевую кислоту с хорошим выходом и содержанием и-толуиловой кислоты не более 50 в 74.В соответствии с предлагаемым изобретением процесс охлаждения исходного насыщенного раствора терефталевой кислоты, загрязненного 500 в 6000 и-толуиловой кислоты, ведут до 120 в 1 С со скоростью не более 2,2 - 5,5 С/лгин при давлениями, достаточном для удержания воды в жидкой фазе, с последующим выделением кристаллической терефталевой кислоты с примесью не более 20%о н-толуиловой кислоты.Под словом насыщенного в основном под разумевается, что раствор нагрет до температуры примерно на 5 С выше температуры, прп которой начинают выпадать первые кристаллы терефталевой кислоты. Раствор подвергают периодически или непрерывнорегулируе мому охлаждению за счет (регулируемого)испарения в одной пли нескольких зонах кристаллизации, при перемешивании, до конечной температуры в интервале 118 в 1 С и желательно 124 в 1 С и давления соответствую щего упругости водяных паров при указанныхтемпературах. Из обр азующейся суспенз и и кристаллов терефталевой кислоты отделяют кристаллы кислоты, путем например фугова.ния, фильтрации, декантации при указанных 20 конечных температурах (и давлении) кристаллизации.Влажную кристаллическую терефталевуюкислоту промывают водой, если это необходпмо, Промывку водой при непрерывном методе 25 отделения твердого продукта от жидкостилучше осуществить взмучиванием влажных кристаллов терефталевой кислоты при 121 - 149 С и давлении 1,4 - 2,5 кг/слР и осуществлением затем повторного отделения твердого З 0 продукта от жидкости прп 90 - 100 С и атмос340156 Таблица 1 Периодическая кристаллизация Загружаемый раствор фильтрация Получаемый продукт Концентрация Резкое испарение,сфПример ТА, кг 1234Сравнительные примеры1235 Нет 249 249 271 271 4,1 4,5 11,3 11,3 1860 1860 500 1500 П 8 135 135 135 20 20 20 20 0,842,12,12,1 93 93 50 25 11,3 П,3 11,3 11,3 271 271 271 271 1500 1500 1500 1500 88 а 23 Нет Нет 170 79 70 29 149 113 100 124 8,8 19,0 21,5 52 0001,3 Примеч ание, 1 фунт на 45 кг воды;- в пересчете на ТА;- резкое охлаждение до 100 С и 0 кг/сма. ферном давлении, Подобным методом взмучивания можно промыть большие количества очищенной терефталсвой пя 1 слоты и извлекать ее почти непрерывным способом, Промытую очищенную терефталевую кислоту сушат. Высушенный продукт содержит пе более 100 Уоо и-толуиловой кислоты, чаще 50 в 74 и до Обнаружения п-толуиловой кислоты,Примеры иллюстрируют способ кристаллизации.Проводится серия (периодическ 11 Х) кристаллизаций водных растворов очищенной терефталевой кислоты, полученных при каталитичссеом Гид 1 эи 1)ован 11 и водных растворов неочищенной тере 1 рталево 11 кислоты. Охлаждение подвергающихся (периодическая кристаллизация растворов) осуществляется за счет испарения со скоростью примерно 2,2 С в минуту, Таким образом, вода испаряется с поП р и м е р 1. Приведенный для сравнения пример показывает, что охлаждение до 149 С в процессе кристаллизации и резкое охлаждение до 100 С и 0 кг/сл в процессе фильтрации не достигает цели, обеспечиваемой регулируемым охлаждением за счет (регулируемого) испарения. Охлаждение за счет регулируемого испарения - до 113 С и затем резкое охлаждение лишь на 13 С представляет собой некоторое усовершенствование по сравнени 1 о с приведенным, однако не является усовершенствованием по сравнению с охлаждением за счет регулируемого испарения до 100 С и 0 кг/смг до фильтрации.Превосходные результаты получаются при охлаждении за счет регулируемого испарения до 118 - 135 С и 0,8 - 2,1 кг/сл 1 г и фильтрации при этих условиях.Кристаллизацию осуществляют в виде непрерывной кристаллизации дегазированного водного раствора очищенной терефталевой кислоты (после каталитического гидрирования), поступающего при 2 б 8 С и б 1 кг/смг верхности в раствор. В этой серии (периодических) кристаллизаций путем охлаждения за счет регулируемого испарения возможно охлаждение до температуры в интервале 100 - 5 149 С, В некоторых случаях при охлаждениидо температуры выше 100 С и давлении выше атмосферного осуществляется мгновенное парообразование в процессе фильтрации, Оба метода охлаждения за счет контролируемого 10 испарения до 100 С и 0 кг/слР и охлажденияза счет некоторого мгновенного испарения до 100 С и 0 кг/смг в процессе фильтрации не входят в рамки изобретения и приводятся для сравнения, Результаты кристаллизации и ус ловия работы приведены в табл. 1, в которойТА означает терефталевая кислота, и-ТА - итолуиловая кислота. Коэффициент разделения означает соотношение между 1 г-ТА в растворе и п-ТА в продукте. из расхожего резервуара. Дегазированный раствор поступает непрерывно в первый кристаллизатор ниже уровня жидкости, поддерживаемой при 131 и 154 С и 1,3 - 3,5 кг/смг, водяные пары конденсируются, и конденсат 25 возвращается в первый кристаллизатор. Суспензия из первого кристаллизатора поступает непрерывно во второй кристаллизатор ниже уровня жидкости, в котором поддерживается температура 100 С и 0 кг/смг. Из второго кри сталлизатора водная суспензия терефталевойкислоты поступает непрерывно на центрифугу, работающую при 100 С и 0 кг/см. Терефталевую кислоту промывают и сушат. Продолжительность пребывания в первом кристаллиза торе составляет около 2 час. В процессе работы часть водной суспензии терефталевой кислоты непрерывно поступает из первого кристаллизатора па друкфильтр, работа на котором производится при 131 в 1 С и 1,4 - 40 3,5 кг/с.н (для иллюстрирования патентуемогоспособа). Извлеченную таким образом терефталевую кислоту также промывают и сушат,340156 Таблица 2 Продукт и-ТА обо фильтрация Загруженный раствор 1-й кристаллизаторТемпераоотура, С тура, С 154134139,5131 3,5 1,8 2,1 1,4 154134139,5131 3,5 1,8 2,1 1,4 100 100 100 100 61 61 61 61 380 380 1990 1990 268 268 268 268 93 93 301 285 бб 53 77 86 Такие же операции промывки и сушки осуществляют цад продуктами, выделенными различными способами. Обе различным образом выделенные и высушенные партии терефталевой кислоты обозначаются как продукт, проПр и мер 10. Для сравнения используется та же аппаратура, что и в примерах 6 - 9, но кристаллизация в первом и втором кристаллизаторах осуществляется периодически. Дегазированный водный раствор поступает при 37 - 68 кг/см в первый кристаллизатор, заполненный паром при 277 С и 68 кг/сми раствор охлаядают за счет регулируемого испарения до 132 С прои 1,4 кг/сл. Суспсцзию разделяют на большую и меньшую части. Большую часть направляют во второй кристаллизатор и охлаждают за счет регулируемого испарения до 100 С при 0 кг/слР, одновременно меньшую часть суспензии направляют при 132 С и 1,4 кг/см через друкфильтр. Кристаллическую терефталевую кислоту из второго кристаллизатора отфуговывают, промывают и сушат, Кристаллическую терефталевую кислоту с друкфильтра также промывают и сушат, И в том и в другом случае воду для промывки берут в одинаковом отношении (к кристаллическому продукту). Исходный раствор содержит около 2000 о/оо а-толуиловой кислоты в пересчете на терефталевую кислоту. Сухая терефталевая кислота, полученная после фильтрации под давлением при 132 С и 1,4 кг/см 2, содержит 41%о и-толуиловой кислоты, а сухая терефталевая кислота, полученная из второго кристаллизатора в условиях 99 С и 0 кг/см (как в кристаллизаторе, так и на центрифуге), содержит 161%о а-толуиловой кислоты. Коэффициент разделения составляет для двух различных методов выделения терефталевой кислоты соответственно 50 и 12,5.При сравнении результатов примеров 6 - 9 с результатами примеров 1 - 5 и 10 мокно заметить, что преимущество от выделения терефталевой кислоты в условиях температуры и давления конечной кристаллизации и отделения твердого вещества от жидкости может быть достигнуто частично даже при применении модифицированного резкого охлаждения и снижения давления. Повышение коэффици 10 15 20 25 30 35 40 45 фильтрованный при 99 С и продукт, профильтрованцый под давлением. Различие в содержании а-толуиловой кислоты в этих двух различным образом выделенных партиях терефталевой кислоты показано в табл. 2,ента разделения при фильтрации под давлением по сравнению с фильтрацией при 99 С составляет: пример 6 - 1,4 раза; пример 7 - 1,75 раза; пример 8 - 3,9 раза и пример 9 - З,З раза. Можно также заметить, что лучшие результаты получаются в случае, когда исходный водный раствор содержит большее (примерно пятикратное) весовое соотношение п-толуцловой кислоты (телефталевой).П р и м е р 11. Осуществляют кристаллизацию (в виде периодического процесса) водного раствора, содержащего 9 кг терефталевой кислоты на 45,4 кг воды, при весовом отношении п-толуиловой кислоты 3000%о в пересчете ца терефталевую кислоту (3000%о а-толуиловой кислоты в пересчете на терефталевую кислоту), Раствор охлаждают с 271 С и 62 кг/сл (после очистки от водорода) до 135 С и 1,8 кг/сл 2 за счет регулируемого испарения, со скоростью 2,2 С/лин. Образовавшуюся взвесь кристаллов терефталевой кислоты разделяют при 135 С и 1,8 кг/слР способом отделения твердого вещества от жидкости. Выделенную терефталевую кислоту сушат без промывки. В высушенном продукте содержится 26%о п-толуиловой кислоты, т. е, коэффициент разделения равен 115.П р и мер 12. Повторяют описанную в примере 11 операцию с тем исключением, что охлаждение ведут со скоростью 5,5 С/мин, а конечная температура составляет 138 С цри конечном давлении 2,2 кг/сл, Образовавшуюся суспензию (кашицу, взвесь) отфильтровывают при 138 С и 2 кг/смг. В высушенном продукте содержится 47%о п-толуиловой кислоты, т, е, коэффициент разделения примерно 64.В противополояность примерам 11 и 12 при использовании такого же исходного водного раствора, но охлажденного до 100 С за счег регулируемого испарения со скоростью 5,5 С/лин и 2,2 С/лин получают сухую терефталевую кислоту, содержащую соответственно 200 в 130 а-толуиловой кислоты, т, е,340156 Предмет изобретения Составитель Т. Лавриненко Редактор Л, Герасимова Техред 3, Тараненко Корректор Л. ЦарьковаЗаказ 184017 Изд. Мо 784 Тираж 448 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР1 Чоскпа, ЯС, Раушская иаб., д. 45 Типография, пр, Сапунова, 2 коэффициенты разделения равны, соответственно, 15 и 23,1. При сравнении этих результатов с результатами примеров 11 и 12, т, е. двух различных методов выделения с использованием скорости охлаждения в 2,2 и 5,5 С(чин, можно отметить преимущество конечной кристаллизации и разделения при 135 - 138 С и 1,8 - 2 кг/см 2 - повышение коэффициента разделения в 7,8 и 2,9 раза.Преимущества патентуемого способа кристаллизации и разделения могут быть достигнуты как при периодическом, так и непрерывном процессе, при быстрой подаче начального водного раствора через редукционый вентиль и подаче раствора при высокой температуре и давлении ниже уровня жидкости в кристаллизаторе. Подобное резкое снижение давления может обеспечить падение давления в интервале 1,4 - 7 кг/см, Применение подобного резкого снижения давления при загрузке горячего раствора под давлением на кристаллизацию можно с успехом использовать для некоторого сокращения конечного периода охлаждения.5 1. Способ выделения терефталевой кислоты10 из водного раствора, содержащего п-толуиловую кислоту, путем нагревания при 200 -370 С и давлении, достаточном для удержания воды в жидком состоянии с последующим охлаждением и отделением продукта15 известными приемами, отличающийся тем, что,с целью повышения качества выделяемогопродукта, раствор охлаждают до 120 - 150 Ссо скоростью не более 2,2 - 5,5 С(мин.2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что20 раствор охлаждают до 125 - 143 С,