Способ получения терефталевой кислоты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(7 1) Динамит Нобель АГ (ЭЕ) (72) Антон Шенген, Гейнц Шредер и Георг Шрейбер (ЭЕ)(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРЕФТАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ путем окисления И -ксилола и сложного.метилового эфира Ц-толуиловой кислоты воздухом в присутствии катализатора, состоящего из ацетатов кобальта и марганца, при температуре 140-170 С и давлении 4-8 бар с последующей этерификацией оксидата метанолом приотемпературе 250-280 С и давлении 20-25 бар, после чего полученный(51) 4 С 07 С 63/26 51/09 диметилтерефталат подвергают пере-О гонке при температуре 150-190 С, давлении 15-100 мбар и флегмовом числе 0,3-1,0 и гидролизу полученного дистиллята - диметилтерефталата при температуре 260-290 С с последующим выделением целевого продукта иэ продуктов гидролиза, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса, гидролиз проводят путем подачи водяного пара с температурой 260-290 С и давлением 45 - 80 бар противотоком к диметилтере.офталату с температурой 190 С и после достижения степени конверсии диметилтерефталата равной 97,77 в пересчете на терефталевую кислоту, в качестве головного продукта отводят смесь метанола с водой с температуорой 240-250 С, которую после конденсации подают в качестве флегмы на гидролиз и в качестве рецикла - в процесс.Изобретение относится к областиорганической химии, в частности кспособу получения терефталевой кислоты.Целью изобретения является упрощение процесса.Смесь метанола с водой, отводимая в качестве головного продуктагидролиза, содержит 10-90 вес,7метанола, Эта смесь частично используется для обогрева испарителя,применяемого на стадии отгонкидиметилтерефталата, что позволяетсократить расход энергии на отгонкудиметилтерефталата из продукта этерификации,Часть смеси, используемой дляобогрева испарителя на стадии отгонки диметилтерефталата, подают наректификацию и получаемый при этомчистый метанол рециркулируют на стадию этерификации продукта окисления.На фиг. 1-3 представлена технологическая схема предлагаемого способа, причем на фиг, 1 и 2 - процесс начиная со стадии гидролиза,а на фиг. 3 - процесс получения исходного диметилтерефталата.Согласно фиг. 1 подаваемую вкачестве потока 1 воду нагреваютодо 260-290 С в испарителе 2 и получаемый нагретый воцяной пар под давлением примерно 45-80 бар подают внижнюю часть реактора 3, в верхнюючасть которого подают нагретыйодо 190 С диметилтерефталат (поток 4Образующийся в реакторе 3 метанолв виде смеси с водой, имеющей темопературу 240-250 С, отводят на конденсаторе 5 (поток 6),Реакционную смесь, получаемую в нижней части реактора 3, частично рециркулируют через испаритель 7 и частично подают через дроссельные клапаны в кристаллизаторы 8 и 9, снабженные мешалками и теплообменниками 10 и 11 (поток 12). Одну часть конденсата, получаемого в теплообменниках 10 и 11, выводят из процесса, а другую часть рециркулируют в кристаллизаторы 8 и 9.Получаемую суспензию подают на стадию промывки горячей водой, подаваемой в качестве потока 13. Стадия промывки состоит из трех последовательно включенных гидроциклонов 14-16. После пропускания через стадию промывки суспензию подают в 50 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сборник 17, снабженный мешалкой. Изсборника 17 суспензию подают вкристаллизаторы 18 и 19, снабженныеконденсаторами 20 и 21 соответственно. В кристаллизаторах 18 и 19осуспензию доводят до 100 С. Затемсуспензию подают в центрифугу 22,в которой она разделяется на терефталевую кислоту (поток 23) и фильтрат(поток 24), Маточный раствор стадиипромывки выводят из процесса (поток25), Терефталевую кислоту выводятиз процесса через сушилку 26. Вторичный пар сушилки конденсируютв теплообменнике 27 и получаемыйконденсат соединяют с фильтратомцентрифуги 22.Технологическая схема по фиг. 21отличается от фиг 1 лишь тем, чтовместо гидроциклона 15 установленапротивоточная промывная колонна 28,При этом гидроциклоны 14 и 16 служаттолько для концентрации твердоговещества в суспензии.Согласно фиг, 3 на окисление 1,опроводимое при 140170 С и давлении4 - 8 бар, подают: 1 -ксилол - по трубопроводу 29; сложный метиловыйэфир-толуиловой кислоты - по трубопроводу 30, воздух - по трубопроводу 31 и кобальто-марганцевый катализатор - по трубопроводу 32,Со стадии 1 окисления отводят: отходящий гаэ - по трубопроводу 33; отходящую воду - по трубопроводу 34 и продукт окисления - по трубопроводу 35. Продукт окисления подают на этерификацию 11 подаваемым по тру. бопроводу 36 метанолом при 250 280 С и давлении 20-25 бар. Продукт этерификации по трубопроводу 37 подают на двухстадийную вакуумную перегонку 1 Ч, причем головной продукт первой стадии, представляющий собой фракцию сложного метилового эфира и -толуиловой кислоты, подают в сборник 38 по трубопроводу 39, а головной продукт второй стадии, представляющий собой фракцию диметилтерефталата, подают по трубопроводу на 40 на перегонку Ч, осуществляемую при 150 в 1 С, давлении 15-100 мбар и флегмовом числе 0,3-1. На перегонке 7 получают фракцию сложного метилового эфира терефталальдегидной кислоты в качестве головного продукта, отводимого по трубопроводу 41, н фракцию диметил терефталата в качестве кубового про- дукта, подаваемого по трубопроводу 4 на гидролиз водой.В примерах приняты следующие условные сокращения; ДМТ - диметилтерефталат; ТК - терефталевая кислота, ДМИ/ИФК - сложный диметиловый эфир изофталевой кислоты/изофталевая кислотаф, ДМО/ОФК - сложный диметиловый эфир ортофталевой кислоты/ор. тофталевая кислота, МТАК/ТАК - сложный метиловый эфир терефталальдегидной кислоты/терефталальдегидная кислота, ММТ - монометилтерефталат, и-ТК - и -толуиловая кислота.П р и м е р 1. Процесс проводят в установке по фиг. 1 и 3.400 кг/ч п -ксилола и 465 кг/ч сложного метилового эфира и -толуиловой кислоты подвергают жидкофазному окислению 300 нм /ч воздуха при 140 С и давлении 4 бар в присутоствии катализатора, состоящего из 100 г кобальта и 75 г марганца в виде ацетатов, растворенных в 10 Х-ной водной уксусной кислоте. Получаемый продукт окисления подвергают этерификации 400 кг/ч метанола при 250 С и давлении 20 бар. Продукт этерификации подвергают непрерывной двухстадийной фракционнойперегонке, причем на первой стадии работаюто при. температуре в кубе 150 С, давлении 15 мбар и флегмовом числе 0,3, а на второй - при температуре в кубе 190 С, давлении 100 мбар и флегмоовом числе 1,0. При этом получают 1264,8 кг/ч диметилтерефталата, содержащего еще 5,1 кг/ч ДМИ/ИФК, 2,5 кг/ч ДМО/ОФК, 1,3 кг/ч МТАК/ТАК, и 0,6 кг/ч г 1 -ТК. Этот поток с темопературой 190 С подвергают гидро- лизу 3587 кг/ч водяного пара, имеющего температуру 290 С и давление 80 бари подаваемого противотоком диметилтерефталату. После достижения степени конверсии диметилтерефталата 97,77 (в пересчете на терефталевую кислоту) со стадии гидролиза в качестве головного продукта отводятоимеющую температуру 240 С смесь 420 кг/ч метанола с 657 кг/ч воды, которую после конденсации подают в качестве флегмы на гидролиз и в качестве рецикла - в процесс. В качестве кубового продукта со стадии гидролиза отводят поток с температурой 276 С, состоящий из 1057,2 кг/ч ТК, 2691,2 кг/ч воды, 27,2 кг/ч205757 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4метанола, 4,4 кг/ч ДМИ/ФИК, 2,2 кг/гДМО/ОФК, 1,2 кг/ч МТАК/ТАК, 27,2.кг/чММТ и 0,6 кг/ч й -ТК. Оставшийсякубовый продукт рециркулируют нагидролиз. После кристаллизацииродукт гидролиза промывают 3000 кг/човоды с температурой 100 С. Маточныйраствор стадии промывки, состоящийиз 3243,8 кг/ч воды, 55,4 кг/ч ТК,12,1 кг/ч метанола, 4,0 кг/ч ДМИ/ИФК 12,0 кг/ч ДМО/ОФК, 0,6 кг/ч МТАК/ТАК24,5 кг/ч ММТ и 0,54 кг/ч и -ТК,выводят из процесса, а промытую суспензию подвергают кристаллизациис последующим центрифугированием.Получают 1000 кг/ч (89,67. теории)терефталевой кислоты со степеньючистоты 99,847П р и м е р 2. Процесс проводят в установке по фиг. 2 и 3.400 кг/ч й -ксилола и 465 кг/чсложного метилового эфира и -толуиловой кислоты подвергают жидкофазному окислению 300 нм /ч возду 3оха при 170 С и давлении 8 бар вприсутствии катализатора, состоящего из 100 г кобальта и 75 г марганца в виде ацетатов, растворенныхв 102-ной водной уксусной кислоте.Получаемый продукт окисления подвергают этерификации 400 кг/ч метанола при 280 С и 25 бар. Продуктэтерификации подвергают непрерывной двухстадийной фракционной перегонке, причем на первой стадииработают при температуре в кубео150 С, давлении 15 мбар и флегмовом числе 0,3, а на второй - приотемпературе в кубе 190 С, давлении100 мбар и флегмовом числе 1,0.При этом получают 1266 кг/ч диметилтерефталата, содержащего30,7 кг/ч ДМИ/ИФК, 15,4 кг/чДМО/ОФК, 0,.13 кг/ч МТАК/ТАК и6,6 кг/ч й -ТК, Этот поток с температурой 190 С подвергают гидролизу 3676 кг/ч водяного пара,оимеющего температуру 260 С и давление 45 бар и подаваемого противотоком диметилтерефталату, Последостижения степени конверсии97,7 Ж (в пересчете на терефталевуюкислоту) со стадии гидролиза в качестве головного продукта отводятоимеющую температуру 250 С смесь433 кг/ч метанола с 677 кг/чводы, которую после конденсацииподают в качестве флегмы на гидролиз и в качестве рецикла - в про 5 12057 цесс. В качестве кубового продукта со стадии гидролиза отводятопоток с температурой 275 С, состоящий из 1057,6 кг/ч ТК, 2755,2 кг/ч воды, 27,8 кг/ч метанола, 26,3 кг/ч ДМИ/ИФК, 13,1 кг/ч ДМО/ОФК, 0,12 кг/ч МТАК/ТАК, 27,8 кг/ч ММТ и 6,6 кг/ч й-ТК. Оставшийся кубовый продукт рециркулируют на гидролиз. После кристаллизации продукт гидролиза 10 подвергают противоточной промывке 2250 кг/ч воды с температурой 200 С,57 ФМаточный раствор стадия промывкисостоящий из 3255,2: г и воды,55,8 кг/ч ТК, 27,8 кг/и метанол;"26,3 кг/ч ДМИ/ИФК, 13,2 кг/чДМО/ОФК, 0,09 кг/ч МТАК/ТАК,27,8 кг/ч ММТ и 6,6 кг/ч й -ТК,выводят иэ процесса, а промытуюсуспензию подвергают кристаллизациис последующим центрифугированием,Получают 1000 кг/ч (89,6 Ж теории)терефталевой кислоты со степенью