Способ получения терефталевой кислоты

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советскии Социалистических республик(51) М. Кл. 661/23 23) Приорите С 07 с 63/26 С 07 с 51/20 осударстаенныи комитетСовета Министроа СССРпо делам изобретенийи открытий(53) УДК547.585.07 (088,8 Опубликовано 25 08.75 Бюллетень31 Дата опубликования описания 19.11,75 Иностранцы зо Куихара и Митио Купония) ит Иностранная фирмаарузен Ойл Компани, ЛТД" ((54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРЕфТАЛЕВОЙ КИСЛОТЬ) Авторыизобретения ротоо Сигеясу Изобретениеотноситсяк способу по лучения терефталевой кислоты сорта для . волокна", пригодной в качестве исходного материала для процесса получения высоко-, качественного полиэфира для синтетических волокон.В настоящее время широко распространен способ производства терефталевой кислоты посредством окисления алкилированного ароматического углеводорода, такого 10как параксилол в жидкой фазе молекуляр.ным кислородом или газом, его содержа-,щим, при нагревании под давлением в при-сутствии катализатора, содержащего оки- , си тяжелых металлов, в среде растворите-. 1 ля, например низшей карбоновой кислоты, Однако терефталевая кислота, полученная по такой реакции жидкофазного окисления,содержит такие промежуточные продуктыреакции и побочные продукты, как 4-карбокси- зО бенэальдегид ии-толуиловая кислота. Из такой сырой, по степени частоты,еерефтале- ,вой кислоты не может быть получен высоко- , качественный полиэфир посредством проведенйя, йрямой реакции полимериэации с этиленглико б лем или окисью этилена. В соответствии с этим для получения высококачественного полиэфира из такой терефталевой кислоты применяют метод, согласно которому сырую терефта-левую кислоту сначала подвергают реакции образования сложного эфира для получения диметилтерефталата, затем после очистки .диметилтерефталата получают высококачественный полиэфир в результате реакции обмена между диметилтерефталатом и эти- ленгликолем или окисью этилена. При применении метода, характеризуемого отсутствием стадии образования сложного эфира необходимо очищать сырую" терефталевую кислоту с применением различных способов очистки (например; перекристаллизация и очистка с помощью гидрирования) до такой степени чистоты, чтобы терефталевую кислоту можно было использовать для получения высококачественного полиэфира посредством проведения прямой реакции полимерязации с этиленгликолем или окисью этилена.Известен способ получения терефталевой кислоты сорта для волокна йутемпроведения реакции жидкофазного окисле-"ния ц-ксилола с применением особого сочетания зон реакции и осаждения. Однакоданный процесс требует добавления большого количества "свежей" уксусной кислоты к продукту реакции для обеспеченияудаления процукта реакции из реакционнойсистемы при опрецеленной температуре.Кроме того, полученная-терефталевая кислота имеет коэффициент молярного погашения, 10равный около 0,03, что недостаточно дляполучения продукта, имеющего удовлетворительные качественные показатели,По предлагаемому способу при проведении реакции жидкофазного окисления Ю-ксилола подачу его в систему дпя проведенияреакции необходимо производить по меньшей мере через три участка, расположенныхили распределенных в вертикальном направпении в системе для проведения реакции и, 20кроме тогб, при перемешивании реагируюши.х веществ.При соблюдении указанных условий качество получаемой терефталевой кислотынамного улучшается по сравнению с качеством терефталевой кислоты, получаемой пообычному методу окисления, согласно которому 1 -ксипоп поцают в систему дпя провецения реакции лишь через один участокподачи; кроме того, становится возможным З 0получать терефтапевую кислоту сорта "цляволокна", пригодную в качестве исходногосырья дпя получения высококачественногополиэфира посредством прямой полимеризации иоспеднего - непосредственно за счет З 5проведения реакции окисления 11-ксилопа,По иредагаемому способу терефтапевую кислоту сорта ."для волокна" получаютокислением 11,-ксипола в жидкой фазе молекулярным кислородом ипи газом, содержащим иослецний (лучше воздухом), в присутствии катализатора, содержащего тяжелый металл, иреимушественно кобальт имарганец с ввецеиием брома, в среде органического растворителя, такого, как низшая карбоновая кислота (пучше уксусная)и в количестве 2-6-кратного избытка иовесу ио отношению к 11 -ксилолу. Приокиспении 11 -ксипоп подают в зону реакции непрерывно ио меньшей мере через.три участка, расиоложенйых в вертикапьиом направлении в иррделах реакционнойэоны ири иеремешивании. Этот процессирециочтитепьио вести при 80-230 С иоиовышеином цавпении нескольким участкам,55подачи, размещенным в реакционной системе в вертикальном направлении. При этомотпадает необходимость в проведении сложных дополнительных операций ио очисткеи 1 ъоцу ктй,П р и м е р 1. В реактор загружают 6 т уксусной кислоты, 65,4 кг ацетата кобальта (тетрагидрат) , 1,3 кг ацетата марганца (тетрагидрат) и 18 кг бромисто-, го натрия. После нагревания реакционнойосистемы до 190 С давление повышают2до 20 кг/см подачей инертного газа, после чего приступают к непрерывной подаче в реакционную систему воздуха и у 1, -ксилола с целью проведения реакции его окисления. В этом случае 1 -ксилол . подают через четыре подводящих участка, .расположенных поблизости от перемещи- вающих лопастей в течение 100 мин при, скорости подачи через каждый участок 300 кг/час (общее количество подаваемого 17 -ксилола составляет 1,2 т/час). Воздух подают в реакционную систему вколичестве 4,2 нм на 1 кг ф -ксилола. Реакцию проводят при вращении мешалки. со скоростью 100 об/мин причем затрачиваемая мощность привода мешалки составляет 9 л. с. на 37.85 п жидкой реакционной смесиПо окончании реакции продукт реакции отводят. После разделения продукта реакции на твердые и жидкие составные части промывают целевой продукт уксусной кислотой. Свойства и выход терефталевой кислоты, полученной этим способом, приведены в таблице.П р и м е р 2. Процесс ведут по примеру 1 с тем отличием; что 1 -ксилол подают в течение 100 мин через три приемных участка, расположенных поблизости от трех групп перемешивающих лопастей в количестве 400 кг/час (общее,количество П -ксипола составляет 1,2 т/час).Свойства и выход терефтаневой кислоты приведены в таблице,П р и м е р 3, Смесь кааализатора с растворителем, содержащую 6 т уксусной кислоты, 65,4 кг ацетата кобальта (тетрагидрата), 1,3 кг ацетата марганца (тетрагидрата) и 18 кг бромистого натрия в количестве 4,8 т/час, подают совместно с П -ксилопом, который направляют через 6 входных участков, иэ которых четыре расположены исблизости от перемешивающих лопастей, а два - в промежутких между первым и вторым комплектами перемешиваюших лопастей и, соответственно, между вторым и третьим ком-. лектами иеремешиваюших лопастей при количестве поцаваемого через каждый участок 1 -ксилопа 267 кг/час, Общее количество-ксипопа 16 т/час, Воздух поступает в количестве 4,2 на 1 кг 1, -ксилола, Реако ция проходит ири температуре 190 С и давленни 20 кг/см 2, длительность отстаиванияв среднем 75 мин, скорость вращения мешалки 145 об/мин, мощность, затрачиваемая на приводе мешалки, 9 л. с. на 1000галлонов (3785 л) жидкой реакционной смеси. За время проведения реакции продуктреакции непрерывно выводят из реакционнойсистемы с таким расчетом, чтобы уровеньжидкости в реакторе был постоянным. После того, как реакция достИгнет стационарного ссстояния, продукт реакции выводят,"ъотделяют твердые продукты от жидких ипромывают целевой продукт уксусной кислотой. Свойства и выход терефталевой кислоты приведены в таблице. П р и м е р 4. Повторяют процедуру, . описанную в примере 3, с тем отличием, что смесь 1,6 т/час В-ксилола и 4,8 т/час смеси катализатора с растворителем, имею-. щей такой же состав, как в примере 3, подают в реакционную систему через 8 входных участков, из которых четыре размещены поблизости от четырех комплектов перемешиваюших лопастей, три - в промежутках между комплектами перемешиваю ших лопастейи один - поверх первого комплекта, Черезкаждый участок подают В -ксилол в количестве 200 кг/час. Свойства и выход терефталевой кислоты, полученной указанным образом, приведены в таблице. П р и м е р 5(сравнительный). Процесспроводят аналогично примеру 1 и с тем же 10 реактором но с подачей й, -ксилола черезодин входной участок, расположенный поблизости от второго комплекта перемешивающихлопастей, в количестве 1,2 т/час. Свойстваи выход терефталевой кислоты приведены 15 в таблице.П р и м е р 6. (сравнительный), Процесс проводят аналогично примеру 1 и с той1 же аппаратурой, но -ксилол подают черездва входных участка, расположенных поб 2 р лизости от первого и третьего комплектрв,перемешивающих лопастей, в количестве600 кг/час через каждый участок (общееколинество-ксилола составила 1,2 т/час).Свойства и выход терефталевой кислоты 25 приведены в таблице,П р е д м е т и зо б р е т е н и я1. Способ получения терефталевой кислоты путем окисления П,-ксилола в жидкой фазе молекулярным кислородом или газом, содержащим последний, в среде орГаничесФого растворителя, например низшей карбоновой кислоты, в присутствии катализатора, содержащего тяжелый металл, при перемешивании, отличаю щи йс я яем, ц что, с целью повышения качества продукта,1 ъ-ксилол. подают в реакционную зону не менее, чем по трем вводным участкам,расположенным по высоте реакционной зоыы, 152, Способпоп. 1, отличающий - с я тем, что ф-ксилол вводят не менее, чем по четырем вводным участкам, расположенным через равные промежутки по высоте реакционной зоны. 20 3, Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве низшей карбоновой кислоты используют уксусную кислоту, которую используют в 2-6-кратном весовом избытке по отношению к.-ксилолу.4,. Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве тяжелого металла используют кобальт и марганец.5, Способ по пп.1-4, о т л и ч а ющ и й с я тем, что используют катализатор, содержащий бром.6. Способ по пп. 1-5, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что в качестве газа, содержащего молекулярный кислородиспользуют воздух.7. Способ по пп. 1-6, о т л и ч а ющ и й с я тем, что процесс ведут приотемпературе 80-230 С и повышенном давлении.