СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРЕФТАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ Российский патент 2014 года по МПК C07C63/26 C07C51/43 C07C51/265 C07C51/42 

Данная заявка претендует на приоритет предварительной заявки US 61/360,297, которая была подана 30 июня 2010 года.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способам получения терефталевой кислоты из сырья, содержащего пара-ксилол. В частности, изобретение относится к окислению пара-ксилола в присутствии растворителя, катализатора, источника брома и ацетата аммония.

Известный уровень техники

Окисление алкилароматических соединений, например, толуола и ксилолов является важным промышленным процессом. Могут быть получены различные продукты окисления, включающие ароматические карболовые кислоты, такие как терефталевая кислота (1,4-бензолдикарбоновая кислота), которая используется, например, в промышленности полимеров.

US 2,833,816 раскрывает способы окисления ароматических соединений до соответствующих ароматических карбоновых кислот. В процессе жидкофазного окисления алкилароматических соединений используют молекулярный кислород, металл или ионы металлов и бром или бромид-ионы в присутствии кислоты. Металлы могут включать кобальт и/или марганец. Примерами кислот являются низшие алифатические монокарбоновые кислоты, содержащие 1-8 атомов углерода, в частности, уксусная кислота.

US 6,355,835 раскрывает способ получения бензолдикарбоновых кислот жидкофазным окислением изомеров ксилола с использованием кислорода или воздуха, окислением в присутствии уксусной кислоты в качестве растворителя, соли кобальта в качестве катализатора и инициатора. Стадия окисления сопровождается отгонкой реакционной смеси для удаления летучих веществ и охлаждением, и фильтрацией для получения сырой бензолдикарбоновой кислоты в виде твердого продукта и фильтрата. Также раскрыты перекристаллизация сырой бензолдикарбоновой кислоты для получения по меньшей мере 99% чистоты и возвращение в цикл фильтрата.

Кроме того, в современном уровне техники известно, что продукты окисления, такие как ароматические альдегиды, ароматические спирты, ароматические кетоны и ароматические карбоновые кислоты могут выделяться в твердом виде или кристаллизоваться в условиях окисления и/или при охлаждении реакционной смеси. Таким образом, могут быть получены смеси продуктов окисления, которые требуют дальнейшей обработки для повышения чистоты целевого продукта. При производстве терефталевой кислоты продукт окисления часто называют сырой терефталевой кислотой, так как она содержит примеси, включающие окрашенные продукты и промежуточные продукты окисления, в частности 4-карбоксибензальдегид (4-СВА). Для получения очищенной терефталевой кислоты или терефталевой кислоты полимерной квалификации, существуют различные стадии очистки известного уровня техники, включающие промывку сырой терефталевой кислоты водой и/или растворителем, дополнительные стадии окисления или кристаллизации и взаимодействия раствора растворенной сырой терефталевой кислоты с водородом в условиях гидрирования, обычно включающего катализатор, содержащий палладий и углерод. Часто используют несколько стадий очистки.

US 7,692,036 раскрывает оптимизированный способ и устройство для более эффективного и экономичного проведения жидкофазного окисления окисляемого соединения. Такое жидкофазное окисление проводят в барботажном колоночном реакторе, что обеспечивает высокоэффективную реакцию при относительно низких температурах. Когда окисляемое соединение является пара-ксилолом и продукт реакции окисления является сырой терефталевой кислотой (СТА), такая конечная СТА может быть очищена и отделена более экономичными способами, чем при получении СТА обычным высокотемпературным процессом окисления.

В известном уровне техники остается потребность в альтернативных способах, которые дают терефталевую кислоту. Кроме того, необходимы способы, которые дают терефталевую кислоту и композиции терефталевой кислоты, очистка которых дешевле и занимает меньше времени. Композиции терефталевой кислоты с различным соотношением загрязняющих веществ могут давать новые промежуточные соединения, пригодные в качестве сырья в других применениях.

Сущность изобретения

Было установлено, что присутствие ацетата аммония при окислении пара-ксилола до терефталевой кислоты может обеспечить получение твердой терефталевой кислоты более высокой чистоты. В одном осуществлении конечная твердая терефталевая кислота имеет более низкое содержание пара-толуиловой кислоты и более низкое содержание 4-карбоксибензальдегида, чем терефталевая кислота, полученная обычными способами.

В одном осуществлении изобретением является способ получения терефталевой кислоты из пара-ксилола, включающий формирование смеси, содержащей пара-ксилол, растворитель, источника брома, катализатор и ацетат аммония; и окисление пара-ксилола контактированием смеси с окислителем в условиях окисления для получения твердого продукта окисления, включающего терефталевую кислоту, 4-карбоксибензальдегид и пара-толуиловую кислоту. Растворитель включает карбоновую кислоту, имеющую 1-7 атомов углерода, и катализатор включает по меньшей мере один металл, выбранный из кобальта, титана, марганца, хрома, меди, никеля, ванадия, железа, молибдена, олова, церия и циркония.

Осуществление изобретения

В общем, изобретение относится к способу окисления пара-ксилола до терефталевой кислоты. В широком смысле изобретение представляет собой способ получения терефталевой кислоты из пара-ксилола, включающий формирование смеси, содержащей пара-ксилол, растворитель, источник брома, катализатор и ацетат аммония; и окисление пара-ксилола контактированием смеси с окислителем в условиях окисления для получения твердого продукта окисления, включающего терефталевую кислоту, 4-карбоксибензальдегид и пара-толуиловую кислоту.

Пара-ксилол может подаваться в процесс как поток чистого сырья или поток сырья также может включать другие соединения. В одном осуществлении содержание пара-ксилола в подаваемом потоке составляет по меньшей мере 98% масс. В другом осуществлении содержание пара-ксилола в потоке сырья составляет по меньшей мере 99% масс. Поскольку реакция окисления обычно протекает через ряд последовательных стадий окисления, подходящие исходные соединения также включают соединения частично окисленного пара-ксилола. Примеры включают пара-толуиловую кислоту, 4-карбоксибензальдегид (4-СВА), терефталевый альдегид, пара-толуиловый спирт, пара-толуальдегид и 4-карбоксибензиловый спирт. В одном осуществлении по меньшей мере 98% масс. потока сырья составляют пара-ксилол и соединения частичного окисленного пара-ксилола.

В дополнение к пара-ксилолу смесь включает растворитель, источник брома, катализатор и ацетат аммония. Растворитель включает карбоновую кислоту, имеющую 1-7 атомов углерода. В одном осуществлении карбоновая кислота включает уксусную кислоту. Растворитель может включать более одной карбоновой кислоты. Например, растворитель может дополнительно включать бензойную кислоту. В другом осуществлении карбоновой кислотой растворителя является уксусная кислота.

Необязательно растворитель может дополнительно включать воду. Вода может быть добавлена к смеси или образовываться в смеси во время процесса окисления. В одном осуществлении количество воды составляет около 0,01-5% масс., относительно массы карбоновой кислоты, имеющей 1-7 атомов углерода. Количество воды может составлять около 0,1-2% масс. относительно массы карбоновой кислоты, имеющей 1-7 атомов углерода. В одном осуществлении соотношение растворителя к пара-ксилолу в смеси составляет около 1,5:1-6:1 по массе. Соотношение растворителя к пара-ксилола может составлять около 2:1-4:1 по массе.

Катализатор включает по меньшей мере один металл, выбранный из кобальта, марганца, титана, хрома, меди, никеля, ванадия, железа, молибдена, олова, церия и циркония. В одном осуществлении катализатор включает кобальт и марганец. Металл может быть в виде неорганической или органической соли. Например, металлический катализатор может быть в форме соли карбоновой кислоты, такой как ацетат металла и его гидраты. Примеры катализаторов включают тетрагидрат ацетата кобальта(II) и ацетат марганца(II) по отдельности или совместно. В одном осуществлении количество ацетата марганца(II) меньше, чем количество тетрагидрата ацетата кобальта(II) по массе.

Количество катализатора, используемого в изобретении, может изменяться в широких пределах. Например, количество кобальта может составлять около 0,001-2% масс. по отношению к массе растворителя. В одном осуществлении количество кобальта составляет около 0,05-2% масс. по отношению к массе растворителя. Количество марганца может составлять около 0,001-2% масс. по отношению к массе растворителя. В одном осуществлении количество марганца составляет около 0,05-2% масс. по отношению к массе растворителя. В другом осуществлении соотношение кобальта к марганцу составляет около 3:1-1:2 по массе в расчете на элементарный металл.

Источники брома, как правило, считаются в известном уровне техники активаторами катализатора и включают бром, ионы брома, например HBr, NaBr, KBr, NH₄Br; и/или органические бромиды, которые, как известно, дают бромид-ионы в условиях окисления, такие как бензилбромид, моно- и дибромуксусная кислота, бромацетилбромид, тетрабромэтан, этилендибромид. В одном осуществлении источник брома является по меньшей мере одним из HBr, NaBr, KBr, NH₄Br, бензилбромида, монобромуксусной кислоты, дибромуксусной кислоты, бромацетилбромида, тетрабромэтана и этилендибромида. В другом осуществлении источник брома включает или состоит, по существу, из или состоит из бромистого водорода. Количество бромистого водорода может составлять около 0,01-5% масс., по отношению к массе растворителя. В другом осуществлении количество бромистого водорода составляет около 0,05-2% масс., по отношению к массе растворителя.

Смесь также включает ацетат аммония. В одном осуществлении количество ацетата аммония составляет около 1-100% масс. относительно массы растворителя. Таким образом, в широком осуществлении изобретение является смесью, включающей пара-ксилол, растворитель, источник брома, катализатор и ацетат аммония, в которой растворитель включает карбоновую кислоту, имеющую 1-7 атомов углерода, и необязательно воду, и катализатор включает по меньшей мере один металл, выбранный из кобальта, титана, марганца, хрома, меди, никеля, ванадия, железа, молибдена, олова, церия и циркония. В одном осуществлении смесь включает пара-ксилол, ацетат аммония, растворитель, включающий уксусную кислоту, и необязательно воду, источник брома, включающий бромистый водород, катализатор, включающий кобальт и марганец.

Способы окисления в соответствии с изобретением могут быть осуществлены в масштабе от лабораторных экспериментов до полномасштабных промышленных операций. Способ может быть осуществлен в периодическом режиме, непрерывном режиме или полунепрерывном режиме. Вышеописанная смесь может быть сформирована различными путями. Порядок добавления компонентов смеси (например, пара-ксилола, растворителя, источника брома и катализатора) не является критическим. В одном осуществлении два или более компонентов могут быть объединены или смешаны до объединения или смешивания с другими компонентами. По меньшей мере часть смеси образует жидкую фазу, хотя растворение одного или нескольких компонентов смеси иногда может быть не завершено в ходе процесса. Жидкая фаза может быть образована смешиванием компонентов в условиях окружающей среды. В другом осуществлении жидкую фазу формируют при повышении температуры смеси до температуры окисления. Смесь может быть сформирована до стадии окисления в том же или другом сосуде, который используется на стадии окисления. В другом осуществлении смесь формируют в реакторе окисления, например, добавлением различных потоков компонентов по отдельности и/или в сочетании в непрерывный или полунепрерывный реактор окисления. Смесь и/или различные потоки компонентов смеси могут быть нагреты до их смешивания.

Хотя многие обычные способы окисления алкилароматических соединений, как правило, проводятся в смешанной фазе, и часто включают три фазы (например, твердая, газообразная и жидкая), они часто упоминаются в известной области техники как "жидкофазные" процессы окисления, потому что условия окисления поддерживаются для сохранения по меньшей мере части смеси в жидкой фазе. В уровне техники также известно, что число присутствующих фаз может меняться во времени в ходе осуществления процесса. Способы в соответствии с настоящим изобретением также могут проводиться в жидкой фазе или смешанной фазе таким же образом как в известном уровне техники.

Обычные жидкофазные реакторы окисления известного уровня техники могут быть использованы для осуществления изобретения. Примеры включают сосуды, которые могут иметь одну или несколько механических мешалок, и различные барботажные колоночные реакторы, такие как описанные в US 7,692,036. Также известны конструкция, работа и контроль таких реакторов и используемые условия окисления в реакции окисления, включающие, например, температуру, давление, объем жидкости и газа, и коррозионные свойства жидкой и газовой фаз, где они применимы. См., например, US 7,692,036 и 6,137,001.

Способ изобретения также включает по меньшей мере одну стадию, на которой пара-ксилол окисляется контактированием смеси с окислителем в условиях окисления для получения твердого продукта окисления, включающего терефталевую кислоту, пара-толуиловую кислоту и 4-карбоксибензальдегид (4-СВА). Твердый продукт окисления может дополнительно включать по меньшей мере одно вещество, выбранное из бензойной кислоты, терефталевого альдегида, пара-толуилового спирта, пара-толуальдегида и 4 карбоксибензилового спирта. В другом осуществлении стадия контактирования также дает маточный раствор, включающий растворитель, источник брома и катализатор.

Окислитель, подходящий для способа, служит источником атомов кислорода для окисления пара-ксилола и соединений частично окисленного пара-ксилола в используемых условиях окисления. Примеры окислителей включают пероксиды, супероксиды и соединения азота, содержащие кислород, такие как азотная кислота. В одном осуществлении окислитель является газом, содержащим кислород, например воздухом, диоксидом углерода и молекулярным кислородом. Газ может представлять собой смесь газов. Количество кислорода, используемого в способе, предпочтительно находится в избытке от стехиометрического количества, необходимого для требуемого процесса окисления. В одном осуществлении количество кислорода, контактирующего со смесью, превышает стехиометрическое количество в около 1,2-100 раз. При необходимости, количество кислорода, контактирующего со смесью, превышает стехиометрическое количество в около 2-30 раз.

Окислительные условия обычно включают температуру 125-275°С, давление в диапазоне от атмосферного, т.е. 0 МПа (изб.), до около 6 МПа (изб.) и время пребывания в диапазоне от 5 секунд до 2 недель. Температура и давление смеси находятся в этих пределах и могут поддерживаться в этих пределах в течение времени пребывания. В другом осуществлении температура составляет около 175-225°С и может составлять около 190-235°С. В одном осуществлении давление составляет около 1,2-6,0 МПа (изб.) и может составлять около 1,5-6,0 МПа (изб.). В другом осуществлении время пребывания составляет от около 10 минут до около 12 часов. Температура, давление и время пребывания при окислении могут варьироваться в зависимости от различных факторов, включая, например, конфигурацию реактора, размер и того факта, является ли процесс периодическим, непрерывным или полунепрерывным. Условия окисления также могут меняться в зависимости от других условий окисления. Например, использование определенного диапазона температур позволяет использовать другой интервал времени пребывания.

В одном осуществлении продукт окисления, полученный в соответствии с настоящим изобретением, может осаждаться, кристаллизоваться или выделяться в твердом виде в жидкофазной смеси в условиях окисления и/или после охлаждения смеси. Другие соединения, включающие окрашенные продукты и другие продукты окисления, могут быть выделены в твердом виде или захвачены твердыми продуктами окисления, снижая тем самым чистоту целевого продукта. В одном осуществлении смесь включает жидкую фазу. Смесь может включать газовую фазу, например, когда окислитель добавляют в виде газа. Смесь может включать твердую фазу, например, компонент смеси, продукт окисления или нерастворенный или выделенный в твердом виде в смеси побочный продукт. В одном осуществлении смесь включают жидкую фазу, твердую фазу и необязательно газовую фазу. В другом осуществлении смесь включает жидкую фазу и газовую фазу.

Как указано выше и обсуждено ниже, было установлено, что изобретение может быть использовано для получения твердого продукта окисления, имеющего другой состав по сравнению с составом, получаемым в обычных способах. Кроме того, изобретение предлагает новые пути контроля содержания различных загрязняющих веществ в твердом продукте окисления. В одном осуществлении способ изобретения дополнительно включает формирование продуктов окисления в виде твердого вещества, необязательно в условиях окисления для получения маточного раствора и твердого продукта окисления, включающего терефталевую кислоту, пара-толуиловую кислоту и 4-карбоксибензальдегид (4-СВА). Твердый продукт окисления может образовываться после охлаждения смеси. Твердый продукт окисления может быть отделен от маточного раствора, т.е. жидкая фаза и маточный раствор процесса могут быть возвращены в цикл и использованы повторно на стадии контактирования или других стадиях способа, описанных ниже.

Способы в соответствии с изобретением, могут включать одну или несколько дополнительных стадий окисления. В одном осуществлении вторая стадия окисления включает вторую температуру окисления, которая ниже температуры первой стадии окисления. Способы в соответствии с изобретением могут включать дополнительные стадии контактирования по изобретению и/или стадии по изобретению могут быть объединены с другими окислительными стадиями, такими как обычные окислительные стадии известного уровня техники. Несколько стадий контактирования или окисления могут проводиться последовательно и/или параллельно и могут быть объединены с другими стадиями способа, такими как описанные стадии очистки.

В последовательном осуществлении изобретение включает вторую стадию окисления, на которой часть или весь твердый продукт окисления или маточный раствор, или и твердый продукт окисления и маточный раствор, полученные на первой стадии окисления, образуют вторую смесь со вторым растворителем, вторым источником брома, ацетатом аммония и вторым катализатором. Вторая смесь контактирует со вторым окислителем во вторых условиях окисления для создания второго твердого продукта окисления, включающего терефталевую кислоту, пара-толуиловую кислоту и 4-карбоксибензальдегид (4-СВА). Второй растворитель включает карбоновую кислоту, имеющую 1-7 атомов углерода, и катализатор включает по меньшей мере один металл, выбранный из кобальта, титана, марганца, хрома, меди, никеля, ванадия, железа, молибдена, олова, церия и циркония. Второй растворитель, второй источник брома, второй катализатор и вторые условия окисления могут быть по отдельности или совместно одинаковыми или отличаться от этих параметров первой стадии окисления. При необходимости часть пара-ксилола может быть включена во вторую смесь. Необязательные элементы и необязательные стадии, описанные выше для первой стадии окисления, в равной степени применимы к этой второй стадии окисления.

В параллельном осуществлении изобретение дополнительно включает вторую стадию окисления, на которой формируется вторая смесь, включающая часть пара-ксилола, второй растворитель, второй источник брома и второй катализатор. Вторая смесь контактирует со вторым окислителем во вторых условиях окисления для получения второго твердого продукта окисления, включающего терефталевую кислоту, пара-толуиловую кислоту и 4-карбоксибензальдегид (4-СВА). Второй растворитель включает карбоновую кислоту, имеющую 1-7 атомов углерода, и второй катализатор включает по меньшей мере один металл, выбранный из кобальта, титана, марганца, хрома, меди, никеля, ванадия, железа, молибдена, олова, церия и циркония. При необходимости вторая смесь дополнительно содержит ацетат аммония. Второй растворитель, второй источник брома, второй катализатор и вторые условия окисления могут быть по отдельности или совместно одинаковыми или отличаться от этих параметров первой стадии окисления. Необязательные элементы и необязательные стадии, описанные выше для первой стадии окисления, в равной степени применимы к этой второй стадии окисления.

В другом осуществлении изобретение дополнительно включает очистку твердых продуктов окисления. Очистка может включать одну или несколько дополнительных стадий выделения и очистки твердого продукта окисления. Примеры стадий очистки включают отделение, при котором композиция терефталевой кислоты, т.е. твердый продукт окисления, включающий терефталевую кислоту, пара-толуиловую кислоту и 4-карбоксибензальдегид (4-СВА) отделяют от маточного раствора или другой жидкой фазы, например, фильтрацией и/или центрифугированием; промывку, на которой твердую композицию терефталевой кислоты промывают, например, водой и/или другим компонентом растворителя; сушку твердой композиции терефталевой кислоты; и процесс гидрирования. Такие дополнительные стадии обработки, которые будут использоваться в различных сочетаниях для очистки твердых композиций терефталевой кислоты, были описаны в литературе и хорошо известны специалистам в данной области техники (см., например, цитированные выше ссылки на заявки и уровень техники).

Стадия очистки настоящего изобретения может дополнительно включать одну или несколько стадий контактирования с растворителем. Стадия контактирования растворителя включает контактирование твердой композиции терефталевой кислоты, например, промытого твердого продукта окисления со вторым растворителем, включающем по меньшей мере один компонент, выбранный из воды, карбоновой кислоты, имеющей 1-7 атомов углерода, и маточного раствора для получения второй твердой композиции терефталевой кислоты. В одном осуществлении второй растворитель выбирают из группы, состоящей из маточного раствора, карбоновой кислоты, имеющей 1-7 атомов углерода, воды и их комбинаций. Контактирование с растворителем может выщелачивать примеси из твердой композиции терефталевой кислоты и/или твердая композиция терефталевой кислоты может быть частично или полностью растворена в растворителе. Условия контактирования с растворителем включают температуру контактирования с растворителем. Температура контактирования с растворителем может быть ниже, чем температура окисления. В одном осуществлении температура контактирования с растворителем не менее чем на 20°С ниже температуры окисления. Контактирование с растворителем может быть осуществлено, например, в одном или нескольких кристаллизаторах, которые расположены после реактора окисления в некоторых обычных процессах. Вторая твердая композиция терефталевой кислоты может выделяться в твердом виде, осаждаться или кристаллизоваться во втором растворителе на стадии контактирования с растворителем. Вторая терефталевая композиция имеет более высокое содержание терефталевой кислоты по сравнению с содержанием терефталевой кислоты в твердой терефталевой композиции, введенной в растворитель на стадии контактирования, поскольку по меньшей мере часть примесей удалена.

Твердый продукт окисления, полученный в соответствии с настоящим изобретением, может быть очищен известными методами, включая использование стадии гидрирования. В примере осуществления стадия гидрирования не требуется. В одном осуществлении способ в соответствии с изобретением включает одну или несколько стадий очистки, что исключает стадии гидрирования. Таким образом, стадии очистки способа могут быть выбраны из группы, включающей промывку, отделение, сушку, контактирование с растворителем и их комбинаций.

Примеры

Примеры представлены для дополнительной иллюстрации некоторых аспектов и преимуществ изобретения и не должны рассматриваться как ограничивающие объем притязаний изобретения.

Пример 1

Экспериментальная процедура: в вытяжном шкафу, загружают в реактор Парра заданное количество компонентов для данного эксперимента, реактор герметизируют. Реактор Парра включает распределитель газа для пропускания газа через отверстие 1,6 мм в жидкость, механическую газовую мешалку и перегородки для обеспечения тщательного перемешивания. Реактор Парра помещают в нагреватель при комнатной температуре и подключают линию подачи газа в реактор и холодильник на выходе реактора. Во время работы, газы выходят из реактора через холодильник, затем через ловушку и затем через регулятор обратного давления. Подключают предохранительный клапан с разрывным диском и термопару к реактору. Подключают устройство рециркуляции охлаждающей воды в холодильнике и начинают циркуляцию охлаждающей воды. Проводят испытание давлением реактора Парра при комнатной температуре и 1,4 МПа (изб.) (200 фунтов на квадратный дюйм) с использованием азота, до отсутствия снижения давления в течение 15 минут. На регуляторе обратного давления на выходе реактора устанавливают значение давления, необходимое в эксперименте, и проводят испытание давлением реактора в атмосфере азота. Начинают повышение температуры реактора до температуры, требуемой для эксперимента, в атмосфере азота. Для каждого конкретного реактора следует соблюдать все инструкции, включающие пределы температуры и давления. Когда реактор достигает требуемой температуры, начинают добавлять воздух со скоростью, требуемой в эксперименте, и контролировать температуру и давление в реакторе в течение всего времени испытания. Во время испытания поток воздуха, подаваемого в реактор, поддерживают равным 1250 стандартных см³ в минуту, давление поддерживают на уровне 4,1 МПа (изб.) и скорость вращения мешалки составляет 1600 об/мин. В конце испытания выключают нагрев, останавливают поток воздуха и позволяют реактору охладиться. Когда реактор охлаждается до менее 35°С, открывают обратный клапан, останавливают подачу охлаждающей воды, удаляют содержимое и очищают реактор для получения твердого продукта окисления и маточного раствора.

Маточный раствор и продукты фильтруют в вакууме для разделения твердых веществ и жидкости. Твердые вещества затем смешивают с около 100 мл деионизированной воды при комнатной температуре и декантируют. Смешивание и декантацию деионизированной воды комнатной температуры повторяют еще два раза. На четвертой промывке деионизованную воду нагревают до около 95°С в течение 30 минут и затем фильтруют. Твердые вещества сушат при 80°С в течение 8-24 часов до анализа.

Пример 2-3

Примеры 2-3 являются отдельными испытаниями, проводимыми с использованием оборудования и методики, описанных в примере 1. Компоненты смеси приведены в граммах, рабочая температура и время, и результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1 Номер примера 2 3 Температура окисления, °С 200 200 Время окисления, часы 6 6 Компоненты смеси, граммы пара-ксилол 20 20 Ледяная уксусная кислота 100 80 Вода 2 0,4 Ацетат аммония 0 20 Бромистый водород 0,4 0,4 Тетрагидрат ацетата кобальта(II) 0,8 0,8 Ацетат марганца(II) 0,6 0,6 Анализ твердого продукта Терефталевая кислота, % масс. 98,6 99,5 4-карбоксибензальдегид, % масс. 1,10 0,37 пара-толуиловая кислота, % масс. 0,26 0,07 Бензойная кислота, ppm-масс. 230 0 4-гидроксиметилбензойная кислота, ppm-масс. 555 83

Пример 2 (сравнительный): проводят обычное испытание без ацетата аммония, чтобы продемонстрировать уровень содержания примесей с использованием обычных растворителей при стандартных условиях окисления.

Пример 3: те же условия окисления, что в примере 2, за исключением замены ацетата аммония на некоторое количество уксусной кислоты. Включение ацетата аммония значительно увеличивает чистоту терефталевой кислоты и снижает концентрацию 4 СВА, п-толуиловой кислоты, бензойной кислоты и 4-гидроксиметилбензойной кислоты.

Изобретение относится к способу получения терефталевой кислоты из пара-ксилола, включающему формирование смеси, содержащей пара-ксилол, растворитель, источник брома, катализатор и ацетат аммония; и окисление пара-ксилола контактированием смеси с окислителем в условиях окисления для получения твердого продукта окисления, содержащего терефталевую кислоту, 4-карбоксибензальдегид и пара-толуиловую кислоту; в котором растворитель включает карбоновую кислоту, имеющую 1-7 атомов углерода, и необязательно воду, и катализатор, по существу, состоит из по меньшей мере одного металла, выбранного из кобальта, титана, марганца, хрома, меди, никеля, ванадия, железа, молибдена, олова, церия и циркония, присутствующего в форме ацетатов или их гидратов. Способ позволяет получить целевой продукт высокой чистоты. 9 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

1. Способ получения терефталевой кислоты из пара-ксилола, включающий:
формирование смеси, содержащей пара-ксилол, растворитель, источник брома, катализатор и ацетат аммония; и
окисление пара-ксилола контактированием смеси с окислителем в условиях окисления для получения твердого продукта окисления, содержащего терефталевую кислоту, 4-карбоксибензальдегид и пара-толуиловую кислоту;
в котором растворитель включает карбоновую кислоту, имеющую 1-7 атомов углерода, и необязательно воду, и катализатор, по существу, состоит из по меньшей мере одного металла, выбранного из кобальта, титана, марганца, хрома, меди, никеля, ванадия, железа, молибдена, олова, церия и циркония, присутствующего в форме ацетатов или их гидратов.

2. Способ по п.1, в котором соотношение растворителя к алкилароматическому соединению составляет около 1,5:1-6:1 по массе.

3. Способ по пп.1 и 2, в котором условия окисления включают давление в диапазоне от около 0 до около 6 МПа (изб.) и температуру в диапазоне от 125 до 275°С.

4. Способ по пп.1 и 2, в котором катализатор включает кобальт и марганец, причем соотношение кобальта к марганцу в катализаторе при необходимости составляет около 3:1-1:2 по массе в пересчете на элементарный металл.

5. Способ по пп.1 и 2, дополнительно включающий очистку твердого продукта окисления.

6. Способ по п.5, в котором очистку проводят путем промывки или отделения или сушки или контактирования с растворителем или их комбинаций.

7. Способ по пп.1 и 2, в котором в случае дополнительного образования при окислении маточного раствора, дополнительно проводят отделение твердого продукта окисления от маточного раствора, промывку продукта окисления и сушку продукта окисления для получения твердой композиции терефталевой кислоты.

8. Способ по п.7, в котором промывку продукта окисления осуществляют таким образом, что содержание 4-карбоксибензальдегида в твердой композиции терефталевой кислоты составляет менее 4000 ч./млн. масс.

9. Способ по пп.1 и 2, в котором в случае дополнительного образования при окислении маточного раствора, дополнительно проводят отделение твердого продукта окисления от маточного раствора, контактирование твердого продукта окисления со вторым растворителем в условиях контактирования с растворителем, включающих вторую температуру для получения очищенного твердого продукта окисления, отделения очищенного твердого продукта окисления от второго растворителя, промывку и сушку очищенного твердого продукта окисления для получения композиции терефталевой кислоты.

10. Способ по п.9, в котором второй растворитель включает по меньшей мере один компонент, выбранный из маточного раствора, карбоновой кислоты, имеющей 1-7 атомов углерода, и воды.