СПОСОБ ВЫДЕЛЕПИЯ ТЕРЕФТАЛЕВОЙ КИСЛОТБ! Советский патент 1972 года по МПК C07C63/26 C07C51/43 

Изобретение относится к технологии производства терефталевой кислоты, а именно выделения ее из водных растворов, содержащих примесь л-толуиловой кислоты.

Известен способ выделения терефталевой кислоты из водного раствора, содержаш,его пполуиловую 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 терефталевую кислоту, содержащую не более 100- 200%о «-толуиловой кислоты.

Недостаток известного способа заключается в том, что им невозможно получить терефталевую кислоту с меньшим содержанием примесей л-толуиловой кислоты. Согласно предложенному способу можно получить терефталевую кислоту с хорошим выходом и содержанием л-толуиловой кислоты не более 50-74%о.

В соответствии с предлагаемым изобретением процесс охлаждения исходного насыщенного раствора терефталевой кислоты, загрязненного 500-6000%о л-толуиловой кислоты, аедут до 120-150°С со скоростью не более 2,2-5,5°С/мин лри давлении, достаточиом для удержания воды в жидкой фазе, с последующим выделением кристаллической терефталевой кислоты с примесью не более 20%о л-толуиловой кислоты.

Под словом «насыщенного в осноеном подразумевается, что раствор нагрет до температуры примерно на 5°С выше температуры, при которой начинают выпадать первые кристаллы терефталевой кислоты. Раствор подвергают периодически или непрерывнорегулируемому охлаждению за счет (регулируемого) испарения в одной или нескольких зонах кристаллизации, при перемешивании, до конечной температуры в интервале 118-149°С и желательно 124-143°С и давления соответствующего упругости водяных наров при указапных температурах. Из образующейся суспензии кристаллов терефталевой кислоты отделяют кристаллы кислоты, путем например фугования, фильтрации, декантации нри указанных

конечных температурах (н давлении) кристаллизации.

Влажную кристаллическую терефталевую кислоту промывают водой, если это необходимо. Промывку водой при непрерывном методе

отделения твердого продукта от жидкости лучше осуществить взмучиванием влажных кристаллов терефталевой кислоты при 121 - 149°С и давлении 1,4-2,5 кг/сл1 и осуществлением затем повторного отделения твердого

ферном давлении. Подобным методом взмучивания можно промыть большие количества очищенной те-рефталевой кислоты и извлекать ее почти иеирерывным сиособом. Промытую очищенную терефталевую кислоту сушат. Высушеиный продукт содержит не более 100%о я-толуилоБой кислоты, чаш,е 50-74%о и до обнаружения «-толуиловой кислоты.

Примеры иллюстрируют способ кристаллизации.

Проводится серия (периодических) кристаллизаций водных растворов очищенной терефталевой кислоты, полученных при каталитическом гидрировании водиых растворов неочищенной терефталевой кислоты. Охлаждение подвергающихся (периодическая кристаллизация растворов) осуществляется за счет испарения со скоростью примерно 2,2°С в минзту. Таким образом, вода испаряется с поПериодическая кристаллизация

верхности в раствор. В этой серии (периодических) кристаллизации путем охлаждения за счет регулируемого испарения возможно охлаждение до температуры в иитервале 100-

149°С. В некоторых случаях при охлаждении до температуры выше 100°С и давлении выше атмосферного осуществляется мгновенное парообразование в процессе фильтрации. Оба метода охлаждения за счет -контролИруемого

испарения до 100°С и О кг/сж и охлаждения за счет некоторого мгновенного испарения до 100°С и О кг/см в процессе фильтрации не входят в рамки изобретения и приводятся для сравнения. Результаты кристаллизации и условия работы приведены в табл. 1, в которой ТА означает терефталевая кислота, п-ТА-птолуиловая кислота. Коэффициент разделения означает соотношение между /г-ТА в растворе и я-ТА в продукте.

Таблица 1

Примечание. 1фунт на 4,5 кг воды; -в пересчете на ТА; -резкое охлаждение до 100 °С и О «г/сл.

Пример 1. Приведенный для сравнения пример показывает, что охлаждение до 149°С в процессе кристаллизации и резкое охлаждение до 100°С и О кг/см 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 сравнению с приведенным, однако не является усовершенствованием по сравнению с охлаждением за счет регулируемого испарения до 100°С и О кг/см до фильтрации.

Превосходные результаты получаются при охлаждении за счет регулируемого испарения до 118-135°С и 0,8-2,1 кг/см и фильтрации при этих условиях.

Кристаллизацию осуществляют в виде непрерывной кристаллизации дегазированного водного раствора очищенной терефталевой кислоты (после каталитического гидрирования), поступающего при 268°С и 61 кг/сл

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/см, водяные пары конденсируются, и конденсат

возвращается в первый кристаллизатор. Суспензия из первого кристаллизатора поступает непрерывно во второй кристаллизатор ниже уровня жидкости, в котором поддерживается температура 100°С и О кг/см. Из второго кристаллизатора водная суспензия терефталевой кислоты поступает непрерывно на центрифугу, работающую при и О кг/см. Терефталевую кислоту промывают и сушат. Продолжительность пребывания в первом кристаллизаторе составляет около 2 час. В процессе работы часть водной суспензии терефталевой кислоты непрерывно поступает из первого кристаллизатора на друкфильтр, работа на котором производится при 131 - 154°С и 1,4- Такие же операции промывки и сушки осуществляют над продуктами, выделенными различными способами. Обе различным образом выделенные и высушенные партии терефталевой кислоты обозначаются как «продукт, проПример 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/см и раствор охлаждают за счет регулируемого испарения до 132°С при 1,4 KzlcM. Суспензию разделяют на большую и меньшую части. Большую часть направляют во второй кристаллизатор и охлаждают за счет регулируемого испарения до 100°С при О кг/слг2, одновременно меньшую часть суспензии направляют при 132°С и 1,4 Kzlcfif- 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 п-толуиловой кислоты в пересчете на терефталевую кислоту. Сухая терефталевая кислота, полученная после фильтрации под давлением при 132°С и 1,4 кг1см, содержит 41%о п-толуиловой кислоты, а сухая терефталевая кислота, полученная из второго кристаллизатора в условиях 99°С и О KSJCM (как в кристаллизаторе, так и на центрифуге), содержит 161%о /г-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 можио заметить, что преимущество от выделения терефталевой кислоты в условиях температуры и давления конечной кристаллизации и отделения твердого вещества от жидкости может быть достигиуто частично даже при применении модифицированного резкого охлаждения и снижения давления. Повыщение коэффициента разделения при фильтрации под давлеиием 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 -

3,3 раза. Можно также заметить, что лучшие результаты получаются в случае, когда исходный водный раствор содержит большее (примерио пятикратное) весовое соотношение п-толуиловой кислоты (телефталевой).

П р и мер 11. Осуществляют кристаллизацию (в виде периодического процесса) водного раствора, содержащего 9 кг терефталевой кислоты на 45,4 кг воды, при весовом отношении л-толуиловой кислоты 3000%о в пересчете

на терефталевую кислоту (3000%о я-толуиловой кислоты в пересчете на терефталевую кислоту). Раствор охлаждают с 271°С и 62 кг/см (после очистки от водорода) до 135°С и 1,8 кг/см за счет регулируемого испарения,

со скоростью 2,2°С/мин. Образовавщуюся взвесь кристаллов терефталевой кислоты разделяют при 135°С и 1,8 кг/см способом отделе и-1я твердого вещества от жидкости. Выделенную терефталевую кислоту сушат без промывки. В высушеином продукте содержится 26% и-толуиловой кислоты, т. е. коэффициент разделения равен 115.

Пример 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 при конечном давлении 2,2 кг/см. Образовавшуюся суспензию (кашицу, взвесь) отфильтровывают при 138°С и 2 кг/см. В высушенном продукте

содержится 47%о п-толуиловой кислоты, т. е. коэффициент разделения примерио 64.

В противоноложность нримерам 11 и 12 при использовании такого же исходного водного раствора, но охлажденного до 100°С за счег фильтрованный при 99°С и «продукт, профильтрованный под давлением. Различие в содержании д-толуиловой кислоты в этих двух различным образом выделенных партиях терефталевой кислоты показано в табл. 2. Таблица 2

коэффициенты разделения равны, соответственно, 15 и 23,1. При сравнении этих результатов с результатами примеров И и 12, т. е. двух различных методов выделения с иснользованием скорости охлаждения в 2,2 и 5,5°С/жин, можно отметить преимущество конечной кристаллизации и разделения при 135-138°С и 1,8-2 /сг/слг -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 редукционный 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 колено с успехом использовать для некоторого сокращения конечного периода охлаждения.

Предмет изобретения

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что раствор охлаждают до 125-143°С.