Способ получения ароматических карбоновых кислот Советский патент 1976 года по МПК C07C51/33 C07C63/14 

1

Изобретение относится к способу получения ароматических дикарбоновых кислот, являющихся исходными мономерами при изготовлении полиэфирных волокон.

Известен способ получения терефталевой кислоты путем окисления п -ксилола, кислородсодержащим газом при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора окисления - солей кобальта или марганца с использованием уксусной кислоты в качестве среды. Полученная этим способом кислота хребует дополнительно очистки.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и резуль тату является способ непрерывного получения ароматических дикарбоновых кислот, например терефталевой кислоты, путем взаимодействия алкилбензолов, например П -ксилола, кислорода или кислородсодержащего газа при 200-25О°С и давлении 28-45 атм с использованием уксусной кислоты в качестве органической среды, в присутствии катализатора окисления, содержащего соли кобальта и марганца и бромид. По достижению образования продукта не меньще 95% реакционную массу выводят из зоны реакции и обрабатывают 0,1-5-кратным по объему реакционной массы количеством уксусной кислоты при температуре не ниже 180 С, Чистота получаемого продукта 99,8899,96 вес.%, содержание альдегидов 0,О310,О97 вес.%.

Недостатком известного способа является необходимость проведения процесса в две стадии и высокое содержание п-карбоксибензальдегида.

Цель предлагаемого изобретения - упрощение процесса и повыщение качества конечного продукта.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения ароматически-х дикарбоновых кислот путем непрерывной подачи алкилбензола и уксусной кислоты в соотнощении 1:3-6 в зону реакции с температурой 20О-23О°С и давлении 24-27 кг/см. Туда же подают катализатор окисления (соли кобальта и/или марганца и бромид), содержащий, например, соль кобальта и бромид в весовом соотношении 2:1. Концентра- ция уксусной кислоты в реакционной зоне 70%, катализатора в пересчете на соль кобальта 0,5-1%. Окисление ведут в течение 1-1,2 час, по истечение которогх образует ся 85-95% ароматической дикарбоновой кислоты. При достижении образования продукта в количестве 85-95% реакционную массу при 220-250 С обрабатывают уксус нокислым раствором катализатора, состоящим из солей марганца, хрома и брома при мольном соотношении компонентов 1:1:2, или 1:3:4, или 3:1:1, при одновременной подаче кислородсодержащего газа и общей концентрации катализатора 2.1 10 мол/л реакционного раствора. Суспензию выводят и вьоделяют чистую карбоновую кислоту с содержанием П -карбоксибензальдегида 0,01-0,005%. Кроме того, для повыщения качества целевого продукта реакционную массу после обработки ее раствором катализатора допол нительно обрабатывают противоточной свежей уксусной кислотой, подрваемой в три повысотно расположенные точки таким обра зом, что ее количества, подаваемые в след ющие друг за другом точки, ступенчато изменяются с 1 до 5 кг на кг кристаллическ го продукта при времени контакта в каждой точке 0,2-3 час и кислородсодержащим газом. Полученную суспензию выводят и вьще ляют чистую карбоновую кислоту с содержа нием П -карбоксибензальдегида 0,002%, Отличительным признаком предложенного способа является проведение процесса при давлении 24-27 кг/см до достижения об разования целевого продукта 85-95%, с по следующим введением в полученную реакционную массу уксуснокислого раствора катализатора, состоящего из солей марганца, хрома и брома, взятых в соотнощении 1:1: или 1:3:4, или 3:1:1 при одновременной по даче кислородсодержащего газа. Предлагаемый способ отличается высокими технико-экономическими показателями, поскольку позволяет проводить процесс в од ном аппарате и получить кислоту высокой степени чистоты. Пример 1.В реакционный сосуд и титана, снабженный перемешивающим устройством, дозируют исходную реакционную смесь таким образом, что среднечасовой расход компонентов составляет: П-Ксилол155 мл Уксусная кислота 98%-ная465 мл Ацетат кобальта (тетрагидрат)3,93 г Бромистый аммоний1,58 г Воздух подают из расчета 15 л на 1 л реакционной смеси. Температура в аппарате 230 С, давление 25 кг/см. Оксидат имеет следующий состав, вес.%: П -Толуиловая кислота (п-ТК) 0,45 П -Карбоксибензальдегид (п-БКА)1,13 Терефталевая кислота23,05 Уксусная кислота64,85 Вода7,48 Примеси3,04 Проба кристаллической терефталевой кислоты содержит 6,26 вес.% П -карбокси- бензальдегида. Оксидат указанного состава обрабатывают при 250 С и давлении 27 кг/см уксуснокислым раствором смещанного катализатора, состоящего из ацетатов марганца, хрома и бромистого аммония, который подают в аппарат в количестве 465 мл/час в условиях непрерывного пере мещивания и подачи воздуха. При взятии пробы кристаллическая терефталевая кислота имеет характеристику, представленную в табл. 1 (опыт 1). Пример 2. В реактор в условиях примера 1 загружают исходную реакционную смесь таким образом, что среднечасовой расход компонентов составляет, г: П -Ксилол185 мл Уксусная кислота 98%-ная 560 мл Ацетат кобальта (тетрагидрат)1,66 Ацетат марганца (тетрагидрат)3,04 Бромистый аммоний1,89 Оксидат имеет следующий состав, вес.%: П -Толуиловая кислота0,52 П -Карбоксибензальдегид1,51 Терефталевая кислота23,40 Уксусная кислота64,43 Вода7,30 Примеси2,85 Оксидат этого состава обрабатывают при 250 О и давлении 27 кг/см уксуснокислым раствором смещанного катализатора, содержащего ацетат марганца, хрома и бромид натрия в молярном соотнощении 1:3:4, в условиях примера 1. Полученная терефталевая кислота, вьщеленная и промытая уксусной кислотой на воронке Бюхнера, имеет в качестве примеси 0,01% п-КБА. Пример 3. Реакционную смесь, полученную согласно примеру 1, подвергают ступенчатой обработке уксусной кислотой при температуре 230-250 С. Результаты приведены в табл. 2, Далее вьщеляют терефталевую кислоту на воронке Бюхнера и промывают уксусной кислотой.

В условиях примера 1

4.

Пример 200 С окислению подвергапри температуре ют М -ксилол. Получают оксидат следующего состава, вес.%:

АЛ -Толуиловая кислота0,28

М-Карбоксибензальдегид0,14

Иаофталевая кислота25,71

Уксусная кислота63,10

Вода7,65

Прочие примеси3,12

Оксидат указанного состава обрабатывают при 230 С и давлении 27 кг/см уксуснокислым раствором катализатора, содержащего ацетат марганца, ацетат хрома, броМИД аммония в молярном соотнощении 1:1:2, при общей концентрации катализатора 2,1.10 моль/л в течение 60 мин. Полученная изофталевая кислота содержит в качестве примеси 0,01% м-карбоксибензальдегида.

5. В условиях примера 2

Пример 230°С

при температуре iic5U ( окислению подвергают М-ксилол. Получают оксидат следующего состава, вес.%:

0,31

М -Толуиловая кислота 0,16 М -Карбоксибензальдегид 24,8 Изофталевая кислота 63,9 Уксусная кислота 7,62 Вода 3,21

Прочие примеси Оксидат указанного состава обрабатывают уксуснокислым раствором катализатора, содержащего ацетат марганца, ацетат хрома бромид- аммония в молярном соотнощении 1:1:2.

Полученная изофталевая кислота содержит в качестве примеси 0,005% м-карбоксибензальдегида и имеет цветность 0,5 Ц.

Пример 6. В условиях примера 4 оксидат обрабатывают при 230 С и давлении 27 кг/см уксуснокислым раствором катализатора, содержащего ацетат марганца, ацетат хрома и бромид аммония в молярном соотнощении 1:1:2, при общей концентрации

л

катализатора 2,1:10 моль/л в течение 60 мин. После обработки уксусной кислотой при температуре 230 С (табл. 2, опыт 1) изофталевая кислота содержит в качестве примеси менее О,О08% м-каобоксибензальдегида и имеет цветность 0,4°Ц.

Таблица 1

Ацетат марганца, ацетат хрома, бромид аммония 1:1:2 Общая концентрация 2,1.10 моль/л То же при соотнощении 3:1:2 Ацетат марганца, ацетат хрома, бромид аммония 1:3:4 Общая концентрация 2,1.10 моль/л Ацетат кобальта, бромид аммония 1:1 10О Без катализатора10О

7

Формула изобретения

426461

8

Таблица 2

введением в полученную реакционную массу уксуснокислого раствора катализатора, состоящего из солей марганца, хрома и бромида, взятых в соотношении 1:1:2, или 1:3:4, или 3:1:1, при одновременной подаче кислородсодержащего газа.

3.Способ по п. 2,отличающийс я тем, что уксусную кислоту вводят через три точки, расположенные по высоте аппарата.