Способ получения бис-(бета-оксиэтил) -терефталата Советский патент 1975 года по МПК C07C69/82 

Изобретение относится к усовершенствованию способа получения мономера бис-(р-оксиэтил)терефталата, который находит применение для производства волокнообразующего яолиэтилентерефталата. Известен способ получения бис-(|3-оксиэтил)-терефталата (БОЭТ) из терефталевой кислоты (ТФК) и окиси этилена (ОЭ), по которому смесь исходных реагентов, взятую в молярном соотношении ОЭ : ТФК 3 - 6, в присзтствии катализатора вводят в зону реакции при 110-130°С и давлении 15- 30 кг/см. Процесс ведут до степени конверсии вводимой ТФК 40-80%, носле чего из реакционной зоны выводят реакционную смесь, состоящую из ненрореагировавших ТФК (около 9,8%), ОЭ (около 55,9%), катализатора и образовавшегося БОЭТ; содержание побочных продуктов реакции при этом незначительно и составляет 1,5%. БОЭТ выделяют из выводимой реакционной смеси путем предварительиого испарения ОЭ на стадии выгрузки в зону с атмосферным давлением и последующей обработки получаемого после испарения ОЭ твердого продухта (смесь БОЭТ, непрореагировавщей ТФК и катализатора) горячей водой. При этом БОЭТ и катализатор растворяются, а нерастворимую в воде ТФК отделяют от горячего раствора, например путем фильтования. Из полученного водного раствора осле охлаждения и фильтрации выделяют ристаллический БОЭТ, пригодный для полуения полиэтилентерефталата. Катализатор ри этом остается в маточном водном растворе. Выход БОЭТ 93%. Однако наличие в выводимом продукте реакции непрореагировавшей ТФК существенно осложняет процесс, так как требует дополнительных операций но отделению и регенерации ТФК для возвращения ее в производственный процесс. По предлагаемому способу для упрощения технологического процесса получения БОЭТ отделение ТФК, растворимость которой в ОЭ при температуре реакции очень мала, осуществляют непосредственно в зоне реакции, куда помещают фильтрующий материал. В результате этого из реакционной зоны выводят раствор образовавщегося БОЭТ, катализатора и ОЭ, а ТФК в виде твердых частиц задерживается в зоне реакции. Это позволяет сразу же после реакции получать требуемый продукт (БОЭТ), так как отделение ОЭ происходит довольно легко. При необходимости полученный таким образом продукт можно очистить, например перекристаллизацией из воды или подходящего органического растворителя. Полученный после отделения ОЭ продукт

не содерл ит непрореагыровавший ТФК, и и этом - основное отличие предлагаемого способа от известных.

По предлагаемому способу упрощается технологи 1еская схема, так как нет необходимости в регенерации непревращенной ТФК; сокращается время на стадии выделения БОЭТ, так как последний получают сразу же по выходе реакционного раствора из реактора; ТФК отделяется от выводимого реакционного раствора непрерывно непосредственно в зоне реакции, поэтому ее отделение не требует специального времени и оборудования; снижается подача исходной ТФК в зону реакции за счет отсутствия циркуляции iieripopearnpoвавшей ТФК в процессе: процесс ведут таким образом, чтобы количество ТФК (в молях), введенное за определенное время в зону реакции, было равно числу молей БОЭТ, выведенному за это же время из зоны реакции в виде раствора в ОЭ; уменьшается количество аппаратов в установке для получения БОЭТ и снижается металлоемкость установки; процесс ведут при постоянном выводе из зоны реакции образующегося БОЭТ, что улучщает его качество, носкольку не происходит дальнейшего превращения БОЭТ в побочные продукты.

Получение БОЭТ по предлагаемому способу осуществляют следующим образом. Терефталевую кислоту с размером частиц 10- 5 мкм, жидкую окись этилена и катализатор (третичные амины или четвертичные аммониевые основания) вводят в смеситель и тщательно перемещивают. Получаемую в результате этого суспензию насосом дозируют в теплообменник, в котором она подогревается до 70-90°С, и далее - в реактор. В реакторе поддерживают температуру 110-130°С, давление паров ОЭ 15-30 кг/см (молярное соотнащение ОЭ : ТФК 3 : 6 и концентрацию катализатора (0,2-2,0 вес. % от вводимой в реактор ТФК) и обеспечивают тщательное перемешивание реакционной смеси. Выделяющееся в процессе реакции тепло отводят путем конденсации паров ОЭ па охлаждаемых стенках теплообменника, находящегося внутри реактора над перемешиваемой реакционной смесью, или другим способом.

Катализатор и образующийся во время реакции БОЭТ непрерывно выводят из зоны реакции в виде горячего раствора в жидкой ОЭ. Твердые частицы ТФК, нерастворимые в этом растворе, задерживаются фильтрующей перегородкой, вмонтированной внутри реактора, остаются в зоне реакции, и продолжают реагировать с ОЭ.

Для предотвращения увеличения количества твердой ТФК в реакторе процесс регулируют таким образо, чтобы количество вводимой в реакцию ТФК соответствовало количеству ТФК, превращенной за это время в БОЭТ, который выводят из зоны реакции. Раствор БОЭТ и катализатора в жидкой ОЭ, выведенный из реакционной зоны, распыляют J3 сборник с атмосферным давле)1ием, окись этилена при этом полностью испаряется. В результате получают чистый БОЭТ (без примесей ТФК).

5 Получение БОЭТ по предлагаемому способу можно осуществлять при проведеннн реакции ТФК с ОЭ не только в избытке ОЭ, но и в присутствии низкокнпящих нпертных органических растворителей (ацетон, бензол и др.).

10 Растворитель, как и ОЭ, отделяется от готового продукта посредством испарения. Прелагаемый способ может быть применен не только к получению БОЭТ, но н других мономеров бис-(р-оксиалкнл)-бензолдикарбоксилатов реакцией бензолдикарбоновых кислот с алкиленоко11да:,1и.

Пример 1. Суспензию, полученную из 100 кг ТФК (средний размер частиц 30- 50 мкм) 150 кг ОЭ и 1 кг триэтиламина после

20 нредварительного подогрева в теплообменни е до 60-80°С непрерывно вводят в реакционную зону (рабочий объ&м - 6л) со скоростью 18 л/ч.

В реакционной зоне размещена фильтрующая перегородка с размерами пор 0,1 - 1,0 мкм.

Условия реакции: температура 116-118°С, давление паров ОЭ над реакционной массой 18-19 кг/см, время пребывания в зоне реакции 23 мин, молярное соотношение ОЭ:ТФК 5 : 6. Выходящий из реактора реакционный раствор состоит из вес. %: БОЭТ 46,3, ОЭ 53,2 и триэтиламина 0,5.

После удаления из этого раствора ОЭ получается продукт, содержащий 98-99% БОЭТ и l-v2% примесей (катализатор и побочные продукты). Продукт имеет т. пл. 107-109°С и кислотное число 12.

Пример 2. Суспензию, полученную из

0 100 кг ТФК (средний размер частиц 30- 50 мк.м) 113 кг ОЭ и 1 кг трнэтиламина со скоростью 12 л/ч, вводят в реакционную зону и ведут процесс согласно примеру 1. Из реактора время пребывания в котором составляет

5 30 мин, выводят реакционный раствор, содержащий, вес. %, БОЭТ 47,1; ОЭ 52,4; .и триэтила ина 0,5. После испарения ОЭ получают продукт с содержанием примесей 1,1% и т. пл. 108-110°С и кислотным числом 14,8.

Пример 3. Суспензию, полученную из 100 кг ТФК, 85 кг ОЭ, 85 кг ацетона и 1 кг трнэтиламина, вводят в реакционную зону и ведут процесс согласно .примерам 1 и 2. После отделения от реакционного раствора ОЭ и ацетона путем испарения получен продукт с содержанием примесей 0,9%; т. пл. 107-109,5°С и кислотным числом 12.

Предмет и з о б р е те н и я

Способ получения би:С-(|3-оксиэтил) терефталата путем взаимодействия терефталевой

кислоты с окисью этилена в присутствии ка65 тализатора при 110-130°С и давлении 15- о 30 кг/см, при непрерывном выводе продуктов реакции из зоны реакции и выделении целевого продукта с помощью фильтрации, отли6чающийся тем, что, с целью упрощения процесса, фильтрующий материал располагают в зоне .реакции,