Способ получения терефталевой кислоты Советский патент 1980 года по МПК C07C63/26 C07C51/33 

Изобретение относится к оЛласти органического синтеза, конкретно, к улучшенному способу получения терефтгшевой кислоты - важного кюномера для производства полиэфирного волокна. Известеи способ получения терефтёшевой кислоты из двукалиевого терефталата, получаемого в свою очередь путем дисмутации бензоата калия 111 . Обычно осуществляют преобразование двукалиевого терефталата в терефталевую кислоту в два этапа. На первом этапе осуществляют реакцию двукалиевого терефталата с бензойной кислотой. На ВТОРОМ этапе образовавшийся кислый терефталат преобразу с помощью дополнительного количества бензойной кислоты в терефталевую кислоту. Наиболее близким к изобретению rib технической сущности и достигаемым результатам является способ получени терефталевой кислоты путем взаимодействия разбавленного водного раствора дикалийтерефталата,содержащего 1-15% или 0,04-0,6 мольсоли на 1 кг воды, с бензойной кислотой, цри мольном соотношении дикгшийтерефта-.. лата и кислоты 1-2,5,при 100-140°С, с последующим выделением при температуре не выше 60°С образовавшейся, твердой терефтапевой кислоты в смеси с бензойной кислотой, и кисш:1М терефтапатом калия, которую затем подвергают мйогхжратной перекристаллизации из вод 2. Содержание бензойной кислоты в терефталевой составляет не менее 100 . Кислотное число 668. Ч Недостатком известного способа является необходимость проведения многократной перекристаллизации целевого продукта. И даже при этом не получают терефталевую кислоту, непосредственно пригодную для изготовления полиэфирных волокон высокого качества. Цель изобретения-заключается в упрощении процесса и повышении качества целевого продукта. Поставленная цель достигается предлагаегллм способом получения терефтапевой кислоты путем взаимодействия разбавленного водного раствора дикалийтерефталата, содержащего 0,1-0,4 моль соли на 1 кг поды,

с бензойной кислотой при мольном соотношении кислоты и дикалийтерефталата 4-12, в присутствии бензоата калия в количестве 0,2-0,8 моль на 1 кг воды, процесс проводят при 90-250°С с последующим выделением образовавшейся твердой терефталевой кислоты при eS-ieo C и проведейием однократной перекристаллизации из воды.

Отличительными признаками процесса являются проведение взаимодействия в разбавленном водном растворе, содержащем 0,1-0,4 моль, дикалийтереЛталата на 1 кг воды и проведение процесса при мольном соотношении бензойной кислоты и дикалийтерефталата 4-12, в присутствии Лензоата калия в количестве 0,2-0,8 моль на 1 кг воды, при 90-250°С, с последующим выделением образовавшейся кислоты при 85-16О С и однократной перекристаллизацией, что позволяет упростить процесс и повысить качество целевого продукта, .

Предлагаелшй способ относится, в частности, к использованию двукaлиeвoJ p терефталата, полученного по процессу Хевкепя в результате дисмутации бензоата калия. Однако можно использовать двукалиевый терефталат, подученный ддаугим путем.

Компоненты можно ввддить в зону реакции любым способом. Загрузку можно, например, осуществлять тремя потоками. Первый поток - водного раствора двукалиевого терефталата, полученного в результате дисмутации бензоата калия, второй поток - бензойной кислоты и третий воды,содежащей необходимое количество бензоата калия.

Если реакционная зона состоит из нескольких зон (серия реакторов или.реактор с несколькими отделениями) , то подача отдельных потоков может быть фракционирована. Во всех случаях, однако, необходимо ввести в первую реакционную зону требуемое количество бензоата калия.

На выходе из зоны реакции терефталевую кислоту отделяют любым известным способом, например фильтрванием или центрифугированием. Отделение осуществляют при температур выше 80°С, предпочтительно при 85-160°С. Далее производят очистку терефталевой кислоты любым известны методом. Очистку можно, например, производить органическими растворителями, такими как спирт,.кетон, ароматический углеводород, но предпочтительно применять водную обработку. Кристаллы терефталевой кислоты можно, например, проь«ть горячей водой (температура, последне обычно составляет 80-250С, предпочтит.ельно 90-150 0 , Можно суспендировать кристаллы терефталевой кислоты в горячей воде, причем зту операцию осуществляют в несколько стадий: можно растворить кристаллы в 5 горячей воде с последующим охлаждением раствора. Во всех случаях использования для водной обработки вода может быть рециркулирована в зону реакции. При зтом возвраQ щается. и бензоат калия.

Способ может осуществляться непрерывно или периодически.

Пример 1, В реактор с мешалкой, температура в котором поддерживается 160°С, непрерывно подают, в 1 ч;

1,67 кг двуксшиевого терефталата(6,872 моль)

5,49 кг бензойной кислоты(45 моль)01,00 Кг бензоата

калия(6,25 моль)

22,4 кг воды .

Таким образом, вводят 0,307 мрль двукалиевого терефтгшата и 0,279 моль 5 бензоата калия на 1 кг воды; молярное соотношение бензойной кислоты и двукалиевого. тереЛталата равно 6,548,

После реакции смесь направляют в сушилку, работающую р изотермическом 0 режиме при , Выделяют 1,18 кг терефталевой кислоты, содержащей 20% воды. Производят промывку кристаллов терефталевой кислоты, вводя в. сушилку горячую воду из расчета 5 2 кг/ч.

Эти промывочные воды возвращают в цикл, В итоге получают после сушки 0,98 кг/ч чистой терефталевой кислоты. (Кислотное число 675; содерU жание бензойной кислоты 100 млн, Содержание других бензолкарбоновых кислот, калия и шлаков ниже 10 млн.

Пример 2. В реактор с мешалкой, температура в котором поддерживается , непрерывно подают в 1ч:

1,62 кг двукалиевого терефталата(6,666 моль)

8,34 кг бензойной

-кислоты(68,32 моль)

0,74 кг бензоата

калия(4,625 моль)

21,45 кг воды

Вводят 0,311 моль двукалиевого терефталата и 0,216 мо.пь бензоата 5 калия на 1 кг вода; молярное соотношение бензойной кислоты и двукалиевого терефталата равно 10,254.

Терефталат калия поступает со стадии дисмутации. Используют промывные 0 воды со стадии очистки, а также 3% маточного раствора, полученного после отделения кристаллов терефталевой кислоты.

После реакции смесь направляют 5 5 сушилку, работающую в изотермическом режиме при 150°С. Отделяют маточный раствор и 1055 г/ч терефт левой кислоты, содержащей 18,5% воды. Затем кристаллы терефталевой кислоты суспендируют в 2000 г горя чей воды ( . Выделяют 1050 г/ влажной терефталевой кислоты. Посл высушивания получают 0,87 кг/ч терефталевой кислоты со следующими х рактеристиками : Кислотное число Содержание бензойной кислоты, мпн Содержание других бенэолкарбоновых кислот, млн Содержание калия, Средний гранулометрический состав, (99% массы имеет гранулометричес кий состав выше 25 мкм. Пример 3. Реакцию проводят в трех реакторах с мешалками, температуру в которых поддерживают 220, 180 и 150°С соответственно,. В первый реактор подают водный раствор терефталата калия, получае мого на стадии дисмутации, воду по ле очистки кристаллов терефталевой кислоты и 37 вес,% маточного раствора, полученного после отделения терефталевой кислоты. Бензойную кислоту подают.в каждый реактор из расчета 4,67 кг/ч в первый реактор и 1,98 кг/ч в остальные реакторы.О щая подача на уровне первого реакт ра следующая: ДвукалиевыЙ тере2,17 кг/ч фталат (8,930 мол 4,67 кг/ч Бензойная кислота (38,279 мо 2,54 кг/ч Бензоат калия (15,875 мо Вода69,5 кг/ч Таким образом, вводят 0,128 моль двукалиевого терефталата и 0,228 мо бензоата кгшия на 1 кг воды; молярное соотношение бензойной кислоты . и двукалиевого терефталата равно 4,286. После реакции смесь, выходящую из третьего реактора, направляют в сушилку.. Отделяют при маточны раствор, часть которого возвргццают в цикл в первый реактор, и выделяют 1,35 кг/ч влажной терефталевой кислоты, содержащей приблизительно 16% воды. Затем производят проуывку крист лов терефталевой кислоты, вводя., в шилку горячую воду из расчета 2,5к Эти промывочные воды возвращают в цикл в первый реактор, В итоге получают после сушки 1,13 кг/ч чистой терефталевой кислоты (кислотное число 675; содержание бензойной кислоты 900 млн-1. Пример 4, В реактор с мещалкой, температуру в котором поддерживают 160С, непрерывно подают в 1 ч: 1,34 кг двукалиевого (5,514 моль) терефталата 4,03 кг бензойной (33,033 моль) кислоты 1, 85 кг бензоата (11,562 моль) 22 кг воды. Таким образом, вводят 0,251 моль двукалиевого терефталата и 0,525 моль бензоата калия на 1 кг воды; молярное соотношение бензойной кислоты и двукалиевого терефталата равно 5,99, После реакции смесь направляют в сушилку, работающую в изотермигческом режиме при , Отделяют 2,06 кг/ч терефталевой кислоты, содержащей 20% воды, Kpиcтaл tt терефталевой.кислоты обрабатывают при помощи 2,5 кг горячей воды. После отделения и сушки получают 0,85 кг/ч терефталевой кислоты, имеющей характеристики, идентичные характеристикам, данным в примере 2, Пример 5, В реактор с мешалкой, температуру в котором поддерживают 90°С, непрерывно вводят :. 0,567 кг/ч двукалиево(2,333 моль) го терефталата 1,147 кг/ч бензойной (9,402 моль) -кислоты 0,760 кг/ч бензоата (4,752 моль) 21,8 кг/ч воды Таким образом, вводят 0,107 моль двукалиевого терефталата и 0,218 моль бензоата калия на 1 кг воды; молярlioe соотношение бензойной кислоты и двукалиевого терефталата равно 4,03. После реакции смесь направляют в сушилку,работающую при , Кислоту выделяют, как указано в примере 4, Получают 0,455 кг/ч (эта кислота содержит 20% воды), Перекристаллизовывая из горячей воды, получают терефталевую кислоту, содержащую не менее 100 бензойной кислоты. Пример 6, Реакцию проводят аналогично примеру 3, температуру в трех реакторах поддерживают соответственно 250, 210 и 180°С, Получают 1,10 кг/ч чистой терефталевой кислоты (кислотное число 675; содержание бензойной кислоты 90 млн. Пример 7. Реакцию проводят аналогично примеру 1; темперагуру поддерживают 220°С. Вводят

2,102 кг/ч двукалиевого г терефталата (8,650 моль) 7,176 кг/ч бензойной кислоты (58,82 моль) 0,780 кг/ч бенэоата. калия (17,081 моль) 21,9 кг/ч вод .. Таким образом, вводят 0,395 моль двукалиевого терефталата и 0,780 мо беизоата калия на 1 кг молярное соотношение бензойной кислоты и, двукалиевого терефталата равно 6,8...

Терефталевую кнслоту выделяют, как указано в примере 1, перекристаллизовывают из горячей воды и получают 1,35 кг/ч очисценной кислоты (кислотное число 675; содержание бензойной кислоты 90 )

Формула изобретения

Способ получения тёрефталевой кислоты путем взаимодействия разбавленного водного раствора дикгшийТерефталата с бензойной кислотой при нагревании с последующим выделением и перекристаллизацией целевого продукта отличаюиийс я тем, что, с целью упрощения процесса и повышения качества целевого .продукта, взаимодействию подвергают водный раствор, содержащий 0,1-0,4 моль дикёшийтерефталата на 1 кг воды, и процесс проводят при мольном соотношении бензойной кислоты и дикалнйтереФтгтата 412, в присутствии бензоата калия в количестве0,2-0,8 моль на 1 кг воды, при 90-250®С, с последующим выделением образовавшейся кислоты при 85-1бО С и проведением однократной кристгшлизации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 168680, кл.С 07 С 63/26, 1962.

2. Патент США 2846468, кл. 260-52Ь, опублик. 1958 (прототип) .