Способ очистки терефталевой кислоты Советский патент 1980 года по МПК C07C51/42 C07C63/26 

Изобретение относится к улучшенному способу очистки терефталевой кислоты., являющейся мономером в производстве полимерных материалов.

Известно, что терефталевая кислота, полученная окислением п-ксилола, содержит продукты неполного его окисления., наиболее нежелательной примесью в процессе дальнейшей переработки в полимерные материалы является п-карбоксибензальдегид (п-КБА). Содержание его в очищенной терефталевой кислоте строго регламентируется и не должно превышать 0,005 %. Терефталевая кислота с. большим содержанием п-карбоксибензальдегида (п-КБА) не пригодна для получения высококачественных волокон и пленок.

Для очистки терефталевой кислоты применяются методы перекристаллизации, гидрирования, окисления 1.

Известен способ очистки терефталевой кислоты окислением примесей в ацетатно-буферном растворе перманганатом калия, который загружают в твердом виде тремя-четырьмя порциями с интервалом Ю мин 2.После одночасовой выдержки окисленный раствор обрабатывают активированным углем, отделяют от шлама и охлаждаюг. Выпавшую в осадок терефталевую кислоту отфильтровывают, промьшают горячей водой и высушивают. Однако, для очистки терефталевой кислоты указанным способом расходуется большое количество окислителя - около 3 г перманганата калия на 100 г терефталевой кислоты, что приводит к изменению состава ацетатного буфера за счет накопления ионов калия. Требуется постоянная смена ацетатного буфера. Таким образом, требуется многократное использование ацетатного буфера, т.е. его рециркуляция.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки терефталевой кислоты путем растворения ее в ацетатном буфере 3. Приготовленный раствор при перемешивании и температуре 90-190°С окисляют 4-30%-ным раствором перманганата калия при непрерывной подаче его со скоростью 0,10,0001 г /мин на 1 л окисляемого раствора. При этой же температуре раствор обрабатывают активированным углем. Раствор отфильтровывают

и охлаждают. Выпавшую терефталевую кислоту отфильтровывают и высушивают. В результате очистки терефталевая кислота содержала 0,004% п-карбоксибензальдегида по сравнению с сырой терефталевой кислотой, содержащей 0,4% п-карбоксибенэальдегида.

Недостатком способа является то, что высокая концентрация перма;нганата калия в окисляемом растворе приводит к значительному разложению окислителя вследствие реакции его с компонентами реакционной массы: водой, уксусной кислотой,,ацетатом и терефталатом. натрия, чем при взаимодействии его с п-карбоксибензальдегидом; следовательно, возрастает количество /перманганата калия, расходуемого на .побочные реакции. Кроме того, процесс осуществляют периодически в одной реакционной зоне.

Целью изобретения является обеспечение непрерывности процесса и снижение его себестоимости.

Поставленная цель достигается описываемым способом ОЧИСТКИтерафталевой кислоты путем окисления .ее ацетатно-буферных растворов перманганато калия в двух или трех последовательно расположенных реакторах с одновременной подачей раствора перманганата калия в каждую реакционную зону и обработкой активированным углем при повышенной температуре.

Отличительными признаками способа .является проведение процесса в двух или трех последовательно расположенны реакторах с одновременной подачей ;раствора перманганата калия в каждую реакционную зону.

Технология способа состоит в том, что терефталевую кислоту, полученную окислением ji-ксилола, растворяют в ацетатном буфере (рН 5,0-5,5). Приготовленный раствор пропускают через несколько (по меньшей мере, через две) реакционных зон, в которые непрерывно .подают 1-3%-ный раствор перманганата калия. Температура реакционной смеси 95-98°С. Очищенный раствор непрерывно выводят из третьей реакционной зоны, в которой происходит разложение остатка окислителя, фильтруют от двуокиси марганца,пропускают через колонку с активированHtJM углем, охлаждают и после фильтрации продукт сушат. Полученная терефталевая кислота содержит п-карб- оксибенэальдегида 0,002-0,004%.Выход чистой терефталевой } ислоты 95-97% с использованием возвратного буфера.

Пример 1. В реакционную систему, состоящую из трех последовательно соединенных друг с другом стеклянных реакто{эов емкостью 1 л каждый, непрерывно вводят ацетатно-буферный раствор с содержанием 20 г/л терефталевой кислоты со скоростью 1 л/ч. Состав ацетатного буфера - 6,25 моля/л уксусной кислоты и 1 моль/л ацетата натрия. Реакторы снабжены мешалками, обратными холодильниками, термометрами и бюретКами для раствора окислителя. Температура реакци.онной смеси 95-98 0. В каждой колбе поддерживают постоянный объем, равный 500 мл.

В первые два реактора непрерывно дозируют одинаковое количество 2,5%-ного раствора перманганата кали со скоростью 4 мл/ч (-по 2 мл/ч в каждый реактор, или 0,00166 г/мин окислителя на 1 л окисляемого раст. вора) ..

Раствор непрерывно выводят из треть.его реактора, в котором происходит разложение . остатка окислителя, фильтруют от двуокиси марганца, пропускают через колонку с активированным углем АР-3, охлаждают и промытый водой после фильтрации.продукт сушат

Из терефталевой кислоты с содержанием 0,16% п-карбоксибензальдегида получают 87-90% продукта с 0,002% указанной примеси.

При использовании возвратного буферного раствора выход чистой терефталевой кислоты повышается до 95-97 Пример 2. Повторяют опыт- соласно примеру 1, за исключением того что подачу перманганата калия осуществляют в три реактора с общей скоростью 4 мл/ч (по 1,33 мл/ч в каждый реактор, или 0,0011 г/мин окислителя на 1 л окисляемого раствора). Разложение остатка ок1#слителя происходит в четвертом реакторе.

Получают терефталевую кислоту с содержанием п-карбоксибензальдегида 0,003%.

Проведение процесса очистки в нескольких последовательно соединенных реакционных аппаратах с перемешивающими устройствами и с подачей в каждую зону опр.ёделенного количества перманганата калия позволяет поддерживать в каждой зоне низкую концентрацию окислителя и ступенчато снижат стационарную концентрацию п--карбоксибензальдегида от одной реакционной зоны до другой ниже 0,005%. Переход от периодического к непрерывному процессу при продолжительности реакции 1 чПриводит к увеличению производительности процесса за счет сокращения времени на загрузку суспензи ТФК, нагревание для растворения, охлаждение, кристаллизацию и выгрузку продукта.

С увеличением производительности процесса снижается его себестоимость

Формула изобретения

Способ очистки терефталевой кислоты, путем окисления ее ацетатно-буфер 721 HbiX растворов перманганатом калия и рбработкой активированным углем при повышенной температуре, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью обеспечения непрерывности процесса и сниженйя его себестоимости, процесс про-е водят в двух или трех последовательно расположенных реакторах с одновременной подачей раствора перманганата калия в каждую реакционную зону, 404-6 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Кулаков В. Н. и др., Терефта 1евая кислота. М, , НИИТЭХИМ, 1972. 2. Патент ФРГ № 1256210-, .л. 12о 14, опублик. 1967. 3. Авторское свидетельство СССР № 313829, кл. С 07 С 63/26, 1971 (прОтотип).