Способ получения изо- или терефталевой кислоты Советский патент 1982 года по МПК C07C63/24 C07C63/26 C07C51/265 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗО- ИЛИ ТЕРЕФТАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ

ь

Изобретение относится к органическому синтезу, а именно к способу получения ароматических поликарбоновых кислот к которьш относятся изо- и терефталевая кислоты (ИФК и ТФК),- ценные промз1шленные продукты, применяемые в производстве пластмасс, пластификаторов, красителей, консервантов, полимерных волокон и др.

Известны многочисленные способы . получения ароматических г рликарбоновых кислот в мягких условиях при относительно низких температурах в среде уксусной кислоты. Для ускорения реакции окисления в этих случаях используют различные инициирующие добавки - альдегиды, спирты, кетонн, сахариды, силоксаны, алифатические углеводороды и др. .

Так, известен способ получения терефтапевой кислоты (ТФК) окислением П-ксилола в среде уксусной ки |слоты кислородсодержащим газом при 120-145 С в присутствии соли кобапг-та, метилэтилкетона и насьш;ениого алифатического углеводорода, Н-бутана. ТФК, полученная по этому способу, содержит 0,8-1,8% П-карбокси бензальдегида (п-КБА) и без предварительной очистки не пригодна для получения полиэфирных волокон . Известен также способ получения ТФК окислением П-ксилола при 160°С в присутствии ацетатаiкобальта,и добавок к-бутана или бензиновой фракции и ацетальдегида 6.

Общим недостатком известных способов является низкое качество получаемого целевого продукта (содержание примесей 0,5% и вьше) . Кроме того, поскольку процесс проводят в среде уксусной кислоты в присутствии добавок, происходит окислительная деструкция уксусной кислоты, что приводит к потере растворителя и к снижению экономических показателей процесса. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения ароматических поликарбоновых кислот, например ТФК, путем жидкофазного окисления П-ксилола кислородсодержащим газом в присутствии катализатора - смеси ацетатов кобальта и марганца и промотора бромида натрия, взятого в количестве по крайней мере 0,18% от веса реакционной смеси, при этом концентрация ацетата кобальта в расчете на металл составляет 0,12-0,25% от веса растворителя, концентрация марганца по отношению к кобальту - 1-30 вес.% суммарное содержание ацетатов кобаль та и марганца в реакционной смеси 0,38-1,15 вес.% и процесс проводят в среде уксусной кислоты при 60-180°С Полученный целевой продукт содер жит 0,05-0,06% П-КБА. Потери уксусной кислоты, выраженные в виде суммы вьщелившихся в реакции СО и , составляют при этом 0,5-0,6 моль на 1 моль окисленного п-ксилола, т.е. ШО-120 кг/т ТФК I Недостатками такого способа явля ются сравнительно низкое качество ц левого продукта, поскольку получаемая кислота мо;ясет быть использован ,только после дополнительной обработки ее в течение 2 ч 95%-ной водной уксусной кислотой при , при этом процесс требует применени высоких концентраций катализатора, также значительные потери уксусной кислоты. Целью изобретения является повышени,е экономичности процесса и каче ства целевого продукта. Поставленная цель достигается тем, что изо- или терефталевую кислоту получают путем жидкофазного окисления соответствующего апкилбензола кислородсодержаацим газом в присутствии катализатора - смеси ац татов кобальта и марганца, а также промотора бромида натрия, взятого в количестве О,НО,13% от веса реак ционной массы, при этом концентрация ацетата кобальта в расчете на металл составляет 0,04-0,06% от веса растворителя, концентрация мар ганца - 50% от веса кобальта, суммарное содержание ацетатов кобальта и марганца в реакционной смеси - 0,15-0,30 вес.% и процесс проводят в среде уксусной кислоты, при 210-220С и давлении 24-26 кг/см в присутствии насыщенных алифатических углеводородов обычно Н-гексана или фракции C-.-CL , содержащей 60-70% Н-пентана, при молярном соотношении алкилбензола, углеводорода, кислорода 1:0,3-0,5: :5,0-8,5 соответственно. Полученный целевой продукт содержит 0,018-0,053% КБА. Потери уксусной кислоты составляют 1-8 кг на I т ароматической карбоновой кислоты. Отличительными признаками такого способа являются проведение процесса окисления при 210-220 С и давлении 24-26 кг/см в присутствии насыщенных алифатических углеводородов при молярном соотношении алкилбензола, углеводорода и кислорода 1:0,30,5:5,0-8,5 соответственно, а также при концентраодси ацетата кобальта в расчете на металл 0,04-0,06% от веса растворителя, концентрации мар-, ганца по отношению к кобальту 50 вес.% и суммарном содержании ацетатов кобальта и марганца в реакционной смеси 0,15-0,30 вес.%, что позволяет повысить экономичность процесса и качество целевого продукта. Потери уксусной кислоты по показаниям газоанализаторов на СО к COg рассчитывают по реакциям окислительной деструкции: CHjCOOH+-)j502.- СХ}+COi ( аО СН5(СНа)з-СН,,+5-,502.- CHjCOOh + СО-1-2СО 1+4И20 Снижение потерь уксусной кислоты при одновременном повьшении качества целевого продукта достигается при использовании в процессе алифатического углеводорода и катализатора в указанных вьш1е количествах При этом соотношение Со:Мп остается всегда постоянным, равным 2:1. Пример 1. Окисление п-ксилола проводят при 215С и давлении 26 кг/см в реакторе из титана рабочей емкостью 0,7 л, снабженном мешалкой, обратным холодильником, пробоотборником, устройствами для контроля и регулирования температуры, давления и расхода воздуха, Исходную реакционную смесь состава, г ( 133,8 (15) П-ксилоо1а; 26,76 (3) H-teKcaiia; 2,68 (,0,3) ацетатов кобальта и марганца при соотношении

Co:Mn 2:l, 0,89 (Q,% от веса исходной смеси) бромида натрия, 713,31 i(79,96) уксусной кислоты и 14,56 (1,64) воды с помопи ю плунжерного масоса непрерывно дозируют в реактор со скоростью 0,9 л (892 г) в 1 ч

Воздух от компрессора, пройдя фильтры очистки от масла и двуокиси углерода, через регулятор давления подают в зону реакции со скоростью 12 нл/мин. Расход воздуха устанавливают перед началом опыта с помощью дроссельного вентиля но ротаметру. Время контакта 32 мин. Отводящие из реактора газы после конденсатора, где происходит конденсация паров уксусной кислоты и воды, которые в виде флегмы возвращаются в реактор, поступают для анализа состава на содержание Q. СО, СО. на непрерывнодействующие газоанализаторы типа МН и ОА соответственно. Образующуюся реакционную смесь по перетоку отводят в сбоник оксидата, находящийся под давле нием реактора.

После выхода процесса на станцинарный режим из реактора через пробоотборник отбирают пробу оксидата для анализа и регистрируют показани газоанализаторов. Пробу оксидата с ,помощью газожидкостной хроматографи анализируют на содержание п-ксилола и Н гексаиа, конверсия которых в опыте достигает практически 100%, а также с помощью титрования - на содержание уксусной кислоты. Твердую часть пробы отфильтровывают, промывают горячей уксусной кислотой и после сушки до постоянного веса анализируют на содержание П-КБА.

Результаты приведены в таблице.

В результате проведения процесса получают ТФК пригодную для поликоиденсации, содержащую основную при- , месь П-КБА в количестве 0,02%, и снижают потери уксусной кислоты до 8-1 кг на 1 т ароматической карбоиовой кислоты. Расход катализатора в исходной смеси снижается с 0,38-1,15 до 0,3-0,15%.

Пример 2.В условиях примера 1 при температуре и содержании бромида натрия 0,13% от веса исходной смеси окислению подвергают М-ксилол и получают ИФК, содержащую следы . Потери уксусной кислоты в процессе окисления составляют 1 кг на 1 т ИФК,

Примеры 3-5. В условиях примера окисляют П-ксилол при 215220 0 в присутствии 3-5% фракции насыщенных алифатических углеводородов Cg-C- с т.кип. ЗУ-бТс, содержащей 60-70% Н-пентана. Результаты опытов приведены в таблице.

Примеры 6и7. В условиях примера 3 при 215 и 220t окисляют fl-ксилол. Концентрация кобальтмарганцевого катализатора (Со:Мп 2:1) в исходной смеси 0,15%.

Примеры 8-П - сравнительные .

Результаты этих опытов, представленные в таблице, иллюстрируют влияние соотношения дозируемых реагирующих компонентов (примеры 8-10), а также температурного режима (пример и) на качество ТФК и потери уксусной кислоты.

s о

0) 2 U

« О

X

э

X о

я

ffl о

ч

S

о

«

р

и S

о

со S

о,

fH

я

0)

о «

и п) f

«

0) U

т о

(Ч

ш

S

м

се ЕГ Ш 2

S

сх

е 991059 Формула изобретения I. Способ получения изо- или тарефталевой кислоты путем жидкофазного окисления соответствующего алкилбен- 5 зола кислородсодержащим газом в присутствии катализатора - смеси ацетатон кобальта и марганца и промотора - бромида натрия, взятого в количестве О,1-0,13% от веса реакционной 10 массы, в среде уксусной кислоты при нагревании, отличающийся тем, что , с целью повьипения экономичнести процесса и качества целевого продукта, окисление проводят при 210-ts и давлении 24-26 кг/см в присутствии насыщенных алифатических углеводородов при молярном соотношении алкилбензола, углеводорода и кислорода 1:0,3-0,5:5,0-8,5 соот- „ ветственно, а также при концентрации ацетата кобальта в расчете на металл 0,04-0,06% от веса растворителя, концентрации марганца по отношению к кобальту 50 вес.% и суммарном содержа- jj 310 нии ацетатов кобальта и марганца в реакционной смеси 0,15-0,30 вес.% 2. Способ по п. If о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, в качестве насьпденных алифатических углеводородов используют индивидуальный Н-гек сан или фракцию CU-C-j, содержащую 60-70% h-пентана. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Патент США 3240803, 260-524, опублик. 1966. 2. Патент США № 3284493, 260-524, опублик. 1966. 3. Патент США 3036122, кл. 260-524, опублик. 1962. 4. Патент США № 3649682, кл. 260-524, опублик. 1972. 5. Патент Великобритании 1186029 кл. С 2 С, опубликi 1970. 6. Патент Франгщи № 1421268, кл. С 07 С опублик. 1965. 7. Патент Англии № 1511181, кл. С 2 С, опублик. 1978 (прототип).