DE2642669C3 - Verfahren zur Herstellung von Terephthalsäure - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von TerephthalsäureInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Terephthalsäure durch Oxidation von p-Toluylaldehyd
oder eines Gemisches aus p-Toluylaldehyd und p-Toluylsäure mit molekularem Sauerstoff in einer w
niederen aliphatischen Monocarbonsäure als Lösungsmittel und in Anwesenheit eines Kobaltsalz-Katalysators
in einer Menge von 0,05 bis 0,70 Gew.-%, berechnet auf Kobaltmetall und bezogen auf das Gewicht des
Lösungsmittels in der Reaktionslösung. r>
Im technischen Maßstab wird Terephthalsäure im allgemeinen aus p-Xylol, Benzoesäure oder Phthalsäure
hergestellt. Terephthalsäure stellt einen wichtigen Rohstoff für Polyester dar. Bei der Oxidation von
p-Xylol in Gegenwart einer geringen Konzentration Jn
eines Schwermetallsalzkatalysators ist es zwar leicht, eine der Methylgruppen des Xylols in eine Carboxylgruppe
umzuwandeln; es ist jedoch schwierig, die Methylgruppe der gebildeten p-Toluylsäure mit für die
Praxis annehmbarer Geschwindigkeit in eine Carboxyl- ·τ>
gruppe umzuwandeln. Man hat deshalb versucht, diesen Nachteil zu überwinden. Hierzu bekannt gewordene
Verfahren sind ein Verfahren, das bei großer Konzentration eines Kobaltsalz-Katalysators arbeitet (US-PS
33 34 135), die Verwendung einer Bromverbindung als >o
Promotor (bekanntgemachte JP-PA 2666/59) und die Verwendung bestimmter Oxidationsbeschleuniger, wie
Methylethylketon, Acetaldehyd oder Paraldehyd (bekanntgemachte JP-PA 21 773/65, 24 180/65 und 13 856/
65).
Auch die vorgenannten Verfahren besitzen jedoch ernsthafte Nachteile. Der Nachteil des Verfahrens, das
bei großer Kobaltsalz-Konzentration arbeitet, liegt darin, daß die Reaktionsgeschwindigkeit gering ist und
daß man den Katalysator wiedergewinnen muß. Das im Verfahren, bei dem eine Bromverbindung als Promotor
verwendet wird, zeigt zwar eine große Reaktionsgeschwindigkeit und wird zur Herstellung von Terephthalsäure
im technischen Maßstab verwendet; infolge der starken Korrosion muß man jedoch für die Anlage «
korrosionsbeständige und teure Werkstoffe verwenden. Das Verfahren, bei dem ein Oxidationsbeschleuniger,
wie Methylethylketon, Acetaldehyd oder Paraldehyd verwendet wird, kann zwar unter müden Reaktionsbedingungen
durchgeführt werden; da der Oxidationsbeschleuüiger verbraucht wird, ist dieses Verfahren jedoch
nicht wirtschaftlich.
Bei der Herstellung von Terephthalsäure durch Oxidation von p-Xylol findet eine sukzessive Oxidation
des p-Xylols wie folgt statt:
p-Xylol -► p-Toluylaldehyd — p-Toluylsäure -♦
-► 4-Carboxybenzaldehyd -► Terephthalsäure.
-► 4-Carboxybenzaldehyd -► Terephthalsäure.
Deshalb kann jede der Verbindungen p-Toluylaldehyd,
p-Toluylsäure und 4-Carboxybenzaldehyd schließlich
durch Oxidation, nach einem ähnlichen Verfahren wie die Oxidation von p-Xylol, in Terephthalsäure
überführt werden. Somit kann jede der Verbindungen p-Toluylaldehyd, p-Toluylsäure und 4-Carboxybenzaldehyd
als Ausgangsverbindung zur Herstellung von Terephthalsäure verwendet werden. Da jedoch ein
Verfahren zur Herstellung von p-Toluylaldehyd aus Toluol und Kohlenmonoxid nach Gattermann-Koch
entwickelt worden ist, kommt einem Verfahren zur Herstellung von Terephthalsäure aus p-ToIuylaldehyd
oder einem Gemisch aus p-Toluylaldehyd und p-Toluylsäure, das leicht aus p-Xylol oder p-ToIuylaldehyd
erhalten werden kann, große Bedeutung zu.
Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 19 43510
bekannt. Dabei handelt es sich jedoch um ein Chargenverfahren, bei dem die Reinheit der erhaltenen
Terephthalsäure nur mindestens 98% beträgt Die niedrige Reinheit der Terephthalsäure bedeutet andererseits
eine Verunreinigung durch 4-Carboxybenzaldehyd oder p-Toluylsäure; durch diese Verunreinigungen,
die Zwischenstufen im beanspruchten Oxidationsverfahren darstellen, muß auch die Ausbeute gering
bleiben. Daher wird bei dem bekannten Verfahren nur eine Ausbeute von 93% erreicht. Ausbeute wie Reinheit
des bekannten Verfahrens sind für die industrielle Erzeugung unbefriedigend.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Terephthalsäure mit so großer Ausbeute und so guter
Qualität herzustellen, wie dies bei der Herstellung von Terephthalsäure durch Oxidation von p-Xylol möglich
ist, d. h., mit einer Ausbeute von 95 Molprozent oder darüber und einer Reinheit von 99 Prozent oder
darüber, und zwar durch Oxidation von p-Toluylaldehyd oder eines Gemisches aus p-Toluylaldehyd und p-Toluylsäure
mit molekularem Sauerstoff ohne Anwendung großer Kobaltsalz-Konzentrationen und ohne Anwendung
eines Promotors oder eines Oxidationsbeschleunigers.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung gelöst, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man p-Toluylaldehyd oder das Gemisch aus p-Toluylaldehyd und p-Toluylsäure kontinuierlich in ein
Reaktionsgefäß, das ein vollständiges Vermischen gewährleistet, einspeist und die Umsetzung unter
solchen Bedingungen durchführt, daß p-Toluylsäure in der Reaktionslösung im stationären Zustand in einer
Menge von 0,1 bis 3,0 Mol pro Grammatom des in dem Kobaltsalz-Katalysator enthaltenen Kobaltmetalls anwesend
ist.
Der in dem Verfahren der Erfindung als Ausgangsverbindung verwendete p-Toluylaldehyd kann aus
Toluol und Kohlenmonoxid unter Verwendung von Fluorwasserstoff-Borfluorid (HF- BF3) oder Chlorwasserstoff-Alumiriiumchlorid
(HCl — AICI3) als Katalysator nach Gattermann-Koch oder nach einem anderen
Verfahren hergestellt werden. Die ebenfalls als
Ausgangsverbindung in dem Verfahren der Erfindung verwendete p-Toluylsäure kann z. B. durch Oxidation
von p-Xyloi oder p-Toluylaldehyd hergestellt werden.
Was die Reinheit des p-Toluylaldehyds oder des
Gemisches aus p-Toluylaldehyd und p-Toluyisäure angeht, so können sie solche Mengen an Isomeren
enthalten, wie dies im Endprodukt toleriert wird, sofern sie keine Inhibitoren bezüglich der Oxidationsreaktion,
ζ. B. p-Kresol, enthalten. So handelt es sich z. B. bei
p-Toluylaldehyd, der aus Toluol und Kohlenmonoxid unter Verwendung von Fluorwasserstoff-Borfluorid
hergestellt wird, um ein Gemisch aus etwa 95 Prozent p-Toluylaldehyd und etwa 5 Prozent o-ToIuylaldehyd;
die Reinigung erfolgt in üblicher Weise, z. B. durch Destillation oder Kristallisation, so daß man p-Toluylaldehyd
mit solcher Reinheit erhält, wie sie für Ausgangsmaterialien zur Herstellung von Terephthalsäure
erforderlich ist So hergestellter p-Toluylaldehyd wird als Ausgangsverbindung in dem Verfahren der
Erfindung besonders bevorzugt. Verwendet man ein Gemisch aus p-Toluylaldehyd und p-Toluylsäure als
Ausgangsmaterial, so können bis zu 90 Gewichtsprozent p-Toluylsäure, bezogen auf das Gewicht des
Gemisches, verwendet werden.
Bei den als Katalysatoren in dem Verfahren der Erfindung verwendeten Kobaltsalzen handelt es sich um
anorganische Salze, wie Kobaltcarbonat und Monocarbonsäuresalze, wie Kobaltacetat, -propionat, -butyrat,
-valerat oder -toluylat Die Kobaltsalze können allein oder im Gemisch verwendet werden. iu
Die Kabaltkonzentration (berechnet auf Metall) in der Reaktionslösung ist bei dem Verfahren der
Erfindung sehr wichtig; sie muß 0,05 bis 0,70 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des
Lösungsmittels, betragen. Wenn die Kobaltkonzentra- r> tion außerhalb dieses Bereiches liegt, treten folgende
Nachteile auf:
(a) Wenn die Kobaltmetall-Konzentration unter 0,05 Gewichtsprozent liegt, und das Molverhältnis von
p-Toluylsäure, die in der Reaktionslösung als Ausgangsverbindung oder als Zwischenverbindung
enthalten ist, zu Kobaltmetall (nachfolgend als »Toluylsäure/Kobalt« bezeichnet) unter 0,1 beträgt,
ist die Reaktionsgeschwindigkeit pro Volumeinheit des Lösungsmittels gering. 4 >
(b) Wenn die Kobaltmetall-Konzentration unter 0,05 Gewichtsprozent liegt und 0,1 S Toluylsäure/Kobalt
S 3,0 ist, ist die Reaktionsgeschwindigkeit pro Volumeinheit des Lösungsmittels ebenfalls gering,
so daß das Verfahren in der Praxis zu wünschen >o
übrig läßt.
(c) Wenn die Kobaltmetall-Konzentration unter 0,05 Gewichtsprozent liegt, und Toluylsäure/Kobalt
größer als 3,0 ist, wird p-Toluylaldehyd sehr leicht zu p-Toluylsäure oxidiert, die Bildungsgeschwindig- ">
ί keit von Terephthalsäure aus p-Toluylsäure ist jedoch gering, so daß das Verfahren in der Praxis
ebenfalls zu wünschen übrig läßt.
(d) Wenn die Kobaltmetall-Konzentration 0,70 Gewichtsprozent übersteigt imd Toluylsäure/Kobalt mi
geringer als 0,1 ist, ist die Reaktionsgeschwindigkeit sehr gering und für die Herstellung von
Terephthalsäure in technischem Maßstab nicht geeignet.
(e) Wenn die Kobaltmetall-Konzentration 0,70 Ge- t>
> wichtsprozent übersteigt und Toluylsäure/Kobalt 0,1 oder mehr beträgt, ist zwar die Reaktionsgeschwindigkeit
pro Volumeinheit des Lösungsmittels groß; in der so erhaltenen Terephthalsäure sind
jedoch p-Toluylsäure und 4-Carboxybenzaldehyd als Zwischenverbindungen enthalten, so daß man
keine Terephthalsäure mit hoher Reinheit erhalten kann. Darüber hinaus ist die in der Terephthalsäure
enthaltene oder eingeschlossene Kobaltmetallmenge groß, und die Reinigung der Terephthalsäure ist
sehr mühsam.
Bei dem Verfahren der Erfindung besitzt die Menge an p-Toluylsäure, die in dem Reaktionsgemisch
vorhanden ist, einen großen Einfluß auf die Reaktionsgeschwindigkeit
und die Qualität der erhaltenen Terephthalsäure in Verbindung mit der Menge an Kobaltmetall, und die Bedingung 0,1 <
Toluylsäure/Kobalt S 3,0 muß während der Reaktion aufrecht erhalten
bleiben. Wenn Toluylsäure/Kobalt unter 0,1 liegt, wird die Oxidationsgeschwindigkeit der p-Toluylsäure sehr
gering. Auch wenn Toluylsäure/Kobalt über 3,0 liegt, kommt es zu einem Abfall der Oxidationsgeschwindigkeit
der p-Toluylsäure, und hierdurch wird die Reinheit der erhaltenen Terephthalsäure erheblich herabgesetzt
Die Menge an p-Toluylsäure, die in der Reaktionslösung anwesend ist kann gesteuert werden, indem man
die Verweilzeit des Reaktionsgemisches im Reaktionsgefäß und/oder die Reaktionstemperatur regelt Wenn
die Verweilzeit des Reaktionsgemisches im Reaktionsgefäß groß ist fällt die Menge an p-Toluylsäure ab. Auch
wenn die Reaktionstemperatur innerhalb des Temperaturbereiches, der für die Oxidation geeignet ist, ansteigt,
kommt es zu einem Abfall der Menge an p-Toluylsäure. Die bevorzugte Verweilzeit beim Verfahren der
Erfindung beträgt 70 bis 180 Minuten.
p-Toluylaldehyd wird in vergleichsweise kurzer Zeit zu p-Toluylsäure oxidiert und die Oxidation von
p-Toluylsäure zu Terephthalsäure erfolgt auch gleichzeitig, während p-Toluylaldehyd zusammen mit p-Toluylsäure
anwesend ist. Nachdem jedoch die Gesamtmenge des p-Toluylaldehyds zu p-Toluylsäure umgewandelt
worden ist, wird die Oxidationsgeschwindigkeit von p-Toluylsäure zu Terephthalsäure sehr gering, und
es ist unmöglich, p-Toluylsäure vollständig in Terephthalsäure zu überführen. Zur vollständigen Umwandlung
von p-Toluylsäure zu Terephthalsäure ist es deshalb stets erforderlich, daß p-Toluylaldehyd im
Reaktionsgemisch anwesend ist. Beim Verfahren der Erfindung ist diese Forderung erfüllt, da p-Toluylaldehyd
oder ein Gemisch aus p-Toluylaldehyd und p-Toluylsäure kontinuierlich in ein Reaktionsgefäß, der
ein vollständiges Vermischen gewährleistet, eingespeist wird. In dem Reaktionsgefäß, das ein vollständiges
Vermischen gewährleistet, kommt es zu einem ausreichenden Zurückmischen. Deshalb wird das kontinuierlich
eingespeiste, p-Toluylaldehyd enthaltende Ausgangsmaterial in dem Reaktionsgefäß in kurzer Zeit mit
der Reaktionslösung unter Erzielung einer gleichmäßigen Zusammensetzung gründlich vermischt. Somit ist in
der Reaktionslösung ständig p-Toluylaldehyd anwesend, und die Konzentration des p-Toluylaldehyds wird
auf einem vorgegebenen Wert gehalten.
Vorzugsweise verwendet man ein Gemisch aus p-Toluylaldehyd und p-Toluylsäure mit nicht mehr als 90
Gew.-% p-Toluylr,äure, bezogen auf das Gewicht des Gemisches.
Die für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung in der Praxis geeignete Reaktionstemperatur
beträgt 50 bis 1500C, vorzugsweise 100 bis 1400C. Wenn
die 1 aktionstemperatur weniger als 500C beträgt, ist
die Reaktionsgeschwindigkeit gering. Übersteigt die
Reaktionstemperatur 1500C, so werden die Kobaltsalze,
die die Oxidation katalysieren, desaktiviert, und es ist unmöglich, Terephthalsäure mit guter Qualität und
großer Ausbeute in kurzer Zeit zu erhalten.
Der hier verwendete Ausdruck »molekularer Sauerstoff«
bedeutet Sauerstoffgas oder ein Gemisch aus Sauerstoffgas und einem inerten Gas, wie Stickstoffgas.
Im allgemeinen wird Luft als molekularer Sauerstoff verwendet Wenn der Partialdruck des Sauerstoffs 0,1
bis 10 kg/cm? (absolut) beträgt, geht die Oxidationsreak- ι
tion glatt vonstatten. Wenn der Partialdruck des Sauerstoffs unter 0,1 kg/cm* liegt, ist es unmöglich, eine
ständige Oxidationsreaktion zu bewirken. Wenn der Partialdruck des Sauerstoffs 10 kg/cm2 übersteigt,
bewirkt dies zwar keine große Behinderung der ι Reaktion, jedoch ist dies unwirtschaftlich.
Erfindungsgemäß werden als Lösungsmittel niedere aliphatische Monocarbonsäuren, wie Essigsäure, Propionsäure,
Buttersäure oder Valeriansäure, verwendet, wobei Essigsäure besonders bevorzugt -st. Die verwen- *
dete Essigsäure besitzt im allgemeinen eine Reinheit von 90 bis 100 Prozent (wobei der Rest aus Wasser
besteht). Essigsäure mit einer Reinheit von 95 Prozent wird besonders bevorzugt, weil hierdurch der Aufwand
bei der Essigsäurereinigung so gering wie möglich : gehalten wird. Man kann auch Essigsäure mit einer
Reinheit von unter 90 Prozent als Lösungsmittel verwenden; dies ist jedoch weniger bevorzugt, da bei
Anwesenheit von mehr als 10 Prozent Wasser im Reaktionssystem Zersetzung der hochaktiven Kobalt- ji
komplexe stattfindet.
Für die Einspeisung von p-Toluylaldehyd oder eines Gemisches aus p-Toluylaldehyd und p-Toluylsäure in
das Reaktionsgefäß sind verschiedene Ausführungsformen geeignet. Man kann z. B. so vorgehen, daß man π
p-Toluylaldehyd oder das Gemisch in dem Lösungsmittel löst und dann die erhaltene Lösung in das
Reaktionsgefäß einspeist, oder das Ausgangsmaterial bzw. -gemisch und das Lösungsmittel separat in das
Reaktionsgefäß einspeist. Wenn man das Ausgangsma- w
terial oder -gemisch in dem Lösungsmittel löst und dann die erhaltene Lösung in das Reaktionsgefäß einspeist,
beträgt die Konzentration des p-Toluylaldehyds oder
die Gesamtkonzentration von p-Toluylaldehyd und p-Toluylsäure vorzugsweise 10 bis 30 Gewichtsprozent, -r.
Liegt die Konzentration unter 10 Gewichtsprozent, so läßt dies in der Praxis unter verschiedenen Gesichtspunkten
zu wünschen übrig. Wenn die Konzentration 30 Gewichtsprozent übersteigt, wird die Handhabung des
Terephthalsäure enthallenden Reaktionsschiammes χι
schwierig.
Bei der erfindungsgemäß erhaltenen Reaktionsproduktlösung handelt es sich um einen Schlamm, der
kristalline Terephthalsäure enthält. Aus dem Schlamm läßt sich die Terephthalsäure durch Filtration und >>
gegebenenfalls Waschen mit Essigsäure und/oder Wasser sowie Trocknen isolieren.
Erfindungsgemäß kann die Herstellung von Terephthalsäure aus p-Toluylaldehyd oder einem Gemisch
aus p-Toluylaldehyd und p-Toluylsäuri. unter Anwen- «ι
dung einer niedrigen Konzentration eines Kobaltsalz-Katalysators und ohne Verwendung irgendeines Promotors oder Oxidationsbeschleunigers erfolgen; dies
steht im Gegensatz zu den bekannten Verfahren zur Oxidation von p-Xyloi zu Terephthalsäure. h-,
Der größere Teil der Terephthalsäure kristallisiert nahezu gleichzeitig mit ihrer Bildung, was auf ihre
geringe Löslichkeit in Lösungsmitteln zurückzuführen
ist. Bei der Kristallisation werden p-Toiuylsäure und 4-CarboxybenzaIdehyd in der kristallisierenden Terephthalsäure
eingeschlossen. Wenn sich die Zusammensetzung der Reaktionslösung nach Maßgabe der Stelle
im Reaktionsgefäß oder im Verlauf der Zeit ändert, kommt es auch zu einer Veränderung der Menge an
p-Toluylsäure und 4-Carboxybenzaldehyd, die in der kristallinen Terephthalsäure eingeschlossen sind, im
Verlauf der Zeit. Verwendet man jeJoch ein Reaktionsgefäß, das ein vollständiges Vermischen gewährleistet,
wie vorstehend beschrieben, so wird die Zusammensetzung der Reaktionslösung während der gesamten Zeit
konstant gehalten. Deshalb erhält man erfindungsgemäß Terephthalsäure mit einer konstanten Reinheit von
> 99 Prozent oder darüber (Säurezahl etwa 672 oder
darüber) mit einer Ausbeute von 95 Molprozent oder darüber.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Als ReaktionsgefäS dient ein 400 ml fassendes Gefäß,
das ein vollständiges Vermischen gewährleistet und mit Rührer, Beobachtungsfenster, Heiz- bzw. Kühlmantel,
einer Düse zum Einblasen von Luft, einem Gasableitungsrohr, einer Zuführungsleitung für die Ausgangslösung
und einem Auslaß für den Abzug der Reaktionsproduktlösung ausgerüstet ist.
In das Reaktionsgefäß wird eine Ausgangslösung, bestehend aus 200 g p-Toluylaldehyd, 10 g Kobaltacetat
und 1000 g Eisessig, mit einer Geschwindigkeit von 270 ml/Std. eingespeist. Die Reaktionslösung wird durch
den Rührer gründlich vermischt. Während man Sauerstoff einbläst, wird die Temperatur im Innern des
Reaktionsgefäßes auf 1300C gehalten. Die Umsetzung
wird bei einem Reaktionsdruck von 3 kg/cm2 durchgeführt.
Die Dampfphase wird aus dem Reaktionssystem mit einer Geschwindigkeit von 5 Liter/Std. abgezogen,
um eine Ansammlung des gebildeten Gases zu verhindern. Der Reaktionsschlamm wird dann mit
solcher Geschwindigkeit abgezogen, daß die Menge des Reaktorinhalts konstant gehalten werden kann. Säurezahl,
Ausbeute und Reinheit der erhaltenen Terephthalsäure sind aus Tabelle I ersichtlich.
Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch die Ausgangslösung mit einer Geschwindigkeit von 200 ml/
Std. eingespeist wird. Die Ergebnisse sind aus Tabelle 1 ersichtlich.
Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch die Ausgangslösung mit einer Geschwindigkeit von 160 ml/
Std. eingespeist wird. Die Ergebnisse sind aus Tabelle I ersichtlich.
Vergleichsbeispiele I bis 3
Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch die in Tabelle il angegebene Menge Aiisgangslösung eingespeist
wird. Säurezahl, Ausbeute und Reinheit der erhaltenen Terephthalsäure sind in Tabelle 11 zusammengestellt.
Kobaltkonzen | 7 | Entsprechende | 26 | 42 669 | Säurezahl**) | 8 | Reinheit der | |
tration, bezogen | Menge Aus | Terephthal | ||||||
Tabelle I | auf Gewicht des | gangslösung | Ausbeute an | säure | ||||
Beispiel | Lösungsmittels | Mittlere | Toluylsäure/ | Terephthal | ||||
Nr. | (Gew.-%) | (ml/h) | Verweilzeit | Kobalt*) | säure | (%) | ||
0,24 | 270 | 672 | 99,0 | |||||
0,24 | 200 | 674 | (Mol-%) | 99,4 | ||||
0,24 | 160 | (min) | 675 | 95,0 | 99,5 | |||
1 | 90 | 1,25 | 95,1 | |||||
2 | 120 | 1,05 | 97,3 | |||||
3 | 150 | 0,55 | ||||||
*) Die Menge an p-Toluylsäure wird erhalten durch AulTangen der Reaktionslösung und gaschromatographische Untersuchung
**) DieSäurezahl ist ein Kriterium Tür die R einheit der Terephthalsäure. Reine Terephthalsäure besitzt eine Säurezahl von 675,5
Tabelle | II | Kobaltkonzen tration, bezogen auf Gewicht des Lösungsmittels (Gew.-%) |
Eingespeiste Menge Aus gangslösung (ml/Std.) |
Mittlere Verweilzeit (min) |
Toluylsäure/ Kobalt |
Säurezahl | Ausbeute an Terephthal säure (Mol-%) |
Reinheit der Terephthal säure (%) |
Ver gleichs- beispiel Nr. |
0,24 0,24 0,24 |
400 533 800 |
60 45 30 |
4,90 6,70 11,1 |
664 660 652 |
81,9 75,3 71,7 |
95,6 94,3 92,2 |
|
1 2 3 |
Vergleichsbeispiel 4
Ein Autoklav wird mit 100 g Eisessig, 20 g p-Toluylaldehyd
und 1 g Kobaltacetat (Kobaltkonzentration 0,24 Gewichtsprozent, bezogen auf Gewicht der Lösung) ι
beschickt. Die Reaktion wird bei einer Temperatur von 130° C und einem Sauerstoffdruck von 3 kg/cm2 für eine
Dauer von 2 Stunden ansatzweise durchgeführt. Der Toluylsäure/Kobalt-Wert beträgt etwa 20. Die Umsetzung
des p-Toluylaldehyds beträgt somit 99 Prozent, die 4(
Ausbeuten an p-Toluylsäure und Terephthalsäure 55,4 bzw. 39,8 Molprozent. Die Terephthalsäure besitzt eine
Reinheit von 79,0 Prozent und eine Säurezahl von 607.
Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch eine Ausgangslösung, bestehend aus iOOOg Eisessig, 108 g
p-ToIuylaldehyd, 122 g p-Toluylsäure und 10 g Kobaltacetat
(Kobaltkonzentration 0,24 Gewichtsprozent, bezogen auf Gewicht des Lösungsmittels) in das -,»
Reaktionsgefäß mit einer Geschwindigkeit von 160 ml/ Std. eingespeist wird. Der Toluylsäure/Kobalt-Wert in
der Reaktionslösung im stabilen Zustand beträgt 1,34 bei einer mittleren Verweilzeit der Reaktionslösung von
160 Minuten. Man erhält Terephthalsäure mit einer Säurezahl von 672 und einer Reinheit von 99,1 Prozent
mit einer Ausbeute von 95,1 Molprozent.
Vergleichsbeispiel 5
Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch die Menge t>o
des Kobaltacetats 50 g (Kobaltkonzentration 1,2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Lösungsmittels)
beträgt. Der Toluylsäure/Kobalt-Wert in der Reaktionslösung im stabilen Zustand beträgt 0,38 bei
einer mittleren Verweilzeit der Reaktionslösung von 90 Minuten. Man erhält Terephthalsäure mit einer
Säurezahl von 669 und einer Reinheit von 97,7 Prozent mit einer Ausbeute von 91,5 Molprozent.
Eine Ausgangslösung, bestehend aus 1000 g Eisessig, 26 g Kobaltbutyrat (Kobaltkonzentration 0,50 Gewichtsprozent,
bezogen auf Gewicht des Lösungsmittels) und 200 g p-Toluylaldehyd, wird in das Reaktionsgefäß von Beispiel 1 mit einer Geschwindigkeit von
160 ml/Std. eingespeist. Die Reaktionslösung wird durch
den Rührer gründlich vermischt Während man Luft einbläst, wird die Temperatur im Innern des Reaktionsgefäßes auf 115° C gehalten. Die Umsetzung wird bei
einem Reaktionsdruck von 30kg/cm2 (d.h. einem Sauerstoffpartialdruck von 6 kg/cm*) durchgeführt Die
Dampfphase wird aus dem Reaktionssystem mit einer Geschwindigkeit von 80Liter/Std. abgezogen. Der
Toluylsäure/Kobalt-Wert in der Reaktionslösung im stabilen Zustand beträgt 1,10, und die mittlere
Verweilzeit der Reaktionslösung beträgt 150 Minuten Man erhält Terephthalsäure mit einer Säurezahl von
671 und einer Reinheit von 99,2 Prozent mit einer Ausbeute von 95,0 Molprozent
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Terephthalsäure durch Oxidation von p-Toluylaldehyd oder eines Gemisches aus p-Toluylaldehyd und p-Toluylsäure mit molekularem Sauerstoff in einer niederen aliphatischen Monocarbonsäure als Lösungsmittel und in Anwesenheit eines Kobaltsalz-Katalysators in einer Menge von 0,05 bis 0,70 Gew.-%, berechnet ι ο auf Kobaltmetall und bezogen auf das Gewicht des Lösungsmittels in der Reaktionslösung, dadurch gekennzeichnet, daß man p-Toluylaldehyd oder das Gemisch aus p-Toluylaldehyd und p-Toluylsäure kontinuierlich in ein Reaktionsgefäß, das ein vollständiges Vermischen gewährleistet, einspeist und die Umsetzung unter solchen Bedingungen durchführt, daß p-Toluylsäure in der Reaktionslösung im stationären Zustand in einer Menge von 0,1 bis 3,0 Mo! pro Grammatom des in dem Kobaltsalz-Katalysator enthaltenen Kobaltmetalls anwesend ist.
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