JPH09263566A - Purification of crude benzenedicarboxylic acid, catalyst used for purification and its production - Google Patents
Purification of crude benzenedicarboxylic acid, catalyst used for purification and its productionInfo
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- JPH09263566A JPH09263566A JP8077188A JP7718896A JPH09263566A JP H09263566 A JPH09263566 A JP H09263566A JP 8077188 A JP8077188 A JP 8077188A JP 7718896 A JP7718896 A JP 7718896A JP H09263566 A JPH09263566 A JP H09263566A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ジアルキルベンゼ
ンを酸化して得られる粗ベンゼンジカルボン酸を水溶液
として、接触的水素添加により処理して精製する方法の
改良に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement in a method for purifying a crude benzenedicarboxylic acid obtained by oxidizing dialkylbenzene as an aqueous solution by catalytic hydrogenation.
【0002】[0002]
【従来の技術】ベンゼンジカルボン酸すなわちフタル
酸、テレフタル酸およびイソフタル酸は重要な化学製品
であって、とくに合成樹脂をはじめとする各種ポリマー
の原料として、広く使用されている。 代表的なテレフ
タル酸はポリエステル樹脂の原料であるし、フタル酸お
よびイソフタル酸はポリエステル樹脂の改質剤として有
用である。 フタル酸はまた、熱硬化性樹脂の原料とし
ても重要な地位を占める。Benzene dicarboxylic acid, that is, phthalic acid, terephthalic acid and isophthalic acid are important chemical products, and are widely used as raw materials for various polymers, especially synthetic resins. Typical terephthalic acid is a raw material for polyester resin, and phthalic acid and isophthalic acid are useful as modifiers for polyester resin. Phthalic acid also occupies an important position as a raw material for thermosetting resins.
【0003】テレフタル酸製造の代表的な方法は、p−
ジアルキルベンゼンの液相酸化(たとえば特開昭60−
184043号)である。 得られる粗テレフタル酸中
には、不完全酸化物である4−カルボキシベンズアルデ
ヒド(以下「4−CBA」と略記する)をはじめとする
不純物が含まれている。 これらの不純物は、微量であ
っても、テレフタル酸とグリコール類との重縮合により
生成するポリエステルを着色したり、重合度を低下させ
たりして、品質上の障害の原因となる。A typical method for producing terephthalic acid is p-
Liquid-phase oxidation of dialkylbenzenes (for example, JP-A-60-
184043). Impurities such as 4-carboxybenzaldehyde (hereinafter abbreviated as "4-CBA"), which is an incomplete oxide, are contained in the obtained crude terephthalic acid. Even if a small amount of these impurities, the polyester produced by the polycondensation of terephthalic acid and glycols is colored, or the degree of polymerization is reduced, which causes quality problems.
【0004】そのため、4−CBAのような不純物を含
有するテレフタル酸は精製する必要があり、精製をいか
に効率的に歩留りよく行なうかは重要な課題である。
これまでに多数の精製法が提案されているが、それらの
中で、水溶液の形にしたテレフタル酸に対し、第VIII族
貴金属触媒の存在下に水素で処理する方法(アメリカ特
許第3584039号参照)は、ファイバーグレードの
高純度テレフタル酸が得られる、すぐれた精製法と評価
されている。 この方法によるときは、粗テレフタル酸
に含まれている4−CBAその他の着色をひきおこす不
純物が、除去しやすい化合物に変化して除去される。
触媒は、通常、第VIII族貴金属を活性炭に担持させたも
のが用いられている。Therefore, it is necessary to purify terephthalic acid containing impurities such as 4-CBA, and how to carry out the purification efficiently and with high yield is an important issue.
A number of purification methods have been proposed so far, among them, a method of treating terephthalic acid in the form of an aqueous solution with hydrogen in the presence of a Group VIII noble metal catalyst (see US Pat. No. 3,584,039). ) Is evaluated as an excellent refining method to obtain fiber-grade high-purity terephthalic acid. According to this method, 4-CBA and other impurities causing coloration contained in the crude terephthalic acid are converted into compounds that are easy to remove and removed.
As the catalyst, usually, a group VIII noble metal supported on activated carbon is used.
【0005】しかし、在来の活性炭にパラジウムを担持
させた触媒は、触媒反応が担体表面の活性点で進行する
割合が大きいことから、パラジウムを担体の外部表面に
のみ担持させることにより、少量の金属で触媒性能を発
揮させようと意図したものである。 しかし、実際の触
媒使用場面では、使用過程における触媒相互の衝突など
によって表面が摩耗し、担持されていたパラジウムが剥
落するため、触媒活性が低下することが避けられない。
また、粗テレフタル酸中に不純物として含まれている
コバルトやマンガンなどの金属、さらには装置の腐食に
より生じる銅、クロムなどの重金属の蓄積(マスキン
グ)による被毒を受けて、触媒性能が劣化するという欠
点がある。However, since a catalyst in which palladium is supported on conventional activated carbon has a large rate of progress of catalytic reaction at the active sites on the surface of the carrier, by supporting palladium only on the outer surface of the carrier, a small amount of palladium is supported. It is intended to exhibit catalytic performance with metals. However, in the actual use of the catalyst, the catalyst is inevitably deteriorated because the surface is abraded by the collision of the catalysts in the use process and the supported palladium is peeled off.
In addition, catalyst performance deteriorates due to poisoning due to accumulation (masking) of metals such as cobalt and manganese contained as impurities in crude terephthalic acid, and also heavy metals such as copper and chromium generated by corrosion of equipment. There is a drawback that.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、テレ
フタル酸を代表とするベンゼンジカルボン酸を第VIII族
貴金属触媒の存在下に水素添加により処理する精製方法
において、上記した従来技術の欠点を解消すること、す
なわち活性炭に担持された貴金属触媒の物理的な剥落や
細孔の閉塞、および金属によるマスキングを防ぐことが
でき、それによって触媒寿命を長くし、有利に実施する
ことのできる精製方法を提供することにある。The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art in a purification method of treating benzenedicarboxylic acid represented by terephthalic acid by hydrogenation in the presence of a Group VIII noble metal catalyst. That is, it is possible to prevent the physical separation of the noble metal catalyst supported on the activated carbon, the clogging of the pores, and the masking with the metal, thereby prolonging the life of the catalyst and advantageously carrying out the purification method. To provide.
【0007】上記の精製方法を実施するに適した触媒
と、その製造方法を提供することもまた、本発明の目的
に含まれる。It is also within the object of the present invention to provide a catalyst suitable for carrying out the above purification method and a method for its preparation.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の粗ベンゼンジカ
ルボン酸の精製方法は、ジアルキルベンゼンを酸化して
得られる粗ベンゼンジカルボン酸の溶液に対して第VIII
族貴金属を活性成分とする触媒の存在下、水素ガスを作
用させて行なう精製方法において、触媒として、全表面
積が500m2/g以上であって、マクロ孔の細孔容積が
0.4ml/g以上である活性炭を担体とし、その担体表面
から深さ50〜1000μmのところまで第VIII族貴金
属を担持させたものを使用することを特徴とする。The method for purifying crude benzenedicarboxylic acid according to the present invention is a method for purifying a crude benzenedicarboxylic acid obtained by oxidizing a dialkylbenzene.
In a purification method in which hydrogen gas is allowed to act in the presence of a catalyst containing a group noble metal as an active ingredient, the catalyst has a total surface area of 500 m 2 / g or more and a macropore pore volume of 0.4 ml / g. It is characterized in that the activated carbon as described above is used as a carrier and a noble metal of Group VIII is supported from the surface of the carrier to a depth of 50 to 1000 μm.
【0009】上記の精製方法の実施に使用するに適した
本発明の触媒は、担体として、全表面積が、500m2/g
以上であって、マクロ孔の細孔容積が0.4ml/g以上で
ある活性炭を用い、その担体表面から深さ50〜100
0μmのところまで第VIII族貴金属を担持した触媒であ
る。The catalyst of the present invention, which is suitable for carrying out the above-mentioned purification method, has a total surface area of 500 m 2 / g as a carrier.
The activated carbon having a macropore volume of 0.4 ml / g or more is used, and the depth from the surface of the carrier is 50 to 100.
It is a catalyst supporting a Group VIII noble metal up to 0 μm.
【0010】この触媒の製造方法は、第VIII族貴金属の
塩の水溶液に担体を浸積して担体に貴金属の塩を含浸さ
せるに当り、塩の水溶液をpH3以下の酸性の状態で担
体に含浸させ、ついで貴金属の塩を還元することからな
る。In this method for producing a catalyst, the carrier is immersed in an aqueous solution of a salt of a Group VIII noble metal to impregnate the carrier with the salt of the noble metal, and the aqueous solution of the salt is impregnated into the carrier in an acidic state of pH 3 or less. And then reducing the salt of the noble metal.
【0011】[0011]
【発明の実施態様】本発明の触媒において、担体として
使用する活性炭は、全表面積(N2吸着−BET法)が
500m2/g以上、好ましくは900m2/g以上のものであ
る。 全表面積が小さくては活性成分である担持金属の
表面積も小さく、本発明の精製法に役立つほどの触媒活
性が得られない。 全表面積は大きいほど好ましいか
ら、使用上は上限はないが、活性炭の到達し得る全表面
積は、理論的には約2600m2/gである。 マクロ孔の
細孔容積(水銀圧入法により測定)は、0.4ml/g以
上、好ましくは0.5ml/g以上とする。 マクロ孔の細
孔容積が小さすぎると、活性成分である貴金属の担持面
積が十分に得られなくなり、触媒活性が低いものにな
る。 マクロ孔の細孔容積の上限はとくに規定しない
が、大きすぎると担体に要求される強度が十分に得られ
ない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the catalyst of the present invention, the activated carbon used as a carrier has a total surface area (N 2 adsorption-BET method) of 500 m 2 / g or more, preferably 900 m 2 / g or more. If the total surface area is small, the surface area of the supported metal, which is the active ingredient, is also small, and the catalytic activity that is useful for the purification method of the present invention cannot be obtained. There is no upper limit in use because the larger the total surface area, the more preferable. However, the total surface area that can be reached by activated carbon is theoretically about 2600 m 2 / g. The pore volume of the macropores (measured by mercury porosimetry) is 0.4 ml / g or more, preferably 0.5 ml / g or more. If the pore volume of the macropores is too small, the supporting area of the noble metal, which is the active component, cannot be sufficiently obtained, and the catalytic activity becomes low. The upper limit of the pore volume of the macropores is not particularly specified, but if it is too large, the strength required for the carrier cannot be obtained sufficiently.
【0012】本発明の触媒の製造にとって好ましい活性
炭は、具体的には木炭、ヤシ殻炭、石炭、コークスなど
の原料を微粉砕し、これに粘結剤を配合して送られた造
粒活性炭であって、前記した所望の全表面積およびマク
ロ孔の細孔容積を有しているものである。The activated carbon preferable for the production of the catalyst of the present invention is specifically granulated activated carbon sent by pulverizing raw materials such as charcoal, coconut shell charcoal, coal and coke and adding a binder thereto. And having the desired total surface area and macropore pore volume described above.
【0013】本発明の精製法に使用する触媒中で上記の
活性炭に担持される周期律表第VIII族の貴金属は、パラ
ジウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウム、イリジウ
ムおよび白金の1種または2種以上である。 好ましい
金属は、白金、パラジウム、ロジウム、およびルテニウ
ムである。 とくにパラジウムを使用した場合に、すぐ
れた結果が得られる。 担持量は、全触媒量を基準にし
て0.1〜5質量%、とくに0.1〜1質量%が適当で
ある。 貴金属は、担体表面から50μm以上、好まし
くは100μm以上の深いところから、深さ1000μ
m以下、好ましくは500μm以下のところまで担持さ
れていることが重要である。 担持された位置が浅い
と、触媒が早期に劣化する。 一方、深すぎては基質の
拡散が律速となって、反応速度が遅く実用的でない。The noble metal of Group VIII of the periodic table supported on the above-mentioned activated carbon in the catalyst used in the purification method of the present invention is one or more of palladium, rhodium, ruthenium, osmium, iridium and platinum. is there. Preferred metals are platinum, palladium, rhodium, and ruthenium. Excellent results are obtained especially when palladium is used. The supported amount is suitably 0.1 to 5% by mass, especially 0.1 to 1% by mass, based on the total amount of the catalyst. The noble metal has a depth of 1000 μm from a depth of 50 μm or more, preferably 100 μm or more from the surface of the carrier.
It is important that the particles are supported up to m or less, preferably 500 μm or less. If the supported position is shallow, the catalyst deteriorates early. On the other hand, if it is too deep, the diffusion of the substrate is rate-determining, and the reaction rate is slow, which is not practical.
【0014】本発明の触媒を調製するには、前記した所
望の全表面積およびマクロ孔の細孔容積を有する活性炭
を、酸によりpH3以下に調整した周期律表第VIII族貴
金属の塩を含む化合物の水溶液に含浸して、担体表面か
ら浅くとも50μm、好ましくは100μm、また深く
とも1000μm、好ましくは500μmの間の深さの
位置に、第VIII族貴金属を担持させる。 本発明の目的
にとって適当な第VIII族貴金属は、パラジウム、ロジウ
ム、ルテニウムおよび白金であって、その塩としてはそ
れらの塩化物、臭化物、硝酸塩、アミン塩、アンモニウ
ム塩およびその類似化合物を使用する。 第VIII族貴金
属の塩の水溶液のpHは、酸たとえば塩酸、硝酸、フッ
酸などを添加することにより3以下に調整する。 好ま
しくは、pH2以下にする。 pHが3より高いと、金
属の担持位置が意図した深さより浅くなる。To prepare the catalyst of the present invention, a compound containing a salt of a noble metal of Group VIII of the periodic table prepared by adjusting the pH of the activated carbon having the desired total surface area and the pore volume of macropores described above to pH 3 or less with an acid. Noble metal of Group VIII is supported at a depth of 50 μm at the shallowest, preferably 100 μm at the shallowest, and 1000 μm at the deepest, preferably 500 μm from the surface of the carrier. Suitable Group VIII noble metals for the purposes of the present invention are palladium, rhodium, ruthenium and platinum, the salts of which are their chlorides, bromides, nitrates, amine salts, ammonium salts and the like. The pH of the aqueous solution of the Group VIII noble metal salt is adjusted to 3 or less by adding an acid such as hydrochloric acid, nitric acid or hydrofluoric acid. The pH is preferably 2 or less. When the pH is higher than 3, the metal supporting position becomes shallower than the intended depth.
【0015】本発明の精製法の対象となる粗ベンゼンジ
カルボン酸は、ベンゼン環にアルキル置換基または一部
酸化されたアルキル置換基を合計2個有するジアルキル
ベンゼンを酸化することにより得たものである。 ここ
で、「アルキル置換基」は、メチル、エチル、プロピ
ル、イソプロピルなどの炭素数1〜3の低級アルキル基
を意味する。 「一部酸化されたアルキル置換基」と
は、アルデヒド基やヒドロキシアルキル基など、カルボ
キシル基以外の酸素含有炭化水素基を指す。The crude benzenedicarboxylic acid which is the object of the purification method of the present invention is obtained by oxidizing dialkylbenzene having a total of two alkyl substituents or partially oxidized alkyl substituents on the benzene ring. . Here, the “alkyl substituent” means a lower alkyl group having 1 to 3 carbon atoms such as methyl, ethyl, propyl and isopropyl. The “partially oxidized alkyl substituent” refers to an oxygen-containing hydrocarbon group other than a carboxyl group such as an aldehyde group or a hydroxyalkyl group.
【0016】より具体的にいえば、本発明で精製する粗
ベンゼンジカルボン酸は、o−キシレン、m−キシレ
ン、p−キシレン、p−トルイル酸などを原料とし、こ
れを気相または液相で酸化して得たものである。 好ま
しいものは、反応媒体として低級脂肪族カルボン酸を使
用した液相で、コバルト、マンガン、臭素などの触媒を
用いて、上記原料を分子状酸素で酸化して得たベンゼン
ジカルボン酸の粗製物である。 このような粗製物の例
としては、特開昭60−184043に記載の製造方法
による粗テレフタル酸や、粗イソフタル酸などを挙げる
ことができる。特開昭60−184043のテレフタル
酸製造方法は、p−キシレンまたはm−キシレンを、コ
バルトまたはマンガンの塩(金属原子として0.1〜1
重量%)および臭素化合物(臭素原子として0.3〜1
0重量%)を加えた触媒の存在下に、全金属原子に対し
て1〜10倍モルの芳香族カルボン酸を含む水溶液中
で、分子状酸素含有ガスを用いて酸化する方法であっ
て、臭素化合物として臭化カリウムおよびテトラブロモ
ブタンを用いることを特徴とする。More specifically, the crude benzenedicarboxylic acid to be purified according to the present invention is prepared by using o-xylene, m-xylene, p-xylene, p-toluic acid, etc. as a raw material, and by using this as a gas phase or a liquid phase. It was obtained by oxidation. A preferable one is a liquid phase using a lower aliphatic carboxylic acid as a reaction medium, and a crude product of benzenedicarboxylic acid obtained by oxidizing the above raw material with molecular oxygen using a catalyst such as cobalt, manganese, or bromine. is there. Examples of such a crude product include crude terephthalic acid and crude isophthalic acid produced by the production method described in JP-A-60-184043. In the method for producing terephthalic acid disclosed in JP-A-60-184043, p-xylene or m-xylene is used as a salt of cobalt or manganese (0.1 to 1 as a metal atom).
Wt%) and bromine compound (0.3 to 1 as bromine atom)
(0% by weight) in the presence of a catalyst added, in an aqueous solution containing 1 to 10 moles of aromatic carboxylic acid with respect to all metal atoms, using a molecular oxygen-containing gas for oxidation. It is characterized by using potassium bromide and tetrabromobutane as bromine compounds.
【0017】本発明の精製法で使用する反応媒体は、水
性のものであって、水または水を主体とする媒体であ
る。 後者の例としては、酢酸水溶液が挙げられる。
しかし、一般には蒸留水、イオン交換などの水を使用す
れば十分である。 反応媒体の使用量は、反応温度にお
いて粗ベンゼンジカルボン酸を少なくとも部分的に、好
ましくは完全に、溶解する量とする。 通常は、粗製物
に対して重量で2〜20倍量を使用する。 とくに3〜
10倍量が好ましい。 反応媒体の量が少なすぎれば、
いうまでもなく粗ベンゼンジカルボン酸の溶解量が小さ
く、水素化還元反応による精製が十分に行なわれない。
多すぎる場合、反応の進行上は差し支えないが、大型
の反応器を必要とし、ベンゼンジカルボン酸の回収に要
するエネルギー消費が増すなど、経済的に不利になる。The reaction medium used in the purification method of the present invention is aqueous and is water or a medium containing water as a main component. An example of the latter is aqueous acetic acid.
However, it is generally sufficient to use distilled water, water for ion exchange, or the like. The amount of reaction medium used is such that the crude benzenedicarboxylic acid is at least partially, preferably completely, dissolved at the reaction temperature. Usually, 2 to 20 times the weight of the crude product is used. Especially 3 ~
A 10-fold amount is preferable. If the amount of reaction medium is too small,
Needless to say, the amount of crude benzenedicarboxylic acid dissolved is small, and purification by the hydrogeno-reduction reaction is not sufficiently performed.
If the amount is too large, there is no problem in the progress of the reaction, but it is economically disadvantageous because a large reactor is required and the energy consumption required for recovery of benzenedicarboxylic acid increases.
【0018】反応温度は、粗ベンゼンジカルボン酸が反
応媒体に溶解して存在する量が十分である温度を選ぶ。
低い温度では溶解度が低く、それに応じて多量の溶媒
が必要になる。 温度が高すぎては、カルボキシル基の
脱離など、望ましくない分解反応が生じる。 好ましい
温度は200〜330℃であり、とくに好ましい温度は
250〜310℃である。The reaction temperature is selected such that the amount of the crude benzenedicarboxylic acid dissolved in the reaction medium is sufficient.
At low temperatures the solubility is low and a correspondingly large amount of solvent is required. If the temperature is too high, undesirable decomposition reactions such as elimination of carboxyl groups will occur. A preferable temperature is 200 to 330 ° C, and a particularly preferable temperature is 250 to 310 ° C.
【0019】精製に当って供給する水素の量は、粗ベン
ゼンジカルボン酸中に存在する4−CBAに代表される
ホルミル安息香酸1モルに対し、少なくとも1モル必要
であり、好ましくは2モル以上である。 水素の供給量
が不足であると、ベンゼンジカルボン酸の脱カルボニル
反応が進行する。 一方、水素量を過大にするとベンゼ
ン環の核水素化反応が進行するため、最大20モルに止
める。 精製の目的にとっては、10モル以下で十分で
ある。 通常は、2〜7モルが最適である。水素の分圧
は0.01〜3MPaが適当であり、0.1〜2MPaが好ま
しい。The amount of hydrogen supplied for purification is at least 1 mol, preferably 2 mol or more, relative to 1 mol of formylbenzoic acid represented by 4-CBA present in the crude benzenedicarboxylic acid. is there. If the amount of hydrogen supplied is insufficient, the decarbonylation reaction of benzenedicarboxylic acid proceeds. On the other hand, if the amount of hydrogen is excessively large, the nuclear hydrogenation reaction of the benzene ring proceeds, so the maximum amount is 20 mol. For purification purposes, 10 mol or less is sufficient. Usually, 2 to 7 mol is optimum. The hydrogen partial pressure is suitably 0.01 to 3 MPa, preferably 0.1 to 2 MPa.
【0020】反応系内全体の圧力は、反応媒体の少なく
とも一部が液体で存在し得る状態にする。 50質量%
以上が液相部に存在することが好ましく、75質量%程
度存在することがとくに好ましい。 適当な圧力は、系
の温度、水素分圧、ならびに反応媒体の種類および量に
影響されるため一概にはいえないが、通常3〜13MPa
であり、好ましい範囲は5〜10MPaである。The pressure in the entire reaction system is such that at least a part of the reaction medium can exist as a liquid. 50 mass%
The above is preferably present in the liquid phase part, particularly preferably about 75% by mass. The appropriate pressure cannot be generally determined because it is influenced by the temperature of the system, the hydrogen partial pressure, and the type and amount of the reaction medium, but it is usually 3 to 13 MPa.
And the preferable range is 5 to 10 MPa.
【0021】本発明の精製法に用いる水素化還元触媒
は、特定の活性炭を担体に用い、その内部の深いところ
まで周期律表第VIII族の貴金属を担持させた点に特徴が
ある。The hydrogenation-reduction catalyst used in the purification method of the present invention is characterized in that a specific activated carbon is used as a carrier and a noble metal of Group VIII of the Periodic Table is supported deep inside thereof.
【0022】活性炭は、一般にマクロ孔(細孔径>50
0Å)の内壁にメソ孔(細孔径20〜500Å)が分布
し、メソ孔の内壁にミクロ孔(細孔径<20Å)が分布
している。 本発明では、活性炭として、細孔径の大き
いマクロ孔が活性炭表面に高度に発達したものを採用し
たわけである。Activated carbon generally has macropores (pore size> 50).
Mesopores (pore size 20 to 500Å) are distributed on the inner wall of 0Å), and micropores (pore size <20Å) are distributed on the inner wall of the mesopore. In the present invention, the activated carbon has macropores having a large pore size which are highly developed on the surface of the activated carbon.
【0023】触媒の使用量は、反応温度、粗ベンゼンジ
カルボン酸中の不純物の濃度、反応器内の滞留時間など
の条件によって決定されるが、一般に触媒中の貴金属成
分に対する粗ベンゼンジカルボン酸が、質量比で約20
0:1〜約30000:1、好ましくは約2000:1
〜約20000:1となるように選んで使用すればよ
い。 貴金属触媒が少ないと、着色性不純物の除去効果
や不純物の水素化反応率が低い値に止まるし、一方で過
大な量の触媒の存在は、ベンゼンジカルボン酸の脱カル
ボニルやベンゼン環の核水素化などの、望ましくない反
応を進行させる。The amount of the catalyst used is determined by conditions such as the reaction temperature, the concentration of impurities in the crude benzenedicarboxylic acid, and the residence time in the reactor. Generally, the amount of the crude benzenedicarboxylic acid relative to the noble metal component in the catalyst is About 20 in mass ratio
0: 1 to about 30,000: 1, preferably about 2000: 1
˜about 20,000: 1 may be selected and used. When the amount of noble metal catalyst is small, the effect of removing coloring impurities and the hydrogenation reaction rate of impurities remain low, while the presence of an excessive amount of catalyst causes decarbonylation of benzenedicarboxylic acid and nuclear hydrogenation of the benzene ring. And proceed with undesired reactions such as.
【0024】反応は、連続的に行ってもよいし、バッチ
操作で行ってもよい。The reaction may be carried out continuously or in a batch operation.
【0025】反応時間は、粗ベンゼンジカルボン酸と水
素化還元触媒の量比、水素濃度および反応温度によって
異なる。 実操業の目安として、反応混合物が水素化還
元触媒と接触している滞留時間ないし供給重量速度(W
HSV)で示せば、約200〜200000g(反応溶
液)/g(水素化還元触媒中の貴金属成分)・hr、好まし
くは、1000〜100000g/g・hrである。The reaction time varies depending on the ratio of the crude benzenedicarboxylic acid to the hydrogenation reduction catalyst, the hydrogen concentration and the reaction temperature. As a measure of actual operation, the residence time during which the reaction mixture is in contact with the hydroreduction catalyst or the feed weight rate (W
HSV), it is about 200 to 200,000 g (reaction solution) / g (noble metal component in the hydrogenation reduction catalyst) .hr, preferably 1000 to 100,000 g / g.hr.
【0026】水素化還元処理の終了後、水性反応媒体中
に固体として存在している触媒と、媒体中に溶解してい
る状態のベンゼンジカルボン酸とを分離する。 反応
を、触媒を固定床としてそこへ反応液を通過させる連続
法により行なえば、おのずから触媒との固液分離ができ
る。After completion of the hydroreduction treatment, the catalyst present as a solid in the aqueous reaction medium and the benzenedicarboxylic acid dissolved in the medium are separated. If the reaction is carried out by a continuous method in which the catalyst is used as a fixed bed and the reaction solution is passed therethrough, solid-liquid separation with the catalyst can be naturally performed.
【0027】ベンゼンジカルボン酸は、一般に常温常圧
下では水に難溶ないしほとんど不溶であるが、高温高圧
下では溶解度が高まるから、水に溶解させた状態で濾過
・遠心分離などを行なうことにより、水素化還元触媒と
反応生成液とを固液分離で取り出すことができる。 ベ
ンゼンジカルボン酸が水性媒体に溶解しやすい高温高圧
の条件とは、温度が200℃以上、圧力が3MPa 以上で
あって、この条件下では、ベンゼンジカルボン酸の水に
対する溶解度が、少なくとも10質量%程度はある。
実用上の限界は、温度330℃、圧力10MPa である。
好適範囲は、温度250〜310℃、圧力7〜10MP
aである。Benzenedicarboxylic acid is generally sparingly soluble or almost insoluble in water under normal temperature and normal pressure, but its solubility increases under high temperature and high pressure. Therefore, when it is dissolved in water, filtration / centrifugation is carried out. The hydroreduction catalyst and the reaction product liquid can be taken out by solid-liquid separation. The high-temperature and high-pressure conditions under which benzenedicarboxylic acid is easily dissolved in an aqueous medium are a temperature of 200 ° C. or higher and a pressure of 3 MPa or higher. Under these conditions, the solubility of benzenedicarboxylic acid in water is at least about 10% by mass. There is.
The practical limits are a temperature of 330 ° C. and a pressure of 10 MPa.
The preferred range is a temperature of 250 to 310 ° C and a pressure of 7 to 10MP.
a.
【0028】固液分離に続いて、得られた反応液を冷却
し、ベンゼンジカルボン酸を晶出させる。 晶出温度
は、200℃以下30℃程度までの間とする。 好まし
い温度範囲は、100〜35℃である。 このとき、冷
却速度は25℃/min以下が好ましく、さらに好ましいの
は10℃/min以下である。 冷却速度が速すぎると、析
出するベンゼンジカルボン酸の粒子が極端に細かくな
り、母液との分離が困難になる。 析出した精製ベンゼ
ンジカルボン酸は、濾過・遠心分離などの手段により回
収する。Following the solid-liquid separation, the reaction solution obtained is cooled to crystallize benzenedicarboxylic acid. The crystallization temperature is between 200 ° C. and 30 ° C. A preferable temperature range is 100 to 35 ° C. At this time, the cooling rate is preferably 25 ° C./min or less, and more preferably 10 ° C./min or less. If the cooling rate is too fast, the precipitated benzenedicarboxylic acid particles will be extremely fine, and separation from the mother liquor will be difficult. The purified benzenedicarboxylic acid that has precipitated is recovered by means such as filtration and centrifugation.
【0029】[0029]
【実施例】以下の実施例において、純度の測定は、高速
液体クロマトグラフィー(HPLC)により、分析カラ
ム:Bio−Sil C18 HL 90−5S(BI
ORAD)、溶媒:アセトニトリル/3%酢酸水溶液を
用いて行なった。 色相は、粉体試料を用意して円筒状
のガラスセルに詰めたものについて、L値(明度)、a
値〔赤(+)〜緑(−)〕、b値〔黄(+)〜青
(−)〕を求めた。 L値が100に近く、a値および
b値が0に近いほど、白色に近いものである。EXAMPLES In the following examples, the purity was measured by high performance liquid chromatography (HPLC) using an analytical column: Bio-Sil C18 HL 90-5S (BI).
ORAD), solvent: acetonitrile / 3% aqueous acetic acid. Regarding the hue, the L value (brightness), a, of a powder sample prepared and packed in a cylindrical glass cell,
The value [red (+) to green (-)] and the b value [yellow (+) to blue (-)] were determined. The closer the L value is to 100 and the closer the a value and the b value are to 0, the closer it is to white.
【0030】〔触媒調製例1(実施例)〕造粒活性炭
(和光純薬工業(株)製)について各性状を分析したとこ
ろ、全表面積1216m2/g、マクロ孔の細孔容積0.4
97ml/gであった。[Catalyst Preparation Example 1 (Example)] When the properties of granulated activated carbon (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were analyzed, the total surface area was 1216 m 2 / g and the pore volume of macropores was 0.4.
It was 97 ml / g.
【0031】上記の活性炭を0.1N塩酸(活性炭1g
あたり塩酸1ml)に浸漬した。 塩化パラジウムを0.
1N塩酸に溶解して濃度0.01〜0.02モルの溶液
(pH2)とし、この溶液を、担持量が0.5質量%と
なる量の活性炭に加え、室温で1昼夜放置した。 ガラ
スフィルターで濾過し、蒸留水で十分洗浄して、洗浄液
がpH約5になるまで洗浄してから、真空中で乾燥し
た。 これを、水素気流中で300℃に4時間加熱して
還元した。The above activated carbon was converted into 0.1N hydrochloric acid (activated carbon 1 g
Per 1 ml of hydrochloric acid). Add palladium chloride to 0.
A solution (pH 2) having a concentration of 0.01 to 0.02 mol was dissolved in 1N hydrochloric acid, and this solution was added to an amount of activated carbon having a supported amount of 0.5% by mass, and the mixture was allowed to stand at room temperature for one day. It was filtered through a glass filter, washed thoroughly with distilled water, washed until the pH of the washing liquid reached about 5, and then dried in vacuum. This was reduced by heating in a hydrogen stream at 300 ° C. for 4 hours.
【0032】前記した方法により調製した触媒は、パラ
ジウム金属として計算したとき、乾燥触媒組成物に対し
て約0.5質量%のパラジウムを含んでいた。 EPM
A(電子プローブマイクロ分析)で触媒粒子内部のパラ
ジウム分布状況をしらべたところ、図2にみるように、
パラジウムが、表面から約300μmの深さまで、均一
に担持されていた。The catalyst prepared by the above method contained about 0.5% by weight of palladium, calculated as palladium metal, based on the dry catalyst composition. EPM
When the distribution of palladium inside the catalyst particles was examined by A (electron probe microanalysis), as shown in FIG.
Palladium was uniformly supported from the surface to a depth of about 300 μm.
【0033】〔触媒調製例2(比較例)〕破砕状の活性
炭(キシダ化学(株)製)について各性状を分析したとこ
ろ、全表面積1209m2/g、マクロ孔の細孔容積0.2
01ml/gであった。[Catalyst preparation example 2 (comparative example)] When crushed activated carbon (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was analyzed for its properties, the total surface area was 1209 m 2 / g and the pore volume of macropores was 0.2.
It was 01 ml / g.
【0034】上記の活性炭を0.1N塩酸で処理しない
こと以外は触媒調製例1と同様に処理し、同量のパラジ
ウムを担持させた。 このようにして調製した触媒は、
パラジウム金属として計算したとき、乾燥触媒組成物に
対して約0.5質量%のパラジウムを含んでいた。 E
PMA分析によれば、図3に示すように、パラジウムが
触媒粒子の表面から約30μmの深さまで担持されてい
るものであった。The same procedure as in Catalyst Preparation Example 1 was carried out except that the above activated carbon was not treated with 0.1N hydrochloric acid, and the same amount of palladium was carried. The catalyst thus prepared is
When calculated as palladium metal, it contained about 0.5% by weight of palladium, based on the dry catalyst composition. E
According to the PMA analysis, as shown in FIG. 3, palladium was supported from the surface of the catalyst particles to a depth of about 30 μm.
【0035】〔触媒使用例〕触媒調製例1および2にお
いて調製した触媒のそれぞれについて、触媒寿命を測定
した。 評価は、1.5リットルのチタン製オートクレ
ーブを使用した、図1に示す構成の装置で行なった。[Catalyst Usage Example] The catalyst life was measured for each of the catalysts prepared in Catalyst Preparation Examples 1 and 2. The evaluation was carried out using a 1.5-liter titanium autoclave having the configuration shown in FIG.
【0036】粗テレフタル酸(不純物4−CBA含有量
2,180ppm)約200gをオートクレーブ(1)
中の水約670mlに加え、密閉し、マントルヒーター
(2)で温度285℃加熱して粗テレフタル酸を溶解
し、水素を注入した。 触媒ホルダー(4)にあらかじ
め充填しておいた触媒(5)約2gを粗テレフタル酸が
溶解した溶液(6)中に浸漬し、同じ温度に保ち約5時
間にわたって反応させた。この操作を、原料の粗テレフ
タル酸と水だけを取り換え、触媒は同一のままで繰り返
し行なった。About 200 g of crude terephthalic acid (impurity 4-CBA content: 2,180 ppm) was added to the autoclave (1).
Water (about 670 ml) was added thereto, and the mixture was sealed and heated with a mantle heater (2) at a temperature of 285 ° C. to dissolve the crude terephthalic acid, and hydrogen was injected. About 2 g of the catalyst (5) pre-loaded in the catalyst holder (4) was immersed in the solution (6) in which the crude terephthalic acid was dissolved, and kept at the same temperature for reaction for about 5 hours. This operation was repeated with only the raw material terephthalic acid and water being replaced, and the catalyst being the same.
【0037】各バッチごとに精製テレフタル酸の品質を
しらべたところ、触媒調製例2(比較例)の触媒を用い
たときは、4バッチ目において不純物4−CBAが製品
中に約20ppm残存することが認められた。When the quality of purified terephthalic acid was examined for each batch, when the catalyst of Catalyst Preparation Example 2 (Comparative Example) was used, the impurity 4-CBA remained in the product in an amount of about 20 ppm in the fourth batch. Was recognized.
【0038】一方、触媒調製例1(実施例)で調製した触
媒を用いたときは、4バッチ目では不純物4−CBAは
残存せず、6バッチ目で約50ppmの残存が認められ
た。On the other hand, when the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 1 (Example) was used, the impurity 4-CBA did not remain in the 4th batch and about 50 ppm remained in the 6th batch.
【0039】[0039]
【発明の効果】ジアルキルベンゼンの酸化により製造し
た、テレフタル酸を代表とするベンゼンジカルボン酸の
粗製物の接触的水素添加による精製において、触媒活性
成分である第VIII族の貴金属を特定の性状の活性炭を担
体として使用し、その粒子の表面から深い位置まで担持
させることによって、触媒の寿命が向上し、長期にわた
る使用が可能になる。 従って、本発明によりベンゼン
ジカルボン酸の精製を、従来より低コストで実施して、
高品質の製品を提供することができる。INDUSTRIAL APPLICABILITY In the purification of a crude product of benzenedicarboxylic acid typified by terephthalic acid produced by oxidation of dialkylbenzene by catalytic hydrogenation, a noble metal of Group VIII, which is a catalytically active component, is treated with activated carbon having a specific property. By using as a carrier and supporting the particles from the surface to a deep position, the life of the catalyst is improved and the catalyst can be used for a long time. Therefore, according to the present invention, purification of benzenedicarboxylic acid can be carried out at a lower cost than before,
We can provide high quality products.
【図1】 本発明の実施例および比較例の実験を行なっ
た装置の構造を示す縦断面図。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the structure of an apparatus used for an experiment of an example of the present invention and a comparative example.
【図2】 本発明の実施例の触媒について、活性炭にパ
ラジウムが担持された状況を示すEPMA写真。(EP
MAの条件は、電圧20KV、電流1×10-7A)FIG. 2 is an EPMA photograph showing a state in which palladium is supported on activated carbon for the catalyst of the example of the present invention. (EP
MA condition is voltage 20KV, current 1 × 10 -7 A)
【図3】 本発明の比較例の触媒について、活性炭にパ
ラジウムが担持された状況を示すEPMA写真。(EP
MAの条件は、図2に同じ)FIG. 3 is an EPMA photograph showing a situation in which palladium was supported on activated carbon for the catalyst of Comparative Example of the present invention. (EP
(MA conditions are the same as in Fig. 2)
1 オートクレーブ 2 マントルヒーター 3 撹拌機の軸 4 触媒ホルダー 5 触媒 6 粗テレフタル酸水溶液 1 Autoclave 2 Mantle heater 3 Agitator shaft 4 Catalyst holder 5 Catalyst 6 Crude terephthalic acid aqueous solution
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72)発明者 浦里 延明 埼玉県幸手市権現堂1134−2 株式会社コ スモ総合研究所研究開発センター内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical display location // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72) Inventor Nobuaki Urasato Gongendo, Satte City, Saitama Prefecture 1134-2 Research & Development Center, Cosmo Research Institute, Ltd.
Claims (3)
粗ベンゼンジカルボン酸の溶液に対して第VIII族貴金属
を活性成分とする触媒の存在下、水素ガスを作用させて
行なう精製方法において、触媒として、全表面積が50
0m2/g以上であって、マクロ孔の細孔容積が0.4ml/g
以上である活性炭を担体とし、その担体表面から深さ5
0〜1000μmのところまで第VIII族貴金属を担持さ
せたものを使用することを特徴とする粗ベンゼンジカル
ボン酸の精製方法。1. A purification method in which hydrogen gas is allowed to act on a solution of crude benzenedicarboxylic acid obtained by oxidizing dialkylbenzene in the presence of a catalyst containing a Group VIII noble metal as an active component, Total surface area is 50
0m 2 / g or more, macropore volume 0.4ml / g
The activated carbon described above is used as a carrier, and the depth from the surface of the carrier is 5
A method for purifying crude benzenedicarboxylic acid, which comprises using a Group VIII noble metal supported up to a position of 0 to 1000 μm.
上であって、マクロ孔の細孔容積が0.4ml/g以上であ
る活性炭を用い、その担体表面から深さ50〜1000
μmのところまで第VIII族貴金属を担持した触媒。2. As the carrier, activated carbon having a total surface area of 500 m 2 / g or more and a macropore pore volume of 0.4 ml / g or more is used, and the depth from the carrier surface is 50 to 1000.
A catalyst supporting a Group VIII noble metal up to μm.
積して担体に貴金属の塩を含浸させるに当り、塩の水溶
液をpH3以下の酸性の状態で担体に含浸させ、ついで
貴金属の塩を還元することからなる特許請求の範囲第2
項に記載の触媒の製造方法。3. When the carrier is immersed in an aqueous solution of a salt of a Group VIII noble metal to impregnate the carrier with the salt of the noble metal, the aqueous solution of the salt is impregnated into the carrier in an acidic state of pH 3 or less, and then the noble metal Claim 2 consisting of reducing salt
The method for producing the catalyst according to the item.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8077188A JPH09263566A (en) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | Purification of crude benzenedicarboxylic acid, catalyst used for purification and its production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8077188A JPH09263566A (en) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | Purification of crude benzenedicarboxylic acid, catalyst used for purification and its production |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09263566A true JPH09263566A (en) | 1997-10-07 |
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ID=13626851
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---|---|---|---|
JP8077188A Pending JPH09263566A (en) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | Purification of crude benzenedicarboxylic acid, catalyst used for purification and its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09263566A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008150313A (en) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Mitsui Chemicals Inc | Method for producing high-purity terephthalic acid |
JP2008183557A (en) * | 1997-05-19 | 2008-08-14 | Sud Chem Mt Srl | Hydrogenation catalyst |
JP2015085315A (en) * | 2013-09-26 | 2015-05-07 | 株式会社日本触媒 | Catalyst for wastewater treatment and wastewater treatment method using the catalyst |
US9718758B2 (en) | 2013-06-07 | 2017-08-01 | Saudi Basic Industries Corporation | Method for purifying dioctyl phthalate |
US9944582B2 (en) | 2013-05-20 | 2018-04-17 | Saudi Basic Industries Corporation | Method for the purification of acetic acid and acrylic acid |
-
1996
- 1996-03-29 JP JP8077188A patent/JPH09263566A/en active Pending
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