JPH1192416A - トリメリット酸の製造法 - Google Patents

トリメリット酸の製造法

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JPH1192416A
JPH1192416A JP9255177A JP25517797A JPH1192416A JP H1192416 A JPH1192416 A JP H1192416A JP 9255177 A JP9255177 A JP 9255177A JP 25517797 A JP25517797 A JP 25517797A JP H1192416 A JPH1192416 A JP H1192416A
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JP
Japan
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acid
trimellitic acid
weight
heavy metal
catalyst
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JP9255177A
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Kazuo Tanaka
一夫 田中
Masashi Yabuno
雅志 藪野
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

(57)【要約】 【課題】特殊な反応器材料を必要とせず、触媒の再使用
可能で、高収率にトリメリット酸を製造する方法を提供
する。 【解決手段】ジアルキル芳香族アルデヒド及び/又はそ
の酸化誘導体を、5〜70重量%の水分を含む低級脂肪
族カルボン酸溶媒と重金属及び臭素からなる触媒の存在
下、180〜240℃で酸素含有ガスにより酸化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジアルキル芳香族
アルデヒド及び/またはその酸化誘導体を液相酸化して
トリメリット酸を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、芳香族ポリカルボン酸は、ポリア
ルキルベンゼンの酸化によって製造されて、プソイドク
メンからのトリメリット酸、メシチレンからのトリメシ
ン酸、ジュレンからのピロメリット酸及びイソジュレン
からのメルファン酸等が知られている。例えば特開平6
−16655号にはプソイドクメンを液相酸化してトリ
メリット酸を製造する方法を開示されているが、この触
媒系が複雑で、反応方式も複雑であることから、触媒の
回収再利用が困難である。
【0003】アルキルベンゼン類の対応する芳香族ポリ
カルボン酸への酸化は、メチル基の置換位置によって反
応性が異なる。プソイドクメン又はジュレン等の場合、
生成するトリメリット酸又はピロメリット酸での二つの
カルボキシル基がオルト位構造のため重金属触媒の活性
を低下させ、このような構造をもたないポリメチルベン
ゼンの場合に比して酸化収率が低下する。そのため触媒
系に対する種々の改良法が提案されているが、酸化収率
が向上するものの複雑な触媒系であるため触媒の回収再
利用が困難である。
【0004】一方、芳香族炭化水素をホルミル化して芳
香族アルデヒドにし、それを原料として芳香族ポリカル
ボン酸を製造することが知られている。例えば芳香族ア
ルデヒドを水溶媒中で酸化して連続的に芳香族ポリカル
ボン酸を製造することが特公昭58−2222号に示さ
れている。この方法では、臭素濃度が高くジルコニウム
製の特殊な反応器材料を必要とする。またポリアルキル
芳香族アルデヒドをコバルト、マンガン及び臭素存在
下、酢酸溶媒で酸化して芳香族ポリカルボン酸を製造す
る方法が特開昭57−38745号に示されている。
【0005】
【発明が解決しょうとする課題】トリメリット酸はプラ
スチック工業において、樹脂、可塑剤を合成するための
中間体として使用される。トリメリット酸は脱水して無
水トリメリット酸に転換することが多く、特にポリエス
テル製造における中間体として使用される。このためト
リメリット酸の安価な供給が強く要望されている。
【0006】本発明者等は特開昭57−38745号の
方法により、コバルト、マンガン及び臭素存在下、酢酸
溶媒でジアルキル芳香族アルデヒドを酸化して、トリメ
リット酸の製造を行なったところ、結晶に含まれる金属
分が多く触媒の回収再利用が困難であり、収率的にも改
良の必要があることが判明した。本発明の目的は、ジア
ルキル芳香族アルデヒド及び/又はその酸化誘導体を連
続的に酸化するに際し、特殊な反応器材料を必要とせ
ず、触媒の再使用可能で、高収率にトリメリット酸を製
造する方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等はトリメリッ
ト酸の製造における上記の課題を解決する為に鋭意検討
した結果、ジアルキル芳香族アルデヒド及び/又はその
酸化誘導体を酸化するに際し、溶媒中の水分濃度を特定
範囲に調整することにより結晶に含まれる金属濃度が著
しく低下するので触媒の再使用が可能となり、トリメリ
ット酸の収率も向上することを見出し、本発明に到達し
た。
【0008】即ち本発明は、ジアルキル芳香族アルデヒ
ド及び/又はその酸化誘導体を、5〜70重量%の水分
を含む低級脂肪族カルボン酸溶媒と重金属及び臭素から
なる触媒の存在下、180〜240℃で酸素含有ガスに
より酸化することを特徴とするトリメリット酸の製造法
である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明で酸化原料に用いるジアル
キル芳香族アルデヒドとしては2,4−ジメチルベンズ
アルデヒド、3,4−ジメチルベンズアルデヒドが挙げ
られ、その酸化誘導体としては2,4−ジメチル安息香
酸、3,4−ジメチル安息香酸、ホルミルメチル安息香
酸、メチルフタル酸等が挙げられる。
【0010】溶媒に用いられる低級脂肪族カルボン酸は
炭素数1〜5個の脂肪族モノカルボン酸であり、ギ酸、
酢酸、プロピオン酸、酪酸等あるいはこれらの混合物が
使用されるが、酢酸、プロピオン酸が好ましく、特に酢
酸が好ましい。使用する溶媒の水含有量は5〜70重量
%であり、好ましくは10〜60重量%である。水分濃
度が低く過ぎる場合はトリメリット酸と重金属の塩が生
成し易く、このため触媒活性が低下する。また水分が高
過ぎる場合は反応速度が低下するので収率が低下する。
溶媒の使用量はジアルキル芳香族アルデヒドおよびその
酸化誘導体に対して、通常1〜20重量倍、好ましくは
3〜10重量倍である。
【0011】本発明において使用される酸化触媒の重金
属としては、マンガン単独、或いはマンガンとコバルト
が好適に用いられる。これらのコバルト、マンガン化合
物としては有機酸塩、ハロゲン化物、炭酸塩等が例示さ
れる。特に酢酸塩、臭化物として用いるのが好ましい。
また酸化触媒に使用される臭素化合物としては、反応系
で溶解し、臭素イオンを発生するものであれば、如何な
るものでも良く、臭化水素、臭化ナトリウム及び臭化コ
バルト等の無機臭化物、テトラブロモエタン等の有機臭
化物が例示される。特に臭化水素、臭化コバルト、臭化
マンガンが好ましい。
【0012】溶媒中の重金属原子の濃度は0.03〜2
重量%、好ましくは0.05〜1重量%の範囲である。
触媒濃度が低すぎると反応が進行せず、触媒濃度が高す
ぎると反応に悪影響を与える。重金属として普通マンガ
ンを使用するが、一部コバルトを使用しても良い。溶媒
中の臭素濃度は0.05〜2重量%、好ましくは0.1
〜1重量%の範囲である。臭素濃度が低すぎると反応が
進行せず、臭素濃度が高すぎると腐食が激しくなる。重
金属触媒の臭素イオンに対する原子比は0.5〜10、
好ましくは、0.8〜5の範囲である。
【0013】酸化反応に用いられる酸素含有ガスには、
酸素ガス、又は酸素を窒素、アルゴン等の不活性ガスと
混合したガスが挙げられるが、空気が最も一般的であ
る。酸化反応器としては撹拌槽や気泡塔などが用いられ
るが、反応器内の撹拌を充分に行なうために撹拌槽が好
適である。反応の形式としては半回分式または連続式が
好適に用いられる。半回分式では酸化反応を完結させる
ために、原料の供給を停止した後5〜60分間、酸素含
有ガスの供給を継続することが望ましい。連続式では反
応収率を高める為に複数の反応器を直列に設けることが
望ましい。
【0014】酸化反応の温度は180〜240℃、好ま
しくは190〜230℃である。この温度範囲外では副
生物を増加し、またトリメリット酸の収率が低下する。
酸化反応では酸素含有ガスを反応器に連続的に供給し、
反応後のガスは圧力が5〜40 kg/cm2 G 、好ましくは
10〜30 kg/cm2 G となるように連続的に反応器から
抜き出される。反応器からの排ガス中の酸素濃度は0.
1〜8容量%、好ましくは1〜5容量%である。
【0015】反応器には還流冷却器を設け、排ガスに同
伴される多量の溶媒及び酸化反応で生成する水を凝縮さ
せる。凝縮した溶媒及び水は通常反応器に還流される
が、反応器内の水分濃度を調整するために、その一部を
反応系外に抜き出すことも行なわれる。反応液の反応器
での滞留時間は通常0.5〜5時間の範囲である。複数
の反応器を直列に設けた場合は通算滞留時間となる。
【0016】酸化反応混合物は冷却されて約10℃から
約120℃、好ましくは約20℃から約40℃の範囲と
し、得られた結晶を反応混合物から濾過または遠心分離
により分離する。分離されたトリメリット酸粗結晶は水
または含水酢酸でリスラリー洗浄あるいはリンスされ、
結晶に含有する有機不純物、金属等が除去される。
【0017】本発明において酸化反応は連続的に行われ
ることが好ましく、連続法では酸化反応混合物よりトリ
メリット酸結晶を分離した後の反応母液は酸化反応系へ
大部分が循環使用される。反応母液の一部は反応生成水
を除くために蒸溜し、溶媒として再使用される。本発明
によって得られたトリメリット酸結晶は重金属の含有量
が極めて少なく非常に高い純度であるので、特別な精製
工程を行なわず、直接に加熱脱水して無水トリメリット
酸を得ることが出来る。
【0018】
【実施例】次に実施例によって本発明を具体的に説明す
る。なお本発明はこれらの実施例により制限されるもの
ではない。
【0019】実施例1〜3、比較例1 還流冷却器付きのガス排出管、ガス吹き込み管、原料連
続送液ポンプ及び撹拌器を有するチタン製オートクレー
ブに酢酸コバルト4水塩、酢酸マンガン4水塩、47重
量%臭化水素水溶液、氷酢酸、水を混合し、コバルト濃
度0.116重量%、マンガン濃度0.117重量%、
臭素濃度0.5重量%で、水分濃度を変えた触媒液を1
010g仕込み、2,4−ジメチルベンズアルデヒド1
34g/h、前記濃度の触媒液を808g/hで供給
し、圧力32 kg/cm2 G 、温度230℃、オフガスの酸
素濃度を2容量%で反応を行い、液面が一定になるよう
に反応生成物を連続的に抜き出した。得られた反応生成
物を30℃に冷却し、ガラスフィルターで濾過分離し、
50℃で結晶と同じ重量の酢酸でリンスした。得られた
結晶を乾燥し、濾液及びリンス液を分析し、収率及び結
晶中の金属を求めた。結果を表1に示す。
【0020】
【表1】 実施例1 実施例2 実施例3 比較例1 溶媒中の水分 重量% 19 30 41 4 収率 mol% 90.6 91.1 90.6 76.9 結晶中のCo ppm 470 140 15 5290 結晶中のMn ppm 580 160 14 6030
【0021】実施例4 実施例1と同じ装置で、2,4−ジメチルベンズアルデ
ヒドの代わりに2,4ジメチル安息香酸を150g/h
で供給した以外は実施例2と同じ条件で実施した。得ら
れた収率は92.5mol%であった。結晶中のコバル
トは135ppm、マンガンは150ppmであった。
【0022】実施例5 実施例1と同じ装置で、コバルト触媒を使用せず、マン
ガン濃度0.057重量%、臭素濃度0.25重量%と
し、濾別した結晶のリンスを水で実施した以外は実施例
2と同じ条件で実施した。得られたトリメリット酸の収
率は88.2mol%であり、結晶中のマンガンは3p
pmであった。
【0023】実施例6 実施例1と同じ装置で、2,4−ジメチルベンズアルデ
ヒドの代わりに3,4−ジメチル安息香酸150g/h
で供給した以外は実施例5と同じ条件で実施した。得ら
れたトリメリット酸の収率は89.2mol%であり、
結晶中のマンガンは3ppmであった。
【0024】比較例2 実施例1と同じ装置で、溶媒中の水分濃度を30重量%
から8重量%に代えた以外は実施例5と同じ条件で実施
した。得られたトリメリット酸の収率は77.8mol
%であり、結晶中のマンガンは3750ppmであっ
た。
【0025】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明によりジアルキル芳香族アルデヒド及び/又はその
酸化誘導体を特定範囲の水分を含む低級脂肪族カルボン
酸溶媒を用いて酸化することにより、結晶中の重金属濃
度の極めて低いトリメリット酸の結晶が高収率で得られ
る。従って重金属及び臭素からなる触媒成分の大部分は
該結晶分離後の母液中に含まれることになり、該母液を
酸化反応器に循環使用することにより触媒の再使用が可
能となる。
【0026】このため本発明の方法では、トリメリット
酸の製造における触媒費用が削減されると共に、トリメ
リット酸の精製が極めて容易となり、公害対策としての
触媒成分回収のための費用等も削減される。また本発明
の方法では、触媒成分中の臭素濃度を低くできるので、
反応器に特殊な材料を必要としない。従って本発明のト
リメリット酸の製造方法は、工業的に極めて優れた方法
であり、本発明の工業的意義は大きい。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ジアルキル芳香族アルデヒド及び/又はそ
    の酸化誘導体を、5〜70重量%の水分を含む低級脂肪
    族カルボン酸溶媒と重金属及び臭素からなる触媒の存在
    下、180〜240℃で酸素含有ガスにより酸化するこ
    とを特徴とするトリメリット酸の製造法。
  2. 【請求項2】ジアルキル芳香族アルデヒド及び/又はそ
    の酸化誘導体が2,4−ジメチルベンズアルデヒド、
    3,4−ジメチルベンズアルデヒド、2,4−ジメチル
    安息香酸、3,4−ジメチル安息香酸から選ばれた1種
    以上の化合物である請求項1に記載のトリメリット酸の
    製造法。
  3. 【請求項3】重金属がマンガン、或いはマンガン及びコ
    バルトである請求項1に記載のトリメリット酸の製造
    法。
  4. 【請求項4】溶媒中の臭素イオン濃度が0.05〜2重
    量%、溶媒中の重金属原子濃度が0.03〜2重量%、
    臭素イオンに対する重金属原子比が0.5〜10の範囲
    である請求項3に記載のトリメリット酸の製造法。
  5. 【請求項5】酸化が連続的に行なわれ、酸化反応混合物
    よりトリメリット酸結晶を分離した後の母液を酸化反応
    器に循環使用する請求項1に記載のトリメリット酸の製
    造法。
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US09/115,993 US5895820A (en) 1997-07-16 1998-07-15 Process for the production of trimellitic acid and process for the production of trimellitic acid anhydride
DE69827443T DE69827443T2 (de) 1997-07-16 1998-07-16 Verfahren zur Herstellung von Trimellithsäure sowie Verfahren zur Herstellung von Trimellithanhydrid
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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