JPS5920755B2 - Electrochemical reduction method of terephthalic acid - Google Patents

Electrochemical reduction method of terephthalic acid

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JPS5920755B2
JPS5920755B2 JP56206330A JP20633081A JPS5920755B2 JP S5920755 B2 JPS5920755 B2 JP S5920755B2 JP 56206330 A JP56206330 A JP 56206330A JP 20633081 A JP20633081 A JP 20633081A JP S5920755 B2 JPS5920755 B2 JP S5920755B2
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cathode
terephthalic acid
acid
mercury
lead
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ジヨン・アンドリユ−・ドノヒユ−
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテレフタル酸のp−ヒドロキシメチル安息香酸
(PHMBA)への電気化学的還元方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the electrochemical reduction of terephthalic acid to p-hydroxymethylbenzoic acid (PHMBA).

より詳しくを址記反応の電気的効率の改良と、カンード
表面上にアマルガムとしての水銀被覆を得るためのカソ
ードの処理、及びアマルガム被覆再生をする水銀の可溶
性塩の電気分解陰極液溶媒への添加による操作に関する
ものである。テレフタル酸のp−ヒドロキシメチル安息
香酸への電気化学的変換に於ける電力の利用のコストは
この方法の経済性に対して直接的な関連を有するから、
電流効率を高め、望む生成物へ導びかない副反応を最小
に抑えることが非常に望まれる。もしも本方法で一系列
の反応が起こつているならば、即ちテレフタル酸のp−
ヒドロキシメチル安息香酸へのカソードに於ける電気化
学的還元が起こつているなら、出発物質の所望生成物へ
の理想的な100%変換が達成されるであろう。しかし
多くの電気化学的反応の場合の様にこの特定の反応はそ
れほど単純でなく、電解槽(セル)(本明細書を通じて
電解槽とは電解を行ら容器の他中に入れる電極や電解液
なども含めた装置という意味に用いる)中で多くの競合
反応が起こり得る。生じる4−カルポキシベンズアルデ
ヒド(4一CBA)、ジヒドロキシメチルベンゼン、ト
ルイル酸、及び他の不純物の存在は生じるp−ヒドロキ
シメチル安息香酸を更に高価な精製をすることなしにポ
リマー用途のためのモノマーとて使用するには不適なも
のとしてしまう。カルボン酸の陰極還元で2種の生成物
が生成し得ることは良く知られている。
In more detail: Improving the electrical efficiency of the reaction, treatment of the cathode to obtain a mercury coating as an amalgam on the cand surface, and addition of soluble salts of mercury to the electrolytic catholyte solvent to regenerate the amalgam coating. It is related to the operation by. Since the cost of electricity utilization in the electrochemical conversion of terephthalic acid to p-hydroxymethylbenzoic acid has a direct bearing on the economics of the process,
It is highly desirable to increase current efficiency and minimize side reactions that do not lead to the desired product. If one series of reactions is taking place in this method, i.e. the p-
Ideally, 100% conversion of starting material to the desired product would be achieved if electrochemical reduction at the cathode to hydroxymethylbenzoic acid was occurring. However, as is the case with many electrochemical reactions, this particular reaction is not so simple and requires an electrolytic cell (hereinafter referred to as an electrolytic cell) containing the electrodes and electrolyte contained within the container in which the electrolysis takes place. Many competitive reactions can occur in a device (used to mean a device that includes devices such as The presence of the resulting 4-carpoxybenzaldehyde (4-CBA), dihydroxymethylbenzene, toluic acid, and other impurities allows the resulting p-hydroxymethylbenzoic acid to be converted into a monomer for polymer applications without further expensive purification. This makes it unsuitable for use. It is well known that cathodic reduction of carboxylic acids can produce two types of products.

2電子過程 2e− (RCOOH−=RCHCOH)2−RCHO2H−
→+H2O)に於ける対応するアル
デヒドか又はアルデヒドが更にアルコールに還元される
4電子過2e一程(RCHO−ー=RCH2OH)に於
けるヒト2H一ロキシメチル化合物のいずれかである。
2-electron process 2e- (RCOOH-=RCHCOH)2-RCHO2H-
→+H2O) or the human 2H-1-loxymethyl compound in a four-electron transition (RCHO--=RCH2OH) in which the aldehyde is further reduced to an alcohol.

(エムバイツア一、オルガニツク エレクトロケミスト
リ一、デツカ一、ニユーヨーク(1973)、414)
。アルコールは更にメチル基に還元され得る。テレフタ
ル酸のp−ヒドロキシメチル安息香酸への電気分解に於
いて更に複雑なことは電解進行と共に鉛などの固体カソ
ード使用ではカンード上に蓄積するところの非活性化又
は毒層の発達である。
(MBitza, Organik Electrochemistry, Detsuka, New York (1973), 414)
. Alcohols can be further reduced to methyl groups. A further complication in the electrolysis of terephthalic acid to p-hydroxymethylbenzoic acid is the development of a deactivation or poison layer that accumulates on the cand when a solid cathode such as lead is used as the electrolysis progresses.

電流効率はこのため悪くなる。連続的な水銀カソードセ
ル(槽)が上記の問題を克服するためにフタル酸の電解
還元に対して開発されている(ピ一 シ一 コンデイツ
ト、1EC,48、1252(1956))。しかし固
体カソードの使用は液体カンードの使用に対してつくる
のが簡単なこと及び多機能であるということにおける利
点がある。先行技術でプロトン性溶媒(プロトZ供与体
)即ちアルコール性溶媒等の中の鉛又は水銀カソードに
於ける芳香族カルボ/酸の還元は対応するベンジルアル
コールの優れた収率を与えることが知られている(Ch
em.Ber.38、1747(1905)、同39、
2933(1906)、Ann.、東1j69(192
9);0rg.Syn.21、10(1941))。
Current efficiency therefore deteriorates. A continuous mercury cathode cell has been developed for the electrolytic reduction of phthalic acid to overcome the above problems (P. Cond., 1EC, 48, 1252 (1956)). However, the use of solid cathodes has advantages over the use of liquid cathodes in that they are easier to fabricate and are more versatile. It is known in the prior art that the reduction of aromatic carbo/acids in a lead or mercury cathode in a protic solvent (proto-Z donor), i.e. an alcoholic solvent etc., gives excellent yields of the corresponding benzyl alcohol. (Ch.
em. Ber. 38, 1747 (1905), 39,
2933 (1906), Ann. , East 1j69 (192
9);0rg. Syn. 21, 10 (1941)).

バイツア一(0p.cit.417)はこの方法の機構
は強酸性アルコール性媒体中ではカルボン酸がそのプロ
トン化された型式RCOOH2+で還元されるか、又は
酸がまずアルコール性溶媒とエステルを生成し、このエ
ステルが酸よりもより還元されやすいのかもしれないと
示唆している。日本化学雑誌75、1195−9(19
54)(CA5l:12704b)で小野はフタル酸及
びイソフタル酸及びこれらのエステルを水銀カソードを
用いて電解還元すると2種類の反応を与え、側鎖の還元
及びベンゼン還の還元が生じて、フタル酸はジヒドロフ
タル酸を与えジメチルイソフタレートはm−ヒドロキシ
メチル安息香酸を与える。J.Chem.SOc.Ja
pnPureChem.SectlOl74、907−
11(1953)(CA48:8082d)で小野等は
ジメチルテレフタレートの水銀カンードを使用するp−
メチルヒドロキシメチルベンゾエート−の電解還元を報
告している。ドイツ公開2428878号は固体電極カ
ソード(鉛、亜鉛、カドミウム、グラフアイト、及びア
マルガム化金属一鉛、銅等)上で溶媒としてメタノール
を用いてテレフタル酸ジメチルの電気化学的還元によつ
てp−ヒドロキシメチル安息香酸のエステルを製造する
方法を教えている。しかし、毒化効果が電解還元方法を
芳香族カルボン酸に応用することを悩ましている。El
ectrOchem.TechnOl.、2(5−6)
151−6(1964)(CA6l:6940c)で、
ナタラジアン等は回転鉛カンードを使用する安息香酸の
ベンジルアルコールへの電解還元をする場合に、反応が
電解質のベンジルアルコール飽和ま tで良い電流効率
で進行し、飽和した時点でカソードがべZジルアルコー
ルの層で覆われるようになり、ベンジルアルコールの拡
散を効果的に妨げその結果電流効率が下がることを報告
している。ドイツ公開2642496号は水銀、鉛、カ
ドミウ 11ム及びアンチモンなどの電極を使用して、
アンモニア(塩基性プロトン性溶媒)の存在下でテレフ
タル酸の電気化学的還元によつてp−ヒドロキシメチル
安息香酸を製造する方法を教えている。鉛は特に適して
いると示されている。残念ながら活 1性は数分後急激
に落ちた。カソード活性を保つ問題は周期的に直流を断
続させ、1/2〜3分の期間、槽(セル)をシヨートさ
せることで解決される。p−ヒドロキシメチル安息香酸
に対するこの刊行物で与えられる物理定数から(融点1
82.52〜183.5℃、変換率100%、及び選択
性91%)、テレフタル酸の電気化学的生成物は純粋な
生成物ではなく、4−カルボキシベンズアルデヒド又は
トルイル酸を含んでいそうである。大過剰の使用された
とされている電流15.3フアラテ一は、4.0フアラ
デ一が理論値の100%であるから、鉛カソードのカソ
ード活性を保つことが困難であることを示している。従
つて本発明の目的は上記の欠点を避けたテレフタル酸か
らp−ヒドロキシメチル安息香酸を製造する電気化学的
方法を開発することである。
Beitzer (0p. cit. 417) states that the mechanism of this process is that in a strongly acidic alcoholic medium, the carboxylic acid is reduced to its protonated form RCOOH2+, or the acid first forms an ester with the alcoholic solvent. , suggesting that this ester may be more easily reduced than the acid. Japan Chemical Journal 75, 1195-9 (19
54) (CA5l:12704b), Ono reported that when phthalic acid and isophthalic acid and their esters are electrolytically reduced using a mercury cathode, two types of reactions occur: side chain reduction and benzene reduction occur, and phthalic acid gives dihydrophthalic acid and dimethyl isophthalate gives m-hydroxymethylbenzoic acid. J. Chem. SOc. Ja
pnPureChem. SectlOl74, 907-
11 (1953) (CA48:8082d), Ono et al.
reported the electrolytic reduction of methylhydroxymethylbenzoate. DE 2428878 describes p-hydroxyl by electrochemical reduction of dimethyl terephthalate using methanol as solvent on a solid electrode cathode (lead, zinc, cadmium, graphite, and amalgamated metal monolead, copper, etc.). He teaches a method for producing esters of methylbenzoic acid. However, poisoning effects plague the application of electroreduction methods to aromatic carboxylic acids. El
ectrOchem. TechnOl. , 2 (5-6)
151-6 (1964) (CA6l:6940c),
When electrolytically reducing benzoic acid to benzyl alcohol using a rotating lead cand, the reaction proceeds with good current efficiency until the electrolyte is saturated with benzyl alcohol, at which point the cathode is saturated with benzyl alcohol. It has been reported that the benzyl alcohol becomes covered with a layer of 30% and effectively prevents the diffusion of benzyl alcohol, resulting in a decrease in current efficiency. German publication No. 2,642,496 uses electrodes such as mercury, lead, cadmium-11 and antimony,
A method for producing p-hydroxymethylbenzoic acid by electrochemical reduction of terephthalic acid in the presence of ammonia (a basic protic solvent) is taught. Lead has been shown to be particularly suitable. Unfortunately, his vitality dropped sharply after a few minutes. The problem of maintaining cathode activity is solved by periodically cutting off the DC current and shorting the cell for periods of 1/2 to 3 minutes. From the physical constants given in this publication for p-hydroxymethylbenzoic acid (melting point 1
(82.52-183.5 °C, 100% conversion, and 91% selectivity), the electrochemical product of terephthalic acid is not a pure product and likely contains 4-carboxybenzaldehyde or toluic acid. be. The large excess current of 15.3 FA, which is said to be used, indicates that it is difficult to maintain the cathodic activity of the lead cathode, since 4.0 FA is 100% of the theoretical value. The object of the present invention was therefore to develop an electrochemical process for the production of p-hydroxymethylbenzoic acid from terephthalic acid which avoids the above-mentioned disadvantages.

副生不純物、即ち4−カルボキシベンズアルデヒド、ジ
ヒドロキシメチルベンゼン、及びトルイル酸の生成を最
少にしたp−ヒドロキシメチル安息香酸の製造方法を提
供することが本発明の目的である。更に本発明の目的は
テレフタル酸のp−ヒドロキシメチル安息香酸への電気
化学的還元のための以前に知られている方法の電流効率
よりも、電気化学的還元方法に於ける電流効率を高める
ことである。別の目的は還元方法の中断がカソード上に
毒化障壁発達のために必要であるということのないp−
ヒドロキシメチル安息香酸の電気化学的製造のだめの効
率良い連続方法を提供することである,その他の目的は
以後に現われる。本発明によれば、 a)カソードが固体でかつ金属であり水銀の被覆をアマ
ルガム表面として有し、テレフタル酸のp−ヒドロキシ
メチル安息香酸への還元のための電位よりも大きな水素
過電圧を有し、b)方法を維持するために水銀化合物と
して十分な水銀が加えられている電気分解槽中に於いて
でテレフタル酸がp−ヒドロキシメチル安息香酸に電気
化学的に還元される。
It is an object of the present invention to provide a process for producing p-hydroxymethylbenzoic acid that minimizes the formation of by-product impurities, namely 4-carboxybenzaldehyde, dihydroxymethylbenzene, and toluic acid. Furthermore, it is an object of the present invention to increase the current efficiency of the electrochemical reduction process over that of previously known processes for the electrochemical reduction of terephthalic acid to p-hydroxymethylbenzoic acid. It is. Another objective is that no interruption of the reduction process is necessary for the development of a poisoning barrier on the cathode.
Another objective will appear hereinafter, which is to provide an efficient continuous process for the electrochemical production of hydroxymethylbenzoic acid. According to the invention, a) the cathode is solid and metallic and has a coating of mercury as an amalgam surface and has a hydrogen overvoltage greater than the potential for the reduction of terephthalic acid to p-hydroxymethylbenzoic acid; , b) Terephthalic acid is electrochemically reduced to p-hydroxymethylbenzoic acid in an electrolytic cell to which sufficient mercury is added as a mercury compound to sustain the process.

水銀化合物の添加は必須である。例えば連続操作では電
流効率は減少しカンードアマルガム表面は水銀化合物の
添加がないとアマルガム生成を失う。「電流効率」とい
う用語は使用全フアラデ一に対する生成物をつくるため
に使用したフアラデ一消費量の比に100をかけたもの
として定義される。
Addition of mercury compounds is essential. For example, in continuous operation the current efficiency decreases and the canned amalgam surface loses amalgam formation without the addition of mercury compounds. The term "current efficiency" is defined as the ratio of the amount of FALADE used to make the product to the total FALADE used, multiplied by 100.

「アマルガム」という用語は水銀合金のみをさすと定義
される。本発明は改良された電流効率及び最少の幅生不
純物生成でp−ヒドロキシメチル安息香酸を電気化学的
に製造する方法を提供する。
The term "amalgam" is defined to refer only to mercury alloys. The present invention provides a method for electrochemically producing p-hydroxymethylbenzoic acid with improved current efficiency and minimal generation of crude impurities.

本方法はカソード(陰極)区分及びアノード(陽極)区
分を有する電気分解槽(セル)中で陰極還元を行うこと
からなる。アノード区分及びカソード区分は陽イオン交
換隔膜によつて分けられるが、分離隔膜の存在は本発明
の必須要素ではない。もし分離隔膜を使用するなら、カ
ソード、アノード及び分離隔膜は平行な平面であるのが
好ましい。フィルタープレスの様に基本の電気分解槽の
幾つかが結びつノ けられ得るので都合がよい。一般に
、テレフタル酸のp−ヒドロキシメチル安息香酸への還
元の電位よりもより高い水素過電圧(アマルガスとして
)を有する任意の金属であつて、鉛と合金をそして水銀
とアマルガスを形成5するものが適している。
The method consists of carrying out cathodic reduction in an electrolytic cell having a cathode section and an anode section. The anode and cathode compartments are separated by a cation exchange membrane, although the presence of a separation membrane is not an essential element of the invention. If a separation membrane is used, the cathode, anode and separation membrane are preferably parallel planes. Conveniently, some of the basic electrolyzers, such as filter presses, can be connected together. In general, any metal having a hydrogen overpotential (as an amalgas) higher than the potential of the reduction of terephthalic acid to p-hydroxymethylbenzoic acid, which alloys with lead and forms an amalgas with mercury, is suitable. ing.

カソードを形成する物質の例は鉛及び鉛とカドミウム、
アンチモン、ずず又はビスマスとの合金である。カソー
ドは適当な方法で固体カソード表面を研磨して金属酸化
をすべて除き、次に研磨した金属表面を水銀と接触さO
せてアマルガムを形成することによつて調製される。鉛
の場合には鉛固体の表面を研磨してあらゆる形態の鉛酸
化物及びすべての他の不純物を除くことで十分である。
99.9%純度の液体水銀を研磨固体鉛カソード用の浴
に使用する。
Examples of substances forming the cathode are lead and lead and cadmium;
It is an alloy with antimony, tin or bismuth. The cathode is prepared by polishing the solid cathode surface using a suitable method to remove any metal oxidation, and then contacting the polished metal surface with mercury.
prepared by combining them to form an amalgam. In the case of lead, it is sufficient to polish the surface of the lead solid to remove all forms of lead oxide and all other impurities.
99.9% pure liquid mercury is used in the bath for polished solid lead cathodes.

鉛の場合は水銀浴に室温で接触させれば鉛表面に鉛アマ
ルガムが形成される。電気分解セルのアノードは、普通
は陽極液中でそして考えられる運転条件下で電気化学的
に安定である固体の導電物質からなる。
In the case of lead, if it is brought into contact with a mercury bath at room temperature, a lead amalgam is formed on the lead surface. The anode of an electrolysis cell usually consists of a solid electrically conductive material that is electrochemically stable in the anolyte and under the possible operating conditions.

その様な物質の例はブラチナ、白金メツキチタン、グラ
フアイト、鉛及びその合金、特に銀との合金、アンチモ
/又はすずなどの金属又はメタロイドである。陰極液を
陽極液から分離するために任意の既知の陽イオン交換膜
を使用することも任意に出来るが、均質形の膜が好まし
い。
Examples of such materials are metals or metalloids such as brassina, platinized titanium, graphite, lead and its alloys, especially with silver, antimony/tin. Any known cation exchange membrane can optionally be used to separate the catholyte from the anolyte, although membranes in homogeneous form are preferred.

これらの膜はスクリーンで強化することも任意に行なう
ことが出来る。長期間に亘つて電解操作を行うには当然
膨脹せず陽極液、陰極液の種々成分の作用に対し安定で
あるような膜を使用することが好ましい。このような膜
の例はナフィオン(NafiOn)(イーアィデユポン
デネモア一 アンドカンパニの商標)ペルフルオロスル
ホン酸のものである。陰極液は中性溶媒、弱塩基溶媒又
はプロトン源が加えられている非プロトン性溶媒即ちア
セトニトリルからなり得る。
These membranes can optionally be reinforced with screens. In order to carry out electrolytic operation over a long period of time, it is naturally preferable to use a membrane that does not swell and is stable against the effects of various components of the anolyte and catholyte. An example of such a membrane is that of NafiOn (trademark of IdPondenemore & Co.) perfluorosulfonic acid. The catholyte may consist of a neutral solvent, a weakly basic solvent or an aprotic solvent, ie acetonitrile, to which a proton source has been added.

中性溶媒の例は水、メタノール及び他のアルコールであ
つて必要な溶媒の性質を得るために水と混合されている
ものである。塩基性溶媒の例はアンモニア、メチルアミ
ン、エチレンジアミンであつて弱塩基性条件を保つため
に適当に希釈されているものである。適当な操作法では
陰極液は溶媒好ましくは水及びテレフタル酸に可溶性ア
ンモニウム塩及びアンモニアが加わつたものである。電
気分解の始めは陰極液はテレフタル酸のジアンモニウム
塩を形成するに十分なアンモニアを含有する。電気分解
が進行するに従い必要なアンモニウム塩は少なくなる。
水酸化アンモニウムとしてのアンモニアの濃度はテレフ
タル酸2tに対して水酸化アンモニウム約1yからテレ
フタル酸1tに対して水酸化アンモニウム約1tであつ
て、生じる溶液のPHは少なくとも6.5好ましくは約
8.5ないし約9.5の間の範囲内のPHである。テレ
フタル酸とアンモニウム塩の濃度は反応が連続的に行な
われるときに一定であるか、又は反応が非連続的に行な
われるときに変化し得るもののいずれかである。すべて
の場合、テレフタル酸の濃度は電気分解の温度で飽和濃
度以下で、一般にこの濃度は2重量%より大きく、そし
て電流密度が高いときには好ましくは3%より大きく、
これらの値は特に反応が連続的に行なわれるときの一定
濃度及び反応が非連続的に行なわれるときの最終濃度に
関係するものである。アンモニウム塩の濃度は普通約0
.1から約10重量%の間そして好ましくは約0.1な
いし約1.0重量%の間であつて、これらの値は反応が
連続的に行なわれるときに水、テレフタル酸、及び他の
溶液成分からなる全溶液に特に関連し、反応が非連続的
に行なわれるときに最終溶液に特に関連する。アンモニ
ウム塩は任意のアンモニウム塩でよいが塩化アンモニウ
ム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウムから選ばれる
塩が好ましい。陰極液は少量の、一般に1重量%より少
ない反応副生物をも含有する。
Examples of neutral solvents are water, methanol and other alcohols that are mixed with water to obtain the required solvent properties. Examples of basic solvents are ammonia, methylamine, and ethylenediamine, which are diluted appropriately to maintain weakly basic conditions. In a suitable method of operation, the catholyte is a solvent, preferably water and terephthalic acid, plus a soluble ammonium salt and ammonia. At the beginning of electrolysis, the catholyte contains sufficient ammonia to form the diammonium salt of terephthalic acid. As electrolysis progresses, less ammonium salt is needed.
The concentration of ammonia as ammonium hydroxide is from about 1 y of ammonium hydroxide to 2 t of terephthalic acid to about 1 t of ammonium hydroxide to 1 t of terephthalic acid, and the pH of the resulting solution is at least 6.5, preferably about 8. PH in the range between 5 and about 9.5. The concentrations of terephthalic acid and ammonium salt are either constant when the reaction is carried out continuously, or can vary when the reaction is carried out discontinuously. In all cases, the concentration of terephthalic acid is below the saturation concentration at the temperature of electrolysis, generally this concentration is greater than 2% by weight, and at high current densities preferably greater than 3%;
These values relate in particular to a constant concentration when the reaction is carried out continuously and to a final concentration when the reaction is carried out batchwise. The concentration of ammonium salts is usually about 0.
.. between 1 and about 10% by weight and preferably between about 0.1 and about 1.0% by weight; It particularly relates to the total solution of the components and, when the reaction is carried out batchwise, to the final solution. The ammonium salt may be any ammonium salt, but salts selected from ammonium chloride, ammonium sulfate, and ammonium carbonate are preferred. The catholyte also contains small amounts of reaction by-products, generally less than 1% by weight.

酸水溶液を陽極液として使用するのが好ましいが、2つ
の電極間に電導性を与え得る任意の他の陽極液を使用出
来る。
Although it is preferred to use an aqueous acid solution as the anolyte, any other anolyte that can provide electrical conductivity between the two electrodes can be used.

硫酸及び燐酸の水溶液は−般に0,1〜5モル/lそし
て好ましくは0.5〜2モル/lの濃度で普通に使用さ
れる。カソードの電流密度は約1〜約200アンペア/
平方デシメートル(A/Dm2)の範囲内、好ましくは
約20〜約100A/Dm2である。
Aqueous solutions of sulfuric and phosphoric acids are commonly used in concentrations of generally 0.1 to 5 mol/l and preferably 0.5 to 2 mol/l. The current density of the cathode is about 1 to about 200 amperes/
in the range of decimeters squared (A/Dm2), preferably from about 20 to about 100 A/Dm2.

閉回路中の陰極液の流れは普通ポンプによつてなされる
。回路は更に熱交換器又は膨脹容器などの取り付け装置
を含むことが出来る。膨脹容器はテレフタル酸が陰極液
に加えられることが出来るようにし、いくらかの陰極液
がp−ヒドロキシメチル安息香酸を抽出するために抜き
出されることが出来るようにもする。副生物の水素も除
かれる。陽極液も循環出来、分離隔膜のいずれの側の圧
力も実質的に同じであるように陰極液のものと同様の陽
極回路中で行なわれるのが好ましい。もし陽イオン交換
膜が使用されるのであればアノード及びカソード区分中
に少なくとも1個のスペーサーが存在するのが好ましい
。これらのスペーサーは陽イオン交換膜の変形を防ぎ、
この膜と電極の接触を防ぐ。これらのスペーサーは膜と
電極の間の電解質を含んでいる隔たりを均一にする助け
もする。これらのスペーサーは化学的に不活性で電気を
通さない合成重合体から一般につくられ、これらは、織
りまぜた、又はからませた、又はもつ一れさせた又は密
着させた糸(例えば織布、グリツド又は網)の形につく
られ得、又はこれらは穴又は溝を有するプレート形であ
つてもよい。実施するうえで、これらのスペーサーは電
極と隔膜の平面に平行な平面に沿つて方向が向けられる
。テレフタル酸還元は100%変換を得るように監視す
ることが出来る。100%より低い変換が好ましい。
The flow of catholyte in the closed circuit is usually provided by a pump. The circuit may further include mounting equipment such as a heat exchanger or an expansion vessel. The expansion vessel allows terephthalic acid to be added to the catholyte and also allows some catholyte to be withdrawn to extract p-hydroxymethylbenzoic acid. By-product hydrogen is also removed. The anolyte can also be circulated and is preferably carried out in an anolyte circuit similar to that of the catholyte so that the pressure on either side of the separation membrane is substantially the same. If a cation exchange membrane is used, it is preferred that at least one spacer is present in the anode and cathode sections. These spacers prevent deformation of the cation exchange membrane and
This prevents contact between this membrane and the electrode. These spacers also help equalize the electrolyte-containing separation between the membrane and the electrodes. These spacers are generally made from chemically inert, non-electroconducting synthetic polymers, which are made of interwoven, entwined, entangled or cohesive threads (e.g. woven fabrics, grids). or they may be in the form of plates with holes or grooves. In practice, these spacers are oriented along a plane parallel to the planes of the electrode and membrane. Terephthalic acid reduction can be monitored to obtain 100% conversion. Conversions below 100% are preferred.

96%変換以下はより好ましい。A conversion of 96% or less is more preferred.

高変換水準で望ましくない副生物が生成される。ジヒド
ロキシメチルベンゼンやトルイル酸などの不純物の量が
95−96%より大きなテレフタル酸変換率水準で増加
し得る。変換パーセントはp−ヒドロキシメチル安息香
酸の最大変換率と望まれない副生物の最少変換率を得る
ように均衡させることが好ましい。環境温度でテレフタ
ル酸は事実上水不溶性であるから水中で可溶塩を形成す
るのに反応体として弱塩を要する。
Undesirable by-products are produced at high conversion levels. The amount of impurities such as dihydroxymethylbenzene and toluic acid may increase at terephthalic acid conversion levels greater than 95-96%. Preferably, the percent conversion is balanced to obtain maximum conversion of p-hydroxymethylbenzoic acid and minimum conversion of unwanted by-products. Terephthalic acid is virtually insoluble in water at ambient temperatures and requires a weak salt as a reactant to form a soluble salt in water.

適当な弱塩基の例はアンモニア、メチルアミン及びエチ
レンジアミンであるが任意の同様な弱塩基を使用出来る
。電解方法発明の実施でアンモニアなどの弱塩基及びア
ンモニウム塩などの塩が陰極液に最初加えられ、アンモ
ニアは例えば水、液体アンモニア等(但し水が好ましい
)の溶媒中にテレフタル酸を溶解するのに十分な濃度で
あり、アンモニウム塩は電流を運ぶためである。
Examples of suitable weak bases are ammonia, methylamine and ethylenediamine, but any similar weak base can be used. In the practice of the electrolytic method invention, a weak base such as ammonia and a salt such as an ammonium salt are first added to the catholyte, the ammonia being used to dissolve the terephthalic acid in a solvent such as water, liquid ammonia, etc., with water being preferred. In sufficient concentration, ammonium salts carry electrical current.

最初の運転期間の後、テ.レフタル酸のモノアンモニウ
ム塩が添加したテレフタル酸を溶解させるのに十分な塩
基性条件を保つために加えられ、PHを6.5より上に
好ましくはPHを約8.5ないし約9.5の範囲内とし
てテレフタル酸の完全な溶解を確実にする。テレフタル
酸のモノアンモニウム塩の添加と並行して水銀化合物、
好ましくは溶媒可溶性水銀塩を連続方法を保つ、即ちカ
ソードのアマルガム被覆を連続的に再生する十分な量で
陰極液に加え、100万部当たり金属として約5〜10
00部(Ppm)の水銀金属イオンの最少濃度を与える
。1000PIj1より大きな水銀金属イオ7濃度は適
当であるならば使用出来る。
After the initial operating period, Te. The monoammonium salt of phthalic acid is added to maintain conditions sufficiently basic to dissolve the added terephthalic acid, bringing the pH above 6.5, preferably from about 8.5 to about 9.5. Ensure complete dissolution of the terephthalic acid within the range. mercury compound in parallel with the addition of the monoammonium salt of terephthalic acid,
Preferably, a solvent-soluble mercury salt is added to the catholyte in an amount sufficient to maintain a continuous process, i.e., to continuously regenerate the amalgam coating of the cathode, and approximately 5 to 10 parts metal per million.
00 parts (Ppm) gives a minimum concentration of mercury metal ions. Mercury metal io7 concentrations greater than 1000 PIj1 can be used if appropriate.

水溶液に可溶な水銀塩の例は酢酸第2水銀、臭化第2水
銀、塩素酸第2水銀、塩化第2水銀、シアン化第2水銀
である。高い溶解性と人手の容易さのため酢酸第2水銀
が好ましい。電気分解の終りに、p−ヒドロキシメチル
安息香酸は既知手段で電解質から単離されるが、これは
任意にテレフタル酸及びp−ヒドロキシメチル安息香酸
の間の水溶解度違いによることであり得る。この方法を
使うなら陰極液は酸性にされ、熱い状態で、約75℃〜
約10『Cの温度範囲内でろ過され、テレフタル酸を除
く。p−ヒドロキシメチル安息香酸は母液を冷却して得
られるが、任意に減圧濃縮を行なつた後に行なつても良
い。冷却は40℃下、好ましくは25℃より下で行なわ
れ、濃縮と冷却温度の程度はp−ヒドロキシメチル安息
香酸の望む純度の程度に従つて当然変わる。本発明方法
は連続操作以外に数多くの利点を持つている。p−ヒド
ロキシメチル安息香酸のワークアツプ及び回収を容易に
する陰極液の使用を可能にし、小型で撤去の容易な電気
分解槽の製造を可能にし、アノードで生成するガス特に
酸素を容易に除けるようにし、ガスの泡による電極間の
高い抵抗を生じ得るものであり、高電流密度の使用を可
能にし、かつ幾つかの槽(セル)の集合体として種々の
基本電気分解槽の間で直列に電気を供給することを容易
に達成し、垂直電極を有する槽の使用を可能にする。最
後に好ましい電気分解セルの一定した幾何学的形状のた
めに陽極液と陰極液は非常に速く循環することが出来、
テレフタル酸の低い濃度での使用を可能にし、そしてそ
の結果より良い変換率の度合が連続方法に於いて得られ
得る。次の実施例は本発明を例示する。
Examples of mercury salts soluble in aqueous solutions are mercuric acetate, mercuric bromide, mercuric chlorate, mercuric chloride, and mercuric cyanide. Mercury acetate is preferred because of its high solubility and ease of handling. At the end of the electrolysis, p-hydroxymethylbenzoic acid is isolated from the electrolyte by known means, optionally due to the difference in water solubility between terephthalic acid and p-hydroxymethylbenzoic acid. Using this method, the catholyte is made acidic and hot, from about 75°C to
Filtered to remove terephthalic acid within a temperature range of approximately 10°C. Although p-hydroxymethylbenzoic acid can be obtained by cooling the mother liquor, it may optionally be concentrated under reduced pressure. Cooling is carried out below 40°C, preferably below 25°C, and the extent of concentration and cooling temperature will of course vary according to the desired degree of purity of the p-hydroxymethylbenzoic acid. The method of the invention has a number of advantages in addition to continuous operation. It allows the use of a catholyte that facilitates the work-up and recovery of p-hydroxymethylbenzoic acid, allows the production of small and easily removed electrolyzers, and allows for easy removal of the gases produced at the anode, especially oxygen. , which can result in high resistance between the electrodes due to gas bubbles, allowing the use of high current densities and the possibility of electrical connection in series between the various elementary electrolyzers as a collection of several cells (cells). feeding is easily achieved and allows the use of vessels with vertical electrodes. Finally, due to the constant geometry of the preferred electrolytic cell, the anolyte and catholyte can be circulated very quickly;
It allows the use of lower concentrations of terephthalic acid and as a result better degrees of conversion can be obtained in continuous processes. The following examples illustrate the invention.

示される化学収率は存在した最初のテレフタル酸量に対
するp−ヒドロキシメチル安息香酸の収率である。溶液
の濃度は溶液11当たりの溶質のグラム数で表わしてあ
る。比較例 1 テレフタール酸のp−ヒドロキシメチル安息香酸(PH
MBA)への回分式還元を次のやり方で電解槽中で行つ
た。
The chemical yield shown is the yield of p-hydroxymethylbenzoic acid based on the initial amount of terephthalic acid present. The concentration of the solution is expressed in grams of solute per solution 11. Comparative Example 1 Terephthalic acid p-hydroxymethylbenzoic acid (PH
The batch reduction to MBA) was carried out in an electrolytic cell in the following manner.

電解槽を油浴中に取り付けた。この油浴は電解質を開始
前反応温度に加熱し、旦反応が開始したら電解質を冷却
するために使用した。この油浴は電熱器を具え、冷却の
給源は冷却水を満した蛇管と機械的攪拌手段からなつて
いた。槽はフルオロカーボンゴムのストツパ一を具えた
6001neのガラスビーカ一であつた。ストツパ一を
貫通している孔は温度計、陽極導線と陰極導線に対する
人口を与えていた。陽極の支持体は陽極と半透膜を支持
するためにフルオロカーポンプラスチツクのホルダーを
そなえているガラス製の陽極液管だつた。陽極は径約2
.5cmの円形白金網であつた。膜はスルホン化フルオ
ロカーボン重合体から出来ていた。ガラス管は陽極液室
としての役目をした。フノレオロカーポンプラスチツク
のホルダーは陰極から上昇して来るガスを逃がす様水平
からある角度で傾斜していた。陰極は径約6礪の金属円
盤であつた。陰極は99.9%純度の電解的に純粋な鉛
から出来ていた。磁気かくはん棒を電解槽としての役目
をする硝子ビーカ一の底の陰極円盤の頂部に置いた。運
転に当たり、陰極溶液を所定場所に陰極とかくはん棒を
有する槽中に入れた。
The electrolytic cell was installed in an oil bath. This oil bath was used to heat the electrolyte to pre-initiation reaction temperature and to cool the electrolyte once the reaction began. The oil bath was equipped with an electric heater, and the cooling source consisted of a corrugated tube filled with cooling water and mechanical stirring means. The vessel was a 6001ne glass beaker with a fluorocarbon rubber stopper. Holes passing through the stopper provided access for the thermometer, anode conductors, and cathode conductors. The anode support was a glass anolyte tube with a fluorocarbon plastic holder to support the anode and semipermeable membrane. The diameter of the anode is approximately 2
.. It was a 5cm circular platinum wire mesh. The membrane was made from a sulfonated fluorocarbon polymer. The glass tube served as the anolyte chamber. The Funoleocarpon plastic holder was tilted at an angle from the horizontal to allow gases rising from the cathode to escape. The cathode was a metal disk about 6 cm in diameter. The cathode was made of 99.9% pure electrolytically pure lead. A magnetic stirring rod was placed on top of the cathode disk at the bottom of a glass beaker, which served as the electrolytic cell. In operation, the catholyte solution was placed in a bath with a cathode and a stirring bar in place.

陽極を陽極液室に挿入し、室を陽極液で満たし、フルオ
ロカーボンのストツパ一中に挿入した。陽極液室をそこ
で膜の漏れがないかどうか検査し槽中に人れた。温度計
をフルオロカーボンのストツパ一中に挿入し、槽を組立
てた。熱を完成した槽に油浴によつて加え、必要な温度
に到達させ得、この時点で熱の適用を停止する。
The anode was inserted into the anolyte chamber, the chamber filled with anolyte, and inserted into the fluorocarbon stopper. The anolyte chamber was then inspected for membrane leaks and a person was placed inside the tank. A thermometer was inserted into the fluorocarbon stopper and the vessel was assembled. Heat can be applied to the completed vessel via an oil bath to reach the required temperature, at which point heat application is stopped.

4し そこで冷却系を作動させ、セルの温度が落ち始めるとす
ぐ電解反応を直流源を適用して始める。
4. The cooling system is then turned on and as soon as the temperature of the cell begins to drop, the electrolytic reaction begins by applying a direct current source.

代りに反応を室温で始め直接加熱なしに運転温度に到達
させうる。代りに電解槽を半透膜の存在なしで運転でき
る。テレフタール酸の一当量に必要な4フアラデ一の計
算量より僅かに少ない電気の消費を維持する様に電流密
度を維持した。
Alternatively, the reaction can be started at room temperature and allowed to reach operating temperature without direct heating. Alternatively, the electrolyzer can be operated without the presence of a semipermeable membrane. The current density was maintained to maintain consumption of electricity slightly less than the calculated amount of four furades required for one equivalent of terephthalic acid.

2%の硫酸、(水1リツトル当り約0.2モル)の水溶
液を陽極液として使つた。
An aqueous solution of 2% sulfuric acid (approximately 0.2 moles per liter of water) was used as the anolyte.

陰極液は水、テレフタール酸、アンモニア、及び可溶性
アンモニウム塩、炭酸アンモニウム(NH4)2C03
から成り立つていた。陰極は鉛であつた。結果は表1の
通りである。ドイツ公開査号2642496からの比較
データを含めてある。その”496の電流密度(C.E
.)が計算されている。電流効率(C.E.)を計算し
た。
The catholyte is water, terephthalic acid, ammonia, and a soluble ammonium salt, ammonium carbonate (NH4)2C03
It consisted of The cathode was lead. The results are shown in Table 1. Comparative data from German Publication No. 2642496 has been included. The “496 current density (C.E.
.. ) has been calculated. Current efficiency (C.E.) was calculated.

槽は各時間に1分間短絡された。)実験番号(5302
)24(a)と28(a)は実験が中断されなかつたこ
とと槽が短絡されなかつたことを除いて計算された電流
効率を基にした比較実験(c)の実験条件と同じである
。実験番号(5302)24(a)と28(a)中のテ
レフタール酸のモル当り15.3フアラテイ一の適用は
100%テレフタール酸の変換を生じたであろうと推定
される。中断運転を使用する実験(5302)26(5
)は実験番号(5302)24と28よりテレフタール
酸のより低い変換を生じ、中断運転がこれらの条件下で
電流効率を改善しなかつたことを示した。比較例 アンモニウム塩として塩化アンモニウムと儲酸アンモニ
ウムを使つて実施例1の手順を繰返した。
The bath was shorted for 1 minute each time. ) Experiment number (5302
) 24(a) and 28(a) are the same as the experimental conditions of comparative experiment (c) based on the calculated current efficiency, except that the experiment was not interrupted and the bath was not shorted. . It is estimated that application of 15.3 fluorates per mole of terephthalic acid in Run No. (5302) 24(a) and 28(a) would have resulted in 100% terephthalic acid conversion. Experiment using interrupted operation (5302) 26 (5
) produced a lower conversion of terephthalic acid than Run No. (5302) 24 and 28, indicating that interrupted operation did not improve current efficiency under these conditions. Comparative Example The procedure of Example 1 was repeated using ammonium chloride and ammonium acid acid as ammonium salts.

9結果は表の通りである。9 The results are shown in the table.

表1と中のデータの比較は塩化アンモニウムが炭酸゛ア
ンモニウム又は硫酸アンモニウムのいずれよりも鉛陰極
の場合、より適当な電解質であることを示す。
A comparison of the data in Table 1 shows that ammonium chloride is a more suitable electrolyte for lead cathodes than either ammonium carbonate or ammonium sulfate.

塩化物イオンは炭酸塩又は硫酸塩イオンより少なくとも
2倍有効である。比較例 塩化アンモニウムと硫酸アンモニウムをア/モニウム塩
として水銀を陰極として使つて比較例1の手順を繰返し
た。
Chloride ions are at least twice as effective as carbonate or sulfate ions. Comparative Example The procedure of Comparative Example 1 was repeated using ammonium chloride and ammonium sulfate as the ammonium salts and mercury as the cathode.

液体水銀をガラスビーカ一の底に置いた。ガラスビーカ
一は槽のささえの機能をした。適当な導体で液体水銀と
の電気的接触をさせた。結果は表にある。上記のデータ
は、比較例1とに於ける鉛陰極で得られる結果に対し、
高い電流効率で水銀陰極で得られる改良されたテレフタ
ール酸の変換率とPHMBAの増加した収量を示す。
Liquid mercury was placed at the bottom of a glass beaker. The glass beaker served as a support for the tank. Electrical contact was made with a suitable conductor to the liquid mercury. The results are in the table. The above data shows that compared to the results obtained with the lead cathode in Comparative Example 1,
Figure 3 shows improved terephthalic acid conversion and increased yield of PHMBA obtained with a mercury cathode at high current efficiency.

データは硫酸塩又は塩化物のアンモニウム塩が水銀陰極
を用いる場合に同様に適しているが、一方塩化アンモニ
ウムは比較例の表で示される様に鉛陰極を用いる場合好
ましいことを示す。トルイル酸も又表中で実験番号(5
302)144,162及び136中で生成物として生
じている。実験番号(5302)を136乃至180分
経続させると結果としてトルイル酸の生産とp−キシレ
ンジオールの生産に於ける迅速な上昇を生じている。電
流効率は落ちた。PHMBAは他の生成物(トルイル酸
とp−キシレンジオール)に変換された。比較例比較例
1の手順を鉛アマルガム陰極を使つて繰返した。
The data show that ammonium salts of sulfate or chloride are equally suitable when using a mercury cathode, while ammonium chloride is preferred when using a lead cathode, as shown in the Comparative Examples table. Toluic acid is also given the experiment number (5) in the table.
302) occurs as a product in 144, 162 and 136. Running Run No. (5302) for 136 to 180 minutes resulted in a rapid increase in toluic acid production and p-xylene diol production. Current efficiency has decreased. PHMBA was converted to other products (toluic acid and p-xylene diol). Comparative Example The procedure of Comparative Example 1 was repeated using a lead amalgam cathode.

鉛アマルガムは電解質的に純粋な鉛の表面を擦りへらし
て任意の金属酸化を除き、次いで擦りへらされた金属表
面を水銀と接触させてアマルガムを生成させることによ
つてつくつた。99.9%純度の水銀を擦りへらされた
固体の鉛陰極に対する浴として使つた。
Lead amalgams were made by abrading the surface of electrolytically pure lead to remove any metal oxidation and then contacting the abraded metal surface with mercury to form an amalgam. 99.9% pure mercury was used as the bath for the rubbed solid lead cathode.

鉛の表面に鉛の水銀のアマルガムが室温で生成した。結
果は表にある。上記のゼータは鉛陰極を用いる場合に対
して鉛アマルガム陰極を用いる場合のテレフタール酸の
p−ヒドロキシメチル安息香酸(PHMBA)への高い
変換率と改良された電流効率を示ず。表1とに示される
様に鉛陰極の使用の場合よりも電 3流効率が改善した
。表に示される様に水銀陰極の使用の場合よりより少い
トルイル酸が生じた。比較例 Vテレフタール酸のp−
ヒドロキシメチル安息香酸への2回の連続式還元を、連
続運転で鉛陰極を j用いる場合と鉛アマルガム陰極を
用いる場合とで得られる電流効率を較べるため、次のや
り方で電解槽中で行つた。
A lead-mercury amalgam formed on the lead surface at room temperature. The results are in the table. The above Zetas do not exhibit higher conversion of terephthalic acid to p-hydroxymethylbenzoic acid (PHMBA) and improved current efficiency when using a lead amalgam cathode versus using a lead cathode. As shown in Table 1, the current efficiency was improved compared to when a lead cathode was used. As shown in the table, less toluic acid was produced than when using a mercury cathode. Comparative example p- of V terephthalic acid
Two continuous reductions to hydroxymethylbenzoic acid were carried out in an electrolytic cell in the following manner in order to compare the current efficiencies obtained using a lead cathode and a lead amalgam cathode in continuous operation. .

−つの陰極は電解的に純粋な鉛であつた。もう一方の陰
極は99.9%純度の水銀でアマルガム化した電解的に
純粋な鉛であつた。構造に於いて2区画電解槽は陰極を
構成する鉛アマルガムと同じ寸法の第二の板に備え付け
られたポリ塩化ビニール(PVC)の人口板を含んでい
た。陰極板と半透膜の間のPVC挿人物が陰極液の流れ
を許ずのに充分な程陰極と膜を分離するスペサ一として
働いた。陽極は250ミクロインチの厚昧に白金で被覆
された電気的に純粋な−インチのチタン板であつた。陽
極と膜は陽極液が槽の中を流れることが出来るようにP
VCのスペサ一によつて分離した。陽極液用の外部の溜
めが酸素ガス分離器としての役目をしていた。陰極液用
の外部の溜めが水素ガス分離器としての役目をしていた
。運転に当り電解質は連続的に溜めから電解槽ヘポンプ
で送り熱交換器を経て溜めに帰した。いずれもの陰極液
に対して水銀塩の添加はなされなかつた。詳細は表Vに
ある。塩化アンモニウム(NH2Cl)が実施例中のデ
ータを基にして鉛陰極で電解質として使われ、NH4C
lが硫酸アンモニウム(NH4)2S04が与えるより
電解質としてより高いテレフタール酸(TA)のPHM
BAへの変換率とより高い電流効率を与えたことを示し
ていた。
- The two cathodes were electrolytically pure lead. The other cathode was electrolytically pure lead amalgamated with 99.9% pure mercury. In construction, the two-compartment cell included an artificial board of polyvinyl chloride (PVC) attached to a second board of the same size as the lead amalgam that comprised the cathode. A PVC insert between the cathode plate and the semipermeable membrane acted as a spacer to separate the cathode and membrane sufficiently to not allow flow of catholyte. The anode was an electrically pure -inch titanium plate coated with 250 microinches of platinum. The anode and membrane are connected to P so that the anolyte can flow through the tank.
Separation was performed using a VC spacer. An external reservoir for the anolyte served as an oxygen gas separator. An external reservoir for the catholyte served as a hydrogen gas separator. During operation, electrolyte was continuously pumped from the reservoir to the electrolytic cell and returned to the reservoir via a heat exchanger. No mercury salts were added to either catholyte. Details are in Table V. Ammonium chloride (NH2Cl) was used as the electrolyte at the lead cathode based on the data in the examples, and NH4C
PHM of terephthalic acid (TA) where l is higher as an electrolyte than ammonium sulfate (NH4)2S04
It was shown that the conversion rate to BA and higher current efficiency were provided.

表中のデータは鉛陰極でもつと能率のよい電解質が使用
されたが、鉛陰極を用いると貧弱な結果を与える電解質
で、鉛アマルガム陰極を用いるとより良好な結果が得ら
れたことを示す。
The data in the table shows that an electrolyte with a lead cathode was more efficient, but an electrolyte with a lead cathode gave poor results, and a lead amalgam cathode gave better results.

しかしながら連続運転で電流効率はいずれの陰極でもい
ずれの電解質でも能率の悪いレベル迄下落した。比較例
アマルガム分析を陰極の鉛アマルガム表面からの水銀の
損失がテレフタール酸の電気化学的還元中に起るかどう
かを決めるため連続還元の前後に行つた。
However, with continuous operation, the current efficiency decreased to inefficient levels for both cathodes and both electrolytes. Comparative amalgam analyzes were performed before and after successive reductions to determine whether mercury loss from the cathodic lead amalgam surface occurred during the electrochemical reduction of terephthalic acid.

従つてアマルガム陰極面の定性及び定量分析を得るため
X一線のエネルギー分散分析(EDAX)を比較例中で
報告された実験5593−140の前後に行つた。
Therefore, to obtain qualitative and quantitative analysis of the amalgam cathode surface, X-line energy dispersive analysis (EDAX) was performed before and after experiment 5593-140 reported in the comparative example.

陰極の鉛アマルガム面上の水銀含量は実験後減少してい
た。陰極面上の鉛と鉄の含量は増加していた。実験後新
鮮な表面をさらすため表面を軽く擦りへらし且つ表面を
再びEDAXによつて分析した。結果は表の通りである
。上記のデータはテレフタール酸の電気化学的還元がア
マルガム化した鉛陰極の水銀表面含量を減少させ鉛含量
が増加することを示す。
The mercury content on the lead amalgam surface of the cathode decreased after the experiment. The content of lead and iron on the cathode surface was increasing. After the experiment, the surface was lightly abraded to expose a fresh surface and the surface was again analyzed by EDAX. The results are shown in the table. The above data show that electrochemical reduction of terephthalic acid decreases the mercury surface content and increases the lead content of the amalgamated lead cathode.

比較例 比較例Vとに使われる鉛アマルガム陰極を比較例の手順
で再度アマルガム化した。
Comparative Example The lead amalgam cathode used in Comparative Example V was again amalgamated using the procedure of Comparative Example.

実施例Vの手順を全く水銀添加をせずに繰返した。電解
質を標準分析技法を使つて水銀の原子吸収(AA)によ
つて3回、即ち5時間実験の前に2回、5時間実験の後
に一回分析した。第一回目の分析は新しくつくられた陰
極液のものであつた。第二回目の分析は鉛アマルガム陰
極に接触させる様に槽に陰極液をポンプで通した後であ
つた。陰極液の水銀含量は鉛アマルガム陰極との接触に
よつて増加させられ、第三回目の分析によつて示される
様にテレフタール酸のその後の還元と共に減少しz詳細
は表にある。実施例 1 比較例の手順で2回のテレフタール酸の連続還元を水銀
塩の添加をした場合及び添加しない場合について得られ
る電流効率を較べるため電解槽中で行つた。
The procedure of Example V was repeated without any mercury addition. The electrolyte was analyzed by mercury atomic absorption (AA) using standard analytical techniques three times: twice before the 5-hour run and once after the 5-hour run. The first analysis was of freshly made catholyte. The second analysis was after the catholyte was pumped through the bath in contact with the lead amalgam cathode. The mercury content of the catholyte was increased by contact with the lead amalgam cathode and decreased with the subsequent reduction of terephthalic acid as shown by the third analysis, details of which are in the table. Example 1 Two consecutive reductions of terephthalic acid were carried out in an electrolytic cell according to the procedure of the comparative example in order to compare the current efficiency obtained with and without the addition of a mercury salt.

陰極は99.9%水銀でアマルガムにされた電気的に純
粋な鉛であつた。実験の進行中電解槽に各時間毎に酢酸
第二水銀(HV(Ac)2)を周期的に加えることを行
つた。電解槽に酢酸第二水銀を加えなかつた対照実験も
行なつた。必要な塩として硫酸アンモニウムを使用する
連続運転の結果が表に示される。データは水銀の添加が
百万分の80部(80ppm)を越えて形成し始めるに
つれ、発生水素の量が減少し始め、電流効率(C.E.
)が増加し始めることを示す。
The cathode was electrically pure lead amalgamated with 99.9% mercury. Periodic additions of mercuric acetate (HV(Ac)2) were made to the electrolytic cell each hour during the course of the experiment. A control experiment was also conducted in which mercuric acetate was not added to the electrolytic cell. The results of continuous operation using ammonium sulfate as the required salt are shown in the table. The data shows that as mercury additions begin to form above 80 parts per million (80 ppm), the amount of hydrogen generated begins to decrease and the current efficiency (C.E.
) begins to increase.

上記のゼータは水銀が100ppmを越えて存在すると
、電流効率%の傾向が実施例Vの条件下では負から正の
率に逆になることを示す。実施例 比較例Vの手順をすべての実験に於いて酢酸第二水銀の
添加を使つて複数回の実験で繰返した。
The above zeta shows that when mercury is present above 100 ppm, the trend in % current efficiency reverses from negative to positive rates under the conditions of Example V. EXAMPLES The procedure of Comparative Example V was repeated in multiple experiments using the addition of mercuric acetate in all experiments.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 a)カソード(陰極)が固体でかつ金属であり、そ
の固体金属カソードが水銀とカソードの金属との合金(
アマルガム)の被覆表面を有し、上記カソードの被覆表
面がテレフタル酸のp−ヒドロキシメチル安息香酸への
還元のための電位よりも大きな水素過電圧を有し、かつ
b)上記のアマルガム被覆を連続的に再生するに十分な
水銀が水銀化合物として中に加えられている電解槽(セ
ル)中でテレフタル酸を電気化学的に還元することから
なるp−ヒドロキシメチル安息香酸の製造方法。 2 上記方法の電解槽中の陰極液が溶媒、テレフタル酸
、アンモニア、アンモニウム塩及び水銀化合物を含み、
電解槽中の陰極液の温度が約0℃から約100℃までの
範囲内であり、上記方法に加えられる電流密度が約1な
いし200A/dm^2までの範囲内である特許請求の
範囲第1項の方法。 3 上記カソードの上記金属が鉛及び、鉛と、カドミウ
ム、アンチモン、すず、及びビスマスからなる群から選
ばれる金属との合金からなる群から選ばれかつ上記水銀
化合物が水銀の可溶性塩である特許請求の範囲第1項の
方法。 4 上記水銀の可溶性塩が酢酸第2水銀、臭化第2水銀
、塩素酸第2水銀、塩化第2水銀、シアン化第2水銀か
らなる群から選ばれる特許請求の範囲第3項の方法。 5 上記カソードの金属が鉛であり、上記カソードの表
面が鉛アマルガムであつて、上記溶媒が水である特許請
求の範囲第4項の方法。 6 上記陰極液の上記アンモニウム塩が塩化アンモニウ
ム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウムであり、アン
モニウム塩の濃度が全溶液の約0.1から約10重量%
までの範囲内にあり、上記テレフタル酸の濃度が全溶液
の2重量%より大きい特許請求の範囲第2項の方法。 7 水酸化アンモニウムとして上記アンモニアの濃度が
2gのテレフタル酸当たり約1gの水酸化アンモニウム
から、1gのテレフタル酸当たり約1gの水酸化アンモ
ニウムまでの範囲内であつて、生じる溶液のpHが少な
くとも6.5ないし約9.5であつて、電流密度が約2
0ないし約100A/dm^2の範囲内であつてかつテ
レフタル酸のp−ヒドロキシメチル安息香酸への還元が
100%より低い特許請求の範囲第2項の方法。 8 上記p−ヒドロキシメチル安息香酸が、陰極液を酸
性にし、約75℃から約100℃までの範囲内の温度で
上記陰極液をろ過してテレフタル酸を取り除き、母液を
40℃以下の温度で冷却することにより、上記陰極液か
ら単離される特許請求の範囲第2項の方法。 9 上記方法が均質型の分離ダイアフラムであつてペル
フルオロスルホン酸の膜であるものを使用する特許請求
の範囲第1項の方法。 10 上記方法が連続方法である特許請求の範囲第1項
の方法。
[Scope of Claims] 1 a) The cathode is solid and metal, and the solid metal cathode is an alloy of mercury and the cathode metal (
amalgam), the coated surface of the cathode has a hydrogen overvoltage greater than the potential for the reduction of terephthalic acid to p-hydroxymethylbenzoic acid, and b) the amalgam coating is continuous. A process for the production of p-hydroxymethylbenzoic acid, which comprises electrochemically reducing terephthalic acid in an electrolytic cell in which sufficient mercury is added as a mercury compound to regenerate it into p-hydroxymethylbenzoic acid. 2 The catholyte in the electrolytic cell of the above method contains a solvent, terephthalic acid, ammonia, an ammonium salt and a mercury compound,
The temperature of the catholyte in the electrolytic cell is in the range from about 0°C to about 100°C, and the current density applied to the method is in the range from about 1 to 200 A/dm^2. Method in section 1. 3. A patent claim in which the metal of the cathode is selected from the group consisting of lead and an alloy of lead and a metal selected from the group consisting of cadmium, antimony, tin, and bismuth, and the mercury compound is a soluble salt of mercury. The method according to the first term of the scope. 4. The method of claim 3, wherein the soluble salt of mercury is selected from the group consisting of mercuric acetate, mercuric bromide, mercuric chlorate, mercuric chloride, and mercuric cyanide. 5. The method of claim 4, wherein the metal of the cathode is lead, the surface of the cathode is lead amalgam, and the solvent is water. 6 The ammonium salt of the catholyte is ammonium chloride, ammonium sulfate, or ammonium carbonate, and the concentration of the ammonium salt is about 0.1 to about 10% by weight of the total solution.
3. The method of claim 2, wherein the concentration of terephthalic acid is greater than 2% by weight of the total solution. 7. The concentration of said ammonia as ammonium hydroxide is in the range from about 1 g of ammonium hydroxide per 2 g of terephthalic acid to about 1 g of ammonium hydroxide per 1 g of terephthalic acid, and the pH of the resulting solution is at least 6. 5 to about 9.5 and the current density is about 2
3. The method of claim 2, wherein the reduction of terephthalic acid to p-hydroxymethylbenzoic acid is less than 100% in the range of 0 to about 100 A/dm^2. 8 The p-hydroxymethylbenzoic acid acidifies the catholyte, filtering the catholyte to remove terephthalic acid at a temperature within the range of about 75°C to about 100°C, and removing the mother liquor at a temperature below 40°C. 3. The method of claim 2, wherein the catholyte is isolated by cooling. 9. The method of claim 1, wherein said method uses a homogeneous separating diaphragm, which is a membrane of perfluorosulfonic acid. 10. The method of claim 1, wherein said method is a continuous method.
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