KR100543526B1 - Method for synthesizing terephthalic acid using high temperature and pressure water - Google Patents

Method for synthesizing terephthalic acid using high temperature and pressure water Download PDF

Info

Publication number
KR100543526B1
KR100543526B1 KR1020030024497A KR20030024497A KR100543526B1 KR 100543526 B1 KR100543526 B1 KR 100543526B1 KR 1020030024497 A KR1020030024497 A KR 1020030024497A KR 20030024497 A KR20030024497 A KR 20030024497A KR 100543526 B1 KR100543526 B1 KR 100543526B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terephthalic acid
paraxylene
reaction
temperature
high temperature
Prior art date
Application number
KR1020030024497A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20040090348A (en
Inventor
김재덕
임종성
이윤우
김영래
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020030024497A priority Critical patent/KR100543526B1/en
Publication of KR20040090348A publication Critical patent/KR20040090348A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100543526B1 publication Critical patent/KR100543526B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/285Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with peroxy-compounds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 반응매체로서 240 내지 400 ℃의 온도 범위 및 220 내지 300 bar의 압력 범위에 있는 과량의 고온고압수를 사용하고, 일체의 촉매를 사용하지 아니하며, 산화제로서 과산화수소 또는 산소를 사용하여 파라크실렌(para-xylene)을 산화시킴으로써 테레프탈산을 합성하는 방법에 관한 것으로, 기존의 테레프탈산 합성방법과 비교하여, 인체에 미치는 독성이 적고, 장치의 부식 속도가 감소하여, 보다 안전하고 경제적으로 테레프탈산을 제조할 수 있는 테레프탈산 합성방법을 제공한다.The present invention uses an excess of high temperature and high pressure water in a temperature range of 240 to 400 ℃ and a pressure range of 220 to 300 bar as a reaction medium, does not use any catalyst, and uses hydrogen peroxide or oxygen as an oxidizing agent. The present invention relates to a method for synthesizing terephthalic acid by oxidizing (para-xylene), which is less toxic to the human body than the conventional terephthalic acid synthesis method, and the corrosion rate of the device is reduced, resulting in safer and more economical production of terephthalic acid. It provides a terephthalic acid synthesis method that can be.

Description

고온고압수를 사용한 테레프탈산의 합성방법{METHOD FOR SYNTHESIZING TEREPHTHALIC ACID USING HIGH TEMPERATURE AND PRESSURE WATER} Synthesis method of terephthalic acid using high temperature and high pressure water {METHOD FOR SYNTHESIZING TEREPHTHALIC ACID USING HIGH TEMPERATURE AND PRESSURE WATER}

도 1은 회분식 반응 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 1 schematically shows a batch reaction device.

도 2는 연속식 반응 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.2 schematically shows a continuous reactor.

*** 도면의 주요부분 설명 ****** Description of the main parts of the drawing ***

A1 : 펌프 A2 : 예열기A1: Pump A2: Preheater

A3 : 안전 파열판 A4 : 반응기A3: safety rupture plate A4: reactor

A5 : 시료 채취 루프 A6 : 시료 채취기A5: Sampling Loop A6: Sampling Machine

A7 : 압력 조절 밸브 A8 : 1차 저장조A7: pressure regulating valve A8: primary reservoir

A9 : 냉각기 A10 : 2차 저장조A9: cooler A10: secondary reservoir

A11 : 파라크실렌 저장조A11: paraxylene reservoir

본 발명은 유기물과 산소의 용해력이 큰 고온고압수에서, 촉매를 사용하지 아니하고, 원료인 파라크실렌(para-xylene)을 산소 또는 과산화수소를 이용하여 부분 산화반응시킴으로써 테레프탈산을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing terephthalic acid by partially oxidizing paraxylene (raw material) using oxygen or hydrogen peroxide without using a catalyst in high temperature and high pressure water having high solubility of organic matter and oxygen.

테레프탈산은 폴리에스테르 섬유 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 원료로서 널리 사용되는 물질이다. 기존의 테레프탈산 제조방법은 주로 초산 매체하에서 코발트, 몰리브텐, 망간, 브롬 계열의 촉매를 사용하여 원료인 파라크실렌을 산화시켜서 제조한다. 그러나, 이러한 기존의 합성 방법의 반응매체로 사용되는 초산과 촉매로 사용되는 브롬계열 물질은 인체에 독성이 있고, 코발트 또는 몰리브덴 촉매는 가격이 고가이며 브롬 계열의 촉매는 장치의 부식속도 증가시키는 등의 요인 때문에 공정의 경제성이 떨어진다는 문제점이 있다. 또한, 이러한 합성법의 촉매로서 통상적으로 사용되는 브롬 성분으로는 브롬산, 망간브로마이드, 코발트브로마이드, 브롬화나트륨, 브롬화칼륨, 암모늄브로마이드, 테트라브롬화에탄 등의 화합물 중 적어도 한 가지 이상을 사용하고 있는데, 이들 중 일부 브롬 화합물들은 상대적으로 낮은 촉매 활성도를 지니고 있어서, 브롬 성분의 전구물질을 잘못 선정할 경우 의도하는 효과를 얻기 어렵고, 브롬산의 경우에는 가격이 싸고 효율이 뛰어나지만 강한 부식성을 가지고 있어서 공정에 단일 전구체로 적용할 경우 공정 설비를 부식시키고 취급이 위험하다는 단점을 가지고 있다. Terephthalic acid is a widely used material as a raw material for polyester fibers and polyethylene terephthalate. The conventional method for producing terephthalic acid is mainly prepared by oxidizing paraxylene as a raw material using a catalyst of cobalt, molybdenum, manganese, bromine under acetic acid medium. However, acetic acid and bromine-based materials used as reaction medium of the conventional synthesis method are toxic to humans, cobalt or molybdenum catalysts are expensive and bromine-based catalysts increase the corrosion rate of the device. There is a problem that the economic feasibility of the process is poor due to the factor. In addition, as a bromine component commonly used as a catalyst for the synthesis method, at least one or more of compounds such as bromic acid, manganese bromide, cobalt bromide, sodium bromide, potassium bromide, ammonium bromide, and tetrabromethane are used. Some bromine compounds have relatively low catalytic activity, so it is difficult to achieve the intended effect when the bromine precursor is incorrectly selected. In the case of bromic acid, it is cheap and efficient, but has a strong corrosiveness. The application of a single precursor has the disadvantage of corrosive process equipment and dangerous handling.

테레프탈산의 기존 합성 방법에 있어서, 산화는 대략 30% 정도의 물을 함유한 초산 매체 하에서 파라크실렌과 공기를 공급하면서 150 ℃ ~ 220 ℃의 온도에서 반응을 진행시킴으로써 수행된다. In the conventional method for synthesizing terephthalic acid, oxidation is carried out by advancing the reaction at a temperature of 150 ° C. to 220 ° C. while supplying paraxylene and air under an acetic acid medium containing approximately 30% water.

기존의 테레프탈산을 제조하기 위하여 제안된 방법으로서, 일본특허공개 제131,303호에는 파라톨루알데하이드 3 ~ 35 중량%를 포함하는 파라크실렌을 원료 로 하고, 용매로서 저급 지방족 모노카르복실산을 사용하고, 용매에 대하여 망간 원자 50 ~ 1000 중량ppm, 코발트 원자 50 ~ 2000 중량ppm, 브롬 원자 100 ~ 4000 중량ppm을 포함하는 촉매의 존재 하에서 120 ℃ ~ 240 ℃의 온도로 분자상의 산소 함유 가스를 이용하여 액상 산화시키는 방법이 개시되어 있다. As a method proposed for preparing a conventional terephthalic acid, Japanese Patent Application Laid-Open No. 131,303 uses paraxylene containing 3 to 35% by weight of paratolualdehyde as a raw material, and uses a lower aliphatic monocarboxylic acid as a solvent. Liquid phase oxidation using molecular oxygen-containing gas at a temperature of 120 ° C to 240 ° C in the presence of a catalyst containing 50 to 1000 ppm by weight of manganese atoms, 50 to 2000 ppm by weight of cobalt atoms, and 100 to 4000 ppm by weight of bromine atoms. A method of making is disclosed.

또한, 일본특허공개 제247,925호에는 파라크실렌의 액산 산화에 의하여 얻어지는 테레프탈산을 고액 분리 및 건조하는 테레프탈산의 제조방법이 개시되어 있지만, 상기 기재된 바에 따른면, 용매로서 초산, 프로피온산, n-낙산, 이소낙산, n-길초산, 트리메틸 초산, 카프로산 등의 지방족 카르본산 또는 이들과 물과의 혼합물을 예시하고 있으며, 촉매는 용매에 대하여 코발트 10 ~ 10.000 ppm, 망간 화합물은 코발트에 대한 원자비로서 0.001 ~ 10, 브롬 화합물은 0.1 ~ 10으로 제시되었으며, 산화 반응 온도는 150 ℃ ~ 270 ℃로 되어 있다.In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 247,925 discloses a method for producing terephthalic acid by solid-liquid separation and drying of terephthalic acid obtained by the liquid acid oxidation of paraxylene, but as described above, acetic acid, propionic acid, n-butyric acid, and iso Aliphatic carboxylic acids such as butyric acid, n-gilic acid, trimethyl acetate, caproic acid, or mixtures thereof with water, catalysts with cobalt 10 to 10.000 ppm with respect to solvents, manganese compounds with atomic ratio of cobalt 0.001 ~ 10, bromine compound is presented as 0.1 ~ 10, the oxidation reaction temperature is 150 ℃ ~ 270 ℃.

미국특허 제6,307,099호에는 테레프탈산 제조에 관하여 브롬과 같은 조촉매가 용해된 중금속 촉매계의 존재 하에서 저급 C2 내지 C6 지방족 모노카르복실산 및 초산을 포함하는 반응매체 중의 산소분자를 사용하는 파라크실렌의 액상 산화반응이 기재되어 있다.U.S. Patent No. 6,307,099 discloses paraxylene using oxygen molecules in a reaction medium containing lower C 2 to C 6 aliphatic monocarboxylic acids and acetic acid in the presence of a heavy metal catalyst system in which a promoter such as bromine is dissolved in the preparation of terephthalic acid. Liquid phase oxidation is described.

이러한 기존의 공정들은 낮은 반응온도로 인하여 목적하지 않은 산화반응 부산물의 형성, 인체에 독성이 큰 반응 매체와 반응 촉매의 사용, 브롬계 촉매에 의한 장치의 부식 등의 문제를 가지고 있기 때문에, 궁극적으로 경제성이 떨어지는 원인이 되고 있다.Because these existing processes have problems such as the formation of undesired oxidation by-products due to low reaction temperatures, the use of reaction media and reaction catalysts that are toxic to humans, and the corrosion of the device by bromine catalysts, ultimately, It is causing economic deterioration.

한편, 고온고압수(초임계수 및 아임계수)는 유기물 및 산소와 같은 기체에 대한 용해력이 크기 때문에 반응에 관여하는 원료들을 균일상으로 유지할 수 있고, 반응온도와 압력 등의 조절범위가 넓어서 반응계의 물성을 임의로 적절하게 조절할 수 있으며, 반응 후 용매와 원료 및 생성물 등의 유기물을 비교적 간단하게 분리할 수 있다는 장점을 갖는다. 균일상에서의 반응은 상 사이의 물질 전달 저항이 없기 때문에 물질 전달 속도가 지배단계였던 반응속도를 크게 향상시킬 수 있으며, 반응 물질들의 신속한 이동에 의하여 반응열이 제거되어 부반응을 억제시키는 역할을 한다. 따라서, 고온고압수 산화기술은 난분해성 물질을 완전 산화시키는데 유용하다고 알려져 있다.On the other hand, high temperature and high pressure water (supercritical water and subcritical water) has a high dissolving power for gases such as organic matter and oxygen, so that raw materials involved in the reaction can be maintained in a uniform phase. The physical properties can be arbitrarily adjusted appropriately, and there is an advantage in that organic matters such as a solvent and a raw material and a product can be separated relatively simply after the reaction. Since the reaction in the homogeneous phase does not have mass transfer resistance between the phases, it is possible to greatly improve the reaction rate in which the mass transfer rate is the dominant stage, and the heat of reaction is removed by the rapid movement of the reactants to suppress side reactions. Therefore, high temperature and high pressure water oxidation techniques are known to be useful for the complete oxidation of hardly decomposable materials.

본 발명에 따른 방법은 반응매체로서 고온고압수와 같은 물을 이용하기 때문에, 보다 효과적으로 테레프탈산을 제조할 수 있으며, 인체에 미치는 독성이 없고, 고가의 촉매를 사용하지 아니하며, 브롬계의 촉매를 사용하지 않기 때문에 장치의 부식 속도를 줄일 수 있다는 장점이 있다.Since the method according to the present invention uses water such as high temperature and high pressure water as a reaction medium, it is possible to produce terephthalic acid more effectively, has no toxicity to the human body, does not use expensive catalysts, and uses bromine catalysts. This does not have the advantage of reducing the corrosion rate of the device.

상기한 바와 같이, 본 발명은 반응매체로서 240 내지 400 ℃의 온도 범위 및 220 내지 300 bar의 압력 범위에 있는 과량의 고온고압수를 사용하고 일체의 촉매를 사용하지 아니하고 파라크실렌을 산화시켜서 테레프탈산을 합성하는 방법을 제공함으로써, 기존 테레프탈산 합성방법과 비교하여 인체에 미치는 독성이 적고, 장치의 부식 속도가 감소하여, 보다 안전하고 경제적으로 테레프탈산을 합성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. As described above, the present invention uses an excess of high temperature and high pressure water in a temperature range of 240 to 400 ℃ and a pressure range of 220 to 300 bar as a reaction medium and oxidizes paraxylene without using any catalyst to produce terephthalic acid. It is an object of the present invention to provide a method for synthesizing terephthalic acid, which is less toxic to the human body than the conventional terephthalic acid synthesis method, the corrosion rate of the device is reduced, and more economically and safely.

본 발명은 반응매체로서 240 내지 400 ℃의 온도 범위 및 220 내지 300 bar의 압력 범위에 있는 고온고압수를 사용하고, 촉매를 사용하지 아니하며, 산화제로서 과산화수소 또는 산소를 사용하여 파라크실렌(para-xylene)을 부분 산화반응시킴으로써 테레프탈산을 합성하는 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명의 테레프탈산 합성방법은, 통상적인 테레프탈산 제조공정과는 달리, 촉매를 사용하지 아니하고, 반응매체로서 고온고압수를 사용하며, 산화제로서 과산화수소 또는 산소를 사용하여 파라크실렌을 산화반응시킨다. The present invention uses a high temperature and high pressure water in a temperature range of 240 to 400 ℃ and a pressure range of 220 to 300 bar as a reaction medium, does not use a catalyst, using hydrogen peroxide or oxygen as an oxidizing agent (para-xylene) The present invention relates to a method for synthesizing terephthalic acid by partial oxidation reaction. That is, the terephthalic acid synthesis method of the present invention, unlike the conventional terephthalic acid production process, using a high temperature and high pressure water as a reaction medium, and using a hydrogen peroxide or oxygen as an oxidizing agent to oxidize paraxylene.

이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail as follows.

본 발명에서는 촉매를 사용하지 아니하고 파라크실렌을 산화반응시키기 위하여 반응매체로서 240 내지 400 ℃의 온도 범위 및 220 내지 300 bar의 압력 범위에 있는 과량의 고온고압수를 사용한다. 물의 임계점은 374℃, 221 bar이다. 상기 물의 임계점 이상의 온도 및 압력에 있는 고온고압수를 초임계수라하고, 상기 물의 임계점 이하의 온도 및 압력에 있는 고온고압수를 아임계수라한다. 본 발명의 공정은 온도 240 ~ 400 ℃, 압력 220 ~ 300 bar 하에서 반응을 진행시키는 것이 바람직하지만, 본 발명의 반응 조건이 상기 온도 및 압력범위로 제한되는 것은 아니다. 또한, 반응계에 공급되는 산화제로서 과산화수소 또는 산소를 사용하며, 그 사용량은, 파라크실렌 1 몰 당, 과산화수소의 경우 1 ~ 30 몰 범위인 것이 바람직하고, 4 ~ 15 몰 범위가 보다 바람직하며, 산소의 경우 1 ~ 15 몰 범위인 것이 바람직하다. 상기 온도, 압력 및 산화제 주입량 등의 조건 범위는 이들을 변화시키는 실험을 통하여 결정하였다.In the present invention, in order to oxidize paraxylene without using a catalyst, an excessively high temperature and high pressure water in a temperature range of 240 to 400 ° C. and a pressure range of 220 to 300 bar is used as a reaction medium. The critical point of water is 374 ° C., 221 bar. The high temperature high pressure water at the temperature and pressure above the critical point of the water is called supercritical water, and the high temperature high pressure water at the temperature and pressure below the critical point of the water is called the subcritical water. In the process of the present invention, the reaction is preferably carried out at a temperature of 240 to 400 ° C. and a pressure of 220 to 300 bar. In addition, hydrogen peroxide or oxygen is used as the oxidizing agent supplied to the reaction system, and the amount of the peroxide used is preferably in the range of 1 to 30 moles, more preferably 4 to 15 moles in the case of hydrogen peroxide, per mole of paraxylene. It is preferably in the range of 1 to 15 moles. Condition ranges such as temperature, pressure, and oxidant injection amount were determined through experiments varying them.

또한, 본 발명은 회분식 공정과 연속식 공정 모두에 있어서 효과적이다.The present invention is also effective in both batch and continuous processes.

우선, 본 발명에 따른 도 1의 회분식 공정을 설명하면 다음과 같다:First, the batch process of FIG. 1 according to the present invention is described as follows:

파라크실렌 저장조(A11)에 들어있는 파라크실렌 일정량을 반응기(A4)에 넣고, 펌프(A1)로 가압하고, 예열기(A2)로 원하는 온도로 높인 후, 반응기(A4)에 반응매체인 고온고압수를 일정량 넣는다. 반응기(A4)의 외부에 설치된 히팅쟈켓으로 반응기(A4)를 가열하여 반응기 온도를 원하는 온도로 높인다. 그리고 나서, 펌프(A1)로 가압하고 예열기(A2)로 원하는 온도로 높이고, 산화제인 과산화수소 또는 산소 일정량을 반응기(A4)에 넣은 후, 원하는 압력에 도달할 때까지 펌프(A1)로 물을 추가적으로 공급한다. 반응기(A4)에 부착된 혼합기를 가동하면서 일정시간이 경과할 때마다 시료 채취 루프(A5)를 통해 시료를 채취한다. 채취한 시료를 시료 채취기(A6)로 이동시켜 기체와 액체로 분리한 후, 각각 시료의 양과 조성을 분석한다. 이 때, 산화반응이 급속하게 빨리 진행되어 반응기(A4)의 압력이 급격하게 상승하는 경우, 안전을 위하여 설치된 안전 파열판(A3)이 파열된다.After placing a certain amount of paraxylene contained in the paraxylene storage tank A11 into the reactor A4, pressurizing it with a pump A1, raising the desired temperature with a preheater A2, and then heating the high temperature and high pressure water as a reaction medium in the reactor A4. Put a certain amount. The reactor A4 is heated with a heating jacket installed outside the reactor A4 to raise the reactor temperature to a desired temperature. Then, pressurize with pump A1 and raise to desired temperature with preheater A2, add a certain amount of hydrogen peroxide or oxygen as oxidant into reactor A4, and then add water with pump A1 until the desired pressure is reached. Supply. The sample is taken through the sampling loop A5 every time a certain time passes while the mixer attached to the reactor A4 is operated. The collected sample is moved to a sampler A6 and separated into a gas and a liquid, and then the amount and composition of each sample are analyzed. At this time, when the oxidation reaction proceeds rapidly and the pressure of the reactor A4 rises sharply, the safety rupture plate A3 installed for safety ruptures.

다음으로, 본 발명에 의한 도 2의 연속식 공정을 설명하면 다음과 같다:Next, the continuous process of FIG. 2 according to the present invention is described as follows:

반응기(A4)에 반응매체인 고온고압수를 넣고 외부에 설치된 히팅쟈켓에 의하여 일정한 온도로 가열하고 교반기를 가동시킨다. 이미 일정한 조성으로 혼합되어 있는 물과 과산화수소 및 파라크실렌을 펌프(A1)에 의하여 가압하고, 예열기(A2)로 원하는 온도까지 승온시킨 후, 반응기(A4)에 일정한 유량으로 주입한다. 이 때, 산화반응 속도가 급속하게 증가되어 반응기(A4)의 압력이 급격하게 상승할 경우, 안전을 위하여 설치된 안전 파열판(A3)이 파열된다. 반응기를 통과한 유체를 1차 저장조(A8)로 이동시킨 후, 반응생성물 중 상온에서 고체인 테레프탈산의 침전에 의한 장치의 막힘 현상을 방지하기 위하여, 펌프(A1)에서 용해제로서 공급되는 메탄올, 수산화나트륨 수용액, 암모니아수 등과 혼합한다. 냉각기(A9)를 사용하여 상기 유체의 온도를 낮추고, 압력조절밸브(A7)를 사용하여 상압으로 감압시키고, 시료 채취기(A6)로 이동시켜 기체와 액체로 분리한 후, 각각 시료의 양과 조성을 분석한다.Into the reactor (A4), a high temperature, high pressure water, which is a reaction medium, is heated to a constant temperature by an external heating jacket, and the stirrer is operated. Water, hydrogen peroxide and paraxylene already mixed in a constant composition are pressurized by the pump A1, heated up to a desired temperature by the preheater A2, and then injected into the reactor A4 at a constant flow rate. At this time, when the oxidation reaction rate is rapidly increased and the pressure of the reactor A4 rises rapidly, the safety rupture plate A3 installed for safety ruptures. After moving the fluid through the reactor to the primary storage tank (A8), in order to prevent clogging of the device by precipitation of terephthalic acid solid at room temperature in the reaction product, methanol, hydroxide supplied as a solvent from the pump (A1) Mix with aqueous sodium solution, ammonia water and the like. Lower the temperature of the fluid using a cooler (A9), depressurize to atmospheric pressure using a pressure control valve (A7), move to a sampler (A6) to separate the gas and liquid, and then analyze the amount and composition of the sample, respectively. do.

하기의 실시예들를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명할 것이나, 본 발명이 이들 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

< 실시예 1 ><Example 1>

도 1과 같은 회분식 장치의 반응기(부피 1391 ml)에서 과량의 고온고압수를 반응매체로 하여 파라크실렌과 과산화수소를 반응시켜 테레프탈산을 제조하였다. 우선, 파라크실렌을 5.0g, 과산화수소 52.5g 및 물 1000g을 넣고, 히팅 쟈켓을 이용하여 가열하여 온도조절기로 반응온도를 240 ℃로 유지하고, 반응기에 물을 추가적으로 공급하는 것에 의하여 반응압력을 220 bar로 일정하게 유지시켰다. Terephthalic acid was prepared by reacting paraxylene with hydrogen peroxide using an excess of high temperature and high pressure water as a reaction medium in a reactor (volume 1391 ml) of a batch device as shown in FIG. 1. First, 5.0 g of para-xylene, 52.5 g of hydrogen peroxide and 1000 g of water are added thereto, and heated using a heating jacket to maintain the reaction temperature at 240 ° C. with a temperature controller. Kept constant.

파라크실렌의 부분 산화반응은 반응이 시작된 후 20분 이내에 대부분 종료되었지만, 반응물들 간의 충분한 반응을 유도하기 위하여 반응시간을 120분으로 설정하였다.The partial oxidation of paraxylene was mostly terminated within 20 minutes after the start of the reaction, but the reaction time was set to 120 minutes to induce sufficient reaction between the reactants.

원하는 반응 시간이 경과되어 시료를 채취할 때, 반응 생성물의 산화 반응이 일어날 수 있으므로, 되도록 신속하게 냉각시킬 필요가 있으며, 그 이후의 불필요한 반응을 최대한 억제하기 위하여 시료 채취기(A6)를 따로 설치하고, 반응기의 자체 압력에 의하여 반응물이 시료 채취기(A6)로 이동되도록 하였다. 이 때, 반응기의 높은 압력에 의하여 시료 채취기(A6)가 파열될 우려가 있으므로, 시료 채취기(A6) 앞에 고압 밸브들을 연결한 시료채취루프(A5)를 설치하였다. 부분 산화반응 후의 불필요한 반응의 발생 및 시료 채취기 파열의 위험을 감소시키기 위하 여, 상기 시료 채취 루프에서의 반응기의 압력 및 온도를 상압 및 상온 근처로 낮추었다.When the sample is taken after the desired reaction time has elapsed, an oxidation reaction of the reaction product may occur. Therefore, it is necessary to cool it as soon as possible. In order to suppress unnecessary reaction thereafter, a separate sampler A6 is installed. , The reactants were moved to the sampler A6 by the pressure of the reactor itself. At this time, since the sampler A6 may be ruptured due to the high pressure of the reactor, a sampling loop A5 having high pressure valves connected to the sampler A6 was installed. In order to reduce the occurrence of unnecessary reactions after partial oxidation and the risk of sampler rupture, the pressure and temperature of the reactor in the sampling loop were lowered to ambient and near room temperature.

시료 채취 후 얻어진 액상 및 기상 시료는 표1과 같은 방법으로 분석하였다.Liquid and gaseous samples obtained after sampling were analyzed in the same manner as in Table 1.

분석 대상 물질Analytical Substance 분석기Analyzer 분석 항목Analysis item 액상Liquid 액상 크로마토그래피Liquid Chromatography 테레프탈산 및 유기 불순물*Terephthalic Acid and Organic Impurities * 기상weather 기상 크로마토그래피Vapor phase chromatography 일산화탄소, 이산화탄소Carbon monoxide, carbon dioxide

* 유기 불순물: 파라톨루알데하이드, 파라톨루엔산(para-toluic acid), 4-카르복시벤즈 알데하이드 등과 같은 파라크실렌의 산화과정 중에 생성될 수 있는 유기 불순물.Organic impurities: Organic impurities that can be produced during the oxidation of paraxylene, such as paratolualdehyde, para-toluic acid, 4-carboxybenzaldehyde, and the like.

그 결과 생성된 테레프탈산의 선택도(생성된 테레프탈산의 양(g)/총 생성물의 양(g) ×100)는 24.9%로 나타났다.The selectivity of the resulting terephthalic acid (amount of terephthalic acid produced (g) / amount of total product (g) x 100) was found to be 24.9%.

< 실시예 2 ><Example 2>

반응온도를 300 ℃로 한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 사용하지 아니하고 파라크실렌을 회분식으로 부분 산화시켜 테레프탈산을 제조하였다. 그 결과 생성된 테레프탈산의 선택도는 29.0%로 나타났다.Except that the reaction temperature was 300 ℃, in the same manner as in Example 1 without using a catalyst, paraxylene was partially oxidized batchwise to prepare terephthalic acid. The selectivity of the resulting terephthalic acid was 29.0%.

< 실시예 3 ><Example 3>

반응온도를 350 ℃로 한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 사용하지 아니하고 파라크실렌을 회분식으로 부분 산화시켜 테레프탈산을 제조하였다. 그 결과 생성된 테레프탈산의 선택도는 1.9%로 나타났다.Terephthalic acid was prepared by partially oxidizing paraxylene batchwise without using a catalyst in the same manner as in Example 1, except that the reaction temperature was 350 ° C. The selectivity of the resulting terephthalic acid was found to be 1.9%.

< 실시예 4 ><Example 4>

반응온도를 374 ℃로 한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 사용하지 아니하고 파라크실렌을 회분식으로 부분 산화시켜 테레프탈산을 제조하였다. 그 결과 생성된 테레프탈산의 선택도는 1.2%였다.Except that the reaction temperature was 374 ℃, in the same manner as in Example 1 without using a catalyst, paraxylene was partially oxidized batchwise to prepare terephthalic acid. The selectivity of the resulting terephthalic acid was 1.2%.

< 실시예 5 ><Example 5>

반응온도를 400 ℃로 한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 사용하지 아니하고 파라크실렌을 회분식으로 부분 산화시켜 테레프탈산을 제조하였다. 그 결과 생성된 테레프탈산의 선택도는 4.6%였다.Terephthalic acid was prepared by partially oxidizing paraxylene batchwise without using a catalyst in the same manner as in Example 1, except that the reaction temperature was 400 ° C. The selectivity of the resulting terephthalic acid was 4.6%.

실시예 1 내지 5와 같이 수행된 회분식 장치를 이용한 파라크실렌의 부분 산화 반응의 조건 및 결과를 표 2에 나타내었다. Table 2 shows the conditions and results of the partial oxidation reaction of paraxylene using a batch device performed as in Examples 1 to 5.

구분 (단위)Classification (unit) 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 반응온도 (℃)Reaction temperature (℃) 240240 300300 350350 374374 400400 반응압력 (bar)Reaction pressure (bar) 220220 220220 220220 220220 220220 산화제 투입량 (몰비)Oxidizer input (molar ratio) 10.510.5 10.510.5 10.510.5 10.510.5 10.510.5 테레프탈산 (선택도,%)Terephthalic Acid (Selectivity,%) 24.924.9 2929 1.91.9 1.21.2 4.64.6

몰비 = 과산화수소 몰 / 파라크실렌 몰Molar ratio = hydrogen peroxide mole / paraxylene mole

Figure 112005048176959-pat00001
Figure 112005048176959-pat00001

< 실시예 6 ><Example 6>

도 2의 연속식 반응장치를 이용하여 고온고압수의 매체 하에서 파라크실렌을 과산화수소로 산화시켜서 연속식으로 테레프탈산을 제조하였다. 반응기를 히팅자켓으로 승온시켜 300 ℃로 유지시켰으며, 냉각기 후위에 설치된 압력조절밸브를 통하여 반응압력을 220 bar로 조절하였다.Terephthalic acid was continuously prepared by oxidizing paraxylene with hydrogen peroxide in a medium of high temperature and high pressure water using the continuous reactor of FIG. 2. The reactor was heated to a heating jacket and maintained at 300 ° C., and the reaction pressure was adjusted to 220 bar through a pressure control valve installed at the rear of the cooler.

이 실험에서 파라크실렌을 0.16 g/분의 유량으로 반응기에 투입하였고, 산화제로서 2.55 wt.% 과산화수소 수용액을 펌프에 의하여 15.7 g/분의 일정 유량으로 반응기에 투입하고, 투입된 파라크실렌과 과산화수소 수용액이 예열기를 통과하면서 기체상태로 변하여 반응기에 공급되도록 하였다. 이 때, 과산화수소는 파라크실렌에 대한 몰비 「과산화수소(몰)/파라크실렌(몰)」가 10.5가 되도록 하여 사용하였다. 또한, 반응 결과 생성된 테레프탈산을 함유한 반응 생성물을 1차 저장조로 이송시키고, 이후의 고형 생성물의 침전으로 인한 출구 배관의 막힘을 방지하기 위하여 냉각기 입구에서 용해제(메탄올, 수산화나트륨 또는 암모니아수)를 투입하여 고형 생성물을 액상으로 용해시킨 후, 압력조절밸브를 통하여 시료 채취기로 배출시켰다.In this experiment, paraxylene was introduced into the reactor at a flow rate of 0.16 g / min, an aqueous solution of 2.55 wt.% Hydrogen peroxide as an oxidant was introduced into the reactor at a constant flow rate of 15.7 g / min by a pump, and the added paraxylene and hydrogen peroxide solutions were The gaseous state was passed through the preheater to be fed to the reactor. At this time, hydrogen peroxide was used so that the molar ratio "hydrogen peroxide (mole) / paraxylene (mole)" with respect to para xylene became 10.5. In addition, a reaction product containing terephthalic acid produced as a result of the reaction is transferred to a primary storage tank, and a solvent (methanol, sodium hydroxide or ammonia water) is introduced at the inlet of the cooler in order to prevent the blockage of the outlet pipe due to precipitation of the solid product thereafter. The solid product was dissolved in the liquid phase, and then discharged to the sampler through the pressure control valve.

그 결과 생성된 테레프탈산의 선택도는 39.1%였다.The selectivity of the resulting terephthalic acid was 39.1%.

< 실시예 7 ><Example 7>

온도를 400 ℃로 한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 촉매를 사용하지 아니하고 연속식으로 파라크실렌을 부분 산화시켜 테레프탈산을 제조하였다. 그 결과 생성된 테레프탈산의 선택도는 4.2%였다. Terephthalic acid was prepared by partially oxidizing paraxylene without using a catalyst in the same manner as in Example 6 except that the temperature was 400 ° C. The selectivity of the resulting terephthalic acid was 4.2%.

상기의 실시예 6 및 7에서 수행된 연속식 파라크실렌 부분 산화 반응의 조건 및 결과를 표3에 나타내었다.Table 3 shows the conditions and results of the continuous paraxylene partial oxidation reaction carried out in Examples 6 and 7 above.

구분 (단위)Classification (unit) 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 반응온도 (℃)Reaction temperature (℃) 300300 400400 반응압력 (bar)Reaction pressure (bar) 220220 220220 산화제 투입량 (몰비)Oxidizer input (molar ratio) 10.510.5 10.510.5 테레프탈산 (선택도, %)Terephthalic acid (selectivity,%) 39.139.1 4.24.2

몰비 = 과산화수소 (몰) / 파라크실렌 (몰)Molar ratio = hydrogen peroxide (mole) / paraxylene (mole)

선택도 = 생성된 테레프탈산의 양(g) / 총 생성물질의 양(g) ×100 (%)Selectivity = amount of terephthalic acid produced (g) / total amount of product produced (g) × 100 (%)

이와 같이 고온고압수의 조건하에서 파라크실렌을 산화시키면 촉매가 필요없고, 초산과 같은 용매가 사용되지 않는 온화한 조건에서도 테레프탈산을 합성할 수 있다.Thus, oxidizing paraxylene under the condition of high temperature and high pressure water does not require a catalyst and can synthesize terephthalic acid even under mild conditions where no solvent such as acetic acid is used.

본 발명에 따른 방법에 의하여 테레프탈산을 제조하는 경우, 촉매를 사용하지 아니하고 반응매체로서 240 내지 400 ℃의 온도 범위 및 220 내지 300 bar의 압력 범위에 있는 과량의 고온고압수를 사용함으로써, 종래의 촉매와 초산 매체 하에서의 합성방법에 비하여 촉매로 인한 장치의 부식 및 독성물질에의 노출 위험과 같은 문제점들이 해소되며, 보다 경제적으로 테레프탈산을 제조할 수 있다.When preparing terephthalic acid by the method according to the invention, by using an excess of high temperature and high pressure water in the temperature range of 240 to 400 ℃ and the pressure range of 220 to 300 bar as a reaction medium without using a catalyst, Compared with the synthesis method under and acetic acid medium, problems such as the corrosion of the device due to the catalyst and the risk of exposure to toxic substances are eliminated, and the terephthalic acid can be produced more economically.

Claims (8)

파라크실렌을 산화시켜 테레프탈산을 제조하는 방법에 있어서, 촉매를 사용하지 아니하고, 반응매체로서 240 내지 400 ℃의 온도 범위 및 220 내지 300 bar의 압력 범위에 있는 과량의 고온고압수를 사용하고, 산화제로서 과산화수소 또는 산소를 사용하여, 이를 파라크실렌과 반응시켜 부분 산화시키는 단계를 포함하는 테레프탈산 합성방법.In the method for producing terephthalic acid by oxidizing paraxylene, without using a catalyst, using an excess of high temperature and high pressure water in the temperature range of 240 to 400 ℃ and pressure range of 220 to 300 bar as a reaction medium, and as an oxidizing agent A method for synthesizing terephthalic acid, using hydrogen peroxide or oxygen, and reacting it with paraxylene to partially oxidize it. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 산화제로서 파라크실렌 1 몰에 대하여 1 ~ 30 몰의 과산화수소를 사용하는 테레프탈산 합성방법.The method for synthesizing terephthalic acid according to claim 1, wherein 1 to 30 mol of hydrogen peroxide is used with respect to 1 mol of paraxylene as the oxidizing agent. 제 1 항에 있어서, 산화제로서 파라크실렌 1 몰에 대하여 1 ~ 15 몰의 산소를 사용하는 테레프탈산 합성방법.The method for synthesizing terephthalic acid according to claim 1, wherein 1 to 15 moles of oxygen per 1 mole of paraxylene is used as the oxidizing agent. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020030024497A 2003-04-17 2003-04-17 Method for synthesizing terephthalic acid using high temperature and pressure water KR100543526B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030024497A KR100543526B1 (en) 2003-04-17 2003-04-17 Method for synthesizing terephthalic acid using high temperature and pressure water

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030024497A KR100543526B1 (en) 2003-04-17 2003-04-17 Method for synthesizing terephthalic acid using high temperature and pressure water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040090348A KR20040090348A (en) 2004-10-22
KR100543526B1 true KR100543526B1 (en) 2006-01-31

Family

ID=37371495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030024497A KR100543526B1 (en) 2003-04-17 2003-04-17 Method for synthesizing terephthalic acid using high temperature and pressure water

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100543526B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040090348A (en) 2004-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1301456B1 (en) Production of aromatic carboxylic acids
US20030229247A1 (en) Process for producig carboxylic acids
US7060853B2 (en) Method for increasing oxidation reactor production capacity
US20020091285A1 (en) Method for increasing oxidation reactor production capacity
WO2001051442A2 (en) Improved process for producing carboxylic acids
EP1806331A2 (en) Liquid-phase (Amm)oxidation process
US4346232A (en) Process for producing aromatic polycarboxylic acid
JP2011520795A (en) Catalytic oxidation reaction for the production of aromatic carboxylic acids in supercritical or near supercritical water
KR100543526B1 (en) Method for synthesizing terephthalic acid using high temperature and pressure water
WO2001051443A2 (en) Method for increasing oxidation reactor production capacity
JPH02138150A (en) Preparation of dicarboxylic acids and derivatives thereof
US4835308A (en) Process for producing trimellitic acid
JPH0257528B2 (en)
WO2002055468A1 (en) Improved process for producing carboxylic acids
US10421925B2 (en) Process for the oxidative cleavage of vicinal diols
EP1542958B1 (en) Process for producing aromatic dicarboxylic acids under supercritical conditions
CS197297B2 (en) Process for preparing isophthalic or terephthalic acid by oxidation of m-xylene or p-xylene or p-xylene with oxygen at increased temperature to 275degree at the presence of liquid benzoic acid
Zhu et al. Oxidative dissolution of cobalt oxalate and manganese oxalate in acetic acid solutions
KR100787767B1 (en) Improved Process for Producing Carboxylic Acids
EP1728778B1 (en) Process for the production of trimellitic acid
WO2008057924A1 (en) Oxidation reaction for producing aromatic carboxylic acids
TS et al. PONTDENEMOURS AND COMPANY [US/US]; 1007
JPH04221341A (en) Production of carboxybiphenyl compound
CA2432103A1 (en) Method for increasing oxidation reactor production capacity
JPH0357887B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20111230

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130102

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee