PL102649B1 - Sposob wytwarzania kwasu tereftalowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kwasu tereftalowegó przez zastosowanie jako substancji wyjscio¬ wej tereftalanu dwupotasowego. Sposób ten pozwala otrzy¬ mac kwas tereftalowy o wysokiej czystosci umozliwiajacej bezposrednie jego zastosowanie do wytwarzania wlókien 5 poliestrowych o doskonalej jakosci.

Jest rzecza znana, ze tereftalan dwupotasowy stanowi jedna z przystepnych mozliwosci przemyslowego wytwa¬ rzania kwasu tereftalowegó. Istotnie wiadomo, ze do tere¬ ftalanu dwupotasowego dochodzi sie przez dysmutacje 10 benzoesanu potasu w temperaturze podwyzszonej. Proces taki, zwykle zwany przez specjalistów metoda Henkela, byl przedmiotem licznych patentów. W szczególnosci sposób ten jest opisany w opisie patentowym francuskim nr 2 143401. 15 Przemiana tereftalanu dwupotasowego pochodzacego z dysmutacji benzoesanu potasu równiez byla przedmiotem licznych patentów. Najbardziej interesujace sposoby sa takie, w których poddaje sie reakcji tereftalan dwupotasowy z kwasem benzoesowym. Wyzszosc tych sposobów wynika 20 z faktu, ze w tym samym czasie co kwas tereftalowy równiez otrzymuje sie benzoesan potasu bezposrednio zawracany do fazy dysmutacji.

Proponowano przetwarzanie tereftalanu dwupotasowego na kwas tereftalowy za pomoca kwasu benzoesowego w pro- 25 cesie prowadzonym w jednej lub kilku strefach reakcji. Na ogól zaleca sie prowadzenie procesu przemiany tereftalanu -dwupotasowego na kwas tereftalowy w dwóch etapach.

Podczas pierwszego etapu tereftalan dwupotasowy poddaje : sie reakcji z kwasem benzoesowym w sposób powodujacy 30 2 wyodrebnienie w stanie stalym kwasnego tereftalanu po¬ tasu. W drugim etapie kwasny tereftalan przetwarza sie na kwas tereftalowy za pomoca dodatkowej ilosci kwasu benzoesowego. Takie sposoby sa opisane np. w opisach patentowych francuskich nr 1 170 781, nr 1 335 202^ nr 2 140 168, w opisie patentowym angielskim nr 975 113 i w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 2 846 468.

Proponowano równiez kilka sposobów prowadzenia procesu w pojedynczej strefie reakcji przy jednorazowym dodaniu kwasu benzoesowego, tak jak opisano w opisie patentowym japonskim nr 14575/66 i w opisie St. Zjedn.

Ameryki nr 2 846 468. Wedlug tych sposobów tereftalan dwupotasowy w roztworze wodnym, prawie nasyconym, poddaje sie reakcji z kwasem benzoesowym uzytym w nad¬ miarze. Po zakonczeniu reakcji oddziela sie faze stala stanowiaca kwas tereftalowy, kwas benzoesowy i benzoesan potasu, po czym stala mieszanine rozprasza sie w wodzie i ogrzewa. Obróbka ta musi byc powtarzana wielokrotnie azeby otrzymac kwas tereftalowy o zadowalajacej liczbie kwasowej. Sprawdzilo sie jednak, ze tymi sposobami bylo bardzo trudno uzyskac kwas tereftalowy bezposrednio nadajacy sie do wytwarzania wlókien poliestrowych o do¬ skonalej jakosci.

Obecnie wynaleziono sposób otrzymywania kwasu tere¬ ftalowegó przez poddanie reakcji tereftalanu dwupotaso¬ wego z kwasem benzoesowym, prowadzony w jednej strefie reakcji i umozliwiajacy uzyskanie kwasu tereftalowe¬ gó bezposrednio nadajacego sie do wytwarzania wlókien poliestrowych o doskonalej jakosci. 102 649102 649 Sposób wedlug wynalazku -charakteryzuje sie tym, ze prowadzi sie kolejno nastepujace czynnosci: Najpierw poddaje sie kontaktowi tereftalan dwupotasowy z kwasem benzoesowym w srodowisku wodnym zawieraja¬ cym benzoesan potasu, w temperaturze powyzej 20 °C, 5 przy czym ilosc poszczególnych wprowadzonych skladników w 1 kg wody powinna wynosic 0,05 — 1,2 mola benzoesanu potasu, ponizej 0,40 mola tereftalanu dwupotasowego a stosunek molowy kwasu benzoesowego do tereftalanu dwupotasowego powinien wynosic 4—12, nastepnie od- io dziela sie; kwas tereftalowy od jego lugów macierzystych w temperaturze powyzej 80 °C, w dowolny sposób, po czym poddaje sie kwas tereftalowy obróbce oczyszczania.

Sposób wedlug wynalazku wnosi dwa istotne szczególy, mianowicie przemiane tereftalanu dwupotasowego w roz- 15 cienczonym srodowisku i od poczatku obecnosc benzoesanu potasu. Istotnie, zostalo stwierdzone, ze obecnosc benzo¬ esanu potasu w okreslonym przedziale stezenia, podczas trwania reakcji przemiany tereftalanu dwupotasowego, umozliwia otrzymanie czystego kwasu tereftalowego, 20 unikajac koniecznosci wytracania kwasu benzoesowego obecnego w stanie wolnym lub w postaci zespolonej.

Przedstawiony sposób szczególnie stosuje sie do tere¬ ftalanu dwupotasowego otrzymywanego z procesu Henkela przez dysmutacje benzoesanu potasu. Z tego wzgledu 25 w celu uproszczenia, dalsze objasnienia beda sie odnosic do tereftalanu dwupotasowego otrzymywanego z procesu Henkela, lecz nalezy rozumiec, ze wynalazek dotyczy przemiany tereftalanu dwupotasowego na kwas tereftalowy bez wzgledu na pochodzenie jego soli potasowej. 30 Mieszaninawprowadzona dostrefy reakcji,poza glównymi skladnikami uprzednio okreslonymi, moze zawierac rózne zanieczyszczenia zwiazane z rodzajem sposobu otrzymania tereftalanu dwupotasowego. W przypadku procesu Henkela mozna wymienic o-ftalan dwupotasowy, izoftalan dwupo- 35 tasowy i sole potasowe kwasów benzotrójkarboksylowych obecnych w ich postaciach izomerycznych.

W strefie reakcji stanowiacej jeden, ewentualnie kilka reaktorów zawierajacych mieszadlo, utrzymuje sie tem¬ perature zazwyczaj w zakresie 80—250eC, korzystnie 40 90—150°C. Jako ogólna zasade przyjmuje sie obecnosc w strefie reakcji^na 1 kg wprowadzonej wody 0,1—0,40 mola tereftalanu dwupotasowego. Ilosc poczatkowo wpro¬ wadzonego benzoesanu potasu korzystnie wynosi 0,2—0,8 mola na 1 kg wody. Czesc benzoesanu potasu pochodzi ze 45 strefy dysmutacji, kiedy dysmutacja benzoesanu potasu nie zachodzi ilosciowo. Poczatkowe dodanie niezbednego benzoesanu potasu moze byc dokonane przez wprowadzenia benzoesanu innego pochodzenia, lecz mozna dogodnie zawracac czesc lugów macierzystych otrzymywanych po 50 oddzieleniu kwasu tereftalowego, do utrzymania zadanej zawartosci. Ponadto proporcje molowe wprowadzanego kwasu benzoesowego do tereftalanu dwupotasowego ko¬ rzystnie wynosi 5—8. Szybkosc mieszania moze byc rózna, lecz na ogól korzystnie jest stosowac bardzo sprawne mie- 55 sianie.

Skladniki mozna wprowadzac do strefy reakcji w kazdy odpowiedni sposób. Mozna np. rozdzielic zasilanie na trzy strumienie, z których jeden stanowi roztwór wodny tere¬ ftalanu dwupotasowego pochodzacy z dysmutacji benzo- 60 esanu potasu, drugi stanowi kwas benzoesowy, a ostatni stanowi wode zawierajaca niezbedna ilosc benzoesanu potasu.

Kiedy strefe reakcji tworzy kilka podstref reakcji (szereg reaktorów lub pojedynczy reaktor z oddzielnymi komorami) 65 to mozna ewentualnie podzielic zasilanie strumieniami zasilajacymi, jednakze jest konieczne wprowadzanie do pierwszej podstrefy reakcyjnej wymaganej ilosci benzo¬ esanu potasu zgodnie z poprzednimi wskazówkami.

U wyjscia ze strefy reakqi oddziela sie kwas tereftalowy w stanie-krystalicznym w dowolny sposób, np. przez fil¬ trowanie lub odwirowanie. Proces oddzielania, prowadzi sie w temperaturze powyzej 80 °C, korzystnie 85—160°C.

Nastepnie przystepuje sie do ostatecznego oczyszczenia kwasu tereftalowego, stosujac kazdy znany sposób. Mozna np. oczyszczac za pomoca rozpuszczalników organicznych, takich jak alkohole, ketony, weglowodory aromatyczne, np. metanol, etanol, aceton, benzen, toluen itd., lecz ko¬ rzystniej jest stosowac wodna obróbke krysztalów kwasu tereftalowego, np. przez zwykle przemycie goraca woda, zazwyczaj w temperaturze 80—250 °C, korzystnie 90— —150°C. Mozna równiez ponownie rozprowadzic krysz¬ taly kwasu tereftalowego w goracej wodzie, ewentualnie powtarzajac te czynnosc kilkakrotnie, lub rozpuscic krysz¬ taly przez ogrzewania w wodzie, po czym wytracic kwas przez ochlodzenie roztworu. We wszystkich przypadkach,, wody po obróbce wodnej moga byc zawracane do strefy reakcji, umozliwiajac oprócz tego wprowadzenie benzo¬ esanu potasu do strefy reakcji.

Sposób wedlug wynalazku moze byc prowadzony w pro¬ cesie nieciaglym lub ciaglym. Korzystnie jest prowadzic proces ciagly przy zastosowaniu szczególnie prostej te¬ chnologii. Umozliwia on otrzymywanie kwasu tereftalo¬ wego nadajacego sie bezposrednio do wytwarzania wlókien, poliestrowych o doskonalej jakosci.

Nastepujace przyklady objasniaja wynalazek.

Przyklad I. Do reaktora, mieszajac i utrzymujac- temperature 160°C, wprowadza sie w sposób ciagly, w i- losci na godzine: 1,67 kg tereftalanu dwupotasowego ,49 kg kwasu benzoesowego 1,00 kg benzoesanu potasu 22,4 kg wody.

Po reakcji mieszanine przesyla sie do odwadniania przez odwirowanie w stalej temperaturze 100 °C, gdzie oddziela sie kwas tereftalowy o zawartosci 20% wody, w ilosci 1,18 kg/h. Krysztaly kwasu tereftalowego przemywa sie przez wprowadzenie do wirówki goracej wody w ilosci 2 kg/h. Wody z przemycia zawraca sie do reaktora. Po wysuszeniu otrzymuje sie ostatecznie 0,98 kg/h czystego kwasu tereftalowego.

Przyklad II. Do reaktora, mieszajac i utrzymujac temperature 200 °C, wprowadza sie w sposób ciagly, w ilasci na godzine: 1,67 kg tereftalanu dwupotasowego 8,34 kg kwasu benzoesowego 0,74 kg benzoesanu potasu 21,45 kg wody.

Doprowadzana mieszanine reakcyjna uzyskuje sie przez; wprowadzanie roztworu wodnego tereftalanu potasu po¬ chodzacego z fazy dysmutacji, kwasu benzoesówegof wód z przemycia krysztalów kwasu tereftalowego uzyskanych z obróbki oczyszczania i 3% lugów macierzystych otrzy¬ manych po oddzieleniu krysztalów kwasu tereftalowego.

Po reakcji mieszanine przesyla sie do odwodnienia przez- odwirowania w stalej temperaturze 150°C, gdzie oddziela sie lugi macierzyste i 1055 g/h kwasu tereftalowego zawie¬ rajacego 18,5% wody. Krysztaly kwasu tereftalowego na¬ stepnie rozprowadza sie w 2000 g goracej wody (150 °C>/ 102 649 i oddziela na wirówce wilgotny kwas tereftalowy w ilosci 1050 g/h. Po wysuszeniu otrzymuje sie 0,87 kg/h kwasu tereftalowego, którego cechy charakterystyczne sa nastepu¬ jace: liczbakwasowa 675 5 zawartosc kwasu benzoesowego 90 ppm zawartosc innych kwasów benzeno- karboksylowych < 10 ppm zawartoscpotasu < 1 ppm zawartoscpopiolu < 5ppm 10 srednieuziarnienie 95 n (99% masy na uziarnienie powyzej n) Kwas ten daje wlókna poliestrowe o doskonalej jakosci.

Przyklad III. W tym przykladzie strefa reakcji sklada sie z trzech reaktorów z mieszadlem, utrzymujacych temperature reakcji odpowiednio: 220 °C, 180°C i 150°C.

Do pierwszego reaktora doprowadza sie roztwór wodny tereftalanu potasu pochodzacego ze strefy dysmutacji, wody z przemycia krysztalów kwasu tereftalowego i 37% wagowych lugów macierzystych otrzymanych po oddziele¬ niu kwasu tereftalowego. Kwas benzoesowy jest wprowa¬ dzany do kazdego reaktora w ilosci: 4,67 kg/h do pierwszego reaktora i po 1,98 kg/h do dwóch ostatnich reaktorów.

Calkowita ilosc skladników wprowadzanych do pierwszego reaktora jest nastepujaca: tereftalandwupotasowy 2,17 kg/h kwas benzoesowy 4,67 kg/h benzoesanpotasu 2,54 kg/h woda 69,5 kg/h.

Po reakcji mieszanine reakcyjna wychodzaca z trzeciego reaktora przesyla sie do odwodnienia przez odwirowanie.

Lugi macierzyste, z których czesc zawraca sie do pierwszego reaktora, oddziela sie w temperaturze 150 °C i wyodrebnia sie 1,35 kg/h wilgotnego kwasu tereftalowego o zawartosci okolo 16% wody. Nastepnie krysztaly kwasu tereftalowego przemywa sie przez wprowadzenie do wirówki goracej wody w ilosci 2,5 kg/h. Wody z przemycia zawraca sie do pierwszego reaktora. Po wysuszeniu otrzymuje sie osta¬ tecznie 1,13 kg/h czystego kwasu tereftalowego.

Claims (4)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania kwasu tereftalowego przez pod¬ danie reakcji tereftalanu dwupotasowego z kwasem benzo¬ esowym, znamienny tym, ze prowadzi sie kolejno na¬ stepujace czynnosci: najpierw poddaje sie kontaktowi tere¬ ftalan dwupotasowy z kwasem benzoesowym w srodowisku wodnym zawierajacym benzoesan potasu, w temperaturze powyzej 80 °C, przy czym ilosc poszczególnych wprowadzo¬ nych skladników na 1 kg wody powinna wynosic 0,05—1,2 moli benzoesanu potasu, ponizej 0,40 mola tereftalanu dwupotasowego a stosunek molowy kwasu benzoesowego do tereftalanu dwupotasowego powinien wynosic 4—12, nastepnie oddziela sie kwas tereftalowy od jego lugów ma¬ cierzystych w temperaturze powyzej 80 °C, w dowolny sposób po czym poddaje sie kwas tereftalowy obróbce oczyszczania.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze na 1 kg wody wprowadza sie 0,1—0,4 mola tereftalanu dwu¬ potasowego*i 0,2—0,4 mola benzoesanu potasu, utrzymujac w strefie reakcji temperature 80—250°C i stosunek molowy kwasu benzoesowego do tereftalanu dwupotasowego 5—8.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze oczyszczanie prowadzi sie stosujac obróbke wodna.

4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze do strefy reakcji zawraca sie czesc lugów macierzystych otrzy¬ manych po oddzieleniu kwasu tereftalowego, w sposób zapewniajacy zadana poczatkowa zawartosc benzoesanu potasu.