RU2399610C2 - Method of producing highly pure terephthalic acid - Google Patents
Method of producing highly pure terephthalic acid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399610C2 RU2399610C2 RU2008127885/04A RU2008127885A RU2399610C2 RU 2399610 C2 RU2399610 C2 RU 2399610C2 RU 2008127885/04 A RU2008127885/04 A RU 2008127885/04A RU 2008127885 A RU2008127885 A RU 2008127885A RU 2399610 C2 RU2399610 C2 RU 2399610C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxidation
- terephthalic acid
- temperature
- acetic acid
- acid
- Prior art date
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предшествующий уровень техникиState of the art
Чистая терефталевая кислота (РТА) - важное сырье, применяемое в получении поли(этилен терефталата) (РЕТ) для преобразования в волокна, пленки и контейнеры, коммерчески получаемая посредством очистки неочищенной - или технического сорта - терефталевой кислоты, получаемой посредством каталитического, жидкофазного воздушного окисления п-ксилола (РХ). Фактически всю РТА технического сорта получают посредством каталитического, жидкофазного воздушного окисления п-ксилола.Pure terephthalic acid (PTA) is an important raw material used in the production of poly (ethylene terephthalate) (PET) for conversion into fibers, films and containers, commercially obtained by purification of crude - or technical grade - terephthalic acid obtained by catalytic, liquid-phase air oxidation p-xylene (PX). In fact, the entire technical grade PTA is obtained by catalytic, liquid-phase air oxidation of p-xylene.
Коммерческие способы применяют уксусную кислоту в качестве растворителя и катализатор из многовалентного тяжелого металла, наиболее широко основанный на соединениях кобальта и марганца, и активатор с ионами брома или бромида в качестве возобновляемого источника свободных радикалов.Commercial methods use acetic acid as a solvent and a polyvalent heavy metal catalyst, most widely based on cobalt and manganese compounds, and an activator with bromide or bromide ions as a renewable source of free radicals.
Уксусная кислота, воздух, п-ксилол и катализатор поступают непрерывно в реактор для окисления, который поддерживается при от 175 до 225°C под давлением 1,5-3,0 MПа. Массовое соотношение подачи уксусной кислоты к п-ксилолу обычно менее 5:1. Воздух добавляют в количестве выше стехиометрических требований, чтобы минимизировать образование побочных продуктов. Реакция окисления является экзотермической, и теплоту обычно отводят, позволяя уксусно-кислому растворителю кипеть. Соответствующий пар конденсируется, и большая часть конденсата повторно направляется в реактор. Время пребывания обычно 30 минут - 2 часа, в зависимости от способа.Acetic acid, air, p-xylene and the catalyst are fed continuously to the oxidation reactor, which is maintained at 175 to 225 ° C under a pressure of 1.5-3.0 MPa. The weight ratio of acetic acid to p-xylene is typically less than 5: 1. Air is added in an amount above stoichiometric requirements to minimize the formation of by-products. The oxidation reaction is exothermic, and the heat is usually removed, allowing the acetic acid solvent to boil. The corresponding steam condenses and most of the condensate is re-routed to the reactor. The residence time is usually 30 minutes - 2 hours, depending on the method.
Вытекающий из реактора поток представляет собой взвесь кристаллов неочищенной терефталевой кислоты, которую очищают посредством фильтрации, промывают, высушивают и отправляют на хранение. После этого кристаллы направляют в отдельные стадии очистки (см. патент US 5,350,133). В то время как главной примесью является 4-карбоксибензальдегид (4-СВА), п-толуиловая кислота (рТА) также присутствует в значимом количестве. Хотя чистота неочищенного сорта РТА обычно больше 99%, она не является достаточно чистой для получаемого из нее РЕТ, для достижения необходимой степени полимеризации.The effluent from the reactor is a suspension of crystals of crude terephthalic acid, which is purified by filtration, washed, dried and stored. After that, the crystals are sent to separate stages of purification (see US patent 5,350,133). While the main impurity is 4-carboxybenzaldehyde (4-CBA), p-toluic acid (pTA) is also present in significant quantities. Although the purity of the unrefined PTA grade is usually greater than 99%, it is not pure enough for the PET produced from it to achieve the required degree of polymerisation.
Из патента US 6,034,269 известен способ получения терефталевой кислоты высокой чистоты посредством каталитического, жидкофазного окисления п-ксилола, проводимого в реакционной зоне потока вытеснения, где применяют высокое отношение масс между растворителем (уксусной кислотой) и п-ксилолом и температуру и давление, достаточные для поддержания РТА в растворе по мере ее образования.US Pat. No. 6,034,269 discloses a method for producing high purity terephthalic acid by catalytic, liquid phase oxidation of p-xylene in a reaction zone of a displacement stream, where a high mass ratio between the solvent (acetic acid) and p-xylene is used and a temperature and pressure sufficient to maintain PTA in solution as it forms.
Кислота кристаллизуется из образующейся реакционной среды и очищается без потребности в отдельной очистке. В то время как чистота может быть столь высокой, как 99,95%, рТА присутствует в количестве, превышающем 80-90 частей на миллион.The acid crystallizes from the resulting reaction medium and is purified without the need for a separate purification. While the purity may be as high as 99.95%, pTA is present in an amount in excess of 80-90 ppm.
В патенте US 6,307,099 описан способ для гомогенного жидкофазного окисления п-ксилола в РТА, где содержание 4-СВА в очищенной терефталевой кислоте наиболее предпочтительно не превышает приблизительно 500 частей на миллион, например 20-300 частей на миллион. Никаких данных относительно РТА, цветовых параметров и остатков катализатора не приводится. Способ требует циркуляции большого объема растворителя и применяет очень высокую концентрацию катализатора окисления, вычисленного по окисленному п-ксилолу. Способом управляют при условиях реакции, где существенно вся терефталевая кислота, получаемая в реакции окисления, остается в растворе в течение реакции. Детальное описание этого патента оговаривает возможность некоторого осаждения во время реакции, например, до 10%, но желательно не более приблизительно 2% по массе получаемой терефталевой кислоты может оседать во время протекания реакции. Патенты (патент US 6,034,269 и патент US 6,037,099) не оговаривают катализатор окисления, его концентрацию и его существенного влияния на качество терефталевой кислоты. В этих патентах выбор катализатора и активатора окисления происходит в пределах стандартной практики.US Pat. No. 6,307,099 describes a process for the homogeneous liquid phase oxidation of p-xylene in PTA, where the 4-CBA content of the purified terephthalic acid most preferably does not exceed about 500 ppm, for example 20-300 ppm. No data regarding PTA, color parameters, and catalyst residues are provided. The method requires the circulation of a large volume of solvent and uses a very high concentration of an oxidation catalyst calculated from oxidized p-xylene. The method is controlled under reaction conditions where substantially all of the terephthalic acid obtained in the oxidation reaction remains in solution during the reaction. A detailed description of this patent stipulates the possibility of some precipitation during the reaction, for example, up to 10%, but preferably no more than about 2% by weight of the obtained terephthalic acid can precipitate during the course of the reaction. Patents (US patent 6,034,269 and US patent 6,037,099) do not specify the oxidation catalyst, its concentration and its significant effect on the quality of terephthalic acid. In these patents, the selection of a catalyst and an oxidation activator occurs within standard practice.
Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к способу получения терефталевой кислоты высокой чистоты, включающему стадии:The present invention relates to a method for producing high purity terephthalic acid, comprising the steps of:
A) окисления параксилола в терефталевую кислоту с воздухом в присутствии жидкой реакционной фазы, поддерживаемой при температуре от 180 до 230°C, где жидкая реакционная фаза содержит параксилол, уксусную кислоту, воду и композицию катализатора, где вода составляет 5-12 процентов по массе от уксусной кислоты, массовое отношение параксилола к уксусной кислоте таково, что 15-50% прореагировавшей терефталевой кислоты присутствуют в твердом виде при температуре окисления, и композиция катализатора включает кобальт, марганец и бром в комбинации с, по меньшей мере, одним элементом, выбранным из группы, состоящей из циркония и гафния, где атомное соотношение Со:Мn:Br: находится в диапазоне 1:0,2-1,0:1,1-2,7, и атомное соотношение кобальта к элементам, выбранным из группы, состоящей из циркония и гафния, составляет 1:0,03-3,0, где общая масса Со и Мn составляет 100-500 мг на 1 кг жидкой реакционной фазы; иA) oxidizing paraxylene to terephthalic acid with air in the presence of a liquid reaction phase maintained at a temperature of from 180 to 230 ° C, where the liquid reaction phase contains paraxylene, acetic acid, water and a catalyst composition, where water is 5-12 percent by weight of acetic acid, the mass ratio of paraxylene to acetic acid is such that 15-50% of the reacted terephthalic acid is present in solid form at the oxidation temperature, and the catalyst composition includes cobalt, manganese and bromine in combination with at least one element selected from the group consisting of zirconium and hafnium, where the atomic ratio Co: Mn: Br: is in the range 1: 0.2-1.0: 1.1-2.7, and the atomic ratio of cobalt to elements selected from the group consisting of zirconium and hafnium, is 1: 0.03-3.0, where the total mass of Co and Mn is 100-500 mg per 1 kg of the liquid reaction phase; and
B) очищения терефталевой кислоты посредством кристаллизации при температуре в диапазоне от 150 до 80°C.B) purification of terephthalic acid by crystallization at a temperature in the range from 150 to 80 ° C.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
В настоящее время было неожиданно обнаружено, что возможно получение РТА высокой чистоты посредством каталитического, жидкофазного окисления п-ксилола без стадии очистки. Способ, описанный здесь, приводит без стадии очистки к получению РТА, которая содержит малые количества примесей, предпочтительно менее 40 частей на миллион по массе всего 4-СВА и рТА, и менее 20 частей на миллион рТА, и обладает превосходными цветовыми параметрами.It has now been unexpectedly discovered that it is possible to obtain high purity PTA by catalytic, liquid phase oxidation of p-xylene without a purification step. The method described herein leads without a purification step to a PTA that contains small amounts of impurities, preferably less than 40 ppm by weight of total 4-CBA and pTA, and less than 20 ppm pTA, and has excellent color parameters.
Такое очень высокое качество РТА может быть получено при очень специфических условиях реакции и концентрации, раскрытых в этой спецификации. Каталитическое, жидкофазное окисление п-ксилола должно быть проведено в уксусной кислоте в качестве растворителя, при таких температуре, давлении и массовом отношением уксусной кислоты к п-ксилолу, что 15-50% образованной РТА не поддерживается в растворе, и управляемо при специфических условиях температуры в присутствии очень специфической композиции и концентрации катализатора. Катализатор должен содержать соединения, которые включают Со и Мn с соединениями Zn и/или Hf, и в качестве активатора - бром и/или соединения брома; где атомное соотношение Со:Мn:Br находится в диапазоне 1:0,2-1,0:1,1-2,7, предпочтительно 1:0,3-0,8:1,1-1,8, и атомное соотношение Со:Zr и/или Hf составляет 1:0,03-0,3.Such very high quality PTA can be obtained under the very specific reaction and concentration conditions disclosed in this specification. The catalytic, liquid-phase oxidation of p-xylene must be carried out in acetic acid as a solvent, at such temperature, pressure and mass ratio of acetic acid to p-xylene that 15-50% of the formed PTA is not supported in the solution, and is controlled under specific temperature conditions in the presence of a very specific composition and catalyst concentration. The catalyst should contain compounds that include Co and Mn with Zn and / or Hf compounds, and bromine and / or bromine compounds as activator; where the atomic ratio Co: Mn: Br is in the range of 1: 0.2-1.0: 1.1-2.7, preferably 1: 0.3-0.8: 1.1-1.8, and atomic the ratio of Co: Zr and / or Hf is 1: 0.03-0.3.
Окисление проводят в реакторе с мешалкой при условиях перемешивания, подходящих для гомогенизации жидкой фазы и обеспечения подобных температурных условий во всех точках реактора, при температуре, находящейся в диапазоне от 195 до 220°C или, предпочтительно, согласно температурному профилю, начинающемуся от 180 до 200°C и затем до 230°C. Предпочтительно, температура в последнем периоде составляет 205-215°C. Температуры выше 230°C не рекомендуют, поскольку уксусная кислота реагирует и утрачивается. Однако в некоторых случаях удобно после окончания реакции окисления нагревать реакционную смесь в течение короткого времени до температуры 230-240°C в отсутствие воздушного потока (например, в течение 10-30 мин).The oxidation is carried out in a stirred reactor under stirring conditions suitable for homogenizing the liquid phase and providing similar temperature conditions at all points of the reactor, at a temperature ranging from 195 to 220 ° C or, preferably, according to a temperature profile starting from 180 to 200 ° C and then up to 230 ° C. Preferably, the temperature in the last period is 205-215 ° C. Temperatures above 230 ° C are not recommended as acetic acid reacts and is lost. However, in some cases, it is convenient after the end of the oxidation reaction to heat the reaction mixture for a short time to a temperature of 230-240 ° C in the absence of air flow (for example, for 10-30 minutes).
Концентрация катализатора, выраженная в виде общей массы Со и Mn на 1 кг жидкой реакционной фазы, составляет 100-500 мг.The concentration of the catalyst, expressed as the total mass of Co and Mn per 1 kg of the liquid reaction phase, is 100-500 mg.
РТА очищают от реакционной фазы посредством кристаллизации при температуре от 80 до 150°C и затем промывают с уксусной кислотой и/или водой. Маточный раствор частично рециркулируют в реактор окисления и частично регенерируют.PTA is purified from the reaction phase by crystallization at a temperature of from 80 to 150 ° C. and then washed with acetic acid and / or water. The mother liquor is partially recycled to the oxidation reactor and partially regenerated.
Цвет L*, определяемый согласно Стандартному способу CIE на распыленной РТА, содержащей частицы со средним размером менее 50 мкм, имеет минимум 95,5.The color L * determined according to the CIE Standard Method on atomized PTA containing particles with an average size of less than 50 μm has a minimum of 95.5.
Примеси, полученные из катализатора, выраженного как металл Со и Mn, всего составляли менее 8 частей на миллион по массе; в частности Со было менее 4 частей на миллион и Mn менее 2 частей на миллион.The impurities obtained from the catalyst, expressed as the metal Co and Mn, amounted to less than 8 parts per million by weight; in particular, Co was less than 4 ppm and Mn less than 2 ppm.
РТА, выкристаллизовавшаяся из маточного раствора, по меньшей мере частично, находится в форме отчетливо угловатых кристаллов, например, имеющих ромбическую структуру, и, таким образом, отличается от РТА, получаемой согласно обычно применяемым на предыдущем уровне техники способам каталитического гетерогенного жидкофазного окисления п-ксилола, где кристаллы имеют тенденцию представлять собой округленные агломераты более мелких кристаллов.The PTA crystallized from the mother liquor is at least partially in the form of distinctly angular crystals, for example having a rhombic structure, and thus differs from the PTA obtained according to the methods commonly used in the prior art for catalytic heterogeneous liquid-phase oxidation of p-xylene where the crystals tend to be rounded agglomerates of smaller crystals.
Уксусная кислота, примененная в качестве растворителя, содержит от 1 до 15 мас.% воды, предпочтительно 5-10%.Acetic acid, used as a solvent, contains from 1 to 15 wt.% Water, preferably 5-10%.
Массовое отношение уксусная кислота/п-ксилол составляет не менее 30:1, но должно быть таким, чтобы 12-50%, в частности 20-30 мас.%, РТА после реакции окисления присутствовало в виде твердой фазы.The mass ratio of acetic acid / p-xylene is not less than 30: 1, but should be such that 12-50%, in particular 20-30 wt.%, PTA after the oxidation reaction was present in the form of a solid phase.
Реакция окисления является экзотермической. Обычно в известных способах теплоту отводили посредством кипения уксуснокислого растворителя с получением конденсирующегося пара, и конденсат, в переменном количестве, рециркулировали в реактор. Как правило, в способе настоящего изобретения температуру реакции и давление поддерживают на уровне, необходимом для поддержания предпочтительного температурного профиля и достижения предпочтительной температуры последней стадии нагревания.The oxidation reaction is exothermic. Typically, in known methods, heat is removed by boiling an acetic acid solvent to produce condensable vapor, and the condensate, in varying amounts, is recycled to the reactor. Typically, in the method of the present invention, the reaction temperature and pressure are maintained at a level necessary to maintain a preferred temperature profile and achieve a preferred temperature of the last heating step.
Реакция также может быть проведена в реакторе идеального вытеснения.The reaction can also be carried out in an ideal displacement reactor.
В реакторе идеального вытеснения молекулярный кислород растворяют в потоке подачи для достижения концентрации растворенного кислорода в избытке над стехиометрическим значением. При применении реактора с мешалкой воздух пропускают через жидкую фазу с расходом, достаточным для того, чтобы удалить теплоту и не превысить предел воспламеняемости в вершине реактора. Источником кислорода может быть чистый кислород, воздух или любой удобный кислородсодержащий газ.In an ideal displacement reactor, molecular oxygen is dissolved in the feed stream to achieve an excess of dissolved oxygen concentration above the stoichiometric value. When using a stirred reactor, air is passed through the liquid phase at a rate sufficient to remove heat and not exceed the flammability limit at the top of the reactor. The source of oxygen can be pure oxygen, air, or any convenient oxygen-containing gas.
Примерами соединений кобальта, марганца, циркония и гафния, пригодных для применения в качестве компонента катализатора, являются ацетаты, карбонаты, гидроокиси и оксиды. Примерами брома или бромсодержащих соединений являются бром, HBr, NaBr, KBr и органические бромиды, которые, как известно, дают ионы бромида при температуре окисления, такие как бромбензолы, бензилбромиды и тетрабромэтан.Examples of cobalt, manganese, zirconium and hafnium compounds suitable for use as a catalyst component are acetates, carbonates, hydroxides and oxides. Examples of bromine or bromine-containing compounds are bromine, HBr, NaBr, KBr and organic bromides, which are known to give bromide ions at an oxidation temperature, such as bromobenzenes, benzyl bromides and tetrabromoethane.
Время реакции в реакторе с мешалкой зависит от условий реакции и в целом составляет от 13 до 45 минут.The reaction time in a stirred reactor depends on the reaction conditions and generally ranges from 13 to 45 minutes.
РТА, полученная способом настоящего изобретения, благодаря очень низкому содержанию в ней, как 4-СВА и рТА, является особенно подходящей для получения высокомолекулярных полиалкилентерефталатов и их сополимеров.The PTA obtained by the method of the present invention, due to its very low content like 4-CBA and pTA, is particularly suitable for the production of high molecular weight polyalkylene terephthalates and their copolymers.
Следующие примеры даны, чтобы проиллюстрировать, а не ограничить, объем настоящего изобретения.The following examples are given to illustrate, but not limit, the scope of the present invention.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Условия окисленияOxidation conditions
Окисление п-ксилола воздухом проводят в 250-мл реакторе из титанового сплава. Реактор оснащен магнитной системой перемешивания, работающей при 100-3000 об/мин, имеет доступ воздуха в основании и выход через конденсатор, оборудованный сепаратором фаз, регулятором давления и температуры, оболочкой с электрическим нагревом и выводом для пробы продуктов.Oxidation of p-xylene with air is carried out in a 250 ml titanium alloy reactor. The reactor is equipped with a magnetic stirring system, operating at 100-3000 rpm, has air access at the base and exit through a condenser equipped with a phase separator, a pressure and temperature regulator, an electrically heated shell and a sample outlet.
В реактор загружают п-ксилол, катализатор и растворитель (уксусная кислота с добавлением воды) и повышают давление азотом до 2,5 MПа. Затем поднимают температуру до желаемой температуры в течение 15-20 минут. Когда температура жидкой среды в реакторе достигает желаемой температуры, в жидкой фазе устанавливают поток воздуха при 0,5 л/мин и скорости перемешивания 2200 об/мин. Выходящий газ непрерывно контролируют с помощью анализатора кислорода. Когда потребление кислорода прекращается, скорость мешалки снижают до 200-300 об/мин и нагревание реактора заканчивают. Температуру содержимого реактора понижают до приблизительно 85°C в течение 10-60 мин.P-xylene, a catalyst and a solvent (acetic acid with addition of water) are charged into the reactor and the pressure is increased with nitrogen to 2.5 MPa. Then raise the temperature to the desired temperature within 15-20 minutes. When the temperature of the liquid medium in the reactor reaches the desired temperature, an air flow is established in the liquid phase at 0.5 l / min and a stirring speed of 2200 rpm. The exhaust gas is continuously monitored using an oxygen analyzer. When oxygen consumption ceases, the speed of the mixer is reduced to 200-300 rpm and the heating of the reactor is completed. The temperature of the contents of the reactor was lowered to approximately 85 ° C for 10-60 minutes.
Во время этого периода охлаждения РТА кристаллизуется из перемешиваемой жидкой среды. Твердые частицы отделяют при приблизительно 80°C, промывают (3 раза 10 мл уксусной кислоты и 1 раз 20 мл H2O), высушивают при 80°C в течение 5 ч, взвешивают, измельчают и анализируют. Содержание 4-СВА и рТА определяют посредством жидкостной хроматографии высокого давления.During this cooling period, the PTA crystallizes from the stirred liquid medium. The solids were separated at approximately 80 ° C, washed (3 times 10 ml of acetic acid and 1 time 20 ml of H 2 O), dried at 80 ° C for 5 hours, weighed, crushed and analyzed. The content of 4-CBA and pTA is determined by high pressure liquid chromatography.
Аналитические определенияAnalytical Definitions
рТА и 4-СВА измерены посредством жидкостной хроматографии (HPLC) при помощи Du Pont "Zorbax" NH2 колонки, буферного раствора фосфата аммония (pH доведенного до 4,25 концентрированным NH4OH, если нужно поднять, H3PO4 если нужно понизить) и 254 нм детектором поглощения. Образец сухой РТА 0,2+0,0005 г растворяли в 20 мл 3,7 мас.% раствора гидроксида аммония; 20 мл дистиллированной воды и 10 мл бензилового спирта добавляли к образцу РТА.pTA and 4-CBA were measured by liquid chromatography (HPLC) using a Dupont Zorbax NH 2 column, ammonium phosphate buffer solution (pH adjusted to 4.25 with concentrated NH 4 OH, if needed, H 3 PO 4 if needed, ) and 254 nm absorption detector. A sample of dry PTA 0.2 + 0.0005 g was dissolved in 20 ml of a 3.7 wt.% Solution of ammonium hydroxide; 20 ml of distilled water and 10 ml of benzyl alcohol were added to the PTA sample.
рH доводили до 7 (6,8-7,2) концентрированной H3PO4.pH was adjusted to 7 (6.8-7.2) concentrated H 3 PO 4 .
Перед применением колонку первоначально промывают CH3CN и через 15 минут дистиллированной водой. Буферный раствор пускают через колонку в течение 16 ч при скорости 1,3 мл/мин, чтобы уравновесить колонку.Before use, the column is initially washed with CH 3 CN and after 15 minutes with distilled water. The buffer solution was flushed through the column for 16 hours at a rate of 1.3 ml / min to balance the column.
Для анализа применяют устройство обработки данных Perkin-Elmer Sigma 10 и вычислительный интегратор (или эквиваленты) Spectra-Physics.For analysis, a Perkin-Elmer Sigma 10 data processing device and Spectra-Physics computing integrator (or equivalents) are used.
Пример 1Example 1
В реактор загружали 2,5 г п-ксилола, 150 г уксусной кислоты, содержащей 10 мас.% H2O, 0,100 г Со(CH3COO)2∙4H2O и Мn(II)ацетата, Zn(IV)ацетата, HBr (47% раствор в H2O) в атомном соотношении Co:Mn:Zr:Br=1:0,6:0,05:1,7. Смесь окисляли воздухом (поток 0,5 л/мин) при 195°C в течение 20 минут, затем в течение 3 минут температуру увеличивали до 210°C, и при этой температуре окисление продолжалось в течение 22 минут для достижения полного превращения п-ксилола. HPLC анализ терефталевой кислоты определил, что она содержала 11 частей на миллион 4-СВА и 4 частей на миллион п-толуиловой кислоты. Цветовой параметр L* был равен 95,8.2.5 g of p-xylene, 150 g of acetic acid containing 10 wt.% H 2 O, 0,100 g Co (CH 3 COO) 2 ∙ 4H 2 O and Mn (II) acetate, Zn (IV) acetate were charged into the reactor , HBr (47% solution in H 2 O) in the atomic ratio Co: Mn: Zr: Br = 1: 0.6: 0.05: 1.7. The mixture was oxidized with air (flow 0.5 l / min) at 195 ° C for 20 minutes, then the temperature was increased to 210 ° C over 3 minutes, and at this temperature, oxidation continued for 22 minutes to achieve complete conversion of p-xylene . HPLC analysis of terephthalic acid determined that it contained 11 ppm of 4-CBA and 4 ppm of p-toluic acid. The color parameter L * was 95.8.
Пример 2Example 2
Процедуру Примера 1 повторяли, за исключением того, что вместо циркония использовали гафний в количестве, соответствующем атомному отношению Co:Mn:Hf:Br=1:0,6:0,1:1,7. Терефталевая кислота содержала 14 частей на миллион 4-СВА и 5 частей на миллион п-толуиловой кислоты.The procedure of Example 1 was repeated, except that instead of zirconium, hafnium was used in an amount corresponding to the atomic ratio Co: Mn: Hf: Br = 1: 0.6: 0.1: 1.7. Terephthalic acid contained 14 ppm of 4-CBA and 5 ppm of p-toluic acid.
Пример 3 (Сравнительный)Example 3 (Comparative)
Процедуру Примера 1 повторяли, за исключением того, что не добавляли цирконий. Качество полученной терефталевой кислоты в отсутствие Zr или Hf является более низким. РТА содержала 89 частей на миллион 4-СВА и 6 частей на миллион п-толуиловой кислоты.The procedure of Example 1 was repeated, except that no zirconium was added. The quality of the obtained terephthalic acid in the absence of Zr or Hf is lower. PTA contained 89 ppm of 4-CBA and 6 ppm of p-toluic acid.
Примеры 4-7Examples 4-7
Процедуру Примера 1 повторяли за исключением того, что смесь окисляли воздухом при 195°C в течение 15 мин и при 210°C в течение 7 мин. Композицию катализаторов в экспериментах изменяли, как показано в Таблице 1.The procedure of Example 1 was repeated except that the mixture was oxidized with air at 195 ° C for 15 minutes and at 210 ° C for 7 minutes. The composition of the catalysts in the experiments was changed, as shown in Table 1.
Co:Mn:Zr:BrAtomic ratio
Co: Mn: Zr: Br
Результаты однозначно демонстрируют очень высокое влияние композиции катализатора на чистоту образующейся терефталевой кислоты. Очень высокая чистота РТА достигается, если концентрация марганца изменяется в определенном диапазоне. В отсутствие марганца (эксперимент номер 7) скорость окисления очень низкая и РТА фактически не образуется.The results clearly demonstrate the very high effect of the catalyst composition on the purity of the resulting terephthalic acid. A very high PTA purity is achieved if the concentration of manganese varies in a certain range. In the absence of manganese (experiment number 7), the oxidation rate is very low and virtually no PTA is formed.
Примеры 8-11Examples 8-11
Процедуру примера 4 повторяли, за исключением того, что изменяли в эксперименте композицию катализаторов, как показано в Таблице 2.The procedure of example 4 was repeated, except that experimentally changed the composition of the catalysts, as shown in Table 2.
Co:Mn:Zr:BrAtomic ratio
Co: Mn: Zr: Br
Полученные результаты четко показывают, что синергичный эффект циркония сильно влияет на атомное соотношение Co:Mn в катализаторах окисления. Когда соотношение Co:Mn составляет 1:1,2, синергичный эффект циркония на чистоту терефталевой кислоты является незначительным.The results clearly show that the synergistic effect of zirconium strongly affects the atomic ratio of Co: Mn in oxidation catalysts. When the Co: Mn ratio is 1: 1.2, the synergistic effect of zirconium on the purity of terephthalic acid is negligible.
Пример 12Example 12
В реактор загружали 2,5 г п-ксилола, 150 г уксусной кислоты, содержащей 5 мас.% H2O, 0,120 г тетрагидрат ацетата кобальта и Мn(II)ацетата, Zn(IV)ацетата, HBr (47% раствор в H2O) в атомном соотношении Co:Mn:Zr:Br=1:0,2:0,1:1,35. Поток воздуха, используемого для окисления п-ксилола, изменяли во время окисления в диапазоне 1,5-0,05 л/мин в зависимости от содержания кислорода в выходящем газе. Смесь окисляли при 195°C в течение 7 мин, затем в течение 2 мин температуру увеличивали до 205°C и при этой температуре окисление продолжалось в течение 9 мин (общая продолжительность окисления 18 мин). Полученная терефталевая кислота содержала 24 частей на миллион 4-СВА и 6 частей на миллион п-толуиловой кислоты.2.5 g of p-xylene, 150 g of acetic acid containing 5% by weight of H 2 O, 0.120 g of cobalt acetate tetrahydrate and Mn (II) acetate, Zn (IV) acetate, Zn (IV) solution in H 2 O) in the atomic ratio Co: Mn: Zr: Br = 1: 0.2: 0.1: 1.35. The air flow used for the oxidation of p-xylene was varied during oxidation in the range of 1.5-0.05 L / min depending on the oxygen content in the exhaust gas. The mixture was oxidized at 195 ° C for 7 minutes, then the temperature was increased to 205 ° C over 2 minutes, and at this temperature, oxidation continued for 9 minutes (total oxidation time 18 minutes). The resulting terephthalic acid contained 24 ppm 4-CBA and 6 ppm p-toluic acid.
Эксперимент демонстрирует, что при специфических условиях реакции и композиции катализатора возможно получить РТА высокой чистоты при температуре 205°C в последней стадии окисления.The experiment demonstrates that under specific reaction conditions and the composition of the catalyst it is possible to obtain high purity PTA at a temperature of 205 ° C in the last stage of oxidation.
Пример 13 (сравнительный)Example 13 (comparative)
Процедуру Примера 12 повторяли, за исключением того, что окисление п-ксилола выполняли изотермически при 205°C в течение 18 мин. Терефталевая кислота содержала 42 частей на миллион 4-СВА и 6 частей на миллион п-толуиловой кислоты. Цветовой параметр L* составил 93,1.The procedure of Example 12 was repeated, except that the oxidation of p-xylene was carried out isothermally at 205 ° C for 18 minutes. Terephthalic acid contained 42 ppm of 4-CBA and 6 ppm of p-toluic acid. The color parameter L * was 93.1.
Сравнение результатов экспериментов 12 и 13 подтверждает, что изотермическое окисление п-ксилола дает терефталевую кислоту с более низкой чистотой, чем стадийное окисление при различных температурах.A comparison of the results of experiments 12 and 13 confirms that the isothermal oxidation of p-xylene gives terephthalic acid with a lower purity than stage oxidation at different temperatures.
Примеры 14-17Examples 14-17
Процедуру Примера 4 повторяли за исключением того, что композиция катализаторов в экспериментах составляла Co:Mn:Zr=1:0,6:0,1 и атомное соотношение Co:Br изменяли, как описано в Таблице 3.The procedure of Example 4 was repeated except that the composition of the catalysts in the experiments was Co: Mn: Zr = 1: 0.6: 0.1 and the atomic ratio Co: Br was changed as described in Table 3.
Co:BrAtomic ratio
Co: Br
Как видно из результатов, концентрация брома в реакционной системе должна быть оптимальной для того, чтобы получить РТА высокой чистоты.As can be seen from the results, the concentration of bromine in the reaction system must be optimal in order to obtain high purity PTA.
Пример 18Example 18
В реактор загружали 5,0 г п-ксилола, 150 г уксусной кислоты, содержащей 5 мас.% H2O, 0,20 г тетрагидрат ацетата кобальта и Мn(II)ацетата, Zn(IV)ацетата, HBr (47% раствор в H2O) в атомном соотношении Co:Mn:Zr:Br=1:0,6:0,1:2,3. Поток воздуха, используемого для окисления п-ксилола, изменяли во время окисления в диапазоне 1,5-0,05 л/мин в зависимости от содержания кислорода в выходящем газе. Смесь окисляли при 190°C в течение 10 мин, затем в течение 5 мин температуру увеличивали до 220°C и при этой температуре окисление продолжалось в течение 5 мин. В следующей стадии подача воздушного потока была остановлена и в течение 8 мин реакционную смесь нагревали до 235°С и при этой температуре перемешивали в течение 20 мин. Полученная терефталевая кислота содержала 33 частей на миллион 4-СВА и 5 частей на миллион п-толуиловой кислоты.5.0 g of p-xylene, 150 g of acetic acid containing 5 wt.% H 2 O, 0.20 g of cobalt acetate tetrahydrate and Mn (II) acetate, Zn (IV) acetate, HBr (47% solution) were charged into the reactor. in H 2 O) in the atomic ratio Co: Mn: Zr: Br = 1: 0.6: 0.1: 2.3. The air flow used for the oxidation of p-xylene was varied during oxidation in the range of 1.5-0.05 L / min depending on the oxygen content in the exhaust gas. The mixture was oxidized at 190 ° C for 10 minutes, then the temperature was increased to 220 ° C over 5 minutes, and at this temperature, oxidation continued for 5 minutes. In the next stage, the air flow was stopped and the reaction mixture was heated to 235 ° C for 8 minutes and stirred at this temperature for 20 minutes. The resulting terephthalic acid contained 33 ppm of 4-CBA and 5 ppm of p-toluic acid.
Пример 19 (Сравнительный)Example 19 (Comparative)
Процедуру Примера 18 повторяли, за исключением того, что смесь реакции после реакции окисления не нагревали до 235°С. Образованная терефталевая кислота содержит 117 частей на миллион 4-СВА и 27 частей на миллион п-толуиловой кислоты. Результаты Примеров 18 и 19 подтверждают, что последующее нагревание реакционной смеси в отсутствие воздуха увеличивает ее чистоту.The procedure of Example 18 was repeated, except that the reaction mixture after the oxidation reaction was not heated to 235 ° C. The formed terephthalic acid contains 117 ppm of 4-CBA and 27 ppm of p-toluic acid. The results of Examples 18 and 19 confirm that subsequent heating of the reaction mixture in the absence of air increases its purity.
Claims (3)
A) окисления параксилола в терефталевую кислоту с воздухом в присутствии жидкой реакционной фазы, поддерживаемой при температуре от 180 до 230°С, где жидкая реакционная фаза содержит параксилол, уксусную кислоту, воду и композицию катализатора, где вода составляет 5-12% по массе от уксусной кислоты, массовое соотношение уксусной кислоты к параксилолу составляет не менее 30:1 и должно быть таково, что 15-50% прореагировавшей терефталевой кислоты присутствует в твердом виде при температуре окисления, и композиция катализатора включает кобальт, марганец и бром в комбинации с, по меньшей мере, одним элементом, выбранным из группы, состоящей из циркония и гафния, где атомное соотношение Со:Mn:Br находится в диапазоне 1:0,2-1,0:1,1-2,7, и атомное соотношение кобальта к элементам, выбранным из группы, состоящей из циркония и гафния, составляет 1:0,03-0,3, где общая масса Со и Mn составляет 100-500 мг на 1 кг жидкой реакционной фазы; и
B) выделения терефталевой кислоты посредством кристаллизации при температуре в диапазоне от 150 до 80°С.1. The method of obtaining terephthalic acid of high purity, comprising stages
A) oxidation of paraxylene to terephthalic acid with air in the presence of a liquid reaction phase maintained at a temperature of from 180 to 230 ° C, where the liquid reaction phase contains paraxylene, acetic acid, water and a catalyst composition, where water is 5-12% by weight of acetic acid, the mass ratio of acetic acid to paraxylene is at least 30: 1 and should be such that 15-50% of the reacted terephthalic acid is present in solid form at the oxidation temperature, and the catalyst composition includes cobalt, marg gold and bromine in combination with at least one element selected from the group consisting of zirconium and hafnium, where the atomic ratio Co: Mn: Br is in the range 1: 0.2-1.0: 1.1-2 , 7, and the atomic ratio of cobalt to elements selected from the group consisting of zirconium and hafnium is 1: 0.03-0.3, where the total mass of Co and Mn is 100-500 mg per 1 kg of the liquid reaction phase; and
B) the allocation of terephthalic acid by crystallization at a temperature in the range from 150 to 80 ° C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008127885/04A RU2399610C2 (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Method of producing highly pure terephthalic acid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008127885/04A RU2399610C2 (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Method of producing highly pure terephthalic acid |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008127885A RU2008127885A (en) | 2010-01-20 |
RU2399610C2 true RU2399610C2 (en) | 2010-09-20 |
Family
ID=42120176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008127885/04A RU2399610C2 (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Method of producing highly pure terephthalic acid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2399610C2 (en) |
-
2005
- 2005-12-09 RU RU2008127885/04A patent/RU2399610C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008127885A (en) | 2010-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4286101A (en) | Process for preparing terephthalic acid | |
US4593122A (en) | Process for preparing terephthalic acid by the catalytic oxidation with air of p-xylene in a water containing acetic acid solvent | |
US7135596B2 (en) | Method of removing iron contaminants from liquid streams during the manufacture and/or purification of aromatic acids | |
NL193538C (en) | Process for preparing terephthalic acid. | |
RU2374219C2 (en) | Stepped counterflow catalystic oxidation of disubstituted benzene | |
JP2504461B2 (en) | Manufacturing method of high quality terephthalic acid | |
SU791221A3 (en) | Method of preparing terephthalic acid | |
CA1206164A (en) | Process for producing terephthalic acid suitable for use in direct polymerization | |
CA2445063C (en) | Crystallization method for production of purified aromatic dicarboxylic acids | |
JP2001288139A (en) | Method for producing high-purity terephthalic acid | |
EP1971566B1 (en) | A process for preparing high purity terephthalic acid | |
US20090062563A1 (en) | Process for Preparing Aromatic Carboxylic Acids | |
US6034269A (en) | Process for producing pure carboxylic acids | |
JPH0257528B2 (en) | ||
RU2399610C2 (en) | Method of producing highly pure terephthalic acid | |
US11613512B2 (en) | Production of malic acid | |
JP2924104B2 (en) | Method for producing high-purity isophthalic acid | |
JP7315790B2 (en) | Production of malic acid using tubular reactors and stirred tank reactors | |
MX2008007412A (en) | A process for preparing high purity terephthalic acid | |
JPS62212340A (en) | Simultaneous production of 2,6-naphthalene-dicarboxylic acid and trimellitic acid | |
JP2504545B2 (en) | Manufacturing method of terephthalic acid | |
JPH0257529B2 (en) | ||
JP2504545C (en) | ||
KR20070025148A (en) | Recovering method of acetic acid according to azeotropic distillation using butanol as entrainer | |
JPH03181444A (en) | Production of high-purity terephthalic acid |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111210 |