SU1010054A1

SU1010054A1 - Process for producing sodium benzoate

Info

Publication number: SU1010054A1
Application number: SU813369665A
Authority: SU
Inventors: Борис Григорьевич Бальков; Нина Тимофеевна Фалдина; Людмила Владимировна Далидович; Николай Иванович Мицкевич
Original assignee: Институт физико-органической химии АН БССР
Priority date: 1981-09-14
Filing date: 1981-09-14
Publication date: 1983-04-07

Description

елate

4 Изобретение относитс к органическ му синтезу, конкретно кулучшениому сп собу получени бензоата натри из побо ных продуктов производства диметилтер фталата окислениемп-ксилола, приемен емого в качестве консерванта. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ получени бенаоата натри из побочных продуктов производства диметилтерефталата окислением п-ксилола, заключающийс в том, что побочные поодукты, содержащие не менее 80% метилбензоата, нагревают при ISO-ZbO C в присутствии 0,1-10 мас.% кислой отбельной земли, фильтруют и подвергают фракци онированной дистилл ции при атмосферном давлении или в вакууме с целью выделени метилбензоата. Выделенный метипбензо ат затем обрабатывают водным раствором едкого нат ра, полученный гидролизат продУвают паром до прекращени выделени летучих примесей с последующим упариванием досуха или упариванием с предварительной обработкой углем или кизельгуром 1 . Недостаток способа состоит в необходимости предварительной термообработки побочных продуктов в присутствии кислой отбельной земли с целью удалени примесей , имеющи температуры кипени близкие к метилбензоату , что приводит одновременно к значительным потер м метил бензоата, содержащегос в побочных продуктах. Выход метилбензоата после термообработки и последующей дистилл ции составл ет около 83% от его количества- в исходных побочных продуктах. Это приводит к снижению выхода бензоата натри , который сос тавл ет около 80% в расчете наметилбе зоат,содержащийс в исходных побочных продуктах. Кроме того, образующийс при гидролизе метилбензоата такой ценный продукт как метиловый спирт, не выдел етс , а удал етс в основном вод ным паром, что приводит к образованию значительных количеств сточных вод, извлечение из которых метилового спирта в чистом виде пра тически невозможно из-за его низкой концентрации. Цель изобретени - увеличение выхо да целевого продукта и более полное ис пользование побочных продуктов. Поставленна цель достигаетс описываемым способом, заключающимс в том, что побочные продукты производства диметилтерефталата подвергают дистилл ции с выделением фракции, обогащенной метилбечзоатом и имеющей при атмосферном давлении l40-200°C, с последующим гидролизом водным раствором едкого натра и отгонкой из гидролизата органических примесей и метилового спирта в виде азеотропа .с водой при Ткип ЭО-ЮОС , выделением из азеотропа метилового спирта и целевого продукта. Отличительной особенностью способа вл етс выделение из побочных продуктов, фракции, имеющей температуру кипени при атмосферном давлении 140-200°С, которую непосредственно подвергают гидролизу, а также отгонка органических примесей и метилового спирта из гидролизата а видеазеотропа с водой при температуре кипени 90-100 с и последующее выделение из азеотропа метилового спирта, Это позвол ет снизить потери метилбензоата более чем на 10%, увеличивает выход бензоата натри примерно на 10% и одновременно получить метиловый спирт с чистотой более Установлено, что дл получени бензоата натри нет необходимости вначале выдел ть из побочных продуктов производства диметилтерефталата метилбензоат высокой степени чистоты, например путем термообработки побочных продуктов с кислой отбельной землей и последующей дистилл цией. Дистилл цией побочных продуктов можно легко выделить из них фракцию, имеющую область температур кипени при атмосферном давлении 1 40-200 0 и не содержащую соединений , вступающих в реакцию гидролиза при обработке фракции едким натром. Содержащиес же а выделенной фракций метилбензоата примеси не вли ют на чистоту получаемого бензоата натри , так как отгон ютс вместе с метиловым спиртом в виде азеотропа с водой при температуре кипени . При этом дл получени такой фракции можно использовать не только побочные продукты , содержащие более 80% метилбензоата , т.е. как в известном сгюсобе , но и побочные продукты, содержащие менее В0% этого соединени . Дистилл цию побочных продуктов провод т при атмосферном или пониженном давлении, лучше при 50-100 мм рт.ст., и флегмовом числе 5:1-1:1. Ц лесообразно с целью ускорени дистил л цию вначале при флегмовом числе 1:1-2:1, а в конце выделени целевой фракции - при флегмовом числе около 5:1. Потери метилбензоата составл ют всего k-6% от его содержани в исходном побочном продукте по срав нению с 17 по известному способу. Образующийс при гидролизе метилбензоата метиловый спирт отгон ют вместе с другими органическими приме с ми в виде азеотропа с водой при температуре кипени 90-1ОО С и атмос ферном давлении. Это позвол ет получить в отогнанном азеотропе повышенное содержание метилового спирта (15-22%), что , в свою очередь, обле чает его последующее выделение. Выделение метилового спирта из азеотропа провод т путем дистилл ции при температуре в верхней части дистилл ционной колонки , атг мосферном давлении и флегмовом числе 5:1-1:1.В результате получают метиловый спирт с содержанием основного вещества более 98 и выходом 80%. Выделенный из азеотропа метиловый спирт можно использовать, например , в производстве диметилтерефта лата на стадии этерификации или перекристаллизации целевого продукта. Гидролиз фракции метилбензоата, выделенной из.побочных продуктов, про вод т 10-50 -ным водным-.-раствором едкого натра, предпочтительно при тем пературе кипени реакционной массы, до,полного израсходовани щелочи. В случае использовани избыточного количества едкого натра по отношению к метилбензоату, содержащемус во фракции, оставшуюс после гидролиза щелочь можно нейтрализовать бензойной кислотой. После удалени из гидролизата примесей водный раствор бензоата натри может быть обработан, например, активированным углем или углем и перманганатом кали дл повышени чистоты целевого продукта с последующим фильт рованием или центрифугированием. Полученный после такой обработки водный раствор, содержащий 28-35 бензоата натри , может быть либо непосредствен но использован в качестве консерванта кормов в животноводстве и ингЛ битора коррозии или уже выделен в чистом виде путем отгонки воды и высушивани . В результате получают бензоат натри с выходом более 90% в расчете на метилбензоат,содержащийс в исходных побочных продуктах, .с температурой плавлени 122С и чистотой более 99. Пример. 1000 г побочных продуктов производства диметилтерефталат та, содержащих , %: 87,7 метилбензоата; 0,7 п-ксилола; 0, ароматических альдегидов; 5,7 метиловых эфироа фталевых кислот и 5,5 неидентифицированных соединений, подвергают дистилл ции на ректификационной колонне, имеющей 20 теоретических тарелок, при атмосферном давлении. Сверху колонны отбирают фракцию в интервале температур кипени 1 0-200 0 вначале при флегмовом числе 1:1 , а в конце перегонки при флегмовом числе 5:1- Всего получают 886 г фракции , содержащей 93% метилбензоата. Выход метилбензоата (в расчете на 100%-ный) составл ет от его содержани в исходных побочных продуктах. Аналогична дистилл ци побочных продуктов идентичного состава при 50 и 100 мм рт.ст. с отбором фракций в интервале температур кипени 60118 и 82-l40°C, что соответствует температурам кипени при атмосферном давлении 140-200С, позвол ет получить фракции, содержащие метилбензоата с выходом . К полученной фракции (886 г) меТилбензоата приливают г 10%-ного водного раствора едкого натра и провод т гидролиз при температуре кипени реакционной смеси до полного израсходовани щелочи. После этого из реакционной смеси удал ют метиловый спирт и другие органические примеси путем отгонки их в виде азеотропа с водой при температуре кипени 90-100 С и атмосферном давлении . Всего отгон ют около 1100 мл азеотропа, который содержит. 20% метилового спирта. Из азеотропа путем дистилл ции на ректификационной колонке с20 теоретическими тарелками при флегмовом числе 4:1 и температуре в верху колонки 64-б7 С выдел ют 155 мл метилового спирта (выход 80%) , содержащего 98,5% основного вещества.4 The invention relates to organic synthesis, specifically the improvement of the process for the production of sodium benzoate from the by-products of dimethylter phthalate production by the oxidation of p-xylene, used as a preservative. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method of obtaining sodium benaoate from by-products of dimethyl terephthalate production by oxidation of p-xylene, which means that by-products containing at least 80% methyl benzoate are heated at ISO-ZbO C in the presence of 0 , 1-10 wt.% Acid bleaching earth, filtered and subjected to fractional distillation at atmospheric pressure or in vacuum to isolate methyl benzoate. The selected methylbenzoate is then treated with an aqueous solution of caustic soda, the hydrolyzate obtained is purged with steam until the evolution of volatile impurities is stopped, followed by evaporation to dryness or evaporation with pretreatment with charcoal or kieselgur 1. The disadvantage of the method is the need for preliminary heat treatment of the by-products in the presence of acidic bleaching earth in order to remove impurities that have boiling points close to methyl benzoate, which simultaneously leads to significant losses of methyl benzoate contained in the by-products. The yield of methyl benzoate after heat treatment and subsequent distillation is about 83% of its amount in the initial by-products. This results in a decrease in the yield of sodium benzoate, which is about 80%, based on methyl zoate contained in the initial by-products. In addition, such a valuable product as methyl alcohol, which is formed during the hydrolysis of methyl benzoate, is not separated, but is removed mainly by water vapor, which leads to the formation of significant amounts of wastewater, and the extraction of methyl alcohol in its pure form is almost impossible due to its low concentration. The purpose of the invention is to increase the yield of the target product and more complete use of by-products. The goal is achieved by the described method, namely, that the byproducts of the production of dimethyl terephthalate are subjected to distillation with separation of the fraction enriched in methylbenzoate and having at atmospheric pressure l40-200 ° C, followed by hydrolysis with an aqueous solution of sodium hydroxide and distilling organic impurities from the hydrolyzate and methyl alcohol in the form of an azeotrope. With water at Tkip EO-SOS, the release of methyl alcohol from the azeotrope and the target product. A distinctive feature of the method is the isolation from the by-products of the fraction having a boiling point at atmospheric pressure of 140-200 ° C, which is directly subjected to hydrolysis, as well as the distillation of organic impurities and methyl alcohol from the hydrolyzate of the videozeotrope with water at a boiling point of 90-100 s and the subsequent isolation from the azeotrope of methyl alcohol. This reduces the loss of methyl benzoate by more than 10%, increases the yield of sodium benzoate by about 10% and simultaneously produces methyl alcohol with a purity of more established that to obtain sodium benzoate is not necessary to initially isolated from by-products of high purity dimethyl methylbenzoate, for example by heat treatment by-products with acidic bleaching earth and subsequent distillation. By distillation of by-products, it is easy to isolate from them a fraction that has a boiling range at atmospheric pressure of 1 40-200 0 and does not contain compounds that react in the hydrolysis process when the fraction is treated with caustic soda. The impurities contained in the same separated fractions of methyl benzoate do not affect the purity of the sodium benzoate obtained, since they are distilled off along with methyl alcohol as an azeotrope with water at boiling point. In this case, to obtain such a fraction, it is possible to use not only by-products containing more than 80% of methyl benzoate, i.e. as in the conventional process, but also by-products containing less than B0% of this compound. Distillation of by-products is carried out at atmospheric or reduced pressure, preferably at 50-100 mm Hg, and reflux ratio 5: 1-1: 1. Ts is forest-like in order to accelerate the distillation first at a reflux ratio of 1: 1-2: 1, and at the end of the recovery of the target fraction — at a reflux ratio of about 5: 1. The loss of methyl benzoate is only k-6% of its content in the initial by-product compared to 17 by a known method. Methyl alcohol formed during the hydrolysis of methyl benzoate is distilled off along with other organic impurities as an azeotrope with water at a boiling point of 90-1OO C and atmospheric pressure. This makes it possible to obtain an elevated content of methyl alcohol in the distilled azeotrope (15–22%), which, in turn, causes its subsequent release. The selection of methyl alcohol from the azeotrope is carried out by distillation at a temperature in the upper part of the distillation column, atmospheric pressure and a reflux ratio of 5: 1-1: 1. As a result, methyl alcohol is obtained with a content of the main substance of more than 98 and a yield of 80%. Methyl alcohol recovered from the azeotrope can be used, for example, in the production of dimethyl tereft lat in the esterification or recrystallization stage of the target product. Hydrolysis of the methylbenzoate fraction isolated from the by-products is carried out with 10-50% aqueous sodium hydroxide solution, preferably at the boiling point of the reaction mass, until the alkali is completely consumed. If excess sodium hydroxide is used with respect to the methyl benzoate contained in the fraction, the alkali remaining after hydrolysis can be neutralized with benzoic acid. After the impurities are removed from the hydrolyzate, the aqueous solution of sodium benzoate can be treated, for example, with activated carbon or carbon and potassium permanganate to increase the purity of the target product, followed by filtration or centrifugation. The aqueous solution obtained after this treatment, containing 28-35 sodium benzoate, can either be directly used as a preservative in animal feed and as a corrosion inhibitor or is already isolated in its pure form by distilling water and drying. The result is sodium benzoate with a yield of more than 90%, based on the methylbenzoate contained in the initial by-products, with a melting point of 122 ° C and a purity of more than 99. Example. 1000 g of by-products of dimethyl terephthalate production, containing,%: 87.7 methyl benzoate; 0.7 p-xylene; 0, aromatic aldehydes; 5.7 methyl ether phthalic acids and 5.5 unidentified compounds are distilled on a distillation column having 20 theoretical plates at atmospheric pressure. At the top of the column, a fraction is taken in the boiling range of 10–0.0, first at a reflux ratio of 1: 1, and at the end of the distillation at a reflux ratio of 5: 1. A total of 886 g of fraction containing 93% of methyl benzoate is obtained. The yield of methyl benzoate (calculated on a 100% basis) is its content in the initial by-products. Similar distillation of by-products of identical composition at 50 and 100 mm Hg. with the selection of fractions in the range of boiling point 60118 and 82-140 ° C, which corresponds to the boiling point at atmospheric pressure of 140-200 ° C, it allows to obtain fractions containing methylbenzoate with yield. A 10% aqueous solution of caustic soda is poured into the obtained fraction (886 g) of the methylbenzoate and the hydrolysis is carried out at the boiling point of the reaction mixture until the alkali is completely consumed. Thereafter, methyl alcohol and other organic impurities are removed from the reaction mixture by distilling them as an azeotrope with water at a boiling point of 90-100 ° C and atmospheric pressure. A total of about 1,100 ml of azeotrope that contains is distilled. 20% methyl alcohol. From the azeotrope, by distillation on a distillation column with a theoretical theoretical plate at a reflux ratio of 4: 1 and a temperature at the top of the 64-b7 C column, 155 ml of methyl alcohol (80% yield) containing 98.5% of the basic substance are isolated.

5 ЮЮОЗ 5 SOUTH

К полученному водному растворуход бензоата натри составл ет 96%The resulting aqueous solution of sodium benzoate is 96%.

бензоата натри (2200 мл) прибавл ютот прореагировавшего метилбензоата,sodium benzoate (2200 ml) was added from the reacted methyl benzoate,

8 г активированного угл ; 0,5 га в расчете на метилбензоат,содерперманганата кали и обрабатываютжащийс в исходных побочных продукпри перемешивании и в течение5 тах, более 90%.8 g of activated carbon; 0.5 ha in terms of methylbenzoate, potassium soderpermanganate and treated in the original by-products with stirring and for 5 tons, more than 90%.

1, ч. После фильтровани , отгонки во-Таким образом, использование1, h. After filtration, distillation in-thus, using

ды,1 и высушивани досуха получаютпредлагаемого способа позвол етdyes, 1 and drying to dryness, obtain the proposed method allows

836 г бензоата натри , имеющего тем-снизить потери метилбензоата, увепературу плавлени и содер-личить выход бензоата натри и одножащего 99,2 основного вещества. Вы- временно получить метиловый спирт.836 g of sodium benzoate, which has a reduced loss of methyl benzoate, reduced melting and contained output of sodium benzoate and a single substance of 99.2 basic substance. Temporarily obtain methyl alcohol.

Claims

METHOD FOR PRODUCING SODIUM BENZOATE from by-products of dimethyl terephthalate production by oxidation of p-xylene containing methyl benzoate using distillation, hydrolysis of methyl benzoate with sodium hydroxide, purification and isolation of the target product, characterized in that, in order to increase the yield of the target product and more complete use of by-products byproducts was distilled and the fraction enriched in methyl benzoate and having T ^ _u at atmospheric pressure, 140-200 ° C, followed by hydrolysis with aqueous e one solution and distilling the hydrolyzate of methyl alcohol and organic impurities in the form of an azeotrope with water at T _Kurv 90-1U0 ° C, and isolation of the desired product from methyl alcohol azeotrope.

>