SU1581218A3

SU1581218A3 - Способ получени терефталевой кислоты

Info

Publication number: SU1581218A3
Application number: SU853857493A
Authority: SU
Inventors: Модик Рудольф; Поршен Ерг; Шенген Антон; Виргес Ральф
Original assignee: Динамит Нобель Аг (Фирма)
Priority date: 1984-03-03
Filing date: 1985-02-25
Publication date: 1990-07-23
Also published as: DE3407912C1; US4642377A; JPH0688937B2; JPS60202842A; EG17052A; ES540832A0; ES8602590A1; PT80041A; EP0157122A1; PL252195A1; KR920003120B1; CS251095B2; DE3560053D1; DD232912A5; ZA851579B; PT80041B; YU44722B; EP0157122B1; MX162239A; RO91879B

Abstract

Изобретение относитс к органическому синтезу, в частности к получению терефталевой кислоты. Ц и - снижение энергозатрат. Получение ведут жидкофазным окислением смеси N-ксиола и фракции, содержащей сложный метиловый эфир N-толуиловой кислоты, кислородом воздуха при 140-170°С и давлением 4-8 атм в присутствии растворенных соединений т желых металлов (катализатор). Продукт этерифицируют при повышенном давлении жидким и затем испаренным метанолом при 220-280°С. Процнсс провод т с разделением продуктов реакции, рециркул цией на стадию окислени и выделением образовавшейс терефталевой кислоты, отделением смеси метанола с водой, которую вместе с метанолсодержащей фракцией вторичногопара со стадией этерификации подвергают ректификации. Последнюю ведут при 83-182°С и 2-10,5 атм с получением водного кубового продукта и паровой фракции, обогащенной метанолом, которую подвергают сжатию до давлени и температуры этирификации и направлают на стадию этирификации. Теплоту, полученную при сжатии, используютдл перегрева содержащего метанол дистилл та в паровой фазе до температуры этерификации. 4 ил. 4 табл.

Description

Изобретение относитс к усовершенствованному способу получени терефта- лев ой кислоты - ценнейшего полупродукта основного органического синтеза.

Целью изобретени вл етс снижение энергозатрат.

На фиг. 1-4 показана обща технологическа схема процесса производства терефталевой кислоты по предлагаемому способу.л

Согласно технологической схеме по фиг. 1 на стадии I - окисление, прово димое при 140 - 170°С и давлении 4 - 8 атм, подают по трубопроводу 1 п-ксилол по трубопроводу 2 рециркулируемый сложный метиловый эфир п-толуиловой кислоты, по трубопроводу 5 - воздух трубопроводу 4 кобальтово-марганцевый катализатор.

Со стадии I окислени отвод т по трубопроводу 5 отход щий газ, по трубопроводу 6 отход щую воду, по трубо - проводу 7 продукт окислени .

Продукт окислени подают на стадии II на этерификацию метанолом при 220- 280°С и давлении 20-25 атм, подаваемым по трубопроводам 8 и 9. Со стадии этерификации отвод т продукт этерифи|

кацик, подаваемый по трубопроводу 10 на стадию III сброса давлени , а также метанолсодержащий вторичный пар, который по трубопроводу 11 подают в устройство 12 (фиг. 2-4).

На стадии III сброса давлени получают метанолсодержащую фракцию, подаваемую по трубопроводу 13 в устройство 12, куда по трубопроводу 14 подают еще свежий метанол, содержа- щую сложный метиловый эфир п-толуи- ловой кислоты фракцию, подаваемую по трубопроводу 15 в сборник 16 сложного метилового эфира n-толуиловой кисло- ты, куда по трубопроводу 17 также подают содержащую указанный сложный эфир фракцию, получаемую в устройстве 12, а также основную фракцию сырого эфира, подаваемую по трубопроводу 18 на стадию перегонки IV. Здесь ее раздел ют на фракцию, содержащую сложный метиловый эфир n-толуиловой кислоты, которую по трубопроводу 19 подают в сборник 16, фракцию, содержащую слож- ный метиловый эфир терефтальдегидной кислоты, которую подают по трубопроводу 20 также в сб.орник 16, остаточную фракцию, подаваемую по трубопроводу 21 на стадию V обработки метанолом , поступающим по трубопроводу 22 из устройства 12, и на фракцию сырого диметилтерефталата, подаваемую по трубопроводу 23 на стадию VI гидролиза водой, подаваемой по трубопроводу 24. Получаемую на стадию гидролиза терефталевую кислоту отвод т по трубопроводу 25, образовавшиес низкокип щие компоненты отвод т по трубопроводу 26, получаемую отход щую воду вывод т из процесса по трубопроводу 27( а отводимую со стадии гидролиза смесь метанола с водой подают по трубопроводу 28 в устройство 12, куда по трубопроводу 29 подают еще смесь метанола с водой, отдел емую на стадии V. Образующийс на стадии V остаток вывод т из процесса по трубопроводу 30, а получаемую фракцию, содержащую сложный метиловый эфир п-толуиловой

кислоты, по трубопроводу 31 подают в сборник 16. Отход щие газы окислени , отводимые по трубопроводу 5, подают на стадию VII конденсации и промывки отход щей водой, отводимой по трубопроводу 3 из устройства 12. Получаемый при этом метанолсодержащий конденсат по трубопроводу 33 подают в устройство 12, а отход щие газы вы

Q 5 5 0

45

50

55

вод т из процесса по трубопроводу 34. Часть получаемого на стадии VII конденсата можно также подавать на эте- рификацию продукта окислени .

Процесс в устройстве 12 (фиг. 2) провод т следующи.1 образом.

Метанолсодержащие потоки, поступающие по трубопроводам 13, 28, 29 и 33, объедин ют, при помощи насоса 35 довод т до требуемого давлени и по трубопроводу 36 подают в колонну 37, куда по трубопроводу 11 также подают метанолсодержащий поток со стадии II этерификации продукта окислени , поступающего по трубопроводу 7. В колонне 37, снабженной испарителем 38, работающем на получаемом в процесс паре низкого давлени , провод т ректификацию с получением кубовой фракции , отводимой по трубопроводу 39 и раздел емой на поток, отводимый по трубопроводу 32, поток, поступающий по трубопроводу 17 в сборник 16, и поток метанолсодержащей головной фракции, отводимой по трубопроводу 40 на конденсацию в дефлегматоре 41. Теплоту конденсации отвод т испар ющимс конденсатом (возможна рекупераци тепла за счет получени пара низкого давлени ). Получаемый при этом конденсат рециркулируют по трубопроводу 42 в колонну 37, а метанольный пар . подают по трубопроводу 43 в отпарную емкость 44, снабженную циркул ционным трубопроводом 45, в котором размещен испаритель 46, работающий на получаемом в процессе паре низкого давлени . При помощи насоса 47 поступающий по трубопроводу 14 свежий метанол дово- - д т до требуемого давлени и подают в циркул ционный трубопровод 45. Метанол требуемый на стадии V обработки остатка перегонки, отвод т в паровом состо нии по трубопроводу 22 и после перегрева до 250 - 27(°С используют на г.т,адии V. Метанол, требуемый на стадии II этерификации продукта окислени , отвод т в паровом состо нии по трубопроводу 48 и при помощи компрессора 49 сжимают, например, до давлени 27 бар. При этом имеет место перегрев сжатого метанола до температуры этерификации, обусловленный электроэнергией , требуемой дл привода компрессора.

Процесс в устройстве 12 по фиг. 3 отличаетс от устройства по фиг. 2 тем, что вторичные пары стадии II

515

этерификации подаваемого по трубопроводу 7 продукта окислени , отводимые |по трубопроводу 11, подвергают следующей предварительной обработке перед подачей на ректификацию в колонне 37. Их промывают в аппарате 50 водой, по- даваемой по трубопроводу 51 . Выход щие из верхней части аппарата 50 очищен- ные вторичные пары по трубопроводу 52 подают в нагреватель 53, в котором их сушат с использованием первичной энергии. Затем вторичные пары поступают в турбодетандер 54, в котором их расшир ют до давлени ректификации в колонне 37, Получаемый в аппарате 50 содержащий побочный продукт поток ре- циркулируют по трубопроводу 55 посредством насоса- 56.

Отличи осуществлени процесса в устройстве 12 по фиг. 4 от осуществлени процесса в устройстве 12 по фиг. 2 и 3 заключаютс в следующем.

Вторичный пар ректификации в колонне 37, отводимый по трубопроводу 40 подвергают конденсации в дефлегматоре 41, работающем на охлаждающей воде, подаваемой по трубопроводу 57 с помощью насоса 58. Получаемый при этом жидкий метанол раздел ют на два потока , один из которых по трубопроводу 42 рециркулируют в колонну 37, а другой по трубопроводу 43 подают в сборник 59, куда подают и свежий метанол.

Необходимый на стддии V обработки остатка перегонки диметилтерефталата метанол отбирают из сборника 59 по трубопроводу 60, с помощью насоса 61 довод т до слегка повышенного давлени , например 3 атм, и по трубопроводу 62 подают в циркул ционный трубопровод 45.

Требуемый на стадии II этерификации метанол отбирают из сборника 59 по трубопроводу 63, довод т до повышенного давлени , например до 28 бар, с помощью насоса 64, нагревают в обогреваемом паром низкого давлени из процесса испарителе 65 и подают в циркул ционный трубопровод 66, в котором размещены выпарной аппарат 67, обогреваемый паром высокого давлени , и отпарна емкость 68, из которой по трубопроводу 69 отвод т пар метанола, которьй перед подачей на этерификацию довод т до температуры этерификации в испарителе 70, обогреваемом высокотемпературным маслом.

Пример 1. Процесс провод т ; по предлагаемой схеме (фиг. 1 и 2).

0

5

2186

Смесь 17825 кг/ч n-ксилола и 49140 кг/ч смеси из 67,1 мас.% сложного метилового эфира п-толуиловой

кислоты (МЭПТК), 19 мас.% диметилор- тофталата (ДМО), днметилизофталата (ДМИ) и диметилтерефталата (ДМТ), 8,3 мас.% сложного метилового эфиоа бензойной кислоты (МЭБК), 2,8 мао.%

сложного эфира терефтальдегидной кислоты (МЭТАК), 0,7 мас.% п-толуиловой кислоты (ПТК),, и 1,8 мас.% неидентифицированных побочных продуктов (НПП) подвергают окислению 96612 кг/ч воз-

5 духа в присутствии 333 кг/ч катализатора на основе кобальта и марганца (10:1) в виде ацетатов, растворенных в воде. Окисление провод т в каскаде из трех реакторов при 140 - 170°С и давлении от 4 до 8 атм. Получают 74068 кг/ч продукта окислени состава , мас.%: МЭПТК 22; ПТК 21; мономе- тилтерефталат (ММТ) 23 ДМО, ДМИ и ДМТ 11,0; терефталева кислота (ТФК) 12; МЭБК 6,0; высококип щие компоненты (ВК) 3,3; НПП 1,7, который подвергают этерификации 35300 кг/ч получаемого в процессе метанола при 25()°С и давлении 25 атм. Кроме того, со стадии

0 окислени отвод т 89842 кг/ч отход щих газов, из которых конденсацией отдел ют 31615 кг/ч водной фазы состава , мас.%: Н20 92,3; метанол 3,1; МЭПТК 0,4; НПП 4,2, подаваемой на

5 отделение от нее метанола путем ректификации . В результате этерификации получают 82563 кг/ч продукта этерификации состава, мас.%: ДМО, ДМИ и ДМТ 43,0: МЭПТК 31,1; НгО 7,9; МЭБК

0 5; ВК 2,5; МЭТАК 1,6; ММТ 0,8; ПТК 0,4; ТФК 0,2; НПП 0,6, который подают на стадию сброса давлени , и 28 180 кг/ч метанолсодержащей фракции состава, мас.%: метанол 66,1; Н20

5 20,7; МЭПТК 5,8; ДМИ, ДМО и ДМТ 1,3; МЭБК 1,1; НПП 5,0, которую также по дают на отделение от нее метанола путем ректификации. Со стадии сброса давлени отвод т 62779 кг/ч наход -

0 щейс под давлением 1,1 атм и имеющей температуру 190°С фракции состава, мас.%: ДМО, ДМИ и ДМТ 53,5; МЭПТК 35; МЭБК 3,6; ВК 3,3; ММТ 1; МЭТАК 2; ПТК 0,5; ТФК 0,2; НПП 0,9, подаваемой

на перегонку, 13782 кг/ч имеющей температуру 185°С и наход щейс под давлением 1,1 бар МЭПТК фракции состава, мас.%: МЭПТК 65,2; ДМО, ДМИ и ДМТ 21,8; МБК 10,4; ММТ 0,2; МЭТАК 0,8;

ПТК 0,2; НПП рециркулируемой на окисление и 6002 кг/ч имеющей температуру 80°С и наход щейс под давлением 1,1 атм метанолсодержащей фрак-- ции состава, мас.%: метанол 74,9; HjO 18,5; МЭБК 0,9; МЭПТК 2; МДО, ДМИ и ДМТ 0,1; НПП 3,6, часть которой (2327 кг/ч) додают на отделение от нее метанола путем ректификации, а остаток подают на этерификацию. Со стадии перегонки отвод т 28193 кг/ч фракции МЭПТК состава, (мас.%: МЭПТК 82,9; МЭБК 8,5; ДМО, ДМИ и ДМТ 3,5; МЭТАК 2,2; ПТК 0,2; НПП 2,7, рециркулируемой на окисление , 1480 кг/ч фракции МЭПТК состава, мас.%: МЭПТК 65; МЭТАК 20,2; МЭБК 8,7; МДКО, ДМИ и ДМТ 3,5; ПТК 0,2; НПП 0,4, 3500 кг/ч остаточной фракции состава, мас.%: ВК 68,3; ММТ 17; ДМО, ДМИ и ДМТ 10; ТФК 4; НПП 0,7; подаваемой на обработку 9000 кг/ч получаемой в процессе метанольной фракции состава, мас.%: метанол 96; 0,1; НПП 3,9, имеющей температуру 120°С и давление 6 атм, и 29606 кг/ч фракции сырого ДМТ состава , мас.%: ДМО, ДМИ и ДМТ 96,9; МЭТАК 2; ПТК 0,7; ММТ 0,4, подаваемой на гидролиз водой, подаваемой в количестве 39180 кг/ч. В результате обработки остаточной фракции перегонки сырого ДМТ получают 3140 кг/ч имеющей температуру 140°С и наход щейс под давлением 1,1 атм фракции состава, мас.%: ДМО, ДМИ и ДМТ 69; МЭПТК 29,5; НПП 1,5, рециркулируемой на окисление, 8663 кг/ч имеющей температуру 60°С метанольной фракции состава8 мас.%: метанол 94,4; 1,9; НПП 2,7, подаваемой на отделение от нее метанола путем ректификации , и 697 кг/ч остатка, выводимого из процесса.

В результате гидролиза, проводимого при 250°С, получают 25000 кг/ч терефталевой кислоты со степенью чистоты 99,999. Кроме того, со стадии гидролиза отвод т 605 кг/ч низкокип ших компонентов и 26308 кг/ч отход щей воды. Получаемые в процессе мета нолсодержащие фракции указанных составов довод т до давлени 6,2 атм и подвергают ректификации. В результате получают 46876 кг/ч имеющего температуру 162°С и давление 6,5 атм кубового продукта состава, мас.%: НаО 91,2; МЭПТК 3,7; ДМО, ДМИ и ДМТ

0

5

0

5

п

0

5

0

5

55

0,8; МЭБК 0,7; метанол 0,1; НПП 3,5 и 112000 кг/ч имеющего температуру 120°С и давление 6,0 бар головного продукта состава, мас.%: метанол 96; НгО 0,1; НПП 3,9; который подают на конденсацию. В результате конденсации получают 71218 кг/ч имеющей температуру 115°С и давление 6 атм жидкой фазы состава, мас.%: метанол 96; 0,1; НПП 3,9 и 40782 кг/ч имеющей температуру 120° С паровой фазы состава, мас.%: метанол 96; 0,1; НПП 3,9; часть которой (9000 кг/ч) подают на обработку остатка перегонки сырого диметилтерефталата, а остаток подают на ректификацию продукта окислени после предварительного сжати до давлени 28 атм. В результате температура повышаетс до 250°С. Кроме того, на этерификацию подают еще 1218 кг/ч свежего метанола после предварительного пропускани через стадию доведени давлени до 6,2 атм и упаривани при 120°С.

Данные об энергозатратах в процессе по примеру 1 приведены в табл. 1.

Пример 2. Процесс провод т в соответствии со схемой на фиг. 1 и 3.

Повтор ют пример 1 с той разницей, что вторичные пары этерификации промывают 1430 кг/ч получаемой на стадии конденсации отход щих газов окислени водной фазой, имеющей температуру 100°С и давление 26 атм, содержащей мас.%: НаО 91,5; метанол 3,2; СЭПТК 0,4; НПП 4,9. Очищенные вторичные па- ры с температурой 192°С и давлением 25 бар подают в нагреватель 53, в кот тором их сушат при помощи высокотемпературного масла. Затем вторичные пары с температурой 206°С и давлением 25 атм подают в турбодетандер 54, в котором их довод т до давлени 6,2 атм и температуры 135 С. Выдел ющуюс при этом энергию используют дл сжати паровой метанольной фракции перед ее подачей на этерификацию.

Кубовый продукт стадии промывки вторичных паров этерификации рецирку- лируют на этерификацию после предварительного повышени давлени от 25 до 26 атм. Кроме того, на этерификацию продукта окислени подают еще 1430 кг/ч получаемой на стадии конденсации отход щих газов окислени водной фазы состава, мас.%: 91,5; метанол 3,2; МЭПТК 0,4; НПП 4,9. При

этом получают 84997 кг/ч продукта зтерификации состава, мас.%: ДМО, ДОИ и ДМТ 42,6; МЭПТК 38-,9; 7,7; ВК 2,7; МЭТАК 1,6; ММТ 0,8; ПТК 0,2; НПП 0,3, а также 27176 кг/ч метанол- сод ержащего потока состава, мас.%: метанол 68,7; 26,3; НПП 5. В данном примере получают целевой продукт того же качества, что и в примере 1.

Пример 3 (сравнительный по прототипу). Процесс провод т в ветствии со схемой на фиг. 1 и 4.

Повтор ют пример 1 с той разницей что головной продукт стадии ректификации метанолсодержащей фазы конденсируют при помощи охлаждающей воды. Получаемую при этом жидкую фазу раздел ют на два потока, один из которы ( 58718 кг/ч состава, мас.%: метанол 96; Н40 0,1; НПП 4,9) рециркулируют на ректификацию, а второй еще раз раздел ют на следующие два потока. 33000 кг/ч фазы довод т до давлени 28 атм нагревают до температуры кипени , упаривают при 182°С и получаемый при этом пар до 250 С при помощи высокотемпературного масла, -после чего его подают на этерификацию. Второй поток (9000 кг/ч, включа 1218 кг/ч свежего метанола) довод т до давлени 3,0 атм, упаривают при 95°С и получаемый при этом пар подают на обработку остатка перегонки сырого ди- метилтерефталата после предварительного перегрева до 250°С.

Данные об энергозатратах в процессе приведены в табл. 1; сравнительные данные по примерам 1, 2 и 3 о суммарных энергозатратах в ходе процесса - в табл. 2.

Пример 4. Процесс провод т в соответствии со схемой на фиг. 1 и 2.

Повтор ют пример 1 с той разницей что ректификацию провод т под давлением в верхней части колонны, равным 2 бар. При этом из куба,отвод т паровую фракцию с температурой 127°С и под давлением 2,5 бар, а из верхней части - богатую метанолом фракцию с температурой 83°С, которую довод т до давлени 25 атм и температуры 280°С этерификации. Получают целевой продукт того же качества и в том же количестве, что и в примере 1.

Обобщенные данные об энергозатратах по примеру 4 приведены в табл. 3

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Пример 5 (прототип). Процесс провод т в соответствии со схе мой на фиг. 1 и 4.

Повтор ют сравнительный пример 1 с той разницей, что этерификацию провод т в услови х примера 4, т.е. при 280°С и давлении 25 атм. Получают целевой продукт того же качества и в том же количестве, что и в примере 1.

Пример 6. Процесс провод т в соответствии со схемой на фиг. 1 и 2.

Повтор ют пример 1 с той разницей что ректификацию провод т под давлением в верхней части колонны, равным 10 атм. При этом из куба отвод т фракцию с температурой 182°С и давлением 10,5 атм, а из верхней части - бога тую метанолом паровую фракцию с температурой 137°С, которую довод т до давлени 25 атм и температуры 220аС этерификации.

Получают целевой продукт того же качества и в том же количестве, что и в примере 1.

Пример 7 (прототип). Процесс провод т в соответствии со схемой на фиг. 1 и 4.

Повтор ют пример 3 с той разницей, что этерификацию провод т в услови х примера 6. получают целевой продукт того же качества и в том же количестве , что и в примере 1.

Данные об энергозатратах приведены в табл. 4 .

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет существенно сократить энергозатраты по сравнению с известным.

Claims

Формула изобретени

Способ получени терефталевой кислоты путем жидкофазного окислени смеси п-ксилола и фракции, содержащей сложный метиловый эфир п-толуиловой кислоты, кислородом воздуха при температуре 140-170°С и давлении 4-8 атм в присутствии растворенных соединений т желых металлов в качестве катализатора с последующей этерификацией полученного продукта окислени при повышенном давлении жидким и затем испаренным метанолом при температуре 220-280 С и давлении 20-25 атм, отводом полученной фракции сырого сложного эфира и метанолсодержащей фракции вторичного пара со стадии этерификации , разделением перегонкой сырого

сложного эфира на фракцию сложного метилового эфира п-толуиловой кислоты и на богатую сложным метиловым эфиром терефтальальдегидной кислоты, которые рециркулируют на стадию окислени , на фракцию сырого диметилте- рефтапата и на остаток, гидролизом фракции сырого диметилтерефталата водой при повышенной температуре, выде лением образовавшейс терефталевой кислоты и отделением смеси метанола с водой, которую вместе с метанолсо- держащей фракцией вторичного пара со стадии этерификации подвергают ректи

г

фикации при повышенной температуре, отличающийс тем, что, с целью снижени энергозатрат, ректификацию осуществл ют при давлении 2- 10,5 атм и температуре 83-182°С с получением водного кубового продукта и паровой фракции, обогащенной метанолом , которую подвергают сжатию до давлени и температуры этерификации и направл ют на стадию этерификации, при этом теплоту, полученную при сжатии , используют дл перегрева содержащего метанол дистилл та в паровой фазе до температуры этерификации.

2876

1620

20512

87вО

2481

Охлаждающей водой отвод т 3(1808 кВт. Возможно производство пара. Пример 1 : 1449/ кВт; пример 2 : 17855 кВт.

Сумма энергозатрат Экономи по сравнению со сравнительным примером: первична энерги :

пар высокого давлени высокотемпературное масло Электроэнерги

Перерасход по сравнению со сравнительным примером Электроэнерги Пар низкого давлени Обща экономи по сравнению со сравнительным примером

Таблица 1

56

404

404

24824

Таблица 2

37156

27620

-26129

8780

2202

315

270 10757

Экономи по сравнению с сравнительным примером 11 первична энерги :

пар низкого давлени

из процесса

пар высокого давлени

высокотемпературное

масло

Перерасход по сравнению с сравнительным примером 11 Электроэнерги Обща экономи по сравнению со сравнительным примером 11

Составные части

Энергозатраты, кВт, в процессе по примеру

Выпарной аппарат 46 Насос 64

Конденсатор 41 Нагреватель 65 Выпарной аппарат 67

Испаритель 70 Нагреватель 38 Насос 35 Насос 58 Приход компрес сора 49

Охлаждающей водой отвод т 30808 кВт. Производство пара в количестве 19687 кВт.

3485 8766

3678

2048

13914

Таблица

50

387

8810

1241

26039

7 36 870

1416

гч ii f-- -.3

«ft f JS

3 I ex

/

Й-

Ј

JfJ .

5Щ)

&

ЛЗ

j . , . . .

i i i I I II

-LX±-UL L-LJ,

лЭ , X -vj

8

В

i ( I i i I , .,

i«,™LJ«i,J«X/ |

fs3

/7 67 60 63 6

47

40

.12

28

11

29

35

JJ

1.7

38

39 /

А

Л7 32

Фи&