*

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТАЛЕВЫХ КИСЛОТ

применение

Патент СССР

:

Номер патента:		250766
Класс(ы) патента: C07c
Номер заявки: 1051598/23-4
Дата подачи заявки: 28.01.1966
Дата публикации: 26.01.1970

:


Заявитель(и):

Иностранная фирма "Прожиль" (Франция)

Автор(ы):

Жан Берту и Клод Жербело-Барриллон (Франция)

Патентообладатель(и):

Суть изобретения:

Данное изобретение относится к процессам окисления алкилароматических углеводородов.

Известен способ непрерывного получения фталевой кислоты или ее ангидрида окислением ксилолов кислородом воздуха в присутствии солей тяжелых металлов в среде уксусной кислоты. Известный способ предусматривает проведение окисления в трех последовательно расположенных реакторах, между которыми предполагается конденсирование паров реакционной смеси при возрастании давления и температуры от одного реактора к другому.

Для упрощения процесса и обеспечения возможности работы вне взрывоопасных пределов газовой фазы в предложенном способе окисление во всех трех реакторах, расположенных каскадом, ведут при постоянном давлении, равном 3 - 15 атм.

Процесс иллюстрируется чертежом.


Окисление проводят в трех реакторах R1, R2 и R3, которые расположены на разных уровнях так, чтобы жидкость могла перетекать из одного реактора в другой, проходя при этом через расширительные резервуары 1 и 2, Питание ксилолом, алифатической кислотой и катализатором происходит через трубопровод 8 с выходом 4, подведенным к реактору R1, а жидкость перетекает из одного реактора в другой через резервуары 1 и 2 и через трубопроводы 5 и б, к которым присоединены циркуляционные насосы 7, 7bis и 8. Воздух, необходимый для окисления, подают через грубку 9 к трубам 10 и 11, выходные отверстия которых расположены внизу реакторов R2 и R3. Избыточный воздух, который выделяется в этих реакторах, весь целиком направляется к нижней части реактора R1 через трубопровод 12, зачем пo трубопроводу 13 он поступает в дистилляционную колонку, за которой стоит конденсатор С, отстойник С1 и выходит через патрубок 14.

Однако свежий воздух одновременно может направляться в нижние части всех трех реакторов R1, R2 и R3. Газовый поток, выходящий из реактора R3, направляется в реактор R1, а газовые отходы реакторов R1 и R2 - непосредственно в азеотропную колонку.

Колонка дистилляции D через трубопровод 15 питается бензолом, который производит дегидратацию поступающего через трубопровод 18 воздуха, насыщенного парами алифатической кислоты, воды и ксилола. Ксилол и кислота, рекуперированные внизу колонки, направляются непосредственно в систему питания через трубопровод 16. Выделенная в примыкающем конденсаторе С водяная фракция сливается через патрубок 17, а бензольная фракция через трубопровод 18 возвращается колонку D.

Далее реакционная масса, сливаемая через трубопровод 19, в тех случаях, когда она содержит смесь ортофталевой кислоты и фталевого ангидрида, подвергается последовательным операциям гидролиза, фильтрования осадка фталевой кислоты, промывания его уксусной кислотой и сушки, а затем непрерывной дегидратации и непрерывной ректификации ангидрида при уменьшенном давлении. В том случае, когда полученный продукт является изо- и/или терефталевой кислотой, то достаточно отфильтровать реакционную массу, а затем промыть и высушить полученный осадок кислоты. Маточный раствор фильтрования и уксусная кислота промывания осадка фталевой кислоты собираются вместе, проверяется их концентрация и доводится до концентрации свежих реактивов, после чего они по трубопроводу 20 поступают в систему питания реактора R1. Кроме того, эти маточные растворы могут вновь полностью или частично подаваться через трубопровод 21 в колонку D.

П р и м е р 1.
Окисление о-ксилола воздухом производят непрерывно в серии из трех реакторов одинакового полезного объема, равного трем литрам. Реакционная смесь, содержащая 20 вес. ч. о-ксилола (чистоты 99,5%) и 80 вес. ч, уксусной кислоты, так же как и катализатор по трубопроводу с выходом 4 поступает в реактор R1, со скоростью 1 - 5 л/час. Катализатор, составленный из смеси гидратированного бромистого бария, гидратированного хлористого марганца и гидратированного ацетата кобальта, содержит 0,004 моль каждого из составляющих элементов на 1 моль ксилола, подлежащего окислению. Средний расход воздуха изменяется в пределах 1000 - 1500 л/час на входе в реакторы R2 и R3 и 950 - 1200 л/час на выходе. Давление поддерживают одинаковым во всей установке окисления (около 6 кг/см2 пo абсолютной величине), а температуру в реакторах поддерживают в пределах 157 - 162 °С в реакторе R1, 152 - 157 °С в реакторе R2 и 147 - 152 °C в реакторе R3.

После окисления реакционную массу непрерывно подвергают гидролизу (кипение в течение 1 час при нормальном давлении в присутствии воды), фильтрованию, а затем промыванию уксусной кислотой, сушке осадка фталевой кислоты и дегидратации при нагревании в течение 2 час при 235 - 240 °С и атмосферном давлении. Полученный при этом сырой фталевый ангидрид очищают дистилляцией при уменьшенном давлении. Маточные растворы, содержащие уксусную кислоту, поступают обратно в систему через трубопровод 21, ведущий к колонке D, и после восстановления исходной концентрации направляют в реактор R1. Воздух, насыщенный парами уксусной кислоты, ксилола и воды, выходящий из реактора R1 через трубопровод 13, промывается в колонке D, питаемой бензолом через трубопровод 15 в количестве 900 - 1000 г/час и рекуперированные при этом уксусная кислота и ксилол через трубопровод 16 посгупают в реактор R1 а водяная фаза в объеме 90 - 150 г/час из отстойника С1 непрерывно сливается в отход.

Нижеследующая таблица приводит величины степени конверсии и химического коэффициента полезного действия, полученные при окислении на каждой фазе возвращения в систему реакционной массы для серии из семи рециркуляций маточного раствора.

Таблица
Операции Степень конверсии Химический к.п.д. % *
в R1 в R2 в R3
Окисление 60,2 35,2 4,6 78
I рециркуляция 51 39 10 88
II рециркуляция 54,3 38 7,7 96
III рециркуляция 55 37 8 94
IV рециркуляция 51,5 40 8,5 93
V рециркуляция 53 37,5 9,5 94
VI рециркуляция 52 38,5 9,6 96
VII рециркуляция 52,5 39 8,5 93
* Химический коэффициент полезного действия определяется отношением:

число полученных моль кислоты и фталевого ангидрида
-----------------------------------------------
число введённых моль о-крезола


Т. пл. фталевого ангидрида 130,8 °С, а его термическая стабильность, выраженная в градусах HAZEN после нагревания до 250 °С в течение 2,5 час, <20.

П р и м е р 2.
Работу проводят в тех же условиях и при тех же пропорциях реактивов и катализатора, что и в первом примере, но для окисления берут метаксилол. После серии из шести рециркуляций одного и того же маточного раствора получают чистую изофталевую кислоту при среднем коэффициенте полезного действия 95%.

П р и м е р 3.
Работу проводят так же как и в примере 1, но для окисления берут n-ксилол. После восьми рециркуляций получают терефталевую кислоту при среднем химическом коэффициенте полезного действия 97%.

П р и м е р 4. Окисление ведут при тех условиях, что и в примере 1, но при следующем составе смеси, %:
- ксилол ................ 86,8 (по весу)
- n-ксилол ................ 12
- этилбензол ............... 1,2

После четырех рециркуляций получают смесь фталевой и бензойной кислот при среднем коэффициенте полезного действия 95%.

Этот коэффициент определяют по отношению

вес полученного осадка
--------------------------------------------------------------------------------------------------- х 100
вес осадка, теоретически рассчитанный для изофталевой кислоты

Формула изобретения

1. Способ получения фталевых кислот путем непрерывного окисления о-, м- и/или n-ксилолов кислородом воздуха в присутствии солей тяжелых металлов в среде уксусной кислоты с последующим гидролизом реакционной смеси, отделением полученного осадка при проведении процесса в последовательно расположенных реакторах при температуре 140 - 200 °С, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, последний ведут противотоком при постоянном давлении, равном 3 - 15 атм. с непосредственной передачей реакционной массы из одного реактора в другой.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окисление осуществляется преимущественно в 3 реакторах, расположенных каскадом один за другим.

*



к оглавлению