RU2137753C1 - High-purity isophthalic acid production process - Google Patents
High-purity isophthalic acid production process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2137753C1 RU2137753C1 RU97119383A RU97119383A RU2137753C1 RU 2137753 C1 RU2137753 C1 RU 2137753C1 RU 97119383 A RU97119383 A RU 97119383A RU 97119383 A RU97119383 A RU 97119383A RU 2137753 C1 RU2137753 C1 RU 2137753C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxidation
- ifc
- recrystallization
- acetic acid
- carried out
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к органическому и нефтехимическому синтезу, в частности к способу получения высокочистой изофталевой кислоты (ИФК) - одного из широко используемых мономеров для изготовления полимерных материалов: высококачественных полиэфирных волокон, пленок и покрытий пищевого и технического назначения, изополиэфирных смол, волокнистых пластиков, синтетической кожи, полимербетонов и др. The invention relates to organic and petrochemical synthesis, in particular to a method for producing high-purity isophthalic acid (IFC), one of the widely used monomers for the manufacture of polymeric materials: high-quality polyester fibers, films and coatings for food and technical purposes, isopolyester resins, fibrous plastics, synthetic leather , polymer concrete, etc.
Большинство современных промышленных синтезов ИФК основано на двухстадийных процессах. Первая стадия включает процесс жидкофазного каталитического окисления м-ксилола молекулярным кислородом в среде уксусной кислоты с получением технической изофталевой кислоты. На второй стадии осуществляют очистку технической ИФК методом каталитического гидрирования примесей в водных растворах или же методом перекристаллизации в различных растворителях. Most modern industrial syntheses of IFCs are based on two-stage processes. The first stage involves the process of liquid-phase catalytic oxidation of m-xylene with molecular oxygen in an acetic acid medium to produce technical isophthalic acid. At the second stage, technical IFC is purified by the method of catalytic hydrogenation of impurities in aqueous solutions or by the method of recrystallization in various solvents.
Так, например, согласно патенту техническую ИФК получают путем окисления м-ксилола воздухом в среде CH3COOH при температуре 100 - 130oC и давлении 0,07-3,5 МПа. В качестве катализатора используют соль кобальта с добавкой промотирующего компонента ацетальдегида. Окисление проводят в две стадии при общем времени реакции 1,2-20 ч. Полученную техническую ИФК подвергают очистке методом перекристаллизации в CH3COOH. Недостатком этого способа является низкая производительность процесса.So, for example, according to the patent, technical IFCs are obtained by oxidation of m-xylene with air in a CH 3 COOH medium at a temperature of 100 - 130 o C and a pressure of 0.07-3.5 MPa. As a catalyst, a cobalt salt with the addition of a promoting component of acetaldehyde is used. The oxidation is carried out in two stages with a total reaction time of 1.2-20 hours. The obtained technical IFC is purified by recrystallization in CH 3 COOH. The disadvantage of this method is the low productivity of the process.
Согласно другому, широко распространенному в промышленном масштабе способу, синтез высокочистой ИФК осуществляют так же в две стадии. Первая стадия включает окисление м-ксилола кислородом воздуха в среде CH3COOH в присутствии кобальт-марганец-бромидного катализатора при повышенной температуре (170-215oC) и давлении 1,5-2,5 МПа с получением ИФК-сырца. Вторая стадия предусматривает очистку "сырой" изофталевой кислоты методом гидрирования молекулярным водородом примесей в основном м-карбоксибензальдегида (м-КБА). Реакцию гидрирования проводят в водной среде в присутствии катализатора - палладий на угле (Pd/c) при относительно высокой температуре (до 280oC). Процесс обладает повышенной эффективностью и обеспечивает достижение высокого качества ИФК: содержание м-КБА ≤ 0,0025%, показатель цветности ≤ 10o Н.According to another method widely used on an industrial scale, the synthesis of high-purity IPA is also carried out in two stages. The first stage involves the oxidation of m-xylene with atmospheric oxygen in a medium of CH 3 COOH in the presence of a cobalt-manganese-bromide catalyst at an elevated temperature (170-215 ° C) and a pressure of 1.5-2.5 MPa to obtain IFC raw. The second stage involves the purification of "crude" isophthalic acid by the method of molecular hydrogenation of impurities of mainly m-carboxybenzaldehyde (m-CBA). The hydrogenation reaction is carried out in an aqueous medium in the presence of a catalyst - palladium on carbon (Pd / c) at a relatively high temperature (up to 280 o C). The process has increased efficiency and ensures the achievement of high quality IFC: the content of m-KBA ≤ 0.0025%, the color index ≤ 10 o N.
К недостаткам этого способа следует отнести использование разных по природе химических реакций (на стадии синтеза применяют окисление, а на стадии очистки - гидрирование), что влечет за собой необходимость применения разных растворителей, катализаторов и других реагентов. Это в свою очередь вызывает необходимость привлечения значительных затрат на их регенерацию. В процессах регенерации неизбежно образуется большое количество жидких и твердых отходов и в условиях эксплуатации установок большой единичной мощности создаются условия образования экологического прессинга. The disadvantages of this method include the use of chemical reactions of a different nature (oxidation is used at the synthesis stage and hydrogenation is used at the purification stage), which entails the necessity of using different solvents, catalysts and other reagents. This, in turn, necessitates the attraction of significant costs for their regeneration. In the process of regeneration, a large amount of liquid and solid waste is inevitably generated, and under the conditions of operation of plants of large unit capacity, the conditions for the formation of environmental pressure are created.
Известен также способ получения терефталевой (ТФК) или изофталевой кислот повышенного качества путем жидкофазного окисления пара- или мета-изомеров ксилола кислородом воздуха в две ступени в среде CH3COOH. На первой ступени окисление ведут при 200-215oC и давлении 2,0-2,6 МПа, на второй ступени при температуре 180-200oC и реакционную массу обрабатывают одновременно кислородсодержащей парогазовой смесью, выходящей из первой ступени, и флегмой, взятой из зоны ступенчатой кристаллизации и имеющей в своем составе 80-88% CH3COOH, 10-16% H2O, 1,5-4,0% алифатических соединений общей формулой
R1 - О - R2 или
R1, R2: (-CH3) или (H) или (-CH3O)
Массовое соотношение флегма: реакционная смесь составляет 0,3-0,6: 1. Содержание м-КБА в получаемой ИФК находится в пределах 0,006- 0,018%.There is also known a method of producing terephthalic (TFA) or isophthalic acids of high quality by liquid-phase oxidation of para- or meta-isomers of xylene with atmospheric oxygen in two stages in a CH 3 COOH medium. In the first stage, the oxidation is carried out at 200-215 o C and a pressure of 2.0-2.6 MPa, in the second stage at a temperature of 180-200 o C and the reaction mass is treated simultaneously with an oxygen-containing vapor-gas mixture leaving the first stage and reflux taken from a zone of step crystallization and having in its composition 80-88% CH 3 COOH, 10-16% H 2 O, 1.5-4.0% aliphatic compounds with the general formula
R 1 - O - R 2 or
R 1 , R 2 : (-CH 3 ) or (H) or (-CH 3 O)
The mass ratio of phlegm: the reaction mixture is 0.3-0.6: 1. The content of m-KBA in the obtained IFC is in the range of 0.006-0.018%.
Одним из преимуществ этого метода является то, что ИФК мономерной чистоты получают без применения сложных методов очистки, например, гидрированием примесей с использованием Pd/c. Однако, как и другие ранее описанные способы, этот метод не лишен недостатков. Наиболее существенным из них является то, что с повышением качества ИФК, т.е. при понижении содержания в ней основной примеси - м-КБА, существенно возрастают потери CH3COOH за счет сгорания, что удорожает процесс. Кроме того получаемое качество ИФК ([м-КБА] = 0,006-0,018%) не отвечает требованиям, предъявляемым к высокочистой ИФК ([м-КБА] ≤ 0,0025%), что ограничивает возможность применения получаемой ИФК.One of the advantages of this method is that IFC of monomeric purity is obtained without the use of complex purification methods, for example, by hydrogenation of impurities using Pd / c. However, like other previously described methods, this method is not without drawbacks. The most significant of them is that with an increase in the quality of IFCs, i.e. with a decrease in the content of the main impurity in it, m-CBA, the losses of CH 3 COOH due to combustion significantly increase, which makes the process more expensive. In addition, the obtained quality of IFC ([m-CBA] = 0.006-0.018%) does not meet the requirements for high-purity IFC ([m-CBA] ≤ 0.0025%), which limits the possibility of using the obtained IFC.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения очень чистой изофталевой кислоты жидкофазным каталитическим окислением м-ксилола в уксусной кислоте кислородсодержащим газом в две ступени с последующей очисткой полученной ИФК путем ее обработки уксусной кислотой при температуре 100-150oC (прототип). На первой ступени окисление ведут при 180-210oC при непрерывной подаче в реактор O2-газа и реакционной смеси, содержащей уксусную кислоту, м-ксилол в 1-15-кратном количестве от растворителя, кобальт-марганец-бромидный катализатор при суммарной концентрации кобальта и марганца 500-1500 ppm, атомном соотношении металлов к брому 0,5- 1,5, до достижения содержания м-КБА в продуктах окисления 500-10000 ppm и общей концентрации изофталевой кислоты в реакционной массе 10-35%.The closest in technical essence and the achieved results is a method for producing very pure isophthalic acid by liquid-phase catalytic oxidation of m-xylene in acetic acid with an oxygen-containing gas in two stages, followed by purification of the obtained IFC by treatment with acetic acid at a temperature of 100-150 o C (prototype). In the first stage, oxidation is carried out at 180-210 o C with a continuous supply of O 2 -gas and a reaction mixture containing acetic acid, m-xylene in a 1-15-fold amount from the solvent, a cobalt-manganese-bromide catalyst at a total concentration cobalt and manganese 500-1500 ppm, the atomic ratio of metals to bromine 0.5-1.5, until the m-KBA content in the oxidation products reaches 500-10000 ppm and the total concentration of isophthalic acid in the reaction mass is 10-35%.
На второй стадии смесь дополнительно окисляют O2-газом до образования изофталевой кислоты, содержащей 0,01-0,08% м-КБА.In the second stage, the mixture is additionally oxidized with O 2 gas to form isophthalic acid containing 0.01-0.08% m-KBA.
Далее сырую ИФК, полученную на второй стадии, смешивают с уксусной кислотой и в условиях перемешивания и выдержки при температуре 100-150oC достигают следующего качества ИФК: остаточное содержание м-КБА 0,0027-0,0044%, цветность (по шкале Хазена) ≤ 20oН. Одним из недостатков этого способа является недостаточно высокое качество очищенной ИФК. Исходя из современных требований потребителей, изготавливающих высококачественные полимерные материалы, показатель цветности не должен превышать 10oН, а содержание м-КБА ≤ 0,0025%. Кроме того, продолжительность реакции окисления на первой и второй стадиях ~ 80 мин указывает на относительно низкую производительность процесса на стадии синтеза технической ИФК.Next, the crude IFC obtained in the second stage is mixed with acetic acid and, under stirring and holding at a temperature of 100-150 o C, the following IFC quality is achieved: residual content of m-KBA 0.0027-0.0044%, color (according to the Hazen scale ) ≤ 20 o N. One of the disadvantages of this method is the insufficiently high quality of the purified IFC. Based on the current requirements of consumers manufacturing high-quality polymeric materials, the color index should not exceed 10 o N, and the content of m-KBA ≤ 0.0025%. In addition, the duration of the oxidation reaction in the first and second stages of ~ 80 min indicates a relatively low productivity of the process at the stage of synthesis of technical IFC.
Целью настоящего изобретения является повышение эффективности производительности процесса и повышение качества целевого продукта ИФК. The aim of the present invention is to increase the efficiency of process performance and improving the quality of the target product of IFC.
Указанная цель достигается путем сочетания двух взаимосвязанных процессов окисления м-ксилола в уксусной кислоте и перекристаллизации технической ИФК в уксусно-водном растворителе и/или в воде, при этом в состав катализатора окисления дополнительно вводят хлорид лития (LiCI) или его смесь с хлорсодержащими соединениями XCIn, где X - Mn, Co, H, n=1,2 в соотношении Cl:Br= 1: 1-1,9 при суммарной концентрации атомов галоидов 350-900 ppm, а атомное соотношение компонентов металлов - катализатора поддерживают в пределах Mn: Co = 1: 0,1-2 при их суммарной концентрации в реакционной массе 280-800 ppm и процесс жидкофазного окисления на первой ступени ведут при времени перемешивания реагентов ≤ 12 с, температуре не выше 198oC, в течение 30-45 мин до достижения остаточной концентрации м-карбоксибензальдегида в продуктах окисления 0,3-0,7%, во второй ступени окисление проводят при температуре 170-190oC в течение 5-15 мин до достижения остаточной концентрации м-КБА в продуктах окисления 0,15-0,25%, после чего выделенную из оксидата техническую ИФК подвергают перекристаллизации в уксусно-водном растворителе, содержащем 2-12% H2O, и/или в воде, путем нагрева (20-35%-ной) суспензии ИФК до 185-220oC, последующего ее охлаждения в четыре ступени до 30-70oC со скоростью 2-5oC/мин и выделения высокочистой ИФК известными приемами.This goal is achieved by combining two interconnected processes of the oxidation of m-xylene in acetic acid and recrystallization of technical IFC in an acetic-aqueous solvent and / or in water, while lithium chloride (LiCI) or its mixture with chlorine-containing XCI compounds are additionally added to the oxidation catalyst n , where X is Mn, Co, H, n = 1.2 in the ratio Cl: Br = 1: 1-1.9 at a total concentration of halogen atoms of 350-900 ppm, and the atomic ratio of the metal-catalyst components is maintained within Mn : Co = 1: 0.1-2 at their total concentration in rea with a mass of 280-800 ppm and a liquid-phase oxidation process in the first stage are carried out at a reagent mixing time of ≤ 12 s, a temperature not exceeding 198 o C, for 30-45 min until a residual concentration of m-carboxybenzaldehyde in the oxidation products of 0.3-0 is reached , 7%, in the second stage, the oxidation is carried out at a temperature of 170-190 o C for 5-15 minutes to achieve a residual concentration of m-CBA in the oxidation products of 0.15-0.25%, after which the technical IFC extracted from the oxidate is subjected to recrystallization in an acetic aqueous solvent comprising 2-12% H 2 O, and / or water, by heating (20-35% pure) slurry before IFC 185-220 o C, subsequent cooling it in four stages up to 30-70 o C at a speed of 2-5 o C / min and isolation of high purity IPA known methods.
Использование в составе Mn-Co-Br катализатора в качестве дополнительного компонента (компонентов) хлорсодержащего соединения, конкретно LiCI или его смесей с хлоридами марганца, кобальта или HCI (LiCI+MnCl3) (LiCI+CoCl3), (LiCI+HCI) в найденных пределах концентраций и соотношений атомов металлов - катализатора, брома и хлора позволило повысить скорость превращения м-ксилола в ИФК, т. е. повысить производительность процесса окисления, а также снизить содержание промежуточных продуктов в ИФК.The use of a Mn-Co-Br catalyst as an additional component (s) of a chlorine-containing compound, specifically LiCI or its mixtures with manganese, cobalt or HCI chlorides (LiCI + MnCl 3 ) (LiCI + CoCl 3 ), (LiCI + HCI) the found limits of concentrations and ratios of metal atoms — catalyst, bromine, and chlorine — made it possible to increase the rate of conversion of m-xylene to IPA, i.e., to increase the productivity of the oxidation process, as well as to reduce the content of intermediate products in IPA.
Сочетание найденного состава катализатора с эффективным массообменном в зоне реакции окисления, в результате использования экспериментально установленных гидродинамических параметров (удельной мощности на перемешивание, приведенной линейной скорости газа в поперечном сечении реактора, рассредоточенного ввода реагентов и др. ), обеспечивающих быстрое смешивание (гомогенизацию) в зоне реакции, позволило существенно улучшить качество ИФК по содержанию высококипящих побочных продуктов реакции, имеющих окраску и оцениваемых показателем цветности. Это открыло возможность очистки получаемой ИФК простым физическим методом перекристаллизации в уксусно-водном растворителе и/или в воде с получением высокочистого целевого продукта (содержание м-КБА ≤ 0,002%, цветность ≤ 10oН), исключив применение сложных и дорогостоящих процессов очистки, которые используют в настоящее время в промышленной практике.The combination of the found catalyst composition with effective mass transfer in the oxidation reaction zone, as a result of the use of experimentally established hydrodynamic parameters (specific power for mixing, reduced linear velocity of the gas in the cross section of the reactor, dispersed input of reagents, etc.), providing rapid mixing (homogenization) in the zone reaction, allowed to significantly improve the quality of IFC by the content of high-boiling reaction by-products, which are colored and evaluated m color. This opened up the possibility of purification of the obtained IPA by a simple physical method of recrystallization in an acetic-aqueous solvent and / or in water to obtain a high-purity target product (m-KBA content ≤ 0.002%, color ≤ 10 o N), eliminating the use of complex and expensive purification processes that currently used in industrial practice.
Ниже приводятся описание установок, методик экспериментов и примеры, позволяющие раскрыть сущность настоящего изобретения. The following is a description of the installations, experimental procedures and examples to reveal the essence of the present invention.
Описание установок и методик экспериментов. Description of facilities and experimental techniques.
Получение высокочистой ИФК осуществляли на лабораторной и промышленной установках в непрерывном режиме. Реакторы (Vлаб. = 1,25 л, Vпром. = 1,25 м3) изготовлены из титана и снабжены трубными мешалками, обратными холодильниками - конденсаторами, элементами обогрева, приборами для регулирования температуры, давления, расхода воздуха и газоанализаторами для замеров концентраций O2, СО2, СО в отходящих из реактора газах. В реактор загружают 95-98% CH3COOH, ацетаты марганца, кобальта и активирующие добавки бром- и хлорсодержащие соединения в виде HBr и LiCI или смеси (LiCI+MnCl2), (LiCI+CoCl2) (LiCI+HCI). Содержимое реактора при работающей мешалке нагревают в токе инертного газа до температуры 170-198oC и начинают дозировку исходной смеси. Одновременно в реактор подают воздух в количестве, обеспечивающем достижение приведенной скорости в поперечном сечении реактора 2,5-8 см/с и содержание кислорода в отходящих из реактора газах 3-5% объемных. При фиксированном (заданном) расходе воздуха поддержание требуемой концентрации О2 в отработанных газах осуществляют изменением подачи исходной реакционной смеси (ИРС) в реактор окисления или концентрации м-ксилола в исходной реакционной массе. Оксидат после первой ступени подвергают доокислению во второй ступени, после чего охлаждают до 30-70oC и фильтруют. В лабораторных условиях фильтрацию осуществляют на воронке Бюхнера, в промышленных условиях - на горизонтальной фильтрующей центрифуге типа ФГН.Obtaining high-purity IFC was carried out in a laboratory and industrial installations in a continuous mode. Reactors (V lab. = 1.25 L, V prom. = 1.25 m 3 ) are made of titanium and equipped with tube mixers, condensers, condensers, heating elements, instruments for controlling temperature, pressure, air flow and gas analyzers for measurements concentrations of O 2 , CO 2 , CO in the exhaust gases from the reactor. 95-98% CH 3 COOH, manganese, cobalt acetates and activating bromine and chlorine compounds in the form of HBr and LiCI or a mixture of (LiCI + MnCl 2 ), (LiCI + CoCl 2 ) (LiCI + HCI) are loaded into the reactor. The contents of the reactor when the stirrer is heated in a stream of inert gas to a temperature of 170-198 o C and begin the dosage of the initial mixture. At the same time, air is supplied to the reactor in an amount ensuring a reduced velocity in the cross section of the reactor of 2.5-8 cm / s and an oxygen content of 3-5% by volume of gases leaving the reactor. At a fixed (predetermined) air flow rate, the required concentration of O 2 in the exhaust gases is maintained by changing the feed of the initial reaction mixture (IRS) to the oxidation reactor or the concentration of m-xylene in the initial reaction mass. The oxidate after the first stage is subjected to additional oxidation in the second stage, after which it is cooled to 30-70 o C and filtered. In laboratory conditions, filtration is carried out on a Buchner funnel, in industrial conditions - on a horizontal filtering centrifuge type FGN.
Выделенную пасту (осадок) технической ИФК разбавляют 90-98%-ной уксусной кислотой в репульпаторе, снабженном мешалкой, с получением 20-35%-ной суспензии. Полученную суспензию нагревают до полного или практически полного растворения в аппарате растворителе, снабженном турбинной мешалкой и элементами нагрева, после чего охлаждают до 30-70oC со скоростью 2-5oC/мин в этом же аппарате (лабораторная установка) или в 4 последовательно установленных кристаллизаторах (промышленная установка).The selected paste (precipitate) of technical IFC is diluted with 90-98% acetic acid in a repulpator equipped with a stirrer to obtain a 20-35% suspension. The resulting suspension is heated to complete or almost complete dissolution of the solvent in the apparatus, equipped with a turbine mixer and heating elements, and then cooled to 30-70 o C at a speed of 2-5 o C / min in the same apparatus (laboratory setting) or 4 sequentially installed molds (industrial installation).
Охлажденную суспензию ИФК фильтруют в лабораторных условиях на воронке Бюхнера, в промышленных условиях - на центрифуге типа ФГН. Осадок-пасту высо- кочистой ИФК сушат до постоянного веса в сушильном шкафу (на лабораторной установке) или в сушилке типа Венулет (на промышленной установке), после чего анализируют ее качество. В раде экспериментов техническую ИФК перекристаллизовывают в воде по выше описанной методике или же последовательно в уксусной кислоте, а затем в воде. The cooled suspension of IFC is filtered in laboratory conditions on a Buchner funnel, in industrial conditions - in a centrifuge such as FGN. The precipitate paste of high-purity IFC is dried to constant weight in an oven (in a laboratory setting) or in a Venulet type dryer (in an industrial setting), after which its quality is analyzed. In a series of experiments, technical IFCs are recrystallized in water according to the method described above or sequentially in acetic acid and then in water.
Результаты экспериментов представлены в таблице 1 (примеры 1 - 17). The experimental results are presented in table 1 (examples 1 to 17).
Пример 1. Процесс получения ИФК проводят на лабораторной установке (Vреактора 1,25л).Example 1. The process of obtaining IFC is carried out in a laboratory setting (V reactor 1.25 l).
Приготавливают исходную реакционную смесь (ИРС) в количестве 2500 мл (2632,94 г), для чего используют уксусную кислоту (1886 мл), м-ксилол (570 мл), тетрагидрат ацетата марганца (3,08 г), тетрагидрат ацетата кобальта (1,78 г), хлорид лития (0,85 г), 40%-ную бромистоводородную кислоту (2,5 г) и воду (134 мл). Указанные реагенты смешиваются и при 80oC и перемешивании доводят до полного растворения катализатора. После проведения анализа получен следующий состав ИРС:
м-ксилол - 18,73%
CH3COOH - 74,52%
H2O - 6,64:
Mn - 262 ppm
Co - 160 ppm
Li - 49 ppm
Cl - 269 ppm
Br - 380 ppm
Перед началом окисления в реактор заливают раствор катализатора (без м-ксилола), а ИРС переливают в сборник из нержавеющей стали, снабженный обогревающей рубашкой и уровнемером, из которого насосом непрерывно подают в реактор. После герметизации в реактор подают инертный газ (азот), устанавливают давление 1,6 МПа и нагревают до 196oC при включенной в работу турбинной мешалке и непрерывном протоке азота.An initial reaction mixture (IRS) is prepared in an amount of 2500 ml (2632.94 g), for which acetic acid (1886 ml), m-xylene (570 ml), manganese acetate tetrahydrate (3.08 g), cobalt acetate tetrahydrate ( 1.78 g), lithium chloride (0.85 g), 40% hydrobromic acid (2.5 g) and water (134 ml). These reagents are mixed and at 80 o C and stirring is brought to complete dissolution of the catalyst. After analysis, the following composition of IRS was obtained:
m-xylene - 18.73%
CH 3 COOH - 74.52%
H 2 O - 6.64:
Mn - 262 ppm
Co - 160 ppm
Li - 49 ppm
Cl - 269 ppm
Br - 380 ppm
Before oxidation begins, a catalyst solution (without m-xylene) is poured into the reactor, and IRS is poured into a stainless steel collector equipped with a heating jacket and a level gauge, from which it is continuously pumped to the reactor. After sealing, an inert gas (nitrogen) is fed into the reactor, a pressure of 1.6 MPa is established and heated to 196 ° C. with the turbine mixer in operation and a continuous flow of nitrogen turned on.
После достижения указанной температуры в реакторе включают дозирующий насос и из сборника непрерывно подают ИРС в количестве 1100 мл, что соответствует времени пребывания 35 мин. Одновременно от компрессорной установки подают воздух. After reaching the indicated temperature in the reactor, the metering pump is switched on and IRS in the amount of 1100 ml is continuously supplied from the collector, which corresponds to a residence time of 35 minutes. At the same time, air is supplied from the compressor unit.
Время перемешивания (гомогенизации) 1,5 с достигают установлением частоты вращения мешалки (1800 об/мин) при расходе воздуха ~12 нл/мин, что соответствует линейной скорости газа в поперечном сечении реактора 4,2 см/с. The mixing (homogenization) time of 1.5 s is achieved by setting the stirrer speed (1800 rpm) at an air flow rate of ~ 12 nl / min, which corresponds to a linear gas velocity in the cross section of the reactor of 4.2 cm / s.
Концентрацию воды в зоне реакции поддерживают на уровне 8,5% путем частичного отвода обводненной флегмы после второго холодильника-конденсатора, установленного над реактором. После 3 ч непрерывного окисления из реактора отбирают пробу, из которой после охлаждения до 60oC выделяют твердые продукты окисления. Анализ выделенных твердых продуктов показал следующее качество сырой ИФК после I ступени окисления:
[м-КБА] = 0,68% (6800 ppm)
[м-ТК] = 0,59% (5900 ppm)
[БК] = 0,03% (300 ppm)
Цветность = 21oH
Оксидат после I ступени подвергают доокислению в реакторе II ступени при следующих условиях: температура 185oC, давление 0,9 МПа, время доокисления 15 мин. Анализ выделенных продуктов окисления после реактора II ступени показал следующие качества сырой ИФК:
[м-КБА] = 0,16%
[м-ТК] = 0,18%
[БК] = 0,06%
Цветность = 13oН
Далее полученную техническую ИФК подвергают очистке путем перекристаллизации в 95%-ной уксусной кислоте. В аппарате-растворителе приготавливают 20%-ную суспензию и в токе инертною газа (азота) под давлением 1,6 МПа нагревают до 198oC до полного растворения кристаллической ИФК, после чего раствор охлаждают до 40oC со скоростью 5oC/мин.The concentration of water in the reaction zone is maintained at 8.5% by partial removal of the watered reflux after the second condenser cooler mounted above the reactor. After 3 hours of continuous oxidation, a sample is taken from the reactor, from which solid oxidation products are isolated after cooling to 60 ° C. Analysis of the isolated solid products showed the following quality of crude IFC after stage I oxidation:
[m-KBA] = 0.68% (6800 ppm)
[m-TC] = 0.59% (5900 ppm)
[BC] = 0.03% (300 ppm)
Chromaticity = 21 o H
The oxidate after stage I is subjected to post-oxidation in a stage II reactor under the following conditions: temperature 185 ° C, pressure 0.9 MPa,
[m-KBA] = 0.16%
[m-TC] = 0.18%
[BC] = 0.06%
Color = 13 o N
Next, the obtained technical IFC is subjected to purification by recrystallization in 95% acetic acid. In a solvent apparatus, a 20% suspension is prepared and in a stream of inert gas (nitrogen) under a pressure of 1.6 MPa is heated to 198 o C until crystalline IFC is completely dissolved, after which the solution is cooled to 40 o C at a rate of 5 o C / min .
Из охлажденной суспензии выделяют чистую ИФК и получают продукт следующего качества:
[м-КБА] = 0,0021%
[м-ТК] ≤ 0,005%
[БК] ≤ 0,005%
Цветность = 6oН
Выход ИФК составил 95,8% от теории. Другие показатели процесса примера 1, а также условия и результаты примеров 2-17 приведены в таблице 1.Pure IFC is isolated from the cooled suspension and a product of the following quality is obtained:
[m-KBA] = 0.0021%
[m-TC] ≤ 0.005%
[BC] ≤ 0.005%
Chromaticity = 6 o N
The yield of IFC was 95.8% of theory. Other process indicators of example 1, as well as the conditions and results of examples 2-17 are shown in table 1.
Пример 2. Опыт проводят в условиях примера 1 с той лишь разницей, что соотношение Mn: Co измеряют от 1:0,6 до 1:1,6. Качество ИФК улучшилось, [м-КБА] снизилась с 19 ppm до 17 ppm, цветность уменьшилась с 7oН до 5oН. Однако потери CH3COOH за счет сгорания на стадии окисления возросли с 37 кг/т ИФК до 42 кг/т ИФК.Example 2. The experiment is carried out under the conditions of example 1 with the only difference that the ratio of Mn: Co is measured from 1: 0.6 to 1: 1.6. The quality of IFC improved, [m-CBA] decreased from 19 ppm to 17 ppm, color decreased from 7 o N to 5 o N. However, the losses of CH 3 COOH due to combustion at the oxidation stage increased from 37 kg / t IFC to 42 kg / t IFC.
Пример 3. Опыт проводят я условиях примера 1 с той лишь разницей, что на стадии окисления соотношение Mn: Co увеличивают от 1:0,6 до 1: 0,1. а на стадии очитки используют 2-кратную перекристаллизацию, при этом сначала в CH3COOH, а затем в H2O. Как следует из результатов увеличение в 10 раз содержания марганца по отношению к кобальту в составе катализатора уменьшило "сгорание" CH3COOH с 37 кг/т ИФК до 32 кг/т ИФК, однако качество сырой ИФК несколько ухудшилось, что потребовало осуществить двойную перекристаллизацию.Example 3. The experiment is carried out under the conditions of example 1 with the only difference that at the stage of oxidation the ratio of Mn: Co is increased from 1: 0.6 to 1: 0.1. and at the stage of purification, 2-fold recrystallization is used, first in CH 3 COOH and then in H 2 O. As follows from the results, a 10-fold increase in the manganese content with respect to cobalt in the composition of the catalyst decreased the “combustion” of CH 3 COOH with 37 kg / t IFC up to 32 kg / t IFC, however, the quality of crude IFC slightly deteriorated, which required double recrystallization.
В результате получен продукт высокого качества: содержание м-КБА ≤ 15 ppm, суммарное содержание м-толуиловой и бензойной кислот не превысило 10 ppm, цветность 8oН.The result is a high quality product: the content of m-CBA ≤ 15 ppm, the total content of m-toluic and benzoic acids did not exceed 10 ppm, color 8 o N.
Пример 4. Опыт проводят в условиях примера 2 с той лишь разницей, что температуру на стадии окисления снижают до 190oC, а время пребывания увеличивают с 35 до 40 мин путем уменьшения подачи ИРС. На стадии очистки используют 2- кратную перекристаллизацию: сначала в CH3COOH, затем в H2O. Из результатов примера 4 следует, что снижение температуры при прочих равных условиях уменьшает глубину превращения м-ксилола в ИФК, что требует применения двойной перекристаллизации. В то же время потери CH3COOH за счет сгорания снижаются с 42 кг/т ИФК до 29 кг/т ИФК. Получен продукт, удовлетворяющий требованиям высокочистой ИФК: [м-КБА) = 20 ppm, показатель цветности 9oН.Example 4. The experiment is carried out under the conditions of example 2 with the only difference that the temperature in the oxidation stage is reduced to 190 o C, and the residence time is increased from 35 to 40 minutes by reducing the supply of IRS. At the purification stage, 2-fold recrystallization is used: first in CH 3 COOH, then in H 2 O. From the results of Example 4 it follows that lowering the temperature, ceteris paribus, reduces the depth of conversion of m-xylene to IFC, which requires the use of double recrystallization. At the same time, CH 3 COOH losses due to combustion are reduced from 42 kg / t IFC to 29 kg / t IFC. Received a product that meets the requirements of high-purity IFC: [m-KBA) = 20 ppm, color index 9 o N.
Пример 5. Опыт проводят в условиях примера 4 с той лишь разницей, что температуру окисления повышают до 198oC, а на стадии очистки используют однократную перекристаллизацию в воде. Получен продукт, соответствующий требованиям высоко-чистой ИФК: [м-КБА]=20 ppm, [м-ТК] 80 ppm, цветность 10oН.Example 5. The experiment is carried out under the conditions of example 4 with the only difference that the oxidation temperature is increased to 198 o C, and at the stage of purification using a single recrystallization in water. A product is obtained that meets the requirements of highly pure IFC: [m-KBA] = 20 ppm, [m-TC] 80 ppm, color 10 o N.
Сгорание CH3COOH повысилось с 29 кг/т ИФК до 48 кг/т ИФК.Combustion of CH 3 COOH increased from 29 kg / t IFC to 48 kg / t IFC.
Пример 6. Условия опыта соответствуют примеру 1 с той лить разницей, что концентрацию катализатора увеличивают в 1,9 раза, а на стадии очистки используют однократную кристаллизацию в CH3COOH. Результат: достигается высокое качество продукта ([м-КБА] = 16 ppm, цветность 6oН). Потери CH3COOH за счет сгорания повысились с 37 кг/т ИФК до 46 кг/т ИФК.Example 6. The experimental conditions correspond to example 1 with the difference that the concentration of the catalyst is increased by 1.9 times, and a single crystallization in CH 3 COOH is used in the purification step. Result: high product quality is achieved ([m-KBA] = 16 ppm, color 6 o N). Losses of CH 3 COOH due to combustion increased from 37 kg / t IFC to 46 kg / t IFC.
Пример 7. Условия опыта аналогичны примеру 1 с той лишь разницей, что соотношение Cl: Br изменяют от 1:1,4 до 1:1,9. Результаты по качеству ИФК и потерям растворителя близки к результатам примера 1. Сгорание CH3COOH составило 36 кг/т ИФК. Качество ИФК: [м-КБА] = 20 ppm, цветность 8oН.Example 7. The experimental conditions are similar to example 1 with the only difference being that the Cl: Br ratio is varied from 1: 1.4 to 1: 1.9. The results on the quality of IFC and solvent losses are close to the results of example 1. Combustion of CH 3 COOH amounted to 36 kg / t IFC. IFC quality: [m-KBA] = 20 ppm, color 8 o N.
Пример 8 (сравнительный). Опыт проводят в условиях примера 1 с той лишь разницей, что соотношение Cl:Br увеличивают от 1:1,4 до 1:0,5, т.е. повышают в ~ 3 раза содержание хлора по отношению к брому при сохранении суммарной концентрации ионов галоидов. Полученные результаты показали на резкое ухудшение качества ИФК, снижение глубины превращения м-ксилола в ИФК. Example 8 (comparative). The experiment is carried out under the conditions of example 1 with the only difference being that the Cl: Br ratio is increased from 1: 1.4 to 1: 0.5, i.e. increase ~ 3 times the chlorine content relative to bromine while maintaining the total concentration of halogen ions. The results showed a sharp deterioration in the quality of IFC, a decrease in the conversion of m-xylene to IFC.
Качественные показатели очищенной ИФК ([м-КБА] = 360 ppm, [м-ТК] = 271 ppm, цветность 56oН) по содержанию промежуточных продуктов превышает более чем на порядок допустимую их концентрацию, а по цветности - более чем в 5 раз.Qualitative indicators of purified IFC ([m-CBA] = 360 ppm, [m-TC] = 271 ppm, color 56 o N) in terms of the content of intermediate products exceeds their permissible concentration by more than an order of magnitude, and in color more than 5 times .
Пример 9 (сравнительный). Условия опыта аналогичны примеру 3 с той лишь разницей, что соотношение Mn:Co увеличивают от 1:0,1 до 1:0,05, т.е. повышают содержание Mn и составе катализатора без изменения суммарной их концентрации. Полученные результаты указывают на снижение активности такого состава Mn-Co-Hal катализатора, что приводит к ухудшению качества полученной ИФК: [м-КБА] = 210 ppm, цветность 19,4oН.Example 9 (comparative). The experimental conditions are similar to example 3 with the only difference that the ratio Mn: Co is increased from 1: 0.1 to 1: 0.05, i.e. increase the Mn content and catalyst composition without changing their total concentration. The results indicate a decrease in the activity of such a composition of the Mn-Co-Hal catalyst, which leads to a deterioration in the quality of the obtained IFC: [m-KBA] = 210 ppm, color 19.4 o N.
Пример 10 (сравнительный). Опыт проводят в условиях примера 1 с той лишь разницей, что глубину превращения м- ксилола до ИФК на первой и второй ступенях окисления повышают до остаточного содержания м-КБА в ИФК (менее чем 0,3% на первой ступени и менее чем 0,15% па второй ступени) путем увеличения времени реакции более чем 45 мин. Из приведенных в таблице 1 результатов следует, что в этих условиях достигается требуемое качество высокочистой ИФК, однако потери CH3COOH за счет термокаталитической окислительной деструкции возрастают до 80 кг/т ИФК.Example 10 (comparative). The experiment is carried out under the conditions of example 1 with the only difference that the depth of conversion of xylene to IFC at the first and second oxidation stages is increased to a residual content of m-CBA in IFC (less than 0.3% in the first stage and less than 0.15 % pa second stage) by increasing the reaction time more than 45 minutes From the results shown in table 1, it follows that under these conditions the required quality of high-purity IFC is achieved, but the loss of CH 3 COOH due to thermocatalytic oxidative degradation increases to 80 kg / t IFC.
Пример 11. Опыт проводят на промышленном реакторе (V = 1,25 м3), снабженном двумя турбинными мешалками, двумя конденсаторами-холодильниками, рубашкой для обогрева, патрубками ввода и вывода peaгентов, средствами КИПиА. Условия опыта аналогичны примеру 1 с той лишь разницей, что время смешения (гомогенизации) реагентов в реакторе 12 с при двух вводах по высоте исходной реакционной смеси и приведенной линейной скорости воздуха в поперечном сечении 7 см/с.Example 11. The experiment is carried out in an industrial reactor (V = 1.25 m 3 ) equipped with two turbine mixers, two condensers, refrigerators, a heating jacket, pipes for the input and output of reagents, instrumentation and automation. The experimental conditions are similar to example 1 with the only difference that the time of mixing (homogenization) of the reactants in the reactor is 12 s with two inputs along the height of the initial reaction mixture and the reduced linear air velocity in the cross section of 7 cm / s.
Из результатов примера следует, что в аппаратах промышленного масштаба воспроизводятся данные лабораторной установки. Получен чистый продукт, удовлетворяющий требованиям потребителей ИФК: [м-КБА] = 18 ppm (м-ТК) ≤ 5 ppm, цветность 6oН.From the results of the example it follows that in industrial-scale apparatuses the data of the laboratory setup are reproduced. A pure product is obtained that meets the requirements of IFC consumers: [m-KBA] = 18 ppm (m-TC) ≤ 5 ppm, color 6 o N.
Пример 12 (сравнительный). Опыт проводят в условиях примера 11 с той лишь разницей, что время перемешивания (гомогенизации) увеличивают до 40 с. Путем снижения частоты вращения мешалки, уменьшения числа вводов ИРС и снижения приведенной скорости газа в поперечном сечении реактора до 1,1 см/с. Example 12 (comparative). The experiment is carried out under the conditions of example 11 with the only difference being that the mixing (homogenization) time is increased to 40 s. By reducing the speed of the mixer, reducing the number of inputs of the IRS and reducing the reduced gas velocity in the cross section of the reactor to 1.1 cm / s
В указанных условиях качество ИФК существенно ухудшилось по показанию цветности:
[м-КБА] = 20%
[м-ТК] = 16%
Цветность 18oН
Пример 13 (сравнительный). Опыт проводят на лабораторной установке в условиях примера 1 с той лишь, разницей, что из состава катализатора исключают хлорид лития.Under these conditions, the quality of IFC has significantly deteriorated according to the color:
[m-KBA] = 20%
[m-TC] = 16%
Chromaticity 18 o N
Example 13 (comparative). The experiment is carried out in a laboratory setup under the conditions of example 1 with the only difference being that lithium chloride is excluded from the composition of the catalyst.
Результаты окисления показали, что содержание промежуточных соединений в технической ИФК, выделенной после первой и второй стадий окисления, возросло ~ 1,2 раза. Это указывает на снижение глубины превращения м-ксилола и ИФК и ухудшение качества технической The oxidation results showed that the content of intermediate compounds in the technical IFC isolated after the first and second stages of oxidation increased ~ 1.2 times. This indicates a decrease in the conversion depth of m-xylene and IFC and a deterioration in the quality of technical
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97119383A RU2137753C1 (en) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | High-purity isophthalic acid production process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97119383A RU2137753C1 (en) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | High-purity isophthalic acid production process |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97119383A RU97119383A (en) | 1999-08-10 |
RU2137753C1 true RU2137753C1 (en) | 1999-09-20 |
Family
ID=20199261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97119383A RU2137753C1 (en) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | High-purity isophthalic acid production process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2137753C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2458042C2 (en) * | 2010-03-01 | 2012-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НИПИМ-Новые химические технологии" (ООО "НИПИМ-НХИМТЕХ") | Method of producing and purifying isophthalic acid |
-
1997
- 1997-11-12 RU RU97119383A patent/RU2137753C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2458042C2 (en) * | 2010-03-01 | 2012-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НИПИМ-Новые химические технологии" (ООО "НИПИМ-НХИМТЕХ") | Method of producing and purifying isophthalic acid |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3009223B2 (en) | Method for producing high-purity benzenedicarboxylic acid isomer | |
JP2504461B2 (en) | Manufacturing method of high quality terephthalic acid | |
US3962326A (en) | Process for the manufacture of carboxylic acid chlorides | |
CA2329258C (en) | Improved process for producing pure carboxylic acids | |
RU2137753C1 (en) | High-purity isophthalic acid production process | |
JP3303173B2 (en) | Method for producing trimellitic acid | |
US3364256A (en) | Process for preparation of high purity terephthalic acid | |
EP1860092B1 (en) | Method for producing naphthalenedicarboxylic acid | |
US4835308A (en) | Process for producing trimellitic acid | |
DE68902742T2 (en) | METHOD FOR PRODUCING 2,6-NAPHTHALINE DICARBONIC ACID. | |
US4827026A (en) | Method for producing 5-t-butylisophthalic acid | |
US4214100A (en) | Process for preventing blackening of phthalic acid | |
RU2314301C2 (en) | Method of producing and cleaning pyromellitic anhydrite | |
RU2266277C2 (en) | Method for preparing isophthalic acid of high purity degree | |
RU2254324C2 (en) | Continuous method for preparing highly pure terephthalic acid | |
JPS62212340A (en) | Simultaneous production of 2,6-naphthalene-dicarboxylic acid and trimellitic acid | |
RU2047595C1 (en) | Process for preparing phthalic acid isomers having high purification degree | |
RU2047594C1 (en) | Process for preparing benzenedicarboxylic acid isomers having high purification degree | |
SU257374A1 (en) | METHOD OF CONTINUOUS OBTAINING OF TEREFTAL ACID | |
RU2163592C2 (en) | Method of preparing isophthalic acid | |
SU1108088A1 (en) | Method of obtaining acetic acid | |
US4097492A (en) | Process for the preparation of naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid | |
CN114835669A (en) | Microfluidic synthesis method of high-purity epsilon-caprolactone | |
US3778471A (en) | Process for producing aliphatic carboxylic acids and aromatic carboxylic acids | |
JP2002069031A (en) | Method for manufacturing high-purity pyromellitic acid and high-purity pyromellitic anhydride |