Способ получения п-толуиловой кислоты

 

I6 3687

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Кл, 12о, 14

Заявлено 25Х1.1962 r. (№ 783910/23-4) МПК С 07с

Государственный комитет по делам изобретений и открытий СССР

Опубликовано 22Л 11.1964. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 18Х111.1964 {) 4 - .,ч

В. В. Несмелов, Н. Н. Терпиловский и Т. П. Бурмистрова н . "

Авторы изобретения: и„ г

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ и-ТОЛУИЛОВОЙ КИСЛОТЫ

Подписная группа 44

Известен способ получения и-толуиловой кислоты путем окисления п-ксилола кислородом воздуха в присутствии катализатора при давлении 1 ати.

Предложен способ получения и-толуиловой кислоты окислением и-ксилола в пене, заключающийся в том, что, с целью интенсификации процесса, улучшения качества полученного продукта и перевода процесса на непрерывный, окисление ведут в пенном режиме при кратности вспенивания, равной 2, в колонке с перфорированной решеткой и штуцсрами для непрерывного ввода шихты и отбора оксидата. Процесс проводят в присутствии катализатора (соль кобальта).

Пример. Эксперимент проводят на установке, представляющей собой металлическую колонку высотой 560 мм и диаметром 40 мл .

Боздух в колонку подают снизу через металлическую решетку. Диаметр отверстий 0,6 мм, шаг 2,5 мм. Подогретую реакционную шихту подают над решеткой. Колонка снабжена системой обратного охлаждения паров и-ксплола и ловушкой для улавливания ксилола, унесенного из зоны реакции.

Оксидат из колонки непрерывно отводят через кран, расположенный на высоте 300 мм от решетки, При непрерывной подаче воздуха со скоростью 1,25 л, мин загружают шихту в количестве 150 г. Шихта состоит из смеси свежего и возвратного и-ксилолов в соотноп|епнн 1: 2 (по весу) и катализатора — кобальтовой соли жирных кислот C; — Cg в количестве 0,005 /, вес. По мере повышения температуры в колонке продукт полностью переходит B пенное состояние, и весь объем колонки до верха заполняется пеной. Кратность вспепивапия равна 5 (отношение высоты пены к высоте слоя жидкости над решеткой до подачи воздуха в колонку). Окисление проводят при темпсратуре 120 С и атмосферном давлении.

По достижении реакционной температуры колонку переключают на непрерывный ре15 жпм; вводят шихту и отбирают оксидат со скоростью 3 г/мин. Через 50 л1ин от начала реакции устанавливается постоянный режим окисления. Непрерывно отбираемый оксидат охлаждают. и-Толуиловую кислоту отфильтро20 вывают, а возвратный и-ксилол в смеси со свежим подают непрерывно в колонку.

Постоянные параметры непрерывного процесса: температур а 120 С, скорость воздуха по всему сечению 1,25 л/мин, время пребыва25 пия продукта в зоне реакции 50 мин. Оксидат, отбираемый из колонки, имеет кислотное число 80 — 85 мг КОН/г, карбонильное число

20 — 25 мг КОН/г. Степень поглощения кислорода воздуха составляет 13%. Степень превЗО раще.шя и-кснлола за один проход продукта, т. е. "a 50 мин, 20) 163607

Таблица 1

Периодическое барботажное окисление

Непрерывное пенное окисление

Параметры процесса

1000

0,2

1000

0,005

Загрузка п-кснлола в г

Чистота в Уо и-нзомера

Загрузка катализатора (кобальтовая соль кислот С„ — С1о) в б

Скорость подачи воздуха в л мин.

Давление в ama

Время пребывания продукта в колонке в час

1,5

1,25

0,83

Продолжительность реакции в час

19,2

Степень превращения в 4

Скорость образования и-толуиловой кислоты (на 100 г сырья в час)

Выход в "б (от теоретического): п-толуиловой кислоты терефтал евой кислоты

Общий выход в М

2,5

76,5

8,7

85,2

84

Таблица 2

Получено

Загружено в Я в Я в г в г

1001,7

87,9

2,1

1,8

150,7

818,4

49,66

34,94 л-Толунловая кислота п-Ксилол

13,12

71,.83

4,31

3,05 и-Ксилол и-Кснлол из ловушки Н20 и-Толуиловая кислота (с возвратным п-ксилолом)

Лльдегид (с возвратным и-ксилолом)

Кислород и-Толунловый альдегид п-Толунловая кислота (с возвратным п-ксилолом)

Н,О

Унос и-кснлола из зоны реакции

Потери

27,3

63,6

2,7

5.,5

2,1

4,6

1138,6 100,0

1138,6 100,0

Итого .

Итого

Таблица 3

Время окисления в мин

Режим окисления

40 80 80 70 80

M 2О 8О

100 120

Кислотное число в мг КОН/г

0 0 0 0,5 2 9,.5 12 16,6 20 24,1 28

5 10,4 23,7 33 45 57,1 63 78 84,2 90 98,2

Барботажный

Пенный

Выход и-толуиловой кислоты за один проход (50 мин) 84 /о от прореагировавшего п-ксилола.

В табл. 1 приведены сравнительные данные жидкофазных процессов окисления и-ксилола воздухом непрерывно в пенном состоянии и в условиях барботажа, описанного в литературе.

По результатам непрерывного пенного окисления составлен материальный баланс (табл.

2).

Полученная и-толуиловая кислота имеет кислотное число 413,4 мг КОН/г (теоретическое 413 мг КОН/г), что свидетельствует о чистоте продукта.

В табл. 3 приведены данные по кинетике накопления кислотных чисел (n-толуиловой кислоты) при барботажном и пенном режимах окисления. Окислению периодическим способом в обоих случаях подвергают нефтехимический свежий и-ксилол с 0,042% вес. катализатора при температуре 120 С, скорости подачи воздуха 1,25 л/мин и кратности вспенивания (при пенном режиме), равной 2.

Окисление ведут в реакторах одинаковых габаритов, различие состоит в разном способе подачи воздуха в колонку: при барботажном режиме — через барботер, при пенном — через перфорированную решетку.. Из табл. 3 видно, что пенный режим окисления позволяет увеличить скорость образования и-толуиловой кислоты (без учета времени индукционного периода барботажного способа) в три раза при кратности вспенивания, равной 2.

163607

11редмет изобрстения

Составитель И. И. Бочарова

Редактор Л. К, Ушакова Техред Ю. В. Баранов

Корректор О. Б. Тюрина

Лаказ 1781, 6 Тираж 600 Формат бум. 60+90 /8 Объем 0,24 изд. л. Цена 5 коп.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР йзосква, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2

Способ получено я п-толуиловой кислоты окислением и-ксилола кислородом воздуха в присутствии в качестве катализатора соли кобальта, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, окисление ведут в пенном режиме при кратности вспенивания, равной 2.