Способ выделепия терефталевой кислотб!
О П И C А Н И Е 340156
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Соеетских
Социалистических
Республик
К ПАТЕНТУ
Зависимый от патента №
М. Кл. С 07с 63/26
С 07с 51/42
Заявлено 26Х.1969 (¹ 1333933/23-4) Приоритет
Комитет по делам изобретеиий и открытий при Спеете 1 4 ииистрое
СССР
УДК 547.584.03 (088.8) Опубликовано 24,V.1972. Бюллетень № 17
Дата опубликования описания 27.Л.1972
Авторы изобретения
Иностранцы
Джордж Питер Олсен, Филипп Гамильтон Товье и Ричард Гарольд Болдуин (Соединенные Штаты Америки) Иностранная фирма
«Стандарт Ойл Компани» (Соединенные Штаты Америки) Заявитель
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ТЕРЕФТАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ
Изобретение относится к технологии производства терефталевой кислоты, а именно выделения ее из водных растворов, содержащих примесь п-толуиловой кислоты.
Известен способ выделения терефталевой кислоты из водного раствора, содержащего пполуиловую кислоту путем мгновенного охлажде ия исходного раствора с 200 — 390"С, взятого при давлении, достаточном для удержания воды в жидком состоянии, до 120—
150 С, лучше 125 — 143 С, с последующим выделением целевого продукта известными приемами.
Такой способ позволяет получить терефгалевую кислоту, содержащую не более 100—
200%o п-толу и л ов ой ки слоты.
Недостаток известного способа заключается в том, что им невозможно получить терефталевую кислоту с меньшим содержанием примесей п-толуиловой кислоты, Согласно предложенному способу можно получить терефталевую кислоту с хорошим выходом и содержанием и-толуиловой кислоты не более 50 — 74%о.
B соответствии с предлагаемым изобретением процесс охлаждения исходного насыщенного раствора терефталевой кислоты, загрязненного 500 — 6000%с п-толуиловой кислоты, ведут до 120 — 150 С со скоростью не более
2,2 — 5,5 С/лин при давлении, достаточ ном для удержания воды в жидкой фазе, с последующим выделением кристаллической терефталевой кислоты с примесью не более 20%о и-толуиловой кислоты.
Под словом «насыщенного в осно вном» под5 разумевается, что раствор нагрет до температуры примерно на 5 С выше температуры, прп которой начинают выпадать первые кристаллы терефталевой кислоты. Раствор подвергают периодически или непрерывнорегулируе10 мому охлаждению за счет (регулируемого) испарения в одной пли нескольких зонах кристаллизации, при перемешивании, до конечной температуры в интервале 118 — 149 С и желательно 124 †1 С и давления соответствую15 щего упругости водяных паров при указанных температурах. Из образующейся суспенз и и кристаллов терефталевой кислоты отделяют кристаллы кислоты, путем например фугогания, фильтрации, декантации при указаппь1
20 конечных температурах (и давлении) кристаллизации.
Влажную кристаллическую терефталевую кислоту промывают водой, если это необходимо. Промывку водой при непрерывном методе
25 отделения твердого продукта от жидкости лучше осуществить взмучиванием влажных кристаллов терефталевой кислоты при 121—
149 С и давлении 1,4 — 2,5 кг/слтз и осуществлением затем повторного отделения твердого
30 продукта от жидкости прп 90 — 100 С и атмо-"340156
Таблица 1
Периодическая кристаллизация
Загружаемый раствор фильтрация
Получаемый продукт
Концентрация
Резкое испарение, сф
Коэффнцнент разделения
Температура, С
Температура, С
Давление, кг/см
Пример п-ТА, оО
ТА, кг
2
4
Сравнительные примеры
2
Нет
249
249
271
271
4,1
4,5
11,3
11,3
1500
118
135
0,84
2,1
2,1
2,1
93
93
11,3
11,3
11,3
11,3
271
271
271
271
1500
88а
23
Нет
Нет
79
149
113
124
8,8
19,0
21,5
0
0
1,3
Примечание. 1фунт на 45 кг воды; — в пересчете на ТА; — резкое охлаждение до 100 С и 0 кг/с»Р. ферном давлении. Подобным методом взмучивапия можно промыть большие количества очищенной терефталсвой пснслоты и извлекать ее почти непрерывным способом. Промытую очищенную терефталевую кислоту сушат. Высушенный продукт содержит пе более 100% и-толуиловой кислоты, чаще 50 — 740/оо и до обнаружения п-толуиловой кислоты.
Примеры иллюстрируют способ кристаллизации.
Проводится серия (периодических) кристаллизаций водных растворов очищенной терефталевой кислоты, полученных при каталитическом гидрировап и водных растворов неочищенной тере(рталевой кислоты. Охлаждение подвергающихся (периодическая кристаллизация растворов) осуществляется за счет испарения со скоростью примерно 2,2 С в минуту, Таким образом, вода испаряется с поПример 1. Приведенный для сравнения пример показывает, что охлаждение до 149 С в процессе кристаллизации и резкое охлаждение до 100 С и 0 кг/сл в процессе фильтрации не достигает цели, обеспечиваемой регулируемым охлаждением за счет (регулируемого) испарения. Охлаждение за счет регулируемого испарения — до 113 С и затем резкое охлаждение лишь на 13 С представляет собой некоторое усовершенствование по сравнени|о с приведенным, однако не является усовершенствованием по сравнению с охлаждением за счет регулируемого испарения до 100 С и
0 кг/с»Р до фильтрации.
Превосходные результаты получаются при охлаждении за счет регулируемого испарения до 118 — 135 С и 0,8 — 2,1 кг/с»Р и фильтрации при этих условиях.
Кристаллизацию осуществляют в виде непрерывной кристаллизации дегазированного водного раствора очищенной терефталевой кислоты (после каталитического гидрирования), поступающего при 268 С и 61 кг/сяг
4 верхности в раствор. В этой серии (периодических) кристаллизаций путем охлаждения за счет регулируемого испарения возможно охлаждение до температуры в интервале 100—
5 149 С. B некоторых случаях при охлаждении до температуры выше 100 С и давлении выше атмосферного осуществляется мгновенное парообразование в процессе фильтрации. Оба метода охлаждения за счет контролируемого
10 испарения до 100 С и 0 кг/с»Р и охлаждения за счет некоторого мгновенного испарения до
100 С и 0 кг/сяг в процессе фильтрации не входят в рамки изобретения и приводятся для сравнения. Результаты кристаллизации и ус15 ловия работы приведены в табл. 1, в которой
ТЛ означает терефталевая кислота, и-ТА — птолуиловая кислота. Коэффициент разделения означает соотношение между и-ТА в растворе и и-ТА в продукте. из расхожего резервуара. Дегазированный раствор поступает непрерывно в первый кристаллизатор ниже уровня жидкости, поддерживаемой при 131 и 154 С и 1,3 — 3,5 кг/смг, водяные пары конденсируются, и конденсат
25 возвращается в первый кристаллизатор. Суспензия из первого кристаллизатора поступает непрерывно во второй кристаллизатор ниже уровня жидкости, в котором поддерживается температура 100 С и 0 кг/смг. Из второго кри30 сталлизатора водная суспензия терефталевой кислоты поступает непрерывно на центрифугу, работающую при 100 С и 0 кг/см . Терефталевую кислоту промывают и сушат. Продолжительность пребывания в первом кристаллиза35 торе составляет около 2 час. В процессе работы часть водной суспензии терефталевой кислоты непрерывно поступает из первого кристаллизатора па друкфильтр, работа на котором производится при 131 — 154 С и 1,4—
40 3,5 кг/си (для иллюстрирования патентуемого способа). Извлеченную таким образом терефталевую кислоту также промывают и сушат.
340156
Таблица 2
Продукт и-ТА оа, фильтрация
Загруженный раствор
1-й кристал лизатор
Продукт, профильтрованный при 99 С
Друкфильтр
Центрифуга
Продукт, профильтрованный под давлением
ПриТемпераДавлеп-ТА, ние, кг/слР мер
Темпера- Давле- Темперание, ние, кг/смз тура, С кг сл тура, С
Давление, кг/АР
Темпера00 тура, С тура, С
154
134
139,5
131
3,5
1,8
2,1
1,4
154
134
139,5
131
3,5
1,8
2,1
1,4
100
61
61
61
1990
268
268
268
268
93
93
301
285 бб
53
77
Такие же операции промывки и сушки осуществляют над продуктами, выделенными различными способами. Обе различным образом выделенные и высушенные партии терефталевой кислоты обозначаются как «продукт, проПример 10. Для сравнения используется та же аппаратура, что и в примерах 6 — 9, но кристаллизация в первом и втором кристаллизаторах осуществляется периодически. Дегазированный водный раствор поступает при
37 — 68 кг/см в первый кристаллизатор, заполненный паром при 277 С и 68 кг/см и раствор охлаждают за счет регулируемого испарения до 132"С прои 1,4 кг/сл . Суспснзию разделяют на большую и меньшую части. Большую часть направляют во второй кристаллизатор и охлаждают за счет регулируемого испарения до
100 С при 0 кг/слР, одновременно меньшую часть суспензии направляют при 132 С и
1,4 кг/см через друкфильтр. Кристаллическую терефталевую кислоту из второго кристаллизатора отфуговывают, промывают и сушат, Кристаллическую терефталевую кислоту с друкфильтра также промывают и сушат. И в том и в другом случае воду для промывки берут B одинаковом отношении (K кристаллическому продукту). Исходный раствор содержит около 2000%0 п-толуиловой кислоты в пересчете на терефталевую кислоту. Сухая терефталевая кислота, полученная после фильтрации под давлением при 132 C и 1,4 кг/слР, содержит 41%o п-толуиловой кислоты, а сухая терефталевая кислота, полученная из второго кристаллизатора в условиях 99 С и 0 кг/см (как в кристаллизаторе, так и на центрифуге), содержит 161%0 п-толуиловой кислоты.
Коэффициент разделения составляет для двух различных методов выделения терефталевой кислоты соответственно 50 и 12,5.
При сравнении результатов примеров 6 — 9 с результатами примеров 1 — 5 и 10 можно заметить, что преимущество от выделения терефталевой кислоты в условиях температуры и давления конечной кристаллизации и отделения твердого вещества от жидкости может быть достигнуто частично даже при применении модифицированного резкого охлаждения и снижения давления. Повышение коэффици10
45 фильтрованный при 99 С» и «продукт, профильтрованный под давлением». Различие в содержании п-толуиловой кислоты в этих двух различным образом выделенных партиях терефталевой кислоты показано в табл. 2. ента разделения при фильтрации под давлением по сравнению с фильтрацией при 99 С составляет: пример 6 — 1,4 раза; пример 7—
1,75 раза; пример 8 — 3,9 раза и пример 9—
З,З раза. Можно также заметить, что лучшие результаты получаются в случае, когда исходный водный р аствор содержит большее (примерно пятикратное) весовое соотношение и-толунловой кислоты (телефталевой).
Пример 11. Осуществляют кристаллизацию (в виде периодического процесса) водного раствора, содержащего 9 кг терефталевой кислоты на 45,4 кг воды, при весовом отношении п-толуиловой кислоты 3000%о в пересчете на терефталевую кислоту (3000%o п-толуиловой кислоты в пересчете на терефталевую кислоту), Раствор охлаждают с 271 С и 62 кг/с»Р (после очистки от водорода) до 135 C и
1,8 кг/слР за счет регулируемого испарения, со скоростью 2,2 С/лин. Образовавшуюся взвесь кристаллов терефталевой кислоты разделяют при 135 С и 1,8 кг/слР способом отделения твердого вещества от жидкости. Выделенную терефталевую кислоту сушат без промывки. В высушенном продукте содержится
26%o п-толуиловой кислоты, т. е. коэффициент разделения равен 115.
Пример 12. Повторяют описанную в примере 11 операцию с тем исключением, что охлаждение ведут со скоростью 5,5 С/мин, а конечная температура составляет 138 С при конечном давлении 2,2 кг/сл, Образовавшуюся суспензию (кашицу, взвесь) отфильтровывают при 138 С и 2 кг/смг. В высушенном продукте содержится 47%o п-толуиловой кислоты, т. е. коэффициент разделения примерно 64.
В противоположность примерам 11 и 12 при использовании такого же исходного водного раствора, но охлажденного до 100 С за счет регулируемого испарения со скоростью
5,5 С/лин и 2,2 С/лин получают сухую терефталевую кислоту, содержащую соответственно 200 — 130%o п-толуиловой кислоты, т, е, 340156
Предмет изобретения
Составитель Т. Лавриненко
Редактор Л. Герасимова Техред 3, Тараненко Корректор Л. Царькова
Заказ 1840i17 Изд. М 784 Тираж 448 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР !
Чоскпа, ji(-85, Раушская иаб., д. 4 5
Типография, пр. Сапунова, 2 коэффициенты разделения равны, соответственно, 15 и 23,1. При сравнении этих результатов с результатами примеров 11 и 12, т, е. двух различных методов выделения с использованием скорости охлаждения в 2,2 и
5,5 С)чин, можно отметить преимущество конечной кристаллизации и разделения при
135 — 138 С и 1,8 — 2 кг/см2 — повышение коэффициента разделения в 7,8 и 2,9 раза.
Преимущества патентуемого способа кристаллизации и разделения могут быть достигнуты как при периодическом, так и непрерывном процессе, при быстрой подаче начального водного раствора через редукционпый вентиль и подаче раствора при высокой температуре и давлении ниже уровня жидкости в кристаллизаторе. Подобное резкое снижение давления может обеспечить падение давления в интервале 1,4 — 7 кг/см . Применение подобного резкого снижения давления при загрузке горячего раствора под давлением на кристаллизацию можно с успехом использовать для некоторого сокращения конечного периода охлаждения.
1. Способ выделения терефталевой кислоты
10 из водного раствора, содержащего п-толуиловую кислоту, путем нагревания при 200—
370 С и давлении, достаточном для удержания воды в жидком состоянии с последующим охлаждением и отделением продукта
15 известными приемами, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выделяемого продукта, раствор охлаждают до 120 — 150 С со скоростью не более 2,2 — 5,5 С)лшн.
2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что
20 раствор охлаждают до 125 — 143 С.
