Производство терефталевой кислоты и ее диметилового эфира - Овчинников В.И.
Скачать (прямая ссылка):
111
ии, содержащей (в %) : 40—70 уксусной кислоты, 10—20 воды, 15—20 азота, 0,1—1,5 кислорода [11]. В табл. 3.9 приведены результаты окисления я-ксилола в две ступени в присутствии кобальтмарганецникельбромидного катализатора.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ТФК В ОДНУ СТАДИЮ
Технологическая схема указанного способа приведена на рис. 3.28. Раствор катализатора из растворителя 1 поступает в смеситель 2, куда одновременно попадает я-ксилол. Приготовленная смесь насосом 3 непрерывно подается в реактор окисления 5, где смешивается с воздухом, вводимым в нижнюю часть реакционной зоны по тангенциально расположенным В!ВОдам. Окисление ведут при 210—230 °С и 2,4—2,7 МПа в условиях интенсивного перемешивания.
Тепло реакции снимается за счет испарения растворителя — уксусной кислоты, которая после охлаждения в конденсаторах
6 и 7 возвращается в верхнюю часть реакционной зоны. Длительность реакции (30—80 мин) зависит от концентраций углеводорода, катализатора в исходной смеси и температуры окисления. Отработанные газы после охлаждения поступают в- абсорбер высокого давления 19, промываются водой и сбрасываются в атмосферу. Оксидат из реактора 5 поступает в реактор-кристаллизатор 8, куда одновременно вводят насыщенный парами уксусной кислоты кислородсодержащий газ и воздух, обеспечивающий избыток кислорода в отходящих газах не более 5%, и раствор катализатора из сборника 4 насосом 10.
Доокисление и частичная перекристаллизация ТФК происходит при температуре не ниже 160 °С. Отработанные газы пос-
Рис. 3.28. Принципиальная технологическая схема одностадийного процесса получения чистой ТФК:
1 — растворитель; 2 — смеситель; 3, 10, 15, 21, 22 — насосы; 4 — сборник уксуснокислого раствора катализатора; 5 — реактор; 6, 7, 9, 12, 14 — конденсаторы; 8— реактор-кристаллизатор; И, 13 — кристаллизаторы* 16 — центрифуга; 17 — бункер-дозатор; 18 — сушилка; 19 — абсорбер высокого давления; 20 — абсорбер низкого давления.
1 — катализатор; // — химочищеняая вода; III —п-ксилол; IV — уксусная кислота; V — воздух; VI — водный раствор уксусной кислоты на ректификацию; VII — фильтрат; VIII — промывная уксусная кислота; IX — конденсат; X —ТФК.
112
ле охлаждения направляются в абсорбер низкого давления 20 для отмывки уксусной кислоты, а оксидат под давлением поступает последовательно в кристаллизаторы 11 и 13. Из кристаллизатора 13 оксидат насосом 15 подается на центрифугу 16. Осадок ТФК промывают горячей уксусной кислотой. Фильтрат (маточный раствор) подают на регенерацию уксусной кислоты и выделение катализатора, а промывная уксусная кислота используется для приготовления исходной реакционной смеси и раствора катализатора. Осадок ТФК из центрифуги 16 срезается и попадает в бункер-дозатор 17, а оттуда поступает в сушилку 18. Высушенный продукт направляется на затаривание.
Качественные показатели чистой ТФК, получаемой в одну стадию жидкофазным окислением /г-ксилола, приведены ниже:
Кислотное число, мг КОН/г . . 675±2
Содержание, % (масс.)
я-КБА.......................... 0,01—0,03
я-ТК........................... 0,005
ВК ............................ Следы
Зольность, % (масс.)............... 0,005—0,02
Цветность, °Н................................... 10
Насыпная плотность, кг/дм3 . . 1,0±0,1
Внешний вид........................Белое кристал-
лическое вещество
Влажность, % (масс.) .... 0,02
Качество полученной ТФК может быть значительно улучшено путем рекристаллизации ее в уксусной кислоте или же совмещением рекристаллизации с жидкофазным доокислением примесей молекулярным кислородом. В этом случае суммарное содержание примесей — ароматических соединений с монофункциональными группами— составляет 0,004—0,005% [34].
СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ТФК ИЗ /г-КСИЛОЛА, РАЗРАБОТАННЫЕ ЗАРУБЕЖНЫМИ ФИРМАМИ
СПОСОБ ФИРМЫ «АМОСО CHEMICAL» (США)
В 1955 г. разработан процесс жидкофазного каталитического окисления углеводородов в среде уксусной кислоты [38—40]. В качестве катализаторов окисления использовали соли металлов переменной валентности, в качестве инициаторов — соединения брома. В 1958 г. фирма «Amoco Chemical» (США) начала по разработанной технологии впервые в мире производить ТФК. В этом же году в Японии фирмой «Mitsui», а в 1960 т.— фирмой «Maruzen Oil» были введены в эксплуатацию заводы по производству ТФК [41]. О популярности данного- процесса свидетельствует тот факт, что начиная с 1972 г. половина всего мирового производства ТФК производится по способу «Атосо» [42].
8-241 ИЗ
Технологический процесс заключается в окислении я-ксилол в среде уксусной кислоты примерно при 200 °С и давлени (15,15—30,3) • 105 Па. В качестве катализатора используют сол кобальта и марганца. По техническим характеристикам ТФ для непосредственного получения волокна оказалась непригодной и ее использовали только в виде диметилового эфира. Основными примесями, препятствовавшими применению ТФК, были я-карбоксибензальдегид и высокомолекулярные соединения, часть из которых окрашена.
В дальнейшем процесс усовершенствовали: была разработана стадия очистки технической ТФК путем гидрирования ее водного раствора при 225—275 °С над палладиевым катализатором, нанесенным на активированный уголь [43—55], с последующей кристаллизацией чистой ТФК в определенном режиме [56]. Полученная таким образом ТФК высокой степени чистоты пригодна для непосредственного применения в производстве полиэфирного волокна.
