Производство терефталевой кислоты и ее диметилового эфира - Овчинников В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Литературные сведения, обобщающие результаты промышленного использования ДМТ и ТФК при получении полиэтилен-терефталата, позволяют выявить следующие преимущества терефталевой кислоты [8, 9].
1. Капитальные вложения и эксплуатационные расходы на установке по производству ТФК высокой степени чистоты меньше, чем на установке для получения ДМТ.
2. При использовании ТФК требуется меньше катализатора полимеризации.
3. Из-за разницы в молекулярных массах на 1 т полиэфирных волокон требуется 1 т ДМТ и 0,87 т ТФК-
4. Отпадает необходимость в использовании катализатора переэтерификации и обеспечивается в процессе поликонденсации большая длина цепи полимера, что приводит к получению высокомолекулярного продукта, в меньшей степени загрязненного остатками катализатора.
5. Время, необходимое для достижения заданной молекулярной массы полимера, в случае применения ТФК меньше, чем в случае применения ДМТ. Это позволяет уменьшить размер реактора.
6. Капиталовложения на строительство установки для получения волокна на основе ТФК на 20% меньше, чем установки на основе ДМТ.
S6
7. Расход этиленгликоля на 1 моль ТФК составляет 1,3-— 1,5 моль; на 1 моль ДМТ его расходуется 1,8 моль.
8. Исключается использование высокотоксичного продукта — метанола, соответственно отпадает необходимость в его регенерации и реализации.
9. Качество волокна, получаемого из ТФК, аналогично качеству волокна на основе ДМТ.
Считается, что затраты на производство 1 т ДМТ по процессу «Chemische Werke Witten» могут быть на 12 ф. стерл. выше, чем затраты на получение 1 т волокнообразующей ТФК, полученной по процессу фирмы «Атосо». По оценкам сотрудников американской фирмы «UOP» [10], стоимость чистой ТФК в США колеблется от 600 до 620 дол/т, т. е. в среднем 610 дол/т. Стоимость ДМТ, полученного на сопоставимой по мощности установке, 611 дол/т.
Использование чистой ТФК более целесообразно, так как ее: молекула не содержит метальных групп, доля которых в ДМТ составляет 15% (масс.).
Решающим доказательством преимущества ТФК перед ДМТ послужит, очевидно, недавно открытый одностадийный процесс окисления «-ксилола в волокнообразующую терефталевую кислоту, который был разработан и внедрен в промышленность-(в 1973—1976 гг.) независимо друг от друга японской фирмой «Maruzen» [ 10] и институтом мономеров — ВНИПИМ
(СССР) [11]. В этом случае процесс упрощается вследствие1 исключения стадии очистки, на которую затрачивается 25— 32% от общих затрат на производство.
Вместе с тем промышленные способы получения терефталевой кислоты, основанные на жидкофазном окислении «-ксилола кислородсодержащим газом в среде уксусной кислоты, обладают и рядом существенных недостатков.
1. На 1 т ТФК расходуется 120—200 кг уксусной кислоты,, являющейся растворителем в процессе окисления «-ксилола, вследствие реакции одновременного ее дикарбоксилирования и окисления. Эти потери растворителя значительно больше ска^ зываются на себестоимости ТФК, чем потери метанола, используемого в процессе этерификации, на себестоимости ДМТ.
2. Применение ионов брома в качестве промотора катализатора в сочетании с уксусной кислотой приводит к сильной коррозии оборудования. Поэтому оборудование должно быть изготовлено из дорогостоящих металлов, например титана. Срок службы оборудования короткий.
3. Окисление «-ксилола в уксусной кислоте при низких температурах с использованием соединений кобальта, метилэтил-кетона или ацетальдегида сопровождается расходом значительных количеств инициаторов.
4. При окислении «-ксилола ацетатом кобальта требуются большие количества катализатора.
5Т
Указанные недостатки процессов получения ТФК из п-ксилола не являются решающими факторами при выборе мономера для полиэфиров. Процессы получения ТФК и полиэфиров на ее основе распространяются все шире. Это подтверждается ¦сообщениями об увеличении выпуска, а также о расширении -сферы потребления терефталевой кислоты.
.ДВУХСТАДИЙНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТФК ИЗ п-КСИЛОЛА .(ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ СПОСОБ)
В 1968—1975 гг. в СССР была разработана технология и создано производство терефталевой кислоты, основанное на жидкофазном окислении п-ксилола с использованием кобальтбро-мидного катализатора в среде уксусной кислоты [12—14] с последующей очисткой технического продукта доокислением примесей перманганатом калия в ацетатно-буферном растворе [15—19]. Технологическая схема получения ТФК включает: приготовление исходной смеси, окисление п-ксилола, кристаллизацию технической кислоты, фильтрацию, перманганатную очистку, сушку, регенерацию катализатора и уксусной кислоты.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ исходной РЕАКЦИОННОЙ СМЕСИ
л-Ксилол (рис. 3.1) из обогреваемого сборника 1 насосом 2 непрерывно подается в смеситель исходной реакционной смеси 3, снабженный мешалкой и рубашкой для обогрева. Раствор катализатора и промотора готовят периодически в растворителе 5. Для обеспечения непрерывного приготовления исходной реакционной смеси предусматривается два попеременно работающих растворителя катализатора. Тетрагидрат ацетата кобальта и бромид натрия растворяют в химически очищенной воде при 80 °С. Учитывая отрицательное воздействие избытка воды на процесс окисления п-ксилола [17], количество ее берут, исходя из максимально возможного растворения компонентов катализатора в водно-уксусной среде.
