146902. lajstromszámú szabadalom • Eljárás xilolok oxidálhatóságának javítására

a Megjelent: 1960. május 31. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.902. SZÁM 12. q. 14—31. OSZTÁLY — LE-326. ALAPSZÁM Eljárás xilolok oxidálhatóságának javítására VEB Leuna-Werke „Walter Ulbricht", Leuna (Kreis Merseburg, Német Demokratikus Köztársaság) Feltalálók: dr. Smeykal Karl vegyész, Leuna, dr. Pritzkow Wilhelm vegyész, Leuna, Knopel Horst oki. vegyész, Leipzig A bejelentés napja: 1958. november 5. Német Demokratikus Köztársaságbeli elsőbbsége: 1957. november 6. A xilolok folyékony fázisban, levegővel a megfelelő toluilsavakká vagy ftálsavákká történő oxidációja az utóbbi években fokozódó mértékiben ke^rült az ipari érdeklődés előterébe, minthogy az ily módon kapott savak kiindulóanyagiként használhatók poliésztergyanták és poliészter-műszálak gyártásához. Felismerték, hogy mind a technikai xilolelegyek, mind pedig a tiszta xilolok (orto-, meta-és para-xilol) eredetüktől függően hol könnyebben, hol pedig nehezebben oxidálhatók; gyakran előfordul az is, hogy a xilol úgyszólván egyáltalán nem vesz fel oxigént. Ajánlottak már különféle tisztítási eljárásokat a xilolok és más aromás szénhidrogének oxidálhatóságának javítására, így pl. javasolták alumíniumkloridos kezelés, higanyklorid-oldattal való kezelés, tömény kéneawal történő raffinálás és ezt követően olvasztott nátriummal vagy káliummal való kezelés, valamint formaldehiddel és erős savakkal történő raffinálás alkalmazását erre a célra. A xilolok nyomás alatti hidrogénezéssel való raff inálását, amely a fentebb említett tisztítási eljárásokkal szemben azt az előnyt mutatja, hogy sokkal könnyebben lehet folytonos üzemtoen kivitelezni, eddig, rnég nem kísérelték meg xilol-izonrtérelegyek és tiszta xilolok oxidálhatóságának javítására alkalmazni, aminek valószínűleg az az oka, hogy az ilyen, magas hőmérsékleten, aktív katalizátorok felett végrehajtott, nyomás alatti hidrogénező raffinálás során nem kívánatos mellékreakciók fellépésével, főként izomerizálódással, diszproporcionálódással, dezalkileződéssel és hidrogéneződéssel kell számolni. Meglepő módon azt találtuk, hogy a xilol-izomérelegyék és a tiszta izoimér-xilolok az említett nem kívánatos mellékreakciók fellépése nélkül raffinálhatók, ha 200 és 600 C° közötti, előnyösen 300 és 400 C° közötti hőmérsékleten, 100 atm-ig terjedő, előnyösen 5 és 50 atm közötti nyomás alatt, szulfidos, oxidos vagy fémes hidrogénező-katalizátorok felett vezetjük el a hidrogénnel kevert xilolokat. E nyomás alatti kezelés során az autoxidációt gátló inhibitorok, amelyek természete közelebbről nem ismeretes, elroncsolódnak, és így a kapott raffinálási termékek igen jól oxidálhatók levegővel vagy más oxigéntartalmú gázzal folyékony fázisban toluilsawá vagy ftálsavákká. A xilolnak a találmány szerinti nyoniás alatti hidrogénező kezelése során az alkalmazott katalizátor fajtájától és aktivitásától függően előfordulhat, hogy a xilol részben a megfelelő ciklohexánszárrnazékká hidrogéneződik; a hőmérséklet növelése és/vagy az össznyomás, ill. a parciális hidrogén-nyornás csökkentése útján azonban a nem kívánt ciklohexánszármazékoknak a reakciótermékben való részaránya nehézség nélkül 1% alá szorítható viszsza. Más zavaró »mellékreafcciókat is vissza lehet a reakciókörülményeknek a megfelelő, az alkalmazott katalizátor jellegével egybehangolt megválasztása révén szorítani, úgyhogy a betáplált xilol a nyomás alatti kezelés során általában nem szenved klasszikus analitikai módszerekkel, pl. krioszrkópiásán kimutatható összetételváltozást. A találmány szerinti eljárás gyakorlati kivitelét közelebbről az alábbi példák szemléltetik. 1. példa: Egy 133 és 140 C° között forró, 98% aromás anyagot tartalmazó, kőszénkátrány-xilolt, amely 180 C°-on és 70 att nyomáson kobaltsztearát jelenlétében nem volt oxidálható, 1 :8 mólarányban hidrogénnel elegyítve, volfrámszulfid katalizátor felett vezettünk el. A katalizátor terhelése (folyékony xilol térfogata per katalizátor-térfogat per óra) 1,0 volt, a reakciót 400 C° hőmérsékleten és 20 att nyomáson folytattuk le. A kapott termék foirrponttartománya változatlanul 133 és 140 C° között, aromás-tartalma pedig 98% volt; e termék 180 C° hőmérsékleten és 80 att nyomáson kobaltsztearát jelenlétében igen jól oxidálhatónak bizonyult. Az oxidáció hulladékgázai már nem tartalmaztak oxigént.