198900. lajstromszámú szabadalom • Eljárás izoftálsav előállítására
A találmány tárgya eljárás izoftálsav 1,3- -benzol-dikarbonsav előállítására. Az izoflálsaval sok területen alkalmazzák, például polimerek, nyomdafestékek, színes film- és fényképészeti anyagok, lakkok és lágyítók előállításának egyik kiindulási anyaga. Az izoftálsavnak az alkalmazási területtől függően különböző követelményeknek kell megfelelnie. A lakkok és lágyítók előállításánál pl. 2 töineg% szennyeződést tartalmazhat. A polimerek előállítására használt izoftálsavval szemben különösen nagyok a követelmények, pl. a szálképző polimereknél max. 1 tömeg% lehel a szennyező anyagok mennyisége. Nagy jelentősége van a színszámnak is, amely a színes szennyező anyagok és az m-karhoxi-benzaldehid mennyiségét jellemzi. Az izoftálsav előállítására sok olyan eljárás ismert, amelyet ni-xilo] oxigéntartalma gázzal történő) oxidációjával végeznek nagy nyomáson és/vagy hőmérsékleten, oxidációs katalizátorok, például kobalt-, mangán- és bróm-sók jelenlétében, ecetsav oldószerben. A 690 004 sz. szovjet szabadalmi leírásban leírtak szerint az oxidációt 95-100 °C hőmérsékleten atmoszferikus nyomáson kobalt-bromid katalizátor jelenlétében tiszta oxigénnel végzik. A reakcióidő 200-230 perc. Ezzel az eljárással viszonylag rossz minőségű izoftálsavat lehet kapni, mivel a szennyezők mennyisége 5-8 tömeg%. Hátránya még az eljárásnak, hogy a tiszta oxigén alkalmazása a folyamat nagyrmértékű tűz- és robbanásveszélyességét eredményezi. A 2 540 331 sz. NSZK szabadalmi leírásban leírtak szerint az oxidációt levegő és m-xilol egyidejű bevezetésével végzik. Az oxidáció ideje 1,5-2 óra. A reakció terméke 0,0045 tömeg% m-karboxi-benzaldehidet tartalmazó izoftálsav. Az eljárás hátránya a folyamat hosszú ideje és ennek megfelelően alacsony teljesítménye. A 2 262 015 sz. francia szabadalmi leírásban leírt eljárás szerint a m-xilolt folyamatosan oxidálják levegővel ecetsav vizes oldatában, 100-130 °C hőmérsékleten, 0,07- -3,5 MPa nyomáson. A katalizátor kobaltsó, az aktivétől- acetaldehid. Az oxidációt két lépésben végzik, a reakcióelegy teljes tartózkodási ideje 1,2-20 óra. Az előállított izoflálsaval a színes szennyeződésektől és az oxidáció közbülső termékeitől ecetsavban történő étkristályositással tisztítják meg. A termék képződési sebessége 1,32-10'2 - 2,2-10~2 mól/l. perc. Az eljárás hátránya, hogy a folyamat bonyolulttá teszi a két lépésben történő kivitelezés szükségessége, a hosszú reakcióidő és a termék tisztítási folyamata. A 426 461 sz. szovjet szabadalmi leírásban leírtak szerint ismert az izoftálsav előállításéra olyan eljárás is, amelynél a m-xilolt kb. 230 °C hőmérsékleten 2,4-2,7 MPa nyomáson 60 perces reakcióidővel, a levegő oxigén1 HU 1 jével ecetsav vizes oldalában oxidálják. A katalizátor kobalt- és mangán-acetát 1:2 mólarányú elegye, amely még a Leljes kobalt- és mangán-acetál mennyiségre vonatkoztatva ekvimoláris mennyiségben bróinvegyületel, például nátrium-hromidot is tartalmaz. A m-xilol izoftálsavvé történő átalakulási hányada 85-95 mól%, a végtermék képződési sebessége 1,37-10-2 mól/l.perc. A reakció teljes ideje 2,61 -10-2 mő)l/l katalizátor-koncenlráoiónál 120 perc, a teljesítmény 169—-175 g/l.óra. A nagy koncentrációjú löbbkomponenxes katalizátor és a m-xilol nagy hőmérsékleten történő oxidációja az ecetsav oxidáló dekarboxileződéséhez vezet, ez az ecetsav jelentékeny fogyását okozza. A végtermék fisztilás utáni színszáma a Hazen-skála szerint 19,5. (Khimija i technologija mononierov, 3. kiadás, 1972 Tula, 3. kötet 117. oldal). Célul tűztük ki, hogy az izoftálsav előállítási eljárásénak folyamatánál olyan technológiai paramétereket fejlesszük ki, amelyek lehetővé teszik a folyamat technológiájának egyszerűsítéséi, a teljesítményének növelését valamint igen jó kitermeléssel jó minőségű végtermék előállítását. A cél elérése érdekében a lalálmány tárgya egy eljárás izoftálsav előállítására m-xilol levegővel történő oxidációjával, nagy nyomáson és hőmérsékleten, ecetsav vizes oldatában olyan katalizátor jelenlétében, amely brómvegyületel. tartalmazó kobalt- és matigán-acelál. elegy és az ele gybe n a brómvegyületet ekvimoláris mennyiségben van az összesített kobalt- és mangán-acetát mennyiségével. A lalálmány szerint a m-xilol oxidációját 190-205 °C hőmérsékleten 1,9-2,3 MPa nyomáson végezzük, a kobalt- és mangán-aeelálol a katalizátor elegyben 2:1 és 5:1 közötti mólarányban alkalmazzuk és a m-xilol:viz:összesílet.l kobalt- és mangán-acetát mennyiség mólarányát 1,0-1,75:1,0-2,5: (1,0—-1,2) • 10'2 határok között állítjuk be. Tehát a m-xil jI oxidációja az ecetsav vizes oldatában 190-205 °C hőmérsékleten, 1,9-2,3 MPa nyomáson történik, a katalizátor elegyben a kobalt- és mangán-acetát mólarénya 2:1-5:1 és a m-xilol:viz:összesítetl kobalt- és mangán-acélát mennyiség mólaránya a reakcióelegyben 1,0-1,75:1,0-2,5—{1,0—1,2)-10~2 határok között van. 190 °C hőmérsékletnél alacsonyabb reakcióhőmérsékleten a m-xilol átalakulási, sebessége csökken és az igy kiváló izoftálsav nagyot)b mennyiségű nem oxidálódott terméket pl. m-toluilsavat, m-karboxi-benzaldehidet tartalmaz, azaz az izoftálsav kitermelése csökken, a szennyeződések viszont növekszenek. 205 °C hőmérsékletnél nagyobb reakcióhőmérst’ kielen a mellék reakciók sebessége nő meg, azaz riő az ecetsav fogyás az oxidáló dekarboxilezödés következtében és nagy mennyiségű színes szennyező anyag is képig 2 98900 5 ‘ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
