CH282253A - Procédé de fabrication de l'acide téréphtalique. - Google Patents

Description

  Procédé de fabrication de l'acide téréphtalique.    La présente invention a pour objet un pro  cédé de fabrication de l'acide téréphtalique  par oxydation de composés benzéniques com  prenant le groupement  
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    sans autre substituant. dans le noyau, avec de  l'acide nitrique ayant une concentration ini  tiale comprise entre 5 et     601/o    de     1IN03.     



  On sait que des produits d'oxydation peu  vent être obtenus par réaction entre le     para-          xylène    et l'acide nitrique, mais les procédés  antérieurement connus ont montré que le pro  duit d'oxydation prédominant. est l'acide     para-          toluique.    Quand on désire obtenir, comme pro  duit final, de l'acide téréphtalique en quan  tités notables, il est nécessaire d'oxyder encore  l'acide     para-toluique    par d'autres méthodes.  



  La présente invention vise à réaliser un  procédé pour la préparation de l'acide     téré-          phtalique,    par oxydation de composés benzé  niques comprenant le groupement  
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    à l'aide d'acide nitrique. Ces composés benzé  niques peuvent être des     para-dialcoyl-benzènes     ou des benzènes para-substitués par d'autres  groupes. Le procédé selon l'invention donne  de hauts rendements en acide téréphtalique,  les produits oxydés obtenus consistant princi  palement en cet acide. Si ce procédé est appli-         qué    à l'oxydation du     para-xylène,    on constate  une grande simplification du processus d'oxy  dation et une augmentation de l'efficacité.  



  Le procédé selon l'invention pour la     fabri-          eation    de l'acide     téréphtalique    est caractérisé  en ce que ].'oxydation à l'aide de l'acide nitri  que est effectuée à une pression supérieure à  la pression atmosphérique et à une tempéra  ture comprise entre 150 et 250  C, le rapport  de l'acide nitrique au composé     benzénique     étant compris entre 1 et 10 parties pour  1 partie.  



  Les exemples suivants illustrent des mises  en     ceuvre    particulières du procédé selon     l'in-          v        ention.     



  <I>Exemple 1:</I>  On introduit 1190 g de para-xylène dans  un appareil à réaction résistant à la pression,  entouré d'une chemise à sa partie inférieure,  et on chauffe à une température de 150 à.  165 C. On introduit par pompage 13,6 kg  d'acide nitrique à     301/o,    pendant une période  de 22 minutes, ce qui donne un rapport entre  le poids de     HNO3        (1.00 /o)    et le poids de  para-xylène égal à 3,4 à 1. On agite les pro  duits contenus dans l'autoclave: On maintient  la température à 180  C     environ,    au moyen  d'eau froide ou de vapeur, selon le besoin.

   On  maintient dans l'appareil une pression d'envi  ron 1.4     kg/cm2.    Quand tout l'acide a été ajouté,  on maintient le mélange réactionnel à l80  C  pendant 15 minutes, après quoi on le refroidit  jusqu'à la température ambiante.      On retire ensuite la charge du fond de  l'appareil et on la filtre, le produit restant  sur le filtre est lavé, -puis séché. Le produit  comprend principalement de l'acide     téréphta-          lique,    en quantité voisine de 83%, l'acide       para-toluique    étant présent comme impureté  principale. Le rendement combiné en acide  téréphtalique et en acide     p-toluique    est voisin  de     931/o,    basé sur le xylène.

   Vu l'utilisation  subséquente proposée pour l'acide     téréphta-          lique,    l'acide     p-toluique    n'en constitue pas une  impureté gênante, mais une source de nou  velles quantités d'acide téréphtalique.  



  <I>Exemple</I>  Dans l'exemple 1, l'acide nitrique utilisé  est. de l'acide frais. Ordinairement cependant,  de l'acide résiduel d'une opération peut être  réemployé, après avoir été porté à la concen  tration voulue en acide nitrique. En opérant  de cette manière, on introduit dans l'appareil  1190 g de     p-xylène    froid, auxquels on ajoute  454 g d'acide nitrique résiduel provenant  d'une opération précédente, qui a été porté à       une        concentration        de        30%.        On        chauffe        ensuite     le mélange à 157  C.

   On ajoute encore une       quantité        supplémentaire        de        HNO-#    à     30%     pour arriver à une quantité totale de 13,6 kg       de        HN03    à     30%,        donc        au        même        rapport        entre          HNOs    et     p-xylène    que celui utilisé dans l'exem  ple 1; tout acide supplémentaire est ajouté  pendant une période de 23 minutes.

   Durant  cette adjonction, on -maintient la température  des réactifs à 180  C, cette température étant  maintenue encore pendant une heure. En  outre, on procède essentiellement comme indi  qué dans l'exemple 1. Le produit contient       901/o    d'acide     téréphtalique    et environ     101/o     d'acide     p-toluique,    et le rendement combiné       est        de        93,1%.     



       Exemple   <I>3:</I>  On introduit dans l'appareil 454     g    d'acide       nitrique    à     30%,        puis        200        g        de        para-eymène.     On chauffe le mélange à 166  C,

   puis on  ajoute une quantité supplémentaire d'acide     ni-          trique    à     30        %        pour        donner        une        quantité        totale     d'acide de 3,68 kg, l'addition de l'acide se fai  sant sur une période de 4 minutes. On obtient    ainsi un rapport d'acide nitrique de 5,5. On  laisse la température du mélange réactionnel  s'élever à 180  C et on la maintient à cette  valeur pendant 30 minutes, la. pression étant  maintenue à environ     1.1        kg/em?.    On refroidit  ensuite le mélange réactionnel à 38  C environ.  



  On traite la charge contenue dans l'appa  reil comme dans l'exemple 1. On obtient 200 g  d'acide téréphtalique brut, avec un rendement       de        80,7%        si        tout        est        compté        comme        acide        téré-          phtalique.    Ce produit a en fait une pureté de       92,91/o,    de l'acide     p-toluique    étant également  présent, lequel peut être oxydé ensuite en  acide téréphtalique.  



  <I>Exemple 4:</I>  On introduit 5 g de     p-tolualdéhyde    dans  un récipient à pression, avec 100 g d'une solu  tion à     301/o    d'acide nitrique. On chauffe le  mélange pendant une heure à 190  C. On re  tire ensuite la charge de l'appareil et on sé  pare le produit d'oxydation. On obtient un       rendement        en        produit        total        de        71,-1%        et        90%     de ce produit total est de l'acide téréphtalique.  



  Pour la mise en     ceuvre    du procédé en em  ployant le     p-xylène,    celui-ci a une pureté aussi  élevée que possible, mais il comprendra pres  que invariablement un peu des isomères     ortho     et méta comme impuretés. La, présence de ces  isomères en quantités relativement faibles ne  présente pas de     difficultés,    car leurs     produits     d'oxydation peuvent être facilement séparés  de l'acide téréphtalique.

   Dans les exemples     ci-          dessus,    l'acide utilisé a une concentration de       30        %        qui        est        très        satisfaisante.        Le        rapport        pré-          féré    en acide nitrique est d'environ 3,5 par  ties en poids d'acide nitrique de     1001/o    pour  1 partie cl-Lu composé comprenant le groupe  ment  
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    mais ce rapport peut varier considérablement,  jusqu'à 10:1, sans avoir un effet particulière  ment désavantageux sur le rendement.  



  On maintient pendant le cours de la réac  tion une température comprise entre 150 et  250  C. On maintient également dans l'auto-      clave une forte pression qui résulte de la pro  duction de produits gazeux et de la haute  température régnant. Dans l'exemple 1, on  maintient une pression d'environ 1.4     kgrem2,     et cette valeur est satisfaisante.  



  Comme il a été dit, le produit solide pré  dominant obtenu dans les conditions énoncées  est l'acide téréphtalique, contaminé par une  petite quantité, par exemple     8='0    %, d'acide       p-toluique.    Ces produits peuvent, être séparés.  L'acide téréphtalique et l'acide     p-toluique    pré  cipitent de la     liqueur-mère    acide et peuvent  en être séparés facilement par filtration. Cette  filtration est effectuée de préférence après re-         froidissement    environ à la température am  biante, mais elle peut se faire avant le refroi  dissement si on le désire.

   La. séparation pra  tique de l'acide téréphtalique et de l'acide       p-toluique    peut se faire par ébullition dans  l'eau, l'acétone, le     xy        lène    ou un autre solvant,  par suite de la solubilité de l'acide     p-toluique     dans ces solvants. On peut utiliser cette mé  thode ou une méthode de cristallisation pour  la séparation de l'impureté qui peut être oxy  dée ensuite en acide téréphtalique.  



  La formation de l'acide téréphtalique peut  être représentée par exemple par les réactions  suivantes:  
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    Cs1I1o <SEP> + <SEP> 4 <SEP> HN03 <SEP> > <SEP> CSH60-1 <SEP> + <SEP> 4H20 <SEP> + <SEP> 4 <SEP> N0.
<tb>  p-xylène <SEP> acide <SEP> téréphtalique
<tb>  C1oH1l <SEP> + <SEP> 8 <SEP> 11N03 <SEP> --@ <SEP> CSH604 <SEP> + <SEP> 8 <SEP> H20 <SEP> + <SEP> 8 <SEP> NO <SEP> + <SEP> 2 <SEP> C02.
<tb>  p-cyniène <SEP> acide <SEP> téréphtalique       Dans ces réactions, l'azote dans les pro  duits de réaction a été représenté comme N0,  et il n'est pas douteux que ce composé est  le principal gaz azoté.

   Il se produit cependant  un peu d'oxyde nitreux et d'azote élémen  taire, de même qu'une certaine quantité de       monoxy    de de carbone; la réaction donnée ici  est seulement l'une des réactions principales  se produisant et ne peut pas être     -utilisée    pour  déterminer le rapport d'acide nitrique désiré.  



  On peut apporter de nombreuses modifi  cations au procédé décrit dans les exemples.  Dans les opérations industrielles, on utilise  généralement l'acide provenant d'opérations  précédentes, après avoir porté l'acide résiduel  à la     concentration    désirée en acide nitrique.  Dans le procédé indiqué, on introduit d'abord  le     p-xylène    dans l'autoclave et ensuite L'acide  nitrique. On peut trouver avantageux, cepen  dant, d'introduire les     deux    réactifs simulta  nément soit dans un procédé discontinu, soit  dans     tin    procédé continu.

   Bien que les exem  ples donnés se rapportent à un procédé dis  continu, le procédé selon l'invention est par  faitement adapté à une opération continue,  qui peut être le processus le plus     satisfaisant.     On peut juger avantageux certaines fois d'in  troduire de l'air ou un autre gaz contenant de    l'oxygène avec l'acide nitrique, pour favoriser  l'oxydation.  



  Comme il a été indiqué dans les exemples,  l'acide téréphtalique obtenu par le procédé  d'oxydation décrit contient une faible propor  tion d'acide     p-toluique    comme impureté. La  présence de ce dernier corps n'entraîne réelle  ment aucune perte, car il peut être     réintro-          duit    dans le cycle d'opérations, par exemple  avec le     p-xylène    ou un autre     para-dialcoyl-          benzène    frais, et     oxydé    en acide téréphtalique  par l'acide nitrique.

   Dans certains cas, on  peut transformer dans une opération subsé  quente le mélange d'acides téréphtalique et       p-toluique    formé en le mélange d'un ester       alcoylique    de ces acides, ensuite isoler l'ester       alcoy    ligue de l'acide     p-toluique    par distilla  tion et réintroduire cet ester dans le procédé  d'oxydation par l'acide nitrique, et le trans  former ainsi en acide téréphtalique, après  adjonction de     p-xylène    frais ou d'un autre  composé benzénique.  



  Les exemples donnés illustrent l'oxydation  du     p-xylène,    du     p-cymène    et de la     tolualdé-          byde    en acide téréphtalique ait moyen de  l'acide nitrique. Il est entendu cependant que  l'invention comprend aussi l'oxydation, par ce      moyen, de tous les dérivés du benzène com  portant le groupement  
EMI0004.0001     
    contenant donc en position para du noyau  benzénique des radicaux oxydables;

   parmi ces  composés benzéniques, on peut citer les déri  vés     para-dialcoyles,    tels que le     p-diisopropyl-          benzène,    des composés tels que le     p-divinyl-          benzène,    le     a-nitro-p-xylène,    le     a-hydroxy-p-          xy        lène,    etc.  



  Le procédé décrit constitue un progrès  marqué sur les procédés précédents. Par  l'emploi des conditions décrites de tempéra  ture et de pression élevées, on peut assurer  des transformations et des rendements excel  lents. Tandis que les procédés antérieurs  d'oxydation du     p-xy        lène    simplement en acide       p-toluique    demandaient un grand nombre  d'heures pour que la réaction soit complète,  le présent procédé permet d'achever le cycle.  de production de l'acide téréphtalique par  exemple en moins d'une heure, ce qui aug  mente considérablement la capacité des ins  tallations et diminue les difficultés des opé  rations.  



  L'acide téréphtalique est un composé chi  mique d'une importance considérable comme  produit intermédiaire pour la préparation  d'autres composés et compositions     organiques.     



  Bien que des rendements très favorables  aient été obtenus sans catalyseurs, le présent  procédé peut aussi être accéléré par catalyse,  et on peut utiliser un grand nombre de     ca.t.a-          lyseurs    différents, par exemple des sels de  mercure et d'uranium.

Claims (1)

1. REVENDICÂTION: Procédé de fabrication de l'acide téré- phtalique par oxydation de composés benzé niques comprenant le groupement EMI0004.0020 sans autre substituant dans le noyau, avec de l'acide nitrique ayant une concentration.

   ini- tiale comprise entre 5 et 60 % de HN03, ca- ractérisé en ce que cette oxydation est effec tuée à une pression supérieure à la pression atmosphérique et à, une température com prise entre 150 et 250 C, le rapport de l'acide nitrique au composé benzénique étant compris entre 1 et 10 parties pour 1 partie. <B>SOUS-REVENDICATIONS:</B> 1.

   Procédé selon la revendication, dans lequel ledit composé est un para-dialcoy 1- benzène. 2. Procédé selon la. revendication, dans lequel ledit composé est un para.-dialcoyl- benzène substitué dans au moins une des chaînes latérales. 3. Procédé selon la revendication, dans lequel ledit composé est le p-xylène. 4. Procédé selon la revendication, dans lequel ledit composé est le p-eymène. 5. Procédé selon la revendication, dans lequel ledit composé est la p-tolualdéhy de. 6.

   Procédé selon la revendication, dans lequel un ester alcoylique clé l'acide p-toluique est présent dans le mélange réactionnel. 7. Procédé selon la revendication, dans lequel un gaz contenant de l'oxygène est in troduit en plus dudit acide nitrique. $. Procédé selon la revendication, dans lequel. on ajoute ledit acide nitrique audit composé benzénique. 9. Procédé selon la revendication, dans lequel on sépare le produit (le réaction brut de la liqueur résiduelle et en ce qu'on sépare l'acide téréphtalique. 10.

   Procédé selon la. revendication. et la, sous-revendication 9, dans lequel on soumet. les produits d'oxydation intermédiaires que contient le produit de réaction brut â une nouvelle oxydation en acide téréphtalique.