Verfahren zur Herstellung von Paradiisopropylbenzol
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Hersteilung von Paradiisopropyl- benzol, das zur Weiterverarbeitung Ztl Tere phthalsäure dienen kann. Die letztgenannte Verbindnng ist ein wichtiges Zwischenpro- dukt hei der Herstellung von bestimmten syn thetisehen Fasern, wie z. B. eines Produktes, das im llandel unter dem Namen Terylene > (eingetragene mark) bekannt ist.
Bisher wurde Terephthalsäure teelinisch durch Oxydation von Paraxylol hergestellt.
Zu diesem Zweeke muss Paraxylol aus dem beim Raffinieren von Petroleum erhaltenen Xyiolgemiseh isoliert werden. Gewöhnlieh wird (las Orthoxylol durch Destillation entfernt, worauf man die beiden andern Isomere durch fraktionierte Kristallisation voneinander trennt.
Es ist bekannt, dass man das Paraxylol mit verdünnter Salpetersäure bei Temperaturen zwischen 150-200 C oder mit einem Luf'tstrom oxydieren kann. Im letzteren Falle verläuft die Reaktion aber grösstenteils nicht weiter als bis zum Entstellen von Paratoluylsäure, es sei denn, dass besondere Massnahmen ergrif- fen werden. Es war z.
B. möglich, die Methyl- ester der Paratoluyisäure mit Luft bis zum entsprechenden Ester von Terephthalsäure zu oxydieren (vgl. die belgische Patentschrift Nr. 510412). Im allgemeinen hat man aber bisher die letzte Oxydationsstufe mit Hilfe von Salpetersäure durchgeführt.
Es hat sich nun als vorteilhaft erwiesen, Terephthalsäure aus Benzol oder Cumol über das Paradiisopropylbenzol herzustellen. Die letztere Verbindung ist aber schon an sich von Wert, da sie zur Herstellung von andern Produkten als Terephthalsäure verwendet werden kann, wie beispielsweise zur Herstellung eines Dihydroperoxydes, das sich zu Hydrochinon und Aceton umsetzen lϯt.
Erfindungsgemäss stellt man nun Paradiisopropylbenzol dadurch her, dass man Benzol, Cumol oder ein Gemisch dieser beiden Verbindungen zu einem Produkt alkyliert, das Ortho-, Meta- und Paradiisopropylbenzol enthält und dieses Produkt in eine aus Paradiisopropylbenzol bestehende Fraktion, eine die Ortho-und Metaisomeren enthaltende Fraktion und eine hochsiedende Fraktion, welche Benzolderivate mit mehr als zwei Isopropylgruppen enthält, zerlegt, worauf man der Fraktion, welche Ortho-und Metadiisopropyl- benzol enthält, mindestens eine äquimolekulare Menge Benzol zugibt und das erhaltene Ge misch transalkyliert, wobei man Cumol erhält und dieses zu Paradiisopropylbenzol alkyliert.
Bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Al- kylierungsprodukt destilliert, und das erhaltene Gemisch von Ortho-, Meta-und Paradiisopropylbenzol mittels fraktionierter Kristallisation getrennt.
Benzolderivate mit mehr als zwei, wie z. B. mit drei oder vier Isopropylgruppen können f r sich oder zusammen mit den Ortho-und Metadiisopropylbenzolen in Gegenwart von Benzol transalkyliert werden. Bei der Transalkylierung von Benzolderivaten mit mehr als zwei Isopropylgruppen kann eventuell entstandenes Diisopropylbenzol abdestilliert werden, um Paradiisopropylbenzol daraus aus zuscheiden, während man die isomeren Diisopropylbenzole im Gegensatz zum Cumol, das man dem Alkylierungsgefäss zur ckf hrt, dem Transalkylierungsgefäss zurückleiten kann.
Benzol undloder Cumol können mit Propylen oder einem Gemisch von Propan und Propylen, wie dieses beim Raffinieren von Petroleum erhalten wird oder mit Isopropylchlorid oder mit Isopropylalkohol in Gegenwart eines geeigneten Katalysators alkyliert werden. Typische Propan-Propylen-Gemische, welche verwendet werden können, sind solche, die 36-42% Propylen enthalten. Einzelheiten über Alkylierungsverfahren, die in Betracht kommen, finden sich in der Literatur an ver schiedenen Stellen. Es sei z. B. verwiesen auf A. Newton, Journal Am. Chem. Soc. 65 (1948), Seite320, unddie dort genannte Literatur und auf Shreve, Ind. Eng.
Chem. 40 (1948), Seiten 1565-1574 ; 41 (1949), Seiten 1833-1840 ; 42 (1950), Seiten 1650-1660 ; 43 (1951), Seiten 1908-1916 und 44 (1952), Seiten 1972-1979.
Für die Alkylierung mit Propylen oder einem Propan-Propylen-Gemise kann man beispielsweise als Katalysator Schwefelsäure in Konzentrationen von 85-89 Gew. %, vorzugsweise von 86-88 Gew. %, verwenden. Die Reaktion kann dann bei 40-60 C ausgeführt werden. Andere Alkylierungskatalysatoren sind beispielsweise Aluminiumchlorid, Borchlorid, Borfluorid mit PhosphorsÏure, FluorwasserstoffsÏure, Aluminiumsilikate, Al203 getränkt mit FluorwasserstoffsÏure, Phosphorsäure auf Kieselgur (zwecks Alkylierung in der Dampfphase) und Titantetrachlorid.
Wenn man einen Katalysator des Aluminiumsilikattypes für die Alkylierung verwendet, sollte die Reaktionstemperatur im all gemeinen wenigstens 200O C betragen, wäh- rend im Falle eines AlC13-Katalysators vor- zugsweise zwischen 150 und 250¯ C gearbeitet wird.
Vorzugsweise werden bei der Transalkylie- rung der Ortho-und Metaisomeren des Diiso propylbenzols, sei es in Gegenwart von hoher alkylierten Produkten oder nicht, der Kataly- sator, die Temperatur, der Druck und die Reaktionszeit so gewählt, da¯ eine maximale Menge Cumol entsteht.
Alles Benzol, das naeh der Transalkylie- rung noch zugegen ist, kann zum Transalky- lierungsgefäss zurüekgeführt oder zusammen mit dem entstandenen Cumol als Ausgangs- stoff bei der Alkylierung verwendet werden.
Die Transalkylierung wird vorzugsweise unter Druck in flüssiger oder in flüssig-gas- förmiger Phase und bei hoher Temperatur ausgeführt. Vorzugsweise wird ein fester Katalysator verwendet, insbesondere ein Kataly- sator des beim Kraeken von Petroleum übli- chen Aluminiumsilikattypes.
Der Vorteil der Transalkylierung besteht darin, dass das durch Dealkvlierung des Orthound Metadiisopropylbenzols und der gege- benenfalls anwesenden Benzolderivate mit mehr als zwei Isopropylgruppen entstandene Propylen in situ mit dem anwesenden Benzol reagiert, wobei Cumol entsteht. Das entstan- dene Propylen hat hierdureh weniger Gelegenheit, Polymerisationen oder Nebenreak- tionen einzugehen, so dass das Verfahren wirt schaftlicher ist. ¸Transalkylierung¯ umfa¯t also eine Dealkylierungsreaktion, begleitet von einer gleichzeitigen Alkvlierungsreaktion.
Die Temperatur und der Druek bei der Transalkylierung hängen von der Art des Katalysators ab, jedoeh liegt die erstere im allgemeinen zwischen 0 und 500¯ C. Bei Ka- talysatoren des Aluminiumsilikattypes kann man im allgemeinen bei einer Temperatur zwi- schen 200 und 500 C arbeiten. Bei den Katalysatoren dieser Art ist der SiO2-Gehalt gewohnlich viel grösser als der AlOg-Gehalt, wie z. B. 90% %SiO2 und 10% Al2O3. Es k¯nnen noch andere Bestandteile zugegen sein, wie z. B. eine geringe Menge ZrO2.
Bei höherer Temperatur nimmt der Cumol gehalt des Reaktionsgemisehes, welches das Transalkylierungsgefäss verlässt, zu und sein Benzolgehalt ab. Man bevorzugt daher eine Temperatur zwisehen 230 und 960 C unter Verwendung von Katalysatoren des Alumi niumsilikattypes. Verwendet man AlCl3, wählt man vorzugsweise eine Temperatur zwischen 0 und 100 C.
Die Reaktion kann bei Atmosphärendruek oder sogar bei erniedrigtem Druck durchgeführt werden, aber ein höherer Druck ist für die Entstehung von Cumol vorteilhafter. Meistens wählt man vorzugsweise Drucke von 30-60 Atm.
In der beigefügten Zeiclinung ist eine Apparatur fiir die Herstellung von Paradiiso propylbenzo] schematisch wiedergegeben.
Das Benzol undioder Cumol, das alkyliert werden soll, wird durch die Leitung 1 in das Aikylierungsgefäss 2 gebraeht, in das über Leitung 3 auch ein Propylen-Propan-Gemiseh eingeleitet wird. Als Alkylierungskatalysator wird 86-88gew. oige Schwefelsäure dureh Leitung 4 in das Reaktionsgefäss 2 gebracht, wahrend Propan und gegebenenfalls nicht- umgesetztes Propylen aus dem Reaktionsgefäss 2 durch Leitung 5 und mit Hilfe des ausser- halb des Realvtionsgefässes 2 angeordneten Entgasers 12 entfernt wird.
Obwohl sowohl die Leitung 5 wie der Entgaser 12 in der Figur angegeben sind, sei hier bemerkt, dass man gewöhnlieh auf eine dieser beiden Einriehtungen ichtet.
Das Reaktionsprodukt geht vom Reaktionsgefäss 2 über den Entgaser 12 zum Abscheide- gefäss 6, worin sich die Schwefelsäure abscheidet, die dureh Leitung 7 abgezogen wird.
I) as Reaktionsprodukt geht erst durch die Waschvorrichtung 8, in welche mittels Leitung 9 Wasser geleitet wird, und daraufhin durch die zweite Waschvorriehtung 10, der eine wäss- rige Lösung l on NaOH mittels Leitung 11 zugeführt wird.
Das gewaschene Reaktionsprodukt wird daraufhin in eine aus sechs Destillationskolonnen 13-18 bestehende Apparatur geleitet. In der ersten Kolonne 13 wird gegebenenfalls anwesendes Benzol als leichtestsiedende Fraktion entfernt und durch Leitung 19 in die Benzolzufuhrleitung 20, die zum Transalkylierungsgefäss 24 führt, geleitet. Auf dieselbe Weise wird in der Kolonne 15 gegebenenfalls anwesendes Cumol entfernt, das durch Leitung 21 in die Zufuhrleitung 1 zum Alkylierungsgefäss zurückgeführt wird. Die Bestandteile des Reaktionsproduktes, dessen Siedepunkt zwischen dem des Benzols und des Cumols liegt, und wozu unter anderem Polymere des Propylens gehören können, werden in Kolonne-14 als Destillat entfernt.
Die Komponenten, die im Siedepunkt auf Cumol folgen, nämlich Ortho-und Metadiisopropylbenzol, werden oben aus der Kolonne 16 abgeführt, während Paradiisopropylbenzol als Destillat von Kolonne 17 erhalten wird. Der Rückstand aus Kolonne 17 enthält Tri-und Tetraisopropylbenzol, in vielen Fällen zusammen mit hoher siedenden Produkten, darunter wahrscheinlich Indanderivate. Letztgenannte Produkte können durch Destillation in Kolonne 18 entfernt werden. Gegebenenfalls kann diese Kolonne in Fortfall kommen, wenn andere Alkylierungskatalysatoren als Schwe felsäure verwendet werden, da dann keine oder nur sehr wenige hochsiedende Nebenprodukte entstehen.
Das Ortho-und Metadiisopropylbenzol aus Kolonne 16 durchläuft die Leitung 22 und wird mit höheren Alkylierungsprodukten ver einigt, welche die Kolonne 18 durch die Leitung 23 verlassen. Das ganze Gemisch wird, nachdem die benötigte Menge Benzol hinzugefügt wurde, über Leitung 20 in das Trans alkylierungsgefäss 24 gebracht, welches einen festen Katalysator enthält.
Das Reaktionsprodukt, das das Transalkylierungsgefäss 24 verlässt, besteht hauptsach- lich aus Cumol, enthält aber auch verschiedene höher alkylierte Benzolderivate und Benzol.
Dieses Gemisch wird über Leitung 25 in die Destillationskolonne 13 geleitet und dann, zusammen mit dem bei der Alkylierung erhaltenen Reaktionsprodukt, in den Kolonnen 13 bis 18 fraktioniert.
Das bei der Destillation in der Kolonne 1. 5 erhaltene Cumol wird zum Alkylierungsgefäss zurückgeführt. In manchen FÏllen ist die Menge Cumol zu gross, um im Alkylierungs- gefäss verarbeitet zu werden, so da¯ ein Teil davon aus dem System ber Leitung 26 abgezogen werden muss.
Wenn bei der Alkylierung ein anderer fester Katalysator als AlCl3 verwendet wird, können die Waschvorrichtungen 8 und 10 in der Regel fortgelassen werden. Wird filr die Transalkylierung AlCl3 als Katalysator verwendet, so können erforderlichenfalls ein Abscheidegefϯ und Waschvorriehtungen hinter dem Transalkylierungsgefäss 24 eingeschaltet werden. In manchen FÏllen können die Waseh vorriehtungen und gegebenenfalls sogar das Abscheidegefϯ sowohl f r die Produkte der Transalkylierung als für die der Alkylierung verwendet werden.
Beispiel
818 Teile Propylen wurden in ein Gemisch von, 4340 Teilen Cumol und 3590 Teilen 88, 2%iger Schwefelsäure geleitet, das auf einer Temperatur von 19-52¯ C gehalten wurde.
Das Propylen wurde wÏhrend 51/4 Stunden eingeleitet, wobei das Reaktionsge.misch krÏftig gerührt wurde. Nach Ablauf der Reaktion lie¯ man das Gemisch sich in zwei Schiehten trennen. Die Kohlenwasserstoffsehieht wurde entfernt und bei AtmosphÏrendruck mit Wasserdampf destilliert. Die Reaktionsprodukte wurden aus dem Destillat ausgesehieden und in einer Kolonne von fiinf B¯den bei Atmo- sphärendruek fraktioniert.
Man erhielt 2085 Teile Cumol, 1895 Teile Diisopropylbenzoliso- mere, 388 Teile Triisopropylbenzol, 94 Teile Tetraisopropylbenzol und 106 Teile eines hoehsiedenden Rüekstandes, der vermutlich Indanderivate enthält.
Das Gemisch aus Diisopropyilbenzoliso- meren (1895 Teile) wurde danaeh in einer Kolonne mit 40 Böden bei Atmosphärendruck fraktioniert. Man erhielt 665 Teile des Paraisomeren ; die Ausbeute betrug fast 90% der anwesenden Gesamtmenge dieses Isomeren. Die Reinheit dieses Produktes betrug wenigstens 99%.
Die 1230 Teile Ortho- und Meta-Diisopropylbenzol zusammen mit 388 Teilen Triisopropylbenzol, 94 Teilen Tetraisopropylbenzol. und 1950 Teilen Benzol wurden mit 188 Teilen AlC13 gemischt und das Gemisch kontinuierlich in das Transalkylierungsgefäss übergeführt, worin bei 60 C in 20 Minuten die Transalky lierung stattfand.
Das resultierende (Temixeh bestand aus 1908 Teilen Cumol, 386 Teilen Diisopropyl- benzol, 78 Teilen Triisopropylbenzol, 5 Teilen Tetraisopropylbenzol und 1209 Teilen Benzol.
¯berdies wurden 270 Teile eines Schlamms erhalten, der aus AlCl3 und aromatischen Ver- bindungen bestand und dessen genaue Zusammensetzung nicht bekannt ist. Der Sehlamm wurde verworfen.
Die Reaktion wurde kontinuierlich in einem mit Rührer. Thermometer und Abzugsleitung am Boden versehenen Reaktionsgefäss von 5 Liter Inhalt durchgeführt, worauf die Reaktionsprodukte und der Schlamm entfernt und in ein Absitzgefäss geleitet wurden, aus dem die Oberschicht einer Wasehvorriehtung zugeführt wurde. Das. Reaktionsprodukt wurde der Destillation unterworfen.
Alles bei der Destillation erhaltene Cumol wurde entweder auf Lager genommen oder sofort, dem Alkylierungsgefäss zugeführt. Die l'rodukte mit mehr als einer Isopropylgruppe sowie das Benzol wurden quantitativ in das Transalkylierungsgefϯ zur ckgef hrt.
Das Paradiisopropylbenzol kann wie folgt zu Terephthalsäure oxydiert werden : 1 Teil Paradiisopropylbenzol wird in ungefähr 5 Teilen Propionsäure gelost, die als Katalysatoren ungefÏhr 1/200 Teil Manganacetat und 1/400 Teil Cobaltacetat enthÏlt. Die Oxvdation wird bei Atmosphärendruek und beim Siedepunkt (135-137 C) des Reaktionsgemisches ausgef hrt. Enter fortwährendem Rühren wird Sauerstoff durch das Gemisch geleitet. Niedrigsiedende Nebenprodukte, wie Aldehyde und Ester, werden während der Oxydation abdestilliert.
Wird der erhaltene Niedersehlag nach 22 Stunden aus dem Reaktionsgefäss entfernt, mit Aeeton gewaschen und getrocknet, erhält man ein Produkt in einer Reinheit von 99%. Die Ausbeute an Terephthalsäure beträgt etwa 32%, bezogen auf das Paradiisopropylbenzol.
Process for the preparation of paradiisopropylbenzene
The invention relates to a process for the production of paradiisopropylbenzene, which can be used for further processing of some terephthalic acid. The latter compound is an important intermediate product in the manufacture of certain synthetic fibers, such as B. a product known in llandel under the name Terylene> (registered trademark).
Up to now, terephthalic acid has been produced by the oxidation of paraxylene.
For this purpose, paraxylene must be isolated from the xyiol mixture obtained from refining petroleum. Usually orthoxylene is removed by distillation, after which the other two isomers are separated from one another by fractional crystallization.
It is known that paraxylene can be oxidized with dilute nitric acid at temperatures between 150-200 ° C. or with a stream of air. In the latter case, however, for the most part the reaction does not proceed beyond the disfigurement of paratoluic acid, unless special measures are taken. It was z.
B. possible to oxidize the methyl ester of paratoluyic acid with air to the corresponding ester of terephthalic acid (cf. Belgian patent specification no. 510412). In general, however, the last oxidation stage has hitherto been carried out with the aid of nitric acid.
It has now proven advantageous to produce terephthalic acid from benzene or cumene via paradiisopropylbenzene. The latter compound is of value in and of itself, since it can be used to manufacture products other than terephthalic acid, such as, for example, to manufacture a dihydroperoxide that can be converted into hydroquinone and acetone.
According to the invention, paradiisopropylbenzene is now prepared by alkylating benzene, cumene or a mixture of these two compounds to give a product which contains ortho-, meta- and paradiisopropylbenzene and converting this product into a fraction consisting of paradiisopropylbenzene, one containing the ortho- and metaisomers Fraction and a high-boiling fraction which contains benzene derivatives with more than two isopropyl groups, whereupon at least an equimolecular amount of benzene is added to the fraction which contains ortho- and metadiisopropylbenzene and the mixture obtained is transalkylated to give cumene and this alkylated to paradiisopropylbenzene.
In a particular embodiment of the process according to the invention, the alkylation product is distilled and the resulting mixture of ortho-, meta- and paradiisopropylbenzene is separated by means of fractional crystallization.
Benzene derivatives with more than two, such as. B. with three or four isopropyl groups can be transalkylated individually or together with the ortho- and metadiisopropylbenzenes in the presence of benzene. In the transalkylation of benzene derivatives with more than two isopropyl groups, any diisopropylbenzene formed can be distilled off in order to separate paradiisopropylbenzene from it, while the isomeric diisopropylbenzenes, in contrast to cumene, which is returned to the alkylation vessel, can be returned to the transalkylation vessel.
Benzene and / or cumene can be alkylated with propylene or a mixture of propane and propylene, such as is obtained in the refining of petroleum, or with isopropyl chloride or with isopropyl alcohol in the presence of a suitable catalyst. Typical propane-propylene mixtures that can be used are those containing 36-42% propylene. Details of alkylation processes that may be considered can be found in various places in the literature. Let it be B. referenced A. Newton, Journal Am. Chem. Soc. 65 (1948), p. 320, and the literature cited therein and on Shreve, Ind. Eng.
Chem. 40 (1948), pp. 1565-1574; 41 (1949), pp. 1833-1840; 42 (1950), pp. 1650-1660; 43 (1951), pages 1908-1916 and 44 (1952), pages 1972-1979.
For the alkylation with propylene or a propane-propylene mixture, the catalyst used can, for example, be sulfuric acid in concentrations of 85-89% by weight, preferably 86-88% by weight. The reaction can then be carried out at 40-60 ° C. Other alkylation catalysts are, for example, aluminum chloride, boron chloride, boron fluoride with phosphoric acid, hydrofluoric acid, aluminum silicates, Al203 impregnated with hydrofluoric acid, phosphoric acid on kieselguhr (for the purpose of alkylation in the vapor phase) and titanium tetrachloride.
If a catalyst of the aluminum silicate type is used for the alkylation, the reaction temperature should generally be at least 200 ° C., while in the case of an AlC13 catalyst it is preferred to work between 150 and 250 ° C.
In the transalkylation of the ortho- and metaisomers of diisopropylbenzene, be it in the presence of highly alkylated products or not, the catalyst, the temperature, the pressure and the reaction time are preferably chosen so that a maximum amount of cumene is formed .
All the benzene that is still present after the transalkylation can be returned to the transalkylation vessel or used together with the cumene formed as a starting material for the alkylation.
The transalkylation is preferably carried out under pressure in the liquid or in the liquid-gaseous phase and at high temperature. A solid catalyst is preferably used, in particular a catalyst of the aluminum silicate type that is customary in kraking petroleum.
The advantage of transalkylation is that the propylene formed by dealkvlation of the ortho and metadiisopropylbenzene and any benzene derivatives with more than two isopropyl groups reacts in situ with the benzene present, with cumene being formed. The resulting propylene has less opportunity to undergo polymerizations or side reactions, so the process is more economical. "Transalkylation" thus includes a dealkylation reaction accompanied by a simultaneous alkylation reaction.
The temperature and pressure during the transalkylation depend on the type of catalyst, but the former is generally between 0 and 500 ° C. In the case of catalysts of the aluminum silicate type, a temperature between 200 and 500 ° C can generally be used . In the case of catalysts of this type, the SiO2 content is usually much greater than the AlOg content, e.g. B. 90%% SiO2 and 10% Al2O3. There may be other components present, such as B. a small amount of ZrO2.
At a higher temperature, the cumene content of the reaction mixture which leaves the transalkylation vessel increases and its benzene content decreases. A temperature between 230 and 960 ° C. is therefore preferred using catalysts of the aluminum silicate type. If AlCl3 is used, a temperature between 0 and 100 C. is preferably chosen.
The reaction can be carried out at atmospheric pressure or even under reduced pressure, but a higher pressure is more advantageous for the production of cumene. Usually, pressures of 30-60 atm are preferred.
An apparatus for the production of Paradisopropylbenzo] is shown schematically in the attached drawing.
The benzene and cumene to be alkylated is brewed through line 1 into the alkylation vessel 2, into which a propylene-propane mixture is also introduced through line 3. The alkylation catalyst used is 86-88 wt. The above sulfuric acid is brought into the reaction vessel 2 through line 4, while propane and any unreacted propylene are removed from the reaction vessel 2 through line 5 and with the aid of the degassing device 12 arranged outside of the reaction vessel 2.
Although both the line 5 and the degasser 12 are indicated in the figure, it should be noted here that one of these two devices is usually aimed at.
The reaction product goes from the reaction vessel 2 via the degasser 12 to the separation vessel 6, in which the sulfuric acid is separated out, which is drawn off through line 7.
I) the reaction product first goes through the washing device 8, into which water is passed via line 9, and then through the second washing device 10, to which an aqueous solution of NaOH is fed via line 11.
The washed reaction product is then passed into an apparatus consisting of six distillation columns 13-18. Any benzene present is removed as the low-boiling fraction in the first column 13 and passed through line 19 into the benzene feed line 20 which leads to the transalkylation vessel 24. In the same way, any cumene present in column 15 is removed, which is returned through line 21 to feed line 1 to the alkylation vessel. The constituents of the reaction product, whose boiling point is between that of benzene and cumene, and which may include polymers of propylene, are removed as distillate in column 14.
The components which follow cumene in boiling point, namely ortho- and metadiisopropylbenzene, are discharged from the top of column 16, while paradiisopropylbenzene is obtained from column 17 as a distillate. The residue from column 17 contains tri- and tetraisopropylbenzene, in many cases together with higher-boiling products, including probably indane derivatives. The latter products can be removed by distillation in column 18. If necessary, this column can be omitted if other alkylation catalysts than sulfuric acid are used, since then no or only very few high-boiling by-products are formed.
The ortho- and metadiisopropylbenzene from column 16 passes through line 22 and is combined with higher alkylation products which leave column 18 through line 23. After the required amount of benzene has been added, the entire mixture is brought via line 20 into the transalkylation vessel 24, which contains a solid catalyst.
The reaction product which leaves the transalkylation vessel 24 consists mainly of cumene, but also contains various more highly alkylated benzene derivatives and benzene.
This mixture is passed via line 25 into the distillation column 13 and then, together with the reaction product obtained in the alkylation, fractionated in the columns 13 to 18.
The cumene obtained in the distillation in column 1.5 is returned to the alkylation vessel. In some cases the amount of cumene is too large to be processed in the alkylation vessel, so that some of it has to be withdrawn from the system via line 26.
If a solid catalyst other than AlCl3 is used in the alkylation, the washing devices 8 and 10 can generally be omitted. If AlCl3 is used as a catalyst for the transalkylation, a separating vessel and washing devices can be switched on downstream of the transalkylation vessel 24 if necessary. In some cases the washing devices and possibly even the separation vessel can be used both for the products of the transalkylation and for those of the alkylation.
example
818 parts of propylene were passed into a mixture of 4340 parts of cumene and 3590 parts of 88.2% strength sulfuric acid, which was kept at a temperature of 19-52¯ C.
The propylene was passed in over the course of 51/4 hours, the mixture being stirred vigorously. When the reaction was complete, the mixture was allowed to separate into two layers. The hydrocarbon layer was removed and distilled with steam at atmospheric pressure. The reaction products were separated from the distillate and fractionated in a column of five plates at atmospheric pressure.
2085 parts of cumene, 1895 parts of diisopropylbenzene isomers, 388 parts of triisopropylbenzene, 94 parts of tetraisopropylbenzene and 106 parts of a high-boiling residue which presumably contains indane derivatives were obtained.
The mixture of diisopropylbenzene isomers (1895 parts) was then fractionated in a column with 40 plates at atmospheric pressure. 665 parts of the para-isomer were obtained; the yield was almost 90% of the total amount of this isomer present. The purity of this product was at least 99%.
The 1230 parts of ortho- and meta-diisopropylbenzene together with 388 parts of triisopropylbenzene and 94 parts of tetraisopropylbenzene. and 1950 parts of benzene were mixed with 188 parts of AlC13 and the mixture was continuously transferred into the transalkylation vessel, in which the transalkylation took place at 60 ° C. in 20 minutes.
The resulting (Temixeh consisted of 1908 parts of cumene, 386 parts of diisopropylbenzene, 78 parts of triisopropylbenzene, 5 parts of tetraisopropylbenzene and 1209 parts of benzene.
In addition, 270 parts of a sludge were obtained which consisted of AlCl3 and aromatic compounds, the exact composition of which is not known. The lamb was discarded.
The reaction was continuous with a stirrer. Thermometer and discharge line at the bottom provided reaction vessel with a capacity of 5 liters, whereupon the reaction products and the sludge were removed and passed into a sedimentation vessel, from which the top layer was fed to a washing device. The. The reaction product was subjected to distillation.
All of the cumene obtained in the distillation was either put into storage or immediately fed to the alkylation vessel. The products with more than one isopropyl group and the benzene were returned quantitatively to the transalkylation system.
Paradiisopropylbenzene can be oxidized to terephthalic acid as follows: 1 part of paradiisopropylbenzene is dissolved in approximately 5 parts of propionic acid, which as a catalyst contains approximately 1/200 part of manganese acetate and 1/400 part of cobalt acetate. The oxidation is carried out at atmospheric pressure and at the boiling point (135-137 C) of the reaction mixture. With continued stirring, oxygen is bubbled through the mixture. Low-boiling by-products such as aldehydes and esters are distilled off during the oxidation.
If the precipitate obtained is removed from the reaction vessel after 22 hours, washed with acetone and dried, a product is obtained with a purity of 99%. The yield of terephthalic acid is about 32%, based on the paradiisopropylbenzene.