CH373368A

CH373368A - Procédé d'obtention d'acide téréphtalique à partir d'une solution aqueuse de téréphtalate dialcalin

Info

Publication number: CH373368A
Application number: CH5418957A
Authority: CH
Inventors: Habersham Elliott John
Original assignee: Hercules Powder Co Ltd
Priority date: 1956-12-28
Filing date: 1957-12-27
Publication date: 1963-11-30

Description


  
 



  Procédé d'obtention d'acide téréphtalique à partir d'une solution aqueuse
 de téréphtalate dialcalin
 Dans les procédés actuels de préparation de l'acide téréphtalique, la matière de départ est un sel alcalin d'un acide benzène-carboxylique, autre que l'acide téréphtalique. Les sels alcalins qui peuvent tre utilisés sont ceux du lithium, du potassium, du sodium, du rubidium et du césium, le sel préféré étant celui de potassium. Suivant ces procédés, le sel alcalin de l'acide benzène-carboxylique de départ est transformé, avec un bon rendement, en sel alcalin correspondant de l'acide téréphtalique, en le chauffant à une température élevée dans une atmosphère sensiblement exempte d'oxygène. On obtient également, comme sous-produit, du benzène quand la matière de départ est un sel de l'acide benzoïque.

   La température de réaction peut varier d'environ 3000 C jusqu'à la température de décomposition de la matière de départ ou du produit de réaction recherché, mais elle se trouve, de préférence, dans la gamme de 340 à 5000 C. La réaction peut tre effectuée sous une quelconque pression appropriée, mais il est préférable d'utiliser une pression élevée.   I1    est préférable aussi d'effectuer la réaction en présence d'un sel de zinc ou de cadmium dont la fonction sera de catalyser la réaction et de favoriser un rendement élevé en téréphtalate dialcalin désiré.



   En outre, suivant les procédés connus, la réaction est effectuée dans une atmosphère inerte, sensiblement exempte d'oxygène, obtenue par l'utilisation d'un gaz inerte tel que le dioxyde de carbone, l'azote, l'argon, l'ammoniac, le méthane, le monoxyde de carbone, etc., comme atmosphère pour la réaction.



   La matière qui est recherchée dans ces divers procédés n'est pas le sel dialcalin de l'acide téréphtalique, mais cet acide lui-mme.   I1    a été, pour cette raison, proposé d'extraire l'acide téréphtalique, en soumettant le produit de réaction brut à une extraction à l'eau pour former une solution du téréphtalate dialcalin et en précipitant ensuite l'acide téréphtalique de la solution. La teneur en métal alcalin d'une telle solution constitue un autre facteur économique important du procédé et il est également souhaitable de récupérer le métal alcalin sous une forme qui permette de le réutiliser pour la production de téréphtalate dialcalin.



   Il ressort de la description qui précède que tout procédé d'obtention de l'acide téréphtalique à partir d'une solution aqueuse de téréphtalate dialcalin doit également, pour présenter les avantages économiques maxima, permettre la récupération du métal alcalin.



   La présente invention a pour objet un procédé d'obtention de l'acide téréphtalique à partir d'une solution aqueuse de téréphtalate dialcalin, avec récupération du métal alcalin sous forme d'un benzènecarboxylate alcalin.



   Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on introduit de l'anhydride sulfureux dans ladite solution, ce qui amène la précipitation de l'acide téréphtalique, on sépare mécaniquement cet acide téréphtalique et on chauffe la solution aqueuse   ré-    sultante de bisulfite alcalin en présence d'un acide benzène-carboxylique autre que l'acide téréphtalique, ce qui libère de l'anhydride sulfureux et forme un sel alcalin de l'acide   benzènecarboxylique    en solution.



  De cette dernière solution aqueuse on peut obtenir un sel alcalin sec de l'acide benzène carboxylique d'une pureté qui permet de le transformer en téréphtalate dialcalin par des procédés connus, en le séchant d'une manière classique quelconque.



   Le procédé selon l'invention peut tre mis en   oeuvre    de la manière suivante: l'anhydre sulfureux gazeux peut tre introduit dans la solution aqueuse de téréphtalate dialcalin jusqu'au moment où la so  lution cesse d'absorber l'anhydride sulfureux. Il est avantageux d'effectuer cette opération à la température ambiante. La réaction se fait facilement et, à la température ordinaire, elle peut tre achevée en un temps relativement court, habituellement moins d'environ 2 heures, pour autant que l'anhydride sulfureux soit introduit avec un débit suffisant. Dans ces   conditions    l'acide téréphtalique précipite quantitativement. La séparation de l'acide téréphtalique par des procédés mécaniques, tels que la filtration ou la centrifugation, laisse une phase aqueuse contenant du métal alcalin et des ions bisulfite en solution.



   On ajoute de préférence à cette solution une quantité d'acide benzène-carboxylique au moins équivalente   stoechiométriquement    au bisulfite alcalin, en une fois ou par portions, et on chauffe pour chasser l'anhydride sulfureux. Cette réaction peut tre accélérée en faisant barboter un gaz inerte dans le mélange réactionnel, en éliminant continuellement de l'eau au cours de la réaction ou bien en combinant ces deux moyens.



   Les exemples ci-après illustrent la présente invention. Les parties et pourcentages sont, sauf indication contraire, exprimés en poids.



   Exemple I
 On introduit dans un récipient de réaction équipé d'un tube d'entrée et d'un condenseur à reflux, une solution de 100 parties de téréphtalate dipotassique et de 900 parties d'eau. On introduit, par le tube d'entrée du récipient, de l'anhydride sulfureux avec un débit d'environ   t/2    volume par volume par minute, pendant 40 minutes au bout desquelles la solution cesse d'absorber l'anhydride. Le mélange de réaction se présente en ce point sous la forme d'un magma épais qu'on filtre et on lave le gâteau de filtration avec environ 300 parties d'eau. Après avoir été séché, le gâteau de filtration est identifié comme étant de l'acide téréphtalique et représente 68,2 parties ; on constate qu'il a un indice d'acide de 673.



  Ceci représente approximativement   99 %    d'acide téréphtalique.



   Le filtrat et l'eau de lavage sont combinés et on constate par analyse iodométrique, qu'ils contiennent 61 parties d'anhydride sulfureux (sous forme de bisulfite de potassium). L'eau de lavage et le filtrat combinés représentent environ 1340 parties. On concentre par évaporation la solution de bisulfite de potassium obtenue comme ci-dessus et on introduit une portion de la solution s'élevant à 396,5 parties et contenant 50,2 parties d'anhydride sulfureux (sous la forme de bisulfate de potassium) dans un récipient de réaction muni d'un agitateur et d'un tube d'entrée de gaz allant jusqu'au fond du récipient. On ajoute à cette solution 20 parties d'acide benzoïque et on chauffe la solution à   95-100     C tout en l'agitant vigoureusement et en y injectant de l'azote avec un débit de 6 volumes par volume par minute.

   On ajoute périodiquement de nouvelles portions d'acide   benzoique.    On fait régulièrement aussi des prélèvements sur le mélange de réaction et on détermine par iodométrie sa teneur en anhydride sulfureux. On obtient les données   suivantes   
EMI2.1     


<tb>  <SEP>    T <SEP> Quantité <SEP> l <SEP> l    <SEP> 
<tb> d'acide <SEP> t <SEP>     <SEP>    Concentration <SEP>    O/o <SEP>    en <SEP>    SO2    <SEP> 
<tb> Temps <SEP> écoulé <SEP> benzoïque <SEP> en <SEP> SO2 <SEP> dégagés
<tb>  <SEP> (heures) <SEP> ajoutée <SEP> (parties)
<tb>  <SEP> (parties)
<tb>  <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 20
<tb>  <SEP> 0,4 <SEP> 20 <SEP> 37,7 <SEP> 1 <SEP> 24,9
<tb>  <SEP> 0,5 <SEP> 20
<tb>  <SEP> 1,0 <SEP> 20 <SEP> 22,7 <SEP> 54,8
<tb>  <SEP> 2,0 <SEP> 10 <SEP> 14,0 <SEP> 72,

  2
<tb>  <SEP> 3,25 <SEP> 9,10 <SEP> 81,9
<tb>  <SEP> 4,0 <SEP> 1 <SEP> 10 <SEP> 7,30 <SEP> 85,5
<tb>  <SEP> 7,75 <SEP> 2,45 <SEP> 95,3
<tb>  <SEP> 8,5 <SEP> 10
<tb>  <SEP> 9,0 <SEP> 1,40 <SEP> 97,4
<tb> 
 A la fin de la réaction, on identifie la solution restant dans le récipient de réaction comme étant essentiellement une solution aqueuse de benzoate de potassium contenant un peu d'acide benzoïque libre.



  On obtient du benzoate de potassium sec en séchant par pulvérisation cette solution.



   Exemple 2
 Dans cet exemple, on obtient une solution aqueuse de bisulfite de potassium d'une manière semblable à celle décrite dans l'exemple 1. Cette solution représente environ 397,5 parties et contient 51,0 parties d'anhydride sulfureux (sous la forme de bisulfite de potassium). On ajoute 100 parties d'acide   benzoïque    à la solution et on effectue la réaction comme ci-dessus en utilisant un courant d'azote d'un débit d'environ 3 volumes par volume par minute. Cette fois-ci, cependant, on chauffe à l'ébullition   (1001100 C)    le mélange de réaction et on laisse l'eau distiller librement de la réaction à mesure que celle-ci progresse.

   On obtient les données   suivantes   
EMI2.2     


<tb>  <SEP> Quantité
<tb> Temps <SEP> écoulé <SEP> t <SEP> de <SEP> SO2 <SEP> Quantité <SEP> d'eau <SEP>    lo/O    <SEP>    en <SEP> KHSO    <SEP> 
<tb>  <SEP> (heures) <SEP> dégagée <SEP> | <SEP> distillee <SEP> qui <SEP> ont <SEP> réagi
<tb>  <SEP> (parties) <SEP> | <SEP> (parties)
<tb>  <SEP> 0 <SEP> l <SEP> (100 <SEP> parties <SEP> d'acide <SEP> benzoïque
<tb>  <SEP> ajoutées <SEP> au <SEP>    KHSO3)    <SEP> 
<tb>  <SEP> 0,5 <SEP> 28,2 <SEP> 31,8 <SEP> 55,4
<tb>  <SEP> 1,0 <SEP> 40,5 <SEP> 140,5 <SEP> 79,5
<tb>  <SEP> 1,25 <SEP> (10 <SEP> parties <SEP> d'acide <SEP> benzoique
<tb>  <SEP> ajoutées <SEP> au <SEP>    KHSO)    <SEP> 
<tb>  <SEP> 1,5 <SEP> 42,0 <SEP> 1 <SEP> 232,0 <SEP> 82,5
<tb>  <SEP> 2,5 <SEP> 45,

  2 <SEP> j <SEP> 282,8 <SEP> 88,6
<tb>  <SEP> 3,5 <SEP> 47,6 <SEP> 283,4 <SEP> 93,3
<tb> 
   I1    découle de cet exemple que l'évaporation d'eau, associée au barbotage d'azote dans le mélange de réaction, accélère considérablement la réaction.  



   Exemple 3
 On se conforme au procédé décrit dans l'exemple 1, excepté qu'on utilise, comme matière première, une solution aqueuse de téréphtalate disodique. On obtient des résultats pratiquement équivalents.



   Exemple 4
 Dans cet exemple on obtient une solution aqueuse de bisulfite de potassium de la manière décrite dans l'exemple 1. Cette solution représente 399 parties et contient 99 parties de bisulfite de potassium. On chauffe la solution à   95-100  C    et on l'agite vigoureusement tout en y faisant barboter de l'azote avec un débit d'environ 5 volumes par volume par minute.



  En 8 heures, on ajoute 61 parties d'anhydride phtalique en 5 à 10 fois, de façon qu'il y ait continuellement un excès d'anhydride phtalique. Après une durée totale d'environ 12 heures, 99 % de la quantité théorique d'anhydride sulfureux se sont dégagés en laissant essentiellement une solution de phtalate dipotassique.



   Des solutions aqueuses d'autres sels dialcalins de l'acide téréphtalique, c'est-à-dire les sels de rubidium, césium et lithium, peuvent aussi tre utilisées comme matières premières.



   La solution aqueuse de téréphtalate dialcalin ne contient de préférence pas plus d'environ 25 % en poids de téréphtalate dialcalin, parce que si la concentration dépasse cette dernière valeur, le magma qui se forme lors de l'introduction de l'anhydride sulfureux est trop épais pour permettre une manipulation convenable. Du point de vue pratique, il est donc préférable que la solution de départ contienne environ de 5 à 20 % en poids de téréphtalate dialcalin.



   La quantité d'acide benzène carboxylique ajoutée dans le second stade du procédé est de préférence en excès d'au moins   5%    par rapport à la quantité stoechiométrique nécessaire. Un tel excès est désirable pour plusieurs raisons parmi lesquelles figure le fait qu'une petite proportion de l'acide benzène carboxylique se sublime et, si on utilise un gaz inerte, est entraînée par ce gaz. Une autre raison est qu'un excès d'acide benzène carboxylique assure une réaction plus rapide, particulièrement dans le cas des acides di- ou poly-carboxyliques, comme l'acide phtalique. L'excès d'acide peut tre neutralisé après la réaction au moyen d'un hydroxyde de métal alcalin.



   La température à laquelle la réaction du second stade du procédé est effectuée peut tre comprise entre environ 800 C et le point d'ébullition du mélange de réaction. Evidemment, si on opère sous pression, on peut élever le point d'ébullition, et des températures allant jusqu'à environ 3000-C sont industriellement possibles.



   Comme le montrent les exemples, il est utile de faire barboter un gaz inerte dans le mélange de réaction au cours du second stade du procédé. L'azote s'est avéré intéressant à cet effet, mais d'autres gaz inertes, comme l'anhydride carbonique, l'argon, etc. ont un comportement équivalent.



   L'anhydride sulfureux qui se dégage au cours du second stade de la réaction peut tre récupéré par des procédés connus et réutilisé dans le premier stade du procédé.

Claims

REVENDICATION Procédé d'obtention d'acide téréphtalique à partir d'une solution aqueuse de téréphtalate alcalin, avec récupération du métal alcalin sous forme d'un benzène-carboxylate alcalin, caractérisé en ce qu'on introduit de l'anhydride sulfureux dans ladite solution, ce qui amène la précipitation de l'acide téréphtalique, on sépare mécaniquement cet acide téréphtalique et on chauffe la solution aqueuse résultante de bisulfite alcalin en présence d'un acide benzène-carboxylique, autre que l'acide téréphtalique, ce qui libère de l'anhydride sulfureux et forme un sel alcalin de l'acide benzène-carboxylique en solution.

SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'anhydride sulfureux est libéré en faisant passer simultanément un gaz inerte à travers la solution.

2. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'anhydride sulfureux est libéré en évaporant simultanément l'eau.

3. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on utilise une solution aqueuse à 5 % à 25 % en poids de téréphtalate dialcalin.

4. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que le téréphtalate dialcalin est le téréphtalate dipotassique.

5. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'acide benzène-carboxylique est l'acide ben zoique.

6. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'acide benzène-carboxylique est l'acide phtalique.