JPH02164845A - 2,6―ナフタレンジカルボン酸の製造方法 - Google Patents

2,6―ナフタレンジカルボン酸の製造方法

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JPH02164845A
JPH02164845A JP63320208A JP32020888A JPH02164845A JP H02164845 A JPH02164845 A JP H02164845A JP 63320208 A JP63320208 A JP 63320208A JP 32020888 A JP32020888 A JP 32020888A JP H02164845 A JPH02164845 A JP H02164845A
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JP
Japan
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reaction
ndc
catalyst
water
mol
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Pending
Application number
JP63320208A
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English (en)
Inventor
Yakudo Tachibana
橘 躍動
Kazuhiko Tate
舘 和彦
Masami Ono
正巳 小野
Nobuhiro Takei
信広 武井
Atsushi Miki
淳 三木
Hiroaki Taniguchi
博昭 谷口
Yoshimi Shirato
義美 白戸
Mitsunori Shimura
光則 志村
Yoshio Fukui
福井 義夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Chiyoda Corp
Original Assignee
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
Chiyoda Corp
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Filing date
Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は2,6−ジイソプロピルナフタレン(以下、1
)i P Nと略記する)を分子状酸素により酸化して
2,6ナフタレンジカルボン酸(以下、NDCと略記す
る)を製造する方法の改良に関する。
本発明で得られるNDCはフィルムを繊維製品の原料と
して有用なポリエステル及びポリアミド等の合成原料に
用いられる。
〔従来技術〕
従来、1)iPNを分子状酸素により酸化してNDCを
製造する方法の改良は数多く提案されているが、その改
良の対象は、DiPNのナフタレン核の安定性に係るも
のとイソプロピル基がカルボキシル基に変化する過程の
問題点l、こ係るものとし3大別される。
前者はナフタレン核自体の安定性が問題であり、核置換
アルキル基がイソプロピル基に限ったものではない問題
である為、他のアルキル置換ナフタレン類の酸化方法に
於いて提案されたものが利用されている。代表的なもの
としては、特公昭48−27318号の低温酸化法、特
公昭59−13495吟の二段昇温酸化法、特公昭56
−:1337号の1>ズ料低淵度酸化法がある。ところ
が、これらの酸化方法をそのまま1)iPNの酸化しこ
応用しても、後者のイソプロピル基個有の問題点が解消
されない為、NDCの有効な製造方法とはなり難い。
そこで提案されたのが、特開昭60−89445号、同
60−89446号及びこれらの集約版とも言える特開
昭61−140540号に代表される大量触媒法である
。これの提案者等は2,6−シメチルナフタレンの酸化
に一 用いられる従来の触媒使用条件でDiPNを酸化すると
、イソプロピル基はメチル基に比較して反応初期の酸化
中間体の生成が異常に速い為、触媒が一時的に失活し副
反応が促進されるという仮定の下に、従来の約10倍量
以上もの触媒を使用した結果、NDC収率の改善に到達
したものであった。この方法はDiPNの酸化方法とし
ては画期的なものであり、NDCの収率は飛躍的に向上
した。
その後の提案は基本的に大量触媒法の改善に止まってい
る様であるが、実用的な観点からは大量触媒法の基本技
術を越えるものは見当らない。
また、アルキル置換芳香族炭化水素の液相酸化反応に於
いて、反応溶媒中の水は触媒の溶解性を高める点では好
ましいが、多過ぎると酸化反応を阻害するのである程度
の濃度、例えば20〜30wt%以下ならば共存しても
かまわないが、特に必要なものではないとの認識が従来
は一般的であった。これらは、特公昭56−3337号
、59−13495号、特開昭49−42654号、6
0−89446号、61−140540号等の公報の中
でも述べられている。
但し、p−キシレン酸化中間体の液相空気酸化によるテ
レフタル酸の製造においては、含水率20wt%の酢酸
を用いたとき、原料のP−1−リル酸、P−アルデヒド
安息香酸の溶解度が最大となり、完全に均一相の状態で
反応を行うことが出来る為、これらの酸化が容易となり
残存率が低下するので製品テレフタル酸の純度が向上し
た例(特願昭36−47541号)はある。ところが、
この場合もP−キシレン自体の酸化反応に対する水の共
存は10wt%程度まではテレフタル酸収率に全く影響
を与えず、20Ilt%以上では悪影響を及ぼすことが
発明者自らの叶。
論文(重康素夫、京都大学工学部)によって明らかにさ
れている。
したがって、過去には特定濃度範囲の含水脂肪族モノカ
ルボン酸溶媒がアルキル置換芳香族炭化水素の液相酸化
反応に於いて製品収率の向上に特に好結果をもたらした
例は見当らず、ましてDiPNを原料とするNDC製造
法に於いてこれに言及したものは皆無である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のDiPNを原料とするNDC製造法では、反応初
期のDiPN酸化中間体の生成が異常に速いことに由来
する触媒の不活性化を防止する目的で、初期の反応温度
を低く抑え(特公昭4g−27318号、同59134
95号)あるいは原料濃度を希薄にして(特公昭56−
3337号)反応を抑制したり、大量に触媒を使用して
触媒全量の不活性化を回避する(特開昭60−8944
5号、同60−89446号、同61−140540号
)などの対策を講じていた。
つまり、従来技術ではNDCの生産量の割には大府な設
備が必要であり、NDC生産量を高めようとすれば設備
規模を更に大きくしたり、異常に大量の触媒を使用ある
いはリサイクルする必要があった為に生産性が低く、N
DC製造コス1−を引上げる原因にもなっていた。
従って、DiPN処理量を大きくしても初期反応速度の
コントロールが可能で、触媒の不活性化を抑制すると同
時に触媒使用量を低減して生産性を向上する工業的に実
用可能なNDC製造法の出現が待たれていた。
また、NDCの主用途と目されるポリエチレンナフタレ
ート(通称PEN)は競合するポリエチレンテレフタレ
ート(通称PET)に比較して価格的に適用範囲は限定
される為、その需要予測から要求されるNDC生産規模
は小さなもので充分と考えられる。
したがって、生産性が高いとは言え連続運転が宿命の小
規模な連続式NDC製造プロセスよりは生産性の改善が
達成されれば設備停止の容易な回分式又は半回分式製造
プロセスが望まれるのは必定であり、設備的に最もシン
プルな回分式がコスト的にも有利であることに間違いは
ない。
ところが、特開昭60−89446号公報の実施例に示
される様にDiPNを最初から全景反応器に仕込んで酸
化する回分式とDiPNを少量ずつ徐々に連続供給する
半回分式とではNDC収率に歴然とした差が生じること
も事実であり、このことは本発明者等の研究によっても
程度の差こそあれ実証されている。
但し、半回分式製造プロセスは基本的に回分式と同様に
仕込、反応、払い出しを繰返すことになる為、常温で固
体のDiPN (融点約70℃)を加熱溶融状態あるい
は媒体に溶解(必要によっては加熱溶解)した状態で連
続供給したり停止したりするのはDiPN溶融(溶解)
槽、連続供給ポンプ、供給ライン等の保温や閉塞の問題
もあり、これら設備の初期投資や維持管理等を考慮すれ
ば、可及的にこれら設備の全く不要な完全回分式製造プ
ロセスが望ましいことも事実である。
そこで1本発明者等は回分式でも半回分式と同様のND
C収率が得られる反応方法を目脂して鋭意研究した結果
、本発明に到達した。
〔課題を解決するための手段〕
本発明方法は別に提案した[ナフトエ酸類及び/又はナ
フタレンポリカルボン酸類の製造方法」(以下別法)と
は全く逆の発想に基付くものである。
別法は溶媒にベンゼンを併用し、触媒と基質との会合を
容易ならしめ、単位触媒使用量当りの活性を増大させて
少量の触媒で大斌触媒法と同じ効果を発揮できる様にし
たものだが、本発明法では逆に溶媒に水を併用し、触媒
の一部を基質と会合し難い形態に変化させ、触媒の全量
が一時に反応に寄与するのではなく、活性を分散し反応
に徐々に参加する様にして、初期反応活性の異常に高い
D i P Nが多量に共存していても、反応は徐々に
しか進行しない様にコントロールするものである。
従って、本発明方法は基本的に回分式反応に適しており
、従来法に比べ同一条件ならNDC収率の向上が得られ
、反応規模の割にはl)i P N処理量を大ならしめ
ることが可能になった。
本発明者等は、反応母液の再使用に当って、反応副生水
の影響を調査すべく種々の含水率の反応溶液を調製し、
l)i P Nの酸化を行った。その結果、当初の目的
は反応に悪影響を及ぼさない限界含水率を求めるもので
あったのが、限界含水率以内のある濃度範囲においては
それ以外の含水率の場合に比較してNDC収宇が向−1
−することを見出し、詳細なる検討の結果、本発明を完
成した。
即ち、本発明はl) i P Nを溶媒中、重金属化合
物と臭素化合物よりなる触媒の存在下、分子状酸素によ
り酸化してNDCを製造する方法に於いて、溶媒として
含水率15〜55モル2の脂肪族モノカルボン酸を用い
ることを特徴とするNDCの製造方法である。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
溶媒には脂肪族モノカルボン酸と水との混合物を使用す
る。脂肪族モノカルボン醸としては炭素数3以下の低級
脂肪族モノカルボン酸が好ましいが、酢酸が最も適して
いる。水の混合割合は15〜55モル%、好ましくは1
5〜45モル%、より好ましくは15〜30モル対であ
る。尚、この水分量には副生水の他触媒の結晶水等全て
の水分が含まれる。また、反応開始時の脂肪族モノカル
ボン着と水の混合割合は前述した通りだが、反応の進行
に伴って副生水による含水率の増加あるいは揮散による
減少が起こるのは必然であり、反応を開始した後の含水
率については特に規定するものではない。即ち、本発明
方法は異常反注を引起し易い反応初期に的を絞った改良
法であり、この異常反応発生期を過ぎれば逆に反応溶媒
中の水分は反応の完結に障害となる場合もある為、反応
の進行にかかわらず含水率は30モル2以下に維持する
のが好ましく、反応完結期には15モル2以下まで脱水
されることが望ましい。
分子状酸素としては、純酸素の他、これを他の不活性ガ
スで希釈した混合ガスが用いられるが、実用上空気が最
も入手し易く安価な分子状酸素含有ガスであり、これを
そのままあるいは酸素及び/又は他の不活性ガスで酸素
濃度を調整して使用できる。
本発明に用いるjjk金Bト臭素系触媒はそれ自体公知
のものであり、工業的にアルキルベンゼン類の酸化に適
用されている。この触媒を構成する重金属は反応液に可
溶性の遷移金属化合物であればよく、好ましくはコバル
1−、マンカン、セリウム等を一種又は二種以」−組合
せたものを用いるのが良い。特に好ましくはコバルトと
マンガンを組合せたものが良く、その組成範囲は、Mn
/ (Kn + Go)(原子比)=0.2〜0.9、
特に0.5が最適である。この触媒を構成する臭素とし
ては反応系に臭素イオンを供給し得るものであれば良い
が、イオン化した状態を維持するのにアルカリ金属イオ
ンの共存が有効な為、これらの塩、例えば臭化すI−リ
ウム、一 臭化カリウム、臭化リチウム等の形態で用いることがで
きる。臭素の量は少なすぎると反応速度が小さく、多す
ぎると副反応生成物が増加するなど弊害が生じる為、臭
素/全触媒重金属(yK子比)=0.01〜1が好まし
く、特に0.05〜0.3が最適である。
その他の助触媒としては前述した様にナトリウム、カリ
ウム、リチウム等のアルカリ金属イオンが臭素のイオン
化状態維持に有効な為、これらの塩(臭素化合物)及び
/又は溶媒の脂肪族モノカルボン酸との塩等の形態で用
いることが出来る。その使用量はアルカリ金属/臭素(
原子比)=1〜5が好ましい。
反応温度は、低すぎると反応速度が小さい為生産性が悪
く、高すぎると副生物が増加してNDC収率が低下した
り溶媒の燃焼損失が問題となる為、160〜200℃が
好ましい。特に好ましくは170〜190℃が有利であ
る。但し、回分式反応では原料、溶媒及び触媒を仕込ん
でから上述の反応温度まで昇温する間に分子状酸素含有
ガスを吹込まないと原料の変性あるいは触媒の不活性化
を招くこともある為、昇温過程にもガスを吹込むのがよ
く、反応温度に達したら反応が完結するまで温度を維持
しながらガスの吹込を継続すればよい。
反応圧力は系内の酸素分圧が高いほど反応を促進するが
、実用的には酸素分圧が0.2〜8kg/a#(絶対圧
)を満足する全圧にすれば充分な反応速度が得られる。
本発明における酸化反応は気液接触反応の為、反応が気
液触触律速にならない高効率の気液接触型反応器を用い
ることが必要であり、反応副生ガスの排出も重要な要因
となる為、吹込ガス量G(Nt/m1n)と反応液量L
EA)の比がGル≧1 (min−’ )となる様に分
子状酸素含有ガスを吹込むことが望ましい。
反応終了後、反応生成混合物からのNDCの分離回収及
びNDCの精製とNDCを除去した反応母液の後処理、
循環、再使用等は他のNDCやテレフタル酸の製造に関
する公知の方法によって行うことができる。
本発明方法は回分反応に最適であるが、DiPNを連続
的及び/又は半連続的に供給する半回分あるいは連続式
反応に対しても異常反応抑制に充分な効果を発揮する。
特に、連続式反応ではDiPNを供給する前反応器を高
含水率溶媒、2段目以降の後反応器を低含水率溶媒とな
る様に水分の揮散量をコントロールして酸化すると、製
品NDCの高収率・高純度化が達成される。
〔作  用〕
この発明に於ける特定含水率反応溶媒の使用は、酸化触
媒の一部を基質と会合し難い形態に変化させ、触媒の全
量が一時に反応に寄与するのではなく活性を分散し徐々
に反応に参加する様にして、初期反応活性の異常に高い
DiPNが反応系内に共存していても急激な反応による
触媒の一時的失活と副反応を防止し、反応は徐々にしか
進行しない様コントロールするものである。
〔実施例〕
以下、実施例によって本発明方法を詳述する。
比較例 還流冷却器、ガス吹込管、排出管及び撹拌機を有するチ
タンライニング加圧反応器に次の成分を仕込んだ。
DiPN                 2.36
X10””モル酢酸rCH,C00HI       
       2 、25モル酢酸コバルト・四水塩(
Co (OCOCH3)2・411□O)  2.36
X10−”モル酢酸マンガン・四水塩[Mn(OCOC
R,)、・4H20〕2.36X10−2モル臭化ナト
リウム[NaBr]          7.87X 
10−3モル酢酸ナトリウム・三水塩(NaOCOCR
3−38,O)  2.36X10−”モル次に、この
原料混合物中に圧力8kg/a#(絶対圧)下に純酸素
をG/L=2min−1で吹込み、NK式アトマイザで
はげしく撹拌混合しながら170℃まで急速昇温し、こ
の温度を維持して4時間反応を行った。
別に同様の仕込み液を調製して水分量を測定したとろ、
その水分の割合は、酢酸と水分の合計量に対し11.1
8モル%であった。
反応後、反応混合物中のNDCを分析定量したところ、
NDC収率は52.5モル2であった。
実施例1 比較例と同じ反応器に、純水を0.4モル祭加えた以外
は同一の成分の仕込み及び反応条件でDiPNの酸化を
行った。
別に同様の仕込液を調製し、その水分量をtlす定した
とろ、その水分の割合は、酢酸と水分の合計量に対し2
3.50モル%であった。
反応後、反応混合物中のNDCを分析定景したところ、
NDC収率は70.1モル%であった。
実施例2 比較例と同じ反応器、純水を1.4モル加え酢酸を1.
83モルに変更した以外は同一の成分の仕込み及び反条
件でDiPNの酸化を行った。
別に同様の仕込液を調製し、その水分量を測定したとこ
ろ、その水分の割合は、酢酸と水分の合計量に対し47
.76モル%であった。
反応後、反応混合物中のNDCを分析定埜したところN
DC収率は63.4モル%であった。
〔発明の効果〕
以」二の様に、本発明によれば、反応液中にD i P
 Nが多量に存在していても急激な反応が抑制され副反
応生成物が減少する為、従来法に比べて同一条件ならN
I)C収率が向上し、反応規模の割にはD i P N
処理斌を大ならしめることが可能になった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2,6−ジイソプロピルナフタレンを溶媒中、重
    金属化合物と臭素化合物よりなる触媒の存在下、分子状
    酸素により酸化して2,6−ナフタレンジカルボン酸を
    製造する方法に於いて、溶媒として含水率15〜55モ
    ル%の脂肪族モノカルボン酸を用いることを特徴とする
    NDCの製造方法。
JP63320208A 1988-12-19 1988-12-19 2,6―ナフタレンジカルボン酸の製造方法 Pending JPH02164845A (ja)

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US07/451,952 US5055612A (en) 1988-12-19 1989-12-19 Process for the preparation of naphthalene carboxylic acids

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6089445A (ja) * 1983-10-24 1985-05-20 Teijin Yuka Kk 2,6−ナフタレンジカルボン酸の製造法
JPS6089446A (ja) * 1983-10-24 1985-05-20 Teijin Yuka Kk 2,6−ナフタレンジカルボン酸の製造方法
JPS61140540A (ja) * 1984-12-13 1986-06-27 Teijin Yuka Kk 2,6−ナフタレンジカルボン酸の製造方法

Patent Citations (3)

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