DE1089746B

DE1089746B - Verfahren zur Reinigung von Terephthalsaeure

Info

Publication number: DE1089746B
Application number: DEI15023A
Authority: DE
Inventors: Philip Nesbitt; John Skinner Macnab Robertson
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1957-06-28
Filing date: 1958-06-24
Publication date: 1960-09-29

Description

Verfahren zur Reinigung von Terephthalsäure Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Terephthalsäure.
Handelsübliche Terephthalsäure enthält je nach ihrer Herkunft häufig gefärbte oder Färbung bildende Verunreinigungen. Zur Herstellung hochpolymerer Polymethylenterephthalate wird eine Terephthalsäure von sehr hoher Reinheit benötigt, da letztere Rohstoffe von erheblicher technischer Bedeutung in der Fabrikation von Fäden, Fasern und Filmen sind.
Es wurde gefunden, daß die Umkristallisation von roher Terephthalsäure aus Benzoesäure in einer inerten Atmosphäre ein besonders wirksames Reinigungsverfahren darstellt. Im Gegensatz zu andere Lösungsmittel verwendenden Reinigungsverfahren, wie dem der französischen Patentschrift 1136 560, welches Dimethylformamid als Lösungsmittel verwendet, kann die gereinigte Terephthalsäure aus Benzoesäure in beinahe quantitativer Ausbeute gewonnen werden. Die Umkristallisation von roher Terephthalsäure aus Benzoesäure liefert zwar kein reineres Produkt als das, welches nach dem Verfahren der britischen Patentschrift 777 782 erhalten wird, jedoch ist es viel weniger umständlich und benötigt keinen Zusatz eines Fällungsmittels. Benzoesäure ist viel weniger giftig als Dimethylformamid und kann ohne Schwierigkeiten zurückgewonnen werden. Die Qualität der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigten Terephthalsäure ist vergleichbar mit der der nach den angegebenen Verfahren erhaltenen Terephthalsäure und ergibt wie diese bei der direkten Umsetzung mit Äthylenglykol ein beinahe farbloses Polväthylenterephthalat.
Erfindungsgemäß wird rohe Terephthalsäure, beispielsweise in einer Stickstoffatmosphäre, in Benzoesäure gelöst und die erhaltene Lösung auf ungefähr 150° C abgekühlt.
Da Terephthalsäure in Benzoesäure bei 150° C nicht mehr löslich ist, kühlt man zweckmäßigerweise auf diese Temperatur ab, bevor die Abtrennung der auskristallisierten Terephthalsäure- erfolgt. Das Lösen kann bei Normaldruck stattfinden, wenn man eine 3o/oige Lösung von Terephthalsäure in Benzoesäure herstellen will, und findet bei Überdruck statt, wenn man eine 5o/oige Lösung bei 270° C erhalten «rill.
Die Reinigung wird vorteilhaft in einer Atmosphäre inerten Gases, wie Stickstoff, durchgeführt, wobei das Terephthalsäure-Benzoesäure-Gemisch, wenigstens bis die Auflösung der Terephthalsäure erfolgt ist, geschüttelt wird.
Bevor die verfahrensgemäße Reinigung erfolgt, kann man die rohe Terephthalsäure nach allgemein bekannten Methoden, z. B. durch einfaches Umkristallisieren aus Wasser bei Überdruck oder durch Extraktion mit geeigneten Lösungsmitteln, v orreinigen.
Dieser Vorreinigung können bekannte chemische Reinigungsverfahren, z. B. eine Oxydation, Reduktion. Behandlung mit Perjodsäure (H J 04) oder durch Zugabe von Bleitetraacetat oder durch Absorption der Verunreinigungen an Aktivkohle angeschlossen werden.
Die als Lösungsmittel verwendete Benzoesäure wird durch einfache Destillation für den weiteren Gebrauch zurückgewonnen.
Das Verfahren kann schubweise oder kontinuierlich durchgeführt werden. Es wurde ferner gefunden, daß auch wäßrige Lösungen der Benzoesäure zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind. Allerdings ist dann die Reinigungswirkung geringer.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele, in denen Teile und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen sind, näher erläutert.

Beispiel 1 24 Teile unreine Terephthalsäure, die durch Luftoxydation von p-Xylol hergestellt worden war, wurden mit 800 Teilen Benzoesäure gemischt und erwärmt, bis die Benzoesäure schmolz, und dann wurde mit Rühren begonnen. Die Suspension wurde erwärmt, bis die Temperatur 250° C erreichte und eine klare, gelbe Lösung erhalten wurde. Diese Lösung wurde filtriert und das Filtrat langsam auf 150° C abgekühlt. Dann wurde die auskristallisierte Terephthalsäure (22,5 Teile) auf einem Filter gesammelt, mit kochendem Wasser gewaschen, bis sie frei von Benzoesäure war und getrocknet. Der erzielte Effekt ist der Tabelle I zu entnehmen.

Tabelle I

Ungereinigte Gereinigte

Messung Terephthal- Terephthal-

säure säure

Farbe .................... schwach weiß

blaßgelb

Reinheitsgrad ............ 88,3'°/o 97,6°/o

Lichtdurchlässigkeit ...... 0,08 0,02

Beispiel 2 24 Teile unreine Terephthalsäure, hergestellt durch Luftoxydation von p-Xylol, wurden, wie im Beispiel 1 beschrieben, aus 800 Teilen Benzoesäure jedoch in einer Stickstoffatmosphäre umkristallisiert. Es wurden 23 Teile Terephthalsäure erhalten. Der Reinigungseffekt geht aus Tabelle II hervor.

Tabelle II

Ungereinigte Gereinigte

Messung Terephthal- Terephthal-

säure säure

Farbe .................... schwach weiß

blaßgelb

Reinheitsgrad ............ 95,0°/o 99.50/0

Lichtdurchlässigkeit ...... 0,22 0,01

In den folgenden Beispielen 3 bis 5 wurden je 24 Teile Terephthalsäure, die, wie in der Tabelle III angegeben, hergestellt worden war, aus 800 Teilen Benzoesäure, wie im Beispiel 2 beschrieben, umkristallisiert. Die Wirkung der erfindungsgemäßen Reinigungsmaßnahmen ist durch Angabe von Vergleichswerten herausgestellt.

Tabelle III

Reinheits- Licht- Farbe des Farbe des

Beispiel Gewinnungsart Natur Farbe Polyäthylen-

Nr. der Terephthalsäure des Materials der Säure grad durch- veresterten tere-

/o Lässigkeit Produktes phthalares

3 Luftoxydation von p-Diiso- f unrein blaßgelb 98,4 0,75 gelb gelb

propylbenzol gereinigtes weiß 99,3 0,06 farblos farblos

4 Luftoxydation von p-Xylol j unrein Maßgelb 94,1 0,15 gelb gelb

l gereinigtes weiß 98,8 0,03 farblos farblos

5 Thermische Disproportionie- fl unrein weiß 98,5 0,17 blaßgelb blaßgrün

rung von Kaliumbenzoat gereinigtes weiß 98,9 0,04 farblos farblos

Beispiel 6 48 Teile unreine Terephthalsäure, die durch Luftoxydation von p-Xylol bereitet worden war, wurden mit 800 Teilen Benzoesäure gemischt und in ein geschlossenes Gefäß gefüllt, das mit Stickstoff gespült war. Das Gemisch wurde auf 130'C erhitzt, danach mit Rühren begonnen und weitererhitzt, bis die Temperatur 285' C erreichte. Es wurde eine klare, gelbe Lösung erhalten. Der entwickelte Druck betrug 2,8 kg/cm2. Das Gemisch wurde dann langsam auf 150' C abgekühlt, der Behälter geöffnet, die auskristallisierte Terephthalsäure (42 Teile) auf einem Filter gesammelt, mit Aceton (56o C) gewaschen, bis sie frei von Benzoesäure war und getrocknet. Der Reinigungseffekt ist der Tabelle IV zu entnehmen.

Tabelle IV

Rohe Gereinigte

Messung Terephthal- Terephthal-

säure säure

Säurefarbe ............... blaßgelb I weiß

Reinheitsgrad, °/o ......... 90,4 98,5

Lichtdurchlässigkeit ...... 0,25 0,06

Farbe des veresterten Pro-

duktes ................. gelb farblos

Farbe von Polyäthylen-

terephthalat ............ I gelb farblos

Die Lichtdurchlässigkeit der Terephthalsäurelösungen (4% Terephthalsäure in Ammoniumhydroxyd f 1 Teil 0,88 Ammoniak, 1 Teil Wasser, Gew./Vol.)] wurden gemessen bei 380 m in 4-cm-Zellen.

Ein besonderer Vorteil der Anwendung von Benzoesäure als Reinigungsmedium ist seine Beständigkeit unter den Bedingungen des erfindungsgemäßen Vorgehens, wie durch den folgenden Versuch gezeigt wird.
Die sich während des Reinigungsprozesses von Beispiel 6 entwickelnden Gase wurden gesammelt und als Kohlendioxyd analysiert. Das vorhandene Kohlendioxyd zeigte an, daß nicht mehr als 0,01% dei Benzoesäure zersetzt worden waren. Die ausfallenden Mutterlaugen wurden bei 150' C im Vakuum destilliert und reine Benzoesäure entsprechend 98% des Rohmaterials wiedergewonnen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Reinigung von Terephthalsäure, die durch katalytische Oxydation von Dialkylbenzolen oder durch thermische Disproportionierung von Kaliumbenzoat hergestellt worden war, durch Umkristallisieren aus einem organischen Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Benzoesäure verwendet. In Betracht gezogene Druckschriften Britische Patentschrift Nr. 777 782; französische Patentschrift Nr. 1 136560.