Файл: Реферат защищена с оценкой Руководитель к х. н., доцент Григоричев А. К.docx

2) Каталитическое окисление п-ксилола до образования терефталевой кислоты с последующей этерификацией метанолом происходит по схеме:

+О2,кат

С6H4(CH3)2 --------> C6H4(COOH)2-1,4

n-ксилол терефталевая


(3)
кислота

t,Р

C6H4(COOH)2-1,4 + 2CH3OH -----> C6H4(COOCH3)2-1,4 + 2H2O

терефталевая диметилтерефталат

кислота

---

2. Сравнительные характеристики промышленных методов производства диметилтерефталата.

Сырьем для получения ДМТ служит п-ксилол. В основе всех процессов, используемых для синтеза ДМТ, лежит метод Виттен, предложенный в первоначальном варианте фирмой Chemische Werke Witlen GmbH (Германия). В дальнейшем процесс был модифицирован различными фирмами с целью улучшения его экономических показателей. Самый распространенный процесс разработан фирмой Dynamit Nobel AG (Германия). Применение данной фирмой нового катализатора (кобальто-марганцевый) окисления п-ксилола позволило проводить реакции окисления и этерификации без растворителей. При этом удалось снизить издержки производства и получить более высокий выход продукта. Согласно процессу фирмы Dynamit Nobel смесь п-ксилола и возвратного п-метилтолуилата окисляют воздухом при температуре 140-170⁰С и давлении 0.4-0.8 МПа в присутствии катализатора на основе тяжелого металла с образованием п-толуиловой кислоты и монометилтерефталата. Продукты окисления подвергают этерификации метанолом при температуре 250-280⁰С и давлении 2.0-2.5 МПа. Сырой ДМТ, отбираемый снизу ректификационной колонны очищают перекристаллизацией из метанола, центрифугируют и перегоняют с получением ДМТ сорта "для волокна" .Представляет интерес технология, разработанная японской фирмой "Мицуи сэкию кагаку", по которой получают ДМТ через промежуточную стадию синтеза ТФК. Реакцию этерификации терефталевой кислоты в ДМТ проводят в три стадии. Hа первой - реакция протекает при высоких температурах и давлении. При этерификации в одну стадию для достижения высокой степени конверсии необходимо использовать большой избыток метанола, что экономически нецелесообразно. В процессе "Мицуи" на первой стадии этерификации степень конверсии поддерживается низкой при минимальном избытке метанола. Hа второй и третьей стадии достигают высоких степеней конверсии за счет удаления из реакционной системы ДМТ и образующейся в ходе реакции воды. Значительным усовершенствованием процесса "Мицуи" является применение новой технологии очистки сырого ДМТ

---

, включающей реакцию окисления и фракционирования, вместо кристаллизации, что позволяет значительно увеличить выход продукта и сократить примеси[6,7].
Таблица 1

.Расход основного сырья производства 1 т диметилтерефталата.

______________________________________________________________________

Процесс Процесс

Ф.Dynamit Ф."Мицуи сэкию

Nobel кагаку"

______________________________________________________________________

Сырье и материалы

п-ксилол,т 0.61 0.566

метанол,т 0.05 0.360

уксусная кислота,т - 0.04
Энергозатраты

электроэнергия,кВт.ч 500 380

топливо,ГДж 420 490

______________________________________________________________________

3. Способы производства диметалтерефталата.

3.1 СПОСОБ ФИРМЫ «DUNAMIT NOBEL» (Германия)

Фирма «Dunamit Nobel» получает ДМТ, пригодный для производства синтетических полиэфирных волокон, из п-ксилола и метанола по схеме, изображенной на рис.1.



Рис.1. Технологическая схема процесса синтеза ДМТ из п-ксилола и метанола:

1 — реактор окисления; 2 — отстойник; 3 — реактор этерификации: 4, 5,6— колонны ректификации; 7—аппарат для растворения; 8— кристаллизатор; 9—центрифуга; 10, 11—колонны; 12.— плавильник ДМТ; 1З—емкость. I—катализатор; II—п-ксилол; III—воздух; IV— метанол; V—п-метилтолуилат; VI-стоки; VII—чистый ДМТ;

VIII— кубовый остаток.
В реактор окисления 1 подают п-ксилол, п-метилтолуилат, катализатор. Туда же подводят воздух. Окисление проводят без добавления растворителя при 140—170 °С и 4-8·10⁵Па. Образующаяся по реакциям (4) смесь п-толуиловой кислоты и монометилтерефталата (оксидат) поступает на этерификацию в реактор 3, куда подают метанол. Процесс идет по схеме:
(4)
Этерификация протекает в избытке метанола при 250—280 °С и20—25-10⁵Па:
(5)
Избыток метилового спирта удаляют из зоны реакции через верх реактора этерификации 3, подвергают ректификации в колонне 4 и возвращают в цикл. Кубовый остаток из ректификационной колонны 4 и конденсат легкокипящих компонентов, которые отводят через верх реактора окисления 1, направляют в отстойник 2. Здесь происходит смешение и разделение двух фаз на органическую и водную. Органический слой возвращается на окисление, а водный направляется в стоки.

---

Оксидат после его этерификации в реакторе 3 подают в ректификационные колонны 5 и 6, в колонне 5 отгоняется п-метилтолуилат, который направляется в реактор окисления 1, а в ректификационной колонне 6 «сырой» диметиловый эфир отделяется от высококипящих соединений. ДМТ-сырец выводят через верх колонны 6 и направляют на дальнейшую очистку. В аппарате 7 растворяют ДМТ-сырец в метаноле, после чего подвергают его кристаллизации в аппарате 8. Выпавшие кристаллы ДМТ отделяют от маточного раствора на центрифугах 9 и направляют в плавильный аппарат 12. Расплавленный ДМТ подвергают дальнейшей очистке в ректификационной колонне 11, чистый ДМТ выводят через верх колонны 11, а в кубе концентрируются высококипящие соединения.

Маточный раствор после центрифуги 9 поступает в колонну 10, а остаток объединяют с кубовой жидкостью колонны 11 и возвращают в реактор окисления 1; выделенный метанол возвращают в процесс.

---

3.2 СПОСОБ ФИРМЫ «MITSUI PETROCHEMICAL» (ЯПОНИЯ)

Фирма «Mitsui Petrochemical» усовершенствовала процесс получения высокочистого ДМТ из ТФК. и метанола. Технологическая схема этого процесса показана на рис.2.



Рис. 2. Схема процесса производства ДМТ по технологии фирмы «Mitsui Petrochemical»:

1-подогреватель; 2, 5-ректификационные колонны; 3-реактор этерификации;

4-подогреватель-испаритель; 6-колонна термолиза;7, 8-вакуумные ректификационные колонны; 9-сборник;I-метанол; II-смесь метанола и технической ТФК; III-вода;

IV-легколетучие компоненты; V-тяжелая фракция; VI- чистый ДМТ.
Смесь технической ТФК и метанола из подогревателя 1 направляют в реактор этерификации 3 специальной конструкции, где при повышенных температуре и давлении происходит реакция этерификации. Продукты реакции поступают в подогреватель-испаритель 4, где снижают давление, реакционную смесь нагревают и направляют в колонну 5 для отгонки избытка метанола и реакционной воды, которые непрерывно отводят в ректификационную колонну 2. В этой колонне отделяют воду, а метанол возвращают в процесс. ДМТ-сырец из куба колонны 5, содержащий различные примеси, которые трудно отделимы при простой ректификации, специально обрабатывают в колонне термолиза 6, в результате чего указанные примеси превраща­ются в соединения, легко отделяемые при ректификации,

Далее ДМТ-сырец направляют в вакуумные ректификационные колонны 7 и 8. В колонне 7 отделяются легколетучие, а в колонне 8—тяжелые компоненты. Очищенный ДМТ через верх колонны 8 выводится в сборник 9. Выход диметилтерефталата из технической ТФК составляет более 98,0 %. По описанной технологии действуют установки мощностью 30 и 120 тыс.т в год.

3.3. СПОСОБ ФИРМЫ «EASTMAN KODAK» (США).

Фирма «Eastman Kodak» разработала технологический процесс производства ДМТ, аналогичный предыдущему технологическая схема показана на рис. 3



Рис.3. Схема процесса производства ДМТ по технологии фирмы «Eastman Kodak»:

1-реактор этерификации; 2-подогреватель; З-отпарная колонна; 4-колонна ректификации метанола; 5,6,7-ректификационные колонны; I-метанол; II-ТФК;

---