способ получения бензойной кислоты

Формула изобретения

Способ получения безойной кислоты гидролизом метилового эфира бензойной кислоты - отхода производства диметилтерефталата раствором гидроксида натрия при повышенной температуре, нейтрализацией образовавшегося бензоата натрия минеральной кислотой и кристаллизацией бензойной кислоты из раствора, отличающийся тем, что нейтрализацию бензоата натрия проводят водным раствором соляной кислоты, кристаллизацию ведут из раствора, содержащего 7 - 13% бензойной кислоты, и скорость охлаждения раствора кислоты при кристаллизации не превышает одного градуса в минуту.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения органических соединений, а именно к технологии получения бензойной кислоты, которая находит широкое практическое применение в анилино-красочной, нефтехимической, хлорной, пищевой промышленности, в производстве лаков и красок, химических средств защиты растений [Химическая энциклопедия: В 5 т.: т. 1. -М.: Сов. энциклопед., 1988, с. 267].

Известны способы получения бензойной кислоты из толуола через бензотрихлорид, окислением толуола в газовой или жидкой фазах, декарбоксилированием фталиевой кислоты [патент США N 4.339.599, кл. C 07 C 51/16, 1982; N 4.539.425, кл. C 07 C 51/255, 1985; N 4.652.675, кл. C 07 C 51/42, 1987; авт. св. СССР N 249363, кл. C 07 C 63/06, 1969; N 789505, кл. C 07 C 63/04, 1980; N 852857, кл. C 07 C 63/01, 51/265, 1981].

Реализованные в промышленности процессы газофазного и жидкофазного окисления требуют применения высоких температур и давления, сложных технологических схем разделения реакционных смесей и выделения бензойной кислоты, необходимости утилизации большого количества отходов. Очистку бензойной кислоты ведут с использованием вакуумной ректификации или перекристаллизацией [заявки ЕПВ N 0183318, кл. C 07 C 63/06, 51/42, 51/43, 51/487, 1986; N 0183319, кл. C 07 C 65/06, 1986; N 0188298 C 07 C 63/06, 51/42, 51/43, 51/487, 1986; патент РФ N 1766250, кл. C 07 C 63/06, 1992; N 2030385, кл. C 07 C 63/06, 51/42, 1995; N 1.513.855, кл. C 07 C 63/06, 51/43, 1987].

Способы получения бензойной кислоты гидролизом бензотрихлорида при 150^oC под давлением [Промышленные хлорорганические продукты. Справочник. /Под редакцией Л.А.Ошина. М.: Химия, 1978, с. 473] или при 80 - 100^oC при атмосферном давлении в присутствии катализаторов [Г.В.Моцарев, И. Н.Успенская Хлорпроизводные алкилароматических углеводородов. М.: Химия, 1983, с. 88] приводят к получению большого количества абгазного хлористого водорода.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ получения бензойной кислоты гидролизом ее метилового эфира 5 - 30%-ным водным раствором гидроксида натрия при повышенной температуре с последующей нейтрализацией азотной кислотой и очисткой бензойной кислоты перекристаллизацией из воды. Выход бензойной кислоты составляет 84% [НРБ N 19904, кл. C 07 C 63/06, 63/08, 1975]. Способ предусматривает предварительную очистку метилового эфира бензойной кислоты вакуумной перегонкой, очистку реакционной массы от примесей отгонкой с водяным паром и обработкой активным углем.

Недостатками указанного способа являются многоступенчатость процесса получения и выделения бензойной кислоты, использование для нейтрализации азотной кислоты, образование значительных количеств отходов, недостаточно высокий выход целевого продукта.

При создании изобретения ставилась задача простым и более эффективным способом получить и выделить бензойную кислоту из метилового эфира бензойной кислоты (ТУ 6-06-28-26-92) отхода производства диметилтерефталата.

По предлагаемому способу метиловый эфир бензойной кислоты подвергают щелочному гидролизу 5 - 30%-ным водным раствором гидроксида натрия при температуре 85 - 105^oC. При этой температуре ведут нейтрализацию образовавшейся натриевой соли бензойной кислоты раствором соляной кислоты. Необходимо, чтобы конечная концентрация бензойной кислоты не превышала 13%, так как при этих условиях она находится в растворе. Использование концентрации ниже 7% ведет к потере бензойной кислоты за счет растворимости. Охлаждение раствора со скоростью не более 1 градуса в минуту позволяет получать бензойную кислоту в виде крупных кристаллов. Охлаждение раствора бензойной кислоты с более высокой скоростью ведет к образованию мелких кристаллов, которые захватывают большое количество примесей, приводящие к снижению качества бензойной кислоты.

Отделение кристаллов бензойной кислоты от раствора известными приемами, например, фильтрацией или центрифугированием, промывка кристаллов и их сушка, позволяет получать бензойную кислоту, соответствующую требованиям ГОСТ 6413-77.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.

Пример 1.

В реакторе с перемешивающим устройством смешивают при 90^oC 141,6 г метилового эфира бензойной кислоты - отхода производства диметилтерефталата, содержащего 96% метилбензоата, с 822 г 5%-ного раствора гидроксида натрия, выдерживают 1 час при 90 -105^oC, добавляют 104 г 36%-ной соляной кислоты при 90-100^oC. Раствор охлаждают до 20^oC со скоростью 0,5 градуса в минуту, кристаллы отфильтровывают, промывают водой и сушат. Получают 115 г бензойной кислоты, содержащей 99,6% основного вещества. Температура плавления кристаллов 122^oC. Выход 94%.

Пример 2.

В реакторе с перемешивающим устройством смешивают при 90^oC 137,3 г метилового эфира бензойной кислоты - отхода производства диметилтерефталата, содержащего 99% метилбензоата, с 201,7 г 20%-ного раствора гидроксида натрия, выдерживают 1 час, добавляют 640 см³ воды и 103 г (87 см³) 36%-ной соляной кислоты, поддерживая температуру 90-100^oC. Из полученного раствора при охлаждении его со скоростью 1 градус в минуту до 20^oC кристаллизуют бензойную кислоту, которую промывают водой и сушат. Получают 118 г бензойной кислоты, содержащей 99,8% основного вещества. Температура плавления кристаллов 121,6^oC. Выход 96%.

Пример 3.

Опыт проводят как описано в примере 2 с использованием 807 г 5%-ного раствора гидроксида натрия и 742 г 5%-ного раствора соляной кислоты. Получают 110 г бензойной кислоты, содержащей 99,9% основного вещества и температурой плавления 121,8^oC. Выход 90%.

Пример 4.

Опыт проводят как описано в примере 2 с использованием 135 г 30%-ного раствора гидроксида натрия, 475 см³ воды и 186 г 20%-ного раствора соляной кислоты. Получают 117 г бензойной кислоты, содержащей 99,8% основного вещества с температурой плавления 121,7^oC. Выход 96%.

Как видно из примеров, предлагаемый способ позволяет упростить получение бензойной кислоты гидролизом ее метилового эфира и выделение бензойной кислоты из раствора при обеспечении высокого качества целевого продукта. Выход бензойной кислоты составляет 90-96%.