Пример документа из базы данных
"Важнейшие химические продукты".
название продукта: диметилтерефталат
синонимы названия: диметиловый эфир терефталевой кислоты
молекулярный вес: 194.19
формула: C6H4(COOCH3)2-1.4
Физико-химические свойства
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Внешний вид: бесцветные кисталлы призматической формы
Формула: С6H4(COOCH3)2-1,4
tпл = 140-141С, d(20C) = 163,
хорошо растворяется в горячей воде,растворяется в спирте, эфире, бензоле, ацетоне.
Методы синтеза
~~~~~~~~~~~~~~
1. Каталитическое окисление п-ксилола до образования
п-толуиловой кислоты и монометилтерефталата с последующей этерификацией
образовавшихся продуктов метанолом.
+О2
2С6H4(CH3)2 -----> C6H4(CH3)COOH-1,4 + C6H4(COOH)COOCH3-1,4
n-ксилол кат n-толуиловая кислота монометилтерефталат
CH3OH
C6H4(CH3)COOH + C6H4(COOH)COOCH3-1,4 ------> C6H4(COOCH3)2-1,4
n-толуиловая монометалтерефталат диметилтерефталат
кислота
2. Каталитическое окисление п-ксилола до образования
терефталевой кислоты с последующей этерификацией метанолом.
+О2,кат
С6H4(CH3)2 --------> C6H4(COOH)2-1,4
n-ксилол терефталевая
кислота
t,Р
C6H4(COOH)2-1,4 + 2CH3OH -----> C6H4(COOCH3)2-1,4 + 2H2O
терефталивая диметилтерефталат
кислота
Сравнительные характеристики промышленных процессов производства
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Сырьем для получения ДМТФ служит п-ксилол. В основе всех процессов,
используемых для синтеза ДМТФ, лежит метод Виттен, предложенный
в первоначальном варианте фирмой Chemische Werke Witlen GmbH (ФРГ).
В дальнейшем процесс был модифицирован различными фирмами с
целью улучшения его экономических показателей. Самый
распространенный процесс разработан фирмой Dynamit Nobel AG (ФРГ).
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 140-170С
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 250-280С
и давлении 2.0-2.5 МПа. Сырой ДМТА, отбираемый снизу
ректификационной колонны очищают перекристаллизацией из метанола,
центрифугируют и перегоняют с получением ДМТФ сорта для волокна.
Представляет интерес технология, разработанная японской фирмой
"Мицуи сэкию кагаку", по которой получают ДМТФ через
промежуточную стадию синтеза ТФК. Реакцию этерификации терефталевой
кислоты в ДМТФ 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 ДМТФ и образующейся в ходе реакции воды.
Значительным усовершенствованием процесса "Мицуи" является применение
новой технологии очистки сырого ДМТФ, включающей реакцию окисления
и фракционирования, вместо кристаллизации, что позволяет
значительно увеличить выход продукта и сократить примеси.
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
______________________________________________________________________
Методы утилизации побочных продуктов
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
При этерификации продуктов каталитического окисления п-ксилола
в качестве побочного продукта образуестя вода, которую отделяют от ДМТФ
центрифугированием.
Hежелательной является реакция разложения ДМТФ
на монометилтерефталат, диоксид углерода и воду, протекающая по
мере очистки ДМТФ-сырца. Для подавления этой реакции фирма "Мицуи сэкию
кагаку" разработала специальные катализаторы.
Технические требования к готовому продукту
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Технические требования к ДМТФ содержатся в ГОСТ 11-363-80Е.
Области применения продукта
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Диметиловый эфир терефталевой кислоты широко используется
в промышленности для синтеза полиэфирных смол (в основном -
полиэфирноеволокно). Другими областями потребления являются
получения полиэтилентерефталатной пленки и полиэтилентерефталатной смолы
для производства бутылей.
Развитие производства сырья
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Сырьем для производства ДМТФ является п-ксилол.
Пара-ксилол - бесцветная жидкость с характерным запахом.
Базовой технологией производства ксилола является каталитический
риформинг прямогонных бензиновых фракций (нафты).
Ксилолы относятся к крупнотоннажным сырьевым органическим продуктам.
Суммарные мощности по производству пара-ксилола возрастут в мире к 1990
году до 6 млн.т в год (прогноз).
Структура капитальных вложений
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Капиталовложения в завод мощностью 150 тыс.т/год (для условий ФРГ по
состоянию на сентябрь 1986 г.), включая компрессорную станцию, установку
для адсорбционной очистки отходящих газов и регенерацию катализатора,
составляют 174 млн.DM.
Технико-экономические показатели производства ДМТФ в СССР.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Себестоимость, руб./т 485
Уд. капитальные вложения, руб./т 900
Трудоемкость, чел.ч/т 22.7
Оптовые цены.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Цена одной тонны ДМТФ в 1988 году составляла, по расчету, 460долл/т,
в СССР - 570-600 руб./т.
Экологическая перспектива
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Диметилтерефталат - не токсичный продукт. При производстве
ДМТФ отходы образуются, главным образом, на стадии окисления и выводятся
из процесса на стадии заключительной перегонки целевого продукта.
Этот остаток составляет в промышленных процессах до 5 мол % от исходного
п-ксилола и представляет собой сложную смесь органических
соединений.Разработаны способы разложения отходов производства ДМТФ
с образованием 20-30% (по массе) смеси п-ксилола, толуола,
бензола,примерно такого же количества газообразных продуктов (СH4, CO2)
и до 40% коксообразного остатка.
Отходящий газ адсорбирует активированным углем, коксообразный остаток
сжигают. Проводимый комплекс мер по утилизации отходов позволяет
сделать современное производства ДМТФ малоотходными, экологически
чистыми.
Возможности замены продукта другими материалами
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
В основной области применения - получении полиэтилентерефталата, ДМТФ
может быть заменен терефталевой кислотой (сорт для волокна).
Экспертный прогноз
~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Производство ДМТФ, как в мире, так и в СНГ будет
развиваться невысокими темпами в связи с интенсивным развитием
терефталевой кислоты.
Hаучно-исследовательские и проектно-конструкторские
работы целесообразно производить в направлении поиска
высокоэффективных катализаторов и утилизации побочных продуктов с
целью совершенствования действующих производств.
Источники информации
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1. Economic Evaluation in the Сhemical Procеss Industries, NewYork,
1986.
2. Petrochemical Technology Assessment, New York, 1981.
3. Химическая промвшленность за рубежом, 1985, N5.
Химический
факультет МГУ