JP2900775B2 - Process for producing 2,6-naphthalenedicarboxylic acid - Google Patents
Process for producing 2,6-naphthalenedicarboxylic acidInfo
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- JP2900775B2 JP2900775B2 JP5337516A JP33751693A JP2900775B2 JP 2900775 B2 JP2900775 B2 JP 2900775B2 JP 5337516 A JP5337516 A JP 5337516A JP 33751693 A JP33751693 A JP 33751693A JP 2900775 B2 JP2900775 B2 JP 2900775B2
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- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
【0001】[0001]
【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(以後、「2,6−DIPN」と記述す
る。)を分子状酸素により液相酸化して、2,6−ナフタ
レンジカルボン酸(以後、「2,6−NDCA」と記述す
る。)を製造する方法に関するものである。2,6−ND
CAは耐熱性や強度が高く、また酸素通過量が低いなど
エンジニアリングプラスチックとして優れた特性を有す
るポリエチレンナフタレート(PEN)などのポリエス
テル及びポリアミドを製造する原料として使用されてい
る。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a liquid phase oxidation of 2,6-diisopropylnaphthalene (hereinafter referred to as "2,6-DIPN") with molecular oxygen to give 2,6-naphthalenedicarboxylic acid. (Hereinafter referred to as “2,6-NDCA”). 2,6-ND
CA is used as a raw material for producing polyesters and polyamides, such as polyethylene naphthalate (PEN), which have excellent properties as engineering plastics, such as high heat resistance and high strength and low oxygen passage.
【0002】[0002]
【従来の技術】2,6−DIPNをコバルト、マンガンな
どの重金属と臭素化合物からなる触媒の存在下、分子状
酸素により液相酸化して2,6−NDCAを製造する方法
は、各種の提案がなされており公知である。(特開昭60
−89445号公報、特開昭60−89446号公報、特開昭63−25
0344号公報、特開平1−121240号公報、特開平1−1609
43号公報など)。特開昭60−89445号公報では2,6−D
IPN又はその酸化中間体を酸化するために、炭素数3
以下の脂肪族モノカルボン酸を少なくとも50重量%含む
溶媒中で、コバルト及び/又はマンガンよりなる重金属
と臭素からなる触媒の存在下に、該重金属を2,6−D
IPN又はその酸化中間体1モル当たり少なくとも0.2モ
ル使用する液相空気酸化法を提言している。さらに酸化
反応混合物中において存在する2,6−DIPNの割合
が重金属1モル当たり、0.2モルを越えないようにする
ことも記載されている。特開昭60−89446号公報におい
ては該重金属を溶媒に対して少なくとも1重量%存在さ
せる方法を提言している。これらに代表されるように上
記提案すべてに共通する点は、2,6−DIPNに対して
コバルトとマンガン等の重金属触媒及び臭素化合物を多
量に用いることである。また同時に上記の提案は全てセ
ミバッチ方式による酸化反応技術である。セミバッチ方
式とは、予め触媒を溶解させた溶液を反応器に仕込み、
分子状酸素含有ガスを連続的に供給しておき、これに対
して2,6−DIPNを1〜4時間かけてゆっくり供給し
た後、さらに1〜2時間ポストオキシデーション反応を
行ない反応を完結させ、しかる後に反応生成物を反応器
から取り出す反応方式をさす。2. Description of the Related Art Various methods for producing 2,6-NDCA by subjecting 2,6-DIPN to liquid phase oxidation with molecular oxygen in the presence of a catalyst comprising a heavy metal such as cobalt or manganese and a bromine compound have been proposed. And is publicly known. (Japanese Patent 60
-89445, JP-A-60-89446, JP-A-63-25
No. 0344, JP-A-1-121240, JP-A-1-1609
No. 43 gazette). JP-A-60-89445 discloses that 2,6-D
In order to oxidize IPN or its oxidation intermediate, the number of carbon atoms is 3
In a solvent containing at least 50% by weight of the following aliphatic monocarboxylic acid, in the presence of a heavy metal consisting of cobalt and / or manganese and a catalyst consisting of bromine, the heavy metal is 2,6-D
A liquid phase air oxidation process using at least 0.2 mole per mole of IPN or its oxidizing intermediate is proposed. It is further described that the proportion of 2,6-DIPN present in the oxidation reaction mixture should not exceed 0.2 mol per mol of heavy metal. JP-A-60-89446 proposes a method in which the heavy metal is present in an amount of at least 1% by weight based on the solvent. The point common to all of the above proposals, as typified by these, is that a heavy metal catalyst such as cobalt and manganese and a bromine compound are used in a large amount with respect to 2,6-DIPN. At the same time, all of the above proposals are oxidation reaction techniques by a semi-batch method. Semi-batch method means that a solution in which a catalyst is dissolved in advance is charged into a reactor,
A molecular oxygen-containing gas is continuously supplied, and 2,6-DIPN is slowly supplied thereto over a period of 1 to 4 hours. Thereafter, a post-oxidation reaction is further performed for 1 to 2 hours to complete the reaction. A reaction system in which a reaction product is taken out of the reactor after that.
【0003】一方、本発明の目的とする2,6−DIPN
を連続的に反応器に供給すると同時に反応生成物を反応
器から連続的に抜き出しながら行う連続式反応法に関し
ては特開昭62−212345号公報及び特開平4−266846号公
報に記述されているのみである。特開昭62−212345号公
報に開示されている方法は2,6−NDCAを連続で製造
するプロセスに関するもので、連続酸化工程−NDCA
結晶分離工程−NDCA中の触媒溶出及び回収工程−N
DCAの塩析処理工程−回収触媒の再循環工程からな
る。このうち連続酸化工程では副反応を抑制する為に、
反応中の2,6−DIPN又はその酸化中間体の量は、添
加する可溶性コバルト塩及びマンガン塩中のコバルトと
マンガン重金属の合計量にたいしてモル比で0.4以下好
ましくは0.05以下であることが必要であると記述されて
いる。また特開平4−266846号公報では反応中間体を含
む触媒液を再循環使用することで収率を向上させること
に関する記述がなされている。この場合酸化原料に対し
てCo、Mn、Brを含む触媒が溶解した溶液を3倍重
量以上使用することが適当であると記述されている。そ
してこの為可溶性コバルト塩及びマンガン塩は、生成さ
れた溶液において低級脂肪族モノカルボン酸溶媒100g当
たり、コバルト及びマンガンの重金属の合計量が0.03〜
0.15モル、好ましくは0.04〜0.12モルになるように添加
される。また2,6−DIPN又はその酸化反応中間体を
溶媒100g当たり20g以下になるように供給するのが好ま
しいと記述されている。特開平4−266846号公報では反
応中間体を含む触媒液を再循環使用することで、反応中
間体収率を従来法に較べ向上させることができると記述
されている。またこの中で触媒濃度は、遷移金属の合計
として0.02重量%以上が適当であり、酸化原料に対する
Co、Mn、Brを含む触媒が溶解した溶液を3倍重量
以上使用することが適当であると記述されている。On the other hand, 2,6-DIPN which is the object of the present invention
Are continuously supplied to the reactor while the reaction product is continuously withdrawn from the reactor, and are described in JP-A-62-212345 and JP-A-4-266846. Only. The method disclosed in JP-A-62-212345 relates to a process for continuously producing 2,6-NDCA, and comprises a continuous oxidation step-NDCA.
Crystal Separation Step-Catalyst Elution and Recovery Step in NDCA-N
It comprises a salting-out step of DCA and a step of recycling the recovered catalyst. Of these, in the continuous oxidation process, to suppress side reactions,
The amount of 2,6-DIPN or its oxidized intermediate during the reaction must be 0.4 or less, preferably 0.05 or less in molar ratio with respect to the total amount of cobalt and manganese heavy metal in the added soluble cobalt salt and manganese salt. It is stated that there is. Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-266846 describes that the yield is improved by recycling a catalyst solution containing a reaction intermediate. In this case, it is described that it is appropriate to use a solution in which a catalyst containing Co, Mn, and Br is dissolved in an oxidizing raw material at least three times the weight. And the soluble cobalt salt and manganese salt for this reason, the total amount of heavy metals of cobalt and manganese is 0.03 to 100 g of the lower aliphatic monocarboxylic acid solvent in the generated solution.
It is added in an amount of 0.15 mol, preferably 0.04 to 0.12 mol. Further, it is described that 2,6-DIPN or its oxidation reaction intermediate is preferably supplied in an amount of 20 g or less per 100 g of the solvent. JP-A-4-266846 describes that by recycling a catalyst solution containing a reaction intermediate, the reaction intermediate yield can be improved as compared with the conventional method. In this, the catalyst concentration is suitably 0.02% by weight or more as a total of transition metals, and it is appropriate to use a solution in which a catalyst containing Co, Mn and Br is dissolved in an oxidizing raw material at least 3 times by weight. It has been described.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来行なっていたセミ
バッチ方式による生産では、生産性が悪く固定費が高く
付きとても工業的生産とは言えず、連続式生産が不可欠
である。In the conventional semi-batch production, the productivity is poor, the fixed cost is high, the production is not very industrial, and continuous production is indispensable.
【0005】また、連続生産方式のものでは反応条件が
一定にならず、連続反応を長時間安定して行なうには困
難であり、副反応物も多く生成する。また触媒の使用量
も多量に必要とし、それに伴い触媒の析出と反応器内部
部品の閉塞、触媒自身の失活、損失も無視できなくなる
など問題が多い。[0005] In the case of a continuous production system, the reaction conditions are not constant, and it is difficult to stably perform a continuous reaction for a long time, and many by-products are generated. Further, a large amount of the catalyst is required, which causes many problems such as precipitation of the catalyst and clogging of internal parts of the reactor, deactivation of the catalyst itself, and loss of loss.
【0006】本願発明は上記問題点を解決するとともに
高収率で2,6−NDCAを連続製造する方法を提供す
ることを目的とする。An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a method for continuously producing 2,6-NDCA in high yield.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】従来の連続製法では反応
液中における2,6−DIPNとその酸化中間体の組成
比、それら個々の物質に対する触媒比の制御は全く行な
われていなかった。本発明者らはこれらの組成比等を厳
密に制御することにより使用する触媒量を大幅に低減
し、長時間安定しかつ極めて効率のよい連続反応を実現
させることができることを見いだした。本願発明はこれ
らの知見に基づくものである。即ち、2,6−DIPN
を、コバルト、マンガン及び臭素からなる触媒を溶解さ
せた脂肪族モノカルボン酸を含有する触媒液に溶解し、
分子状酸素を含有するガスで酸化して2,6−ナフタレ
ンジカルボン酸を連続製造するに際し、触媒のコバルト
とマンガンの比率を原子比で0.1≦Co/(Co+M
n)≦0.9、臭素の比率をコバルトとマンガンの合計
に対する原子比で0.1≦Br/(Co+Mn)≦1と
し、反応液中における2,6−ジイソプロピルナフタレ
ン濃度をその酸化反応中間体濃度に対してモル比で0.
01以下にし、かつ触媒濃度を該触媒のコバルト及びマ
ンガン成分の合計量で2,6−ジイソプロピルナフタレ
ンに対するモル比で20倍以上そして酸化反応中間体に
対するモル比で10倍以上になるようにすることを特徴
とする2,6−ナフタレンジカルボン酸の連続製造方法
を長時間安定して高収率の反応を行なうことができたの
である。Means for Solving the Problems In the conventional continuous production method, the control of the composition ratio of 2,6-DIPN and its oxidizing intermediate in the reaction solution, and the catalyst ratio for each individual substance, were not performed at all. The present inventors have found that by strictly controlling these composition ratios and the like, the amount of catalyst used can be significantly reduced, and a continuous reaction that is stable for a long time and extremely efficient can be realized. The present invention is based on these findings. That is, 2,6-DIPN
Is dissolved in a catalyst solution containing an aliphatic monocarboxylic acid in which a catalyst comprising cobalt, manganese and bromine is dissolved,
When continuously oxidizing with a gas containing molecular oxygen to produce 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, the ratio of cobalt to manganese in the catalyst is set to be 0.1 ≦ Co / (Co + M) in atomic ratio.
n) ≦ 0.9, the ratio of bromine is 0.1 ≦ Br / (Co + Mn) ≦ 1 in atomic ratio with respect to the total of cobalt and manganese, and the concentration of 2,6-diisopropylnaphthalene in the reaction solution is the oxidation reaction intermediate. 0.1 in molar ratio to the concentration.
01 and a catalyst concentration of at least 20 times the molar ratio of 2,6-diisopropylnaphthalene to the total amount of the cobalt and manganese components of the catalyst and at least 10 times the molar ratio to the intermediate of the oxidation reaction. Thus, a continuous production method of 2,6-naphthalenedicarboxylic acid characterized by the following was able to stably perform a high yield reaction for a long time.
【0008】さらに、連続的に反応生成物を反応器から
抜き出し生成した固体2,6−NDCAを濾別し、酸化反
応中間体を含む触媒液を反応器に再循環すると更に効率
的に2,6−NDCAを生産できることを確認した。Further, the reaction product is continuously withdrawn from the reactor, the solid 2,6-NDCA produced is filtered off, and the catalyst solution containing the oxidation reaction intermediate is recirculated to the reactor to further efficiently improve the efficiency of the reaction. It was confirmed that 6-NDCA could be produced.
【0009】原料として使用される2,6−DIPNは
その製法等に従い2,7−DIPN等の異性体その他の
反応副産物等を少量含むものであってもよい。The 2,6-DIPN used as a raw material may contain a small amount of isomers such as 2,7-DIPN and other reaction by-products according to the production method and the like.
【0010】酸化触媒としては、コバルト、マンガンか
らなる重金属と臭素化合物を併用して用いる。コバル
ト、マンガンとしては、酸化物、水酸化物、炭酸塩、有
機酸塩、ハロゲン化物などが挙げられるが、これらのう
ち有機酸塩、特に酢酸塩が好ましい。臭素化合物として
は、臭素(Br2)、臭化水素、臭化水素塩などの無機臭
素化合物、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、臭
化エチレンなどの臭化アルキルが挙げられる。これらの
中で臭化水素、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化ア
ンモニウム、臭化コバルト、臭化マンガンが特に好まし
い。As an oxidation catalyst, a heavy metal comprising cobalt and manganese and a bromine compound are used in combination. Examples of cobalt and manganese include oxides, hydroxides, carbonates, organic acid salts, and halides. Of these, organic acid salts, particularly acetate salts, are preferred. Examples of the bromine compound include inorganic bromine compounds such as bromine (Br 2 ), hydrogen bromide and hydrogen bromide, and alkyl bromides such as methyl bromide, ethyl bromide, propyl bromide and ethylene bromide. Among them, hydrogen bromide, sodium bromide, potassium bromide, ammonium bromide, cobalt bromide and manganese bromide are particularly preferred.
【0011】コバルトとマンガンを併用することによ
り、コバルトまたはマンガンを単独で使用した場合と較
べて高い触媒作用が認められる。触媒として使用する各
重金属の比は、原子比で0.1≦Co/(Co+Mn)≦0.
9、特に0.2≦Co/(Co+Mn)≦0.7が好ましい。こ
の範囲を外れると、NDCA収率が低下する。By using cobalt and manganese in combination, a higher catalytic action is observed as compared with the case where cobalt or manganese is used alone. The ratio of each heavy metal used as a catalyst is 0.1 ≦ Co / (Co + Mn) ≦ 0.
9, particularly preferably 0.2 ≦ Co / (Co + Mn) ≦ 0.7. Outside this range, the NDCA yield decreases.
【0012】酸化反応促進剤である臭素化合物のコバル
トおよびマンガン金属の合計量に対する使用量は、原子
比で表現して0.1≦Br/(Co+Mn)≦1、特に
0.2≦Br/(Co+Mn)≦0.5が好ましい。こ
の範囲以下では、酸化反応が円滑に進まず、NDCA収
率が低下する。この範囲以上では、臭素のナフタレン環
への付加反応が起き、2,6−NDCA収率の低下、純
度の低下や品質悪化をもたらし、さらには排出ガス中に
同伴する臭化メチル量が増加するので、大気汚染の問題
が生ずる等、好ましくない。The amount of the bromine compound, which is an oxidation reaction accelerator, relative to the total amount of cobalt and manganese metal is represented by an atomic ratio of 0.1 ≦ Br / (Co + Mn) ≦ 1, especially 0.2 ≦ Br / ( (Co + Mn) ≦ 0.5 is preferred. Below this range, the oxidation reaction does not proceed smoothly and the NDCA yield decreases. Above this range, an addition reaction of bromine to the naphthalene ring occurs, resulting in a decrease in 2,6-NDCA yield, a decrease in purity and quality deterioration, and an increase in the amount of methyl bromide entrained in the exhaust gas. Therefore, it is not preferable because a problem of air pollution occurs.
【0013】本発明において脂肪族モノカルボン酸を溶
媒として使用する。好ましくは、酢酸、プロピオン酸等
の炭素数3以下のものである。他の溶媒との混合物を用
いても差し支えない。脂肪族モノカルボン酸と他の溶媒
との混合物を酸化溶媒として使用する場合には、脂肪族
モノカルボン酸が溶媒中に占める割合を少なくとも50重
量%以上に保つことが好ましい。50重量%未満では、酸
化速度が抑えられ、NDCA収率が低下するので好まし
くない。他の溶媒としては、ベンゼン、モノクロロベン
ゼン、モノブロモベンゼンなどに例示される、酸化に対
して安定な溶媒を用いる。In the present invention, an aliphatic monocarboxylic acid is used as a solvent. Preferably, it has 3 or less carbon atoms, such as acetic acid and propionic acid. Mixtures with other solvents can be used. When a mixture of an aliphatic monocarboxylic acid and another solvent is used as the oxidizing solvent, the proportion of the aliphatic monocarboxylic acid in the solvent is preferably kept at least 50% by weight or more. If it is less than 50% by weight, the oxidation rate is suppressed, and the yield of NDCA is undesirably reduced. As the other solvent, a solvent stable to oxidation, such as benzene, monochlorobenzene, and monobromobenzene, is used.
【0014】分子状酸素含有ガスとしては、空気をその
まま使用することが出来る。また、酸素や空気を不活性
ガスで希釈したものを用いることが出来る。酸素分圧と
しては、0.2〜2kg/cm2が好ましい。As the molecular oxygen-containing gas, air can be used as it is. Further, oxygen or air diluted with an inert gas can be used. The oxygen partial pressure is preferably 0.2 to 2 kg / cm 2 .
【0015】連続反応は酸化反応槽に原料の2,6−DI
PN、触媒液及び分子状酸素含有ガスを連続的あるいは
断続的に供給し、一方2,6−NDCAが生成蓄積されて
いる反応液を酸化反応槽から連続的あるいは断続的に抜
き出すことによって行なわれる。これによって酸化反応
槽内の液面は常に略一定に保たれる。抜き出された反応
液は析出している2,6−NDCAを固液分離し、液部分
は再度反応槽に戻すのがよい。In the continuous reaction, the raw material 2,6-DI is added to the oxidation reaction tank.
The reaction is carried out by continuously or intermittently supplying the PN, the catalyst solution, and the molecular oxygen-containing gas, while continuously or intermittently extracting the reaction solution in which 2,6-NDCA is generated and accumulated from the oxidation reaction tank. . Thereby, the liquid level in the oxidation reaction tank is always kept substantially constant. The extracted reaction solution is preferably subjected to solid-liquid separation of precipitated 2,6-NDCA, and the liquid portion is preferably returned to the reaction tank again.
【0016】本発明の方法においては、反応液における
2,6−DIPN濃度がモル比でその酸化反応中間体濃度
の0.01以下、触媒濃度がコバルト及びマンガンの合計量
で2,6−DIPNに対するモル比で20倍以上そして酸化
反応中間体に対するモル比で10倍以上になるように制御
するところに特徴がある。In the method of the present invention, the reaction solution
The concentration of 2,6-DIPN is not more than 0.01 of the concentration of the oxidation reaction intermediate in a molar ratio, the concentration of the catalyst is not less than 20 times the molar ratio of the total amount of cobalt and manganese to the amount of 2,6-DIPN, and the molar ratio to the oxidation reaction intermediate The characteristic is that it is controlled so that it becomes 10 times or more.
【0017】この酸化反応中間体とは2,6−DIPN
の酸化により2,6−NDCAに至る中間物質全ての総
称である。具体的には2,6−DIPNの少なくとも一方
のイソプロピル基が2−ヒドロペルオキシ−2−プロピ
ル基、2−ヒドロキシ−2−プロピル基、アセチル基、
ホルミル基、又はどちらか一方のイソプロピル基がカル
ボキシル基に酸化された化合物が代表的なものである。
これらの中間体は例えば、ODSカラム、展開溶媒とし
て、水/アセトニトリルを用いた高速液体クロマトグラ
フ(HPLC)による内部標準法により定量することが
できる。This oxidation reaction intermediate is 2,6-DIPN
Is a generic term for all intermediates that lead to 2,6-NDCA by oxidation of Specifically, at least one isopropyl group of 2,6-DIPN is a 2-hydroperoxy-2-propyl group, a 2-hydroxy-2-propyl group, an acetyl group,
A typical example is a compound in which a formyl group or one of isopropyl groups has been oxidized to a carboxyl group.
These intermediates can be quantified by, for example, an ODS column and an internal standard method by high-performance liquid chromatography (HPLC) using water / acetonitrile as a developing solvent.
【0018】反応液の2,6−DIPN濃度はモル比で
その酸化反応中間体濃度の0.01以下であるが、好ましく
は0.01〜0.0001程度、特に好ましくは0.001〜0.0001程
度である。触媒濃度はコバルト及びマンガンの合計量の
2,6−DIPNに対するモル比で20倍以上であり、好
ましくは20〜10000倍程度、特に好ましくは1000〜10000
倍程度である。また、酸化反応中間体に対するモル比で
はコバルト及びマンガンの合計で10倍以上であり、好ま
しくは10〜1000倍モル程度、特に好ましくは10〜100倍
モル程度である。The 2,6-DIPN concentration of the reaction solution is not more than 0.01 of the concentration of the oxidation intermediate in a molar ratio, preferably about 0.01 to 0.0001, particularly preferably about 0.001 to 0.0001. The catalyst concentration is at least 20 times, preferably about 20 to 10,000 times, particularly preferably about 1000 to 10,000 times, the molar ratio of the total amount of cobalt and manganese to 2,6-DIPN.
It is about twice. The molar ratio of cobalt and manganese to the oxidation reaction intermediate is 10 times or more in total, preferably about 10 to 1000 times, and particularly preferably about 10 to 100 times.
【0019】反応液の上記の2,6−DIPN濃度及び
触媒濃度は反応液の2,6−DIPN、触媒、及び酸化
反応中間体の各濃度を連続的あるいは適宜時期に測定し
て上記範囲になるように2,6−DIPN及び触媒の供給
速度を増減しあるいは反応温度、反応圧力等を調節すれ
ばよい。特定の条件下で反応を続行させれば上記の条件
を満足することが予めわかっていれば反応液の2,6−D
IPN等の測定が不要であることはいうまでもない。The 2,6-DIPN concentration and the catalyst concentration in the reaction solution are within the above ranges by measuring the concentrations of 2,6-DIPN, the catalyst and the oxidation intermediate in the reaction solution continuously or at an appropriate time. The supply rate of 2,6-DIPN and the catalyst may be increased or decreased, or the reaction temperature, the reaction pressure and the like may be adjusted as much as possible. If it is known in advance that the above conditions will be satisfied if the reaction is continued under specific conditions, 2,6-D
Needless to say, measurement of IPN or the like is unnecessary.
【0020】反応温度は150〜200℃の範囲で実施でき、
より好ましくは170〜180℃である。この範囲以下では
2,6−DIPNから酸化反応中間体への酸化は進行す
るが、酸化反応中間体から2,6−NDCAへの酸化が
円滑に進まず2,6−NDCAの収率が低下する。反応
温度は高い方が反応が生成物側(NDCA)にシフトし
未反応の2,6−DIPN及びその酸化反応中間体の濃度
が下がり結果的に酸化反応中間体に対する重金属触媒濃
度が上がるため好ましい。しかし、反応温度が高すぎる
と反応圧が高くなり過ぎ装置コストが上昇し、更に溶媒
の燃焼損失が増加するなど好ましくない状況になる。The reaction can be carried out at a temperature in the range of 150 to 200 ° C.,
The temperature is more preferably 170 to 180 ° C. Below this range, the oxidation of 2,6-DIPN to the oxidation reaction intermediate proceeds, but the oxidation of the oxidation reaction intermediate to 2,6-NDCA does not proceed smoothly, and the yield of 2,6-NDCA decreases. I do. A higher reaction temperature is preferable because the reaction shifts to the product side (NDCA) and the concentration of unreacted 2,6-DIPN and its oxidation intermediate decreases, resulting in an increase in the concentration of the heavy metal catalyst relative to the oxidation intermediate. . However, when the reaction temperature is too high, the reaction pressure becomes too high, which increases the cost of the apparatus and further increases the combustion loss of the solvent.
【0021】反応圧力は反応器中に液相が維持できる圧
力以上で行なうことが必要でかつ酸化反応が必要とする
酸素量を充分に与えるために0.1〜10kg/cm2程度の酸素
分圧が必要である。また反応器に供給する酸素を液相側
に充分供給するために酸素含有ガスをノズル、リングス
パージャー、焼結金属、多孔質磁器製の微細気泡ディフ
ューザーなどを通して供給し、気液接触効率を上げるこ
とが好ましい。The reaction pressure must be higher than the pressure at which the liquid phase can be maintained in the reactor, and an oxygen partial pressure of about 0.1 to 10 kg / cm 2 is necessary in order to sufficiently provide the amount of oxygen required for the oxidation reaction. is necessary. Also, in order to sufficiently supply oxygen to the reactor to the liquid phase side, oxygen-containing gas is supplied through a nozzle, ring sparger, sintered metal, fine bubble diffuser made of porous porcelain, etc., to increase gas-liquid contact efficiency Is preferred.
【0022】酸化反応により生じる水は溶媒中に徐々に
蓄積され、ある程度までは許容されるが多量に存在する
と触媒活性が低下し酸化が阻害されることになる。従っ
て本発明の方法においては生成水を除去する必要があ
る。この方法としては例えば気相ガスを凝縮し水を分離
したり、循環触媒液の一部から蒸留操作により水を分離
する方法などがある。すなわち、本発明者らは先にベン
ゼン、クロルベンゼン等の水と共沸する溶剤を供給し、
反応により生成した水をオフガスに同伴させ抜き出す方
法を発見した。この方法は反応器からのオフガスに同伴
する気相成分を凝縮器(第1凝縮器)に導き、部分凝縮
させた液を該酸化槽に循環すると共に、非凝縮成分を続
く凝縮器(第2凝縮器)に導いて完全凝縮させ、該酸化
槽から系外に連続的に抜き出し、大半の酸化生成水を簡
単に系外に取り除くものである。また同時に取り除かれ
る酢酸等の溶媒及びクロロベンゼン等の共沸溶媒に見合
う分量を新規に補充することによって、触媒液中に酸化
生成水が蓄積せず繰り返し循環使用出来ることを見いだ
した。しかしながらこのような操作を行わなくとも、循
環触媒液の一部を蒸留操作によって水を分離除去させる
ような一般的な方法を用いることも可能であり、その方
法は本発明に於いては限定されない。The water generated by the oxidation reaction is gradually accumulated in the solvent and is allowed to some extent, but if it is present in a large amount, the catalytic activity decreases and the oxidation is inhibited. Therefore, it is necessary to remove generated water in the method of the present invention. Examples of this method include a method of separating water by condensing a gaseous phase gas and a method of separating water from a part of the circulating catalyst liquid by a distillation operation. That is, the present inventors first supply a solvent azeotropic with water, such as benzene and chlorobenzene,
A method was found in which the water generated by the reaction was entrained with the off-gas and extracted. In this method, a gas phase component entrained in the off-gas from the reactor is guided to a condenser (first condenser), a partially condensed liquid is circulated to the oxidation tank, and a non-condensed component is recycled to a subsequent condenser (second condenser). (Condenser) to completely condense and continuously withdraw from the oxidation tank out of the system to easily remove most of the oxidized water outside the system. It was also found that by newly replenishing an amount corresponding to a solvent such as acetic acid and an azeotropic solvent such as chlorobenzene which are removed at the same time, water generated by oxidation can be repeatedly used without accumulating in the catalyst solution. However, even if such an operation is not performed, it is also possible to use a general method in which a part of the circulating catalyst liquid is separated and removed by a distillation operation, and the method is not limited in the present invention. .
【0023】[0023]
【作用】コバルト及びマンガン触媒の合計量を2,6−
DIPNに対して20倍モル以上及びその酸化反応中間体
に対して10倍モル以上の割合で存在する様に制御する理
由は、該酸化反応に於いては反応の極めて初期、即ちイ
ソプロピル基からヒドロペルオキシド、ヒドロキシ基等
を生成する段階において極めて多く(2,6−DIPNに
対して必要とする重金属触媒は少なくとも20倍モル)の
触媒を必要とするためであり、ひき続き起こるアセチル
基を経てカルボキシル基まで酸化する段階に於いてはそ
の酸化反応中間体に対して少なくとも10倍モルの重金属
触媒が存在すれば反応は安定に進行する為である。反応
の初期に該重金属触媒が2,6−DIPNに対して20倍モ
ル以下または酸化反応中間体に対して10倍モル以下にな
ると、2,6−NDCA収率は低下し、トリメリット酸の
副生量が著しく増加するだけでなく、トリメリット酸が
コバルトやマンガンなどの重金属と錯体を形成し、触媒
損失量が増加するため好ましくない。The total amount of the cobalt and manganese catalysts is 2,6-
The reason why the control is such that it is present in a proportion of at least 20 times the moles of DIPN and at least 10 times the moles of the intermediate of the oxidation reaction is very early in the oxidation reaction, that is, from the isopropyl group to the hydrolyzate. This is because a very large amount (at least 20 times the amount of the heavy metal catalyst required for 2,6-DIPN is required for the 2,6-DIPN) in the step of producing peroxides, hydroxy groups, and the like is required. In the step of oxidizing to the group, the reaction proceeds stably if a heavy metal catalyst is present at least 10 times the mole of the oxidation reaction intermediate. If the amount of the heavy metal catalyst is 20 times or less with respect to 2,6-DIPN or 10 times or less with respect to the oxidation reaction intermediate at the beginning of the reaction, the 2,6-NDCA yield decreases, and trimellitic acid Not only is the amount of by-products significantly increased, but trimellitic acid is not preferable because it forms a complex with heavy metals such as cobalt and manganese, and the amount of catalyst loss increases.
【0024】液中の触媒濃度を低くし使用する触媒量を
少なくする為には、反応液中の2,6−DIPNの濃度
をその酸化反応中間体に対して極力低く、好ましくは酸
化反応中間体に対するモル比で表現して0.01モル倍以下
に保つことが望ましい。触媒濃度を低く保つ理由は、コ
スト的に安価であるのみならず、触媒の析出による配管
等での目詰まりの可能性が低くなり運転上も安易となる
為である。In order to reduce the concentration of the catalyst in the solution and the amount of the catalyst to be used, the concentration of 2,6-DIPN in the reaction solution should be as low as possible with respect to the intermediate of the oxidation reaction, preferably the intermediate of the oxidation reaction. It is desirable to keep the molar ratio to 0.01 mol times or less. The reason for keeping the catalyst concentration low is not only that it is inexpensive in terms of cost, but also because the possibility of clogging in a pipe or the like due to the precipitation of the catalyst is reduced, and the operation becomes easy.
【0025】反応器より出てくる反応生成物を除去した
後得られる酸化反応中間体及び触媒を含む溶媒は繰り返
し循環使用する事が可能であり、これによって酸化反応
中間体は最終的に2,6−NDCAにまで酸化される為、
触媒液を循環しない場合と較べて2,6−NDCA収率
は増加する。The solvent containing the oxidation reaction intermediate and the catalyst obtained after removing the reaction product coming out of the reactor can be repeatedly used by circulation, whereby the oxidation reaction intermediate is finally converted to 2,2. Because it is oxidized to 6-NDCA,
The 2,6-NDCA yield increases as compared to the case where the catalyst solution is not circulated.
【0026】[0026]
【実施例】以下、実施例および比較例を掲げて、本発明
を具体的に説明する。以下の実施例は図1に示すチタン
ライニング製1.5l酸化反応装置を用いて行った。The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples. The following examples were carried out using a titanium-lined 1.5 l oxidation reactor shown in FIG.
【0027】実施例1 始に酸化反応槽1内に酢酸0.9lを予め張り込んでおき、
空気供給ライン9から、コンプレッサーで加圧した空気
を4Nl/min供給した。酸化反応槽1内をディスクター
ビン型攪拌翼により1000rpmで攪拌し、外部から加熱炉
により加熱を行い170℃に保ち、同時に保圧弁6による
調整を行い、反応槽内を8kg/cm2(ゲージ圧)に保つ
ように運転を行った。Example 1 First, 0.9 l of acetic acid was previously charged in the oxidation reaction tank 1,
Air pressurized by a compressor was supplied from the air supply line 9 at 4 Nl / min. The inside of the oxidation reaction tank 1 was stirred at 1000 rpm by a disk turbine type stirring blade, heated from the outside by a heating furnace and maintained at 170 ° C., and at the same time, adjusted by the pressure holding valve 6 to adjust the inside of the reaction tank to 8 kg / cm 2 (gauge pressure). ).
【0028】触媒循環タンク10に酢酸コバルト(四水和
物)249.0g、酢酸マンガン(四水和物)245.0g、臭化
ナトリウム51.5g及び酢酸2850.0gを仕込み80℃になる
よう加熱を行った。次いで高圧ポンプ17により触媒循環
ライン11を経由して酸化反応槽1に該触媒液を300g/hr
供給した。同時に生成物抜き出しライン12より生成物を
抜き出し始めた。生成物の抜き出しは、酸化反応槽1内
に設けた液面調節計からの指示により、抜き出しバルブ
18の開閉の自動制御を行い、これにより酸化反応槽内の
液面を一定(内部液量0.9l)に保つ様に排出した。249.0 g of cobalt acetate (tetrahydrate), 245.0 g of manganese acetate (tetrahydrate), 51.5 g of sodium bromide and 2850.0 g of acetic acid were charged into the catalyst circulation tank 10 and heated to 80 ° C. . Next, 300 g / hr of the catalyst solution was supplied to the oxidation reaction tank 1 via the catalyst circulation line 11 by the high-pressure pump 17.
Supplied. At the same time, the extraction of the product from the product extraction line 12 was started. The product is withdrawn by a withdrawal valve according to an instruction from a liquid level controller provided in the oxidation reaction tank 1.
Automatic control of opening and closing of 18 was performed, and the liquid level in the oxidation reaction tank was discharged so as to keep it constant (internal liquid volume 0.9 l).
【0029】第一凝縮器2の出側ガス温度は10℃による
ように冷却水量を流して制御し、オフガスに同伴する気
相成分を全凝縮させるようにした。第1凝縮器で凝縮し
なかった成分は、第二凝縮器3でさらに冷却し完全に凝
縮トラップした。The outlet gas temperature of the first condenser 2 was controlled by flowing the cooling water so that the temperature was controlled to 10 ° C., so that all the gas phase components accompanying the off-gas were condensed. Components not condensed in the first condenser were further cooled in the second condenser 3 and completely condensed and trapped.
【0030】2,6−DIPNを80℃で加熱溶解させ20.
0g/hrで酸化反応槽1に供給し、反応を開始した。反
応開始後抜き出しライン12から排出する固体NDCAを
含む触媒液は、反応開始後10時間目迄はそのまま廃棄し
た。10時間を経過した時点で、反応開始時に仕込んだ半
分量の酢酸コバルト四水和物、酢酸マンガン四水和物、
臭化ナトリウム及び酢酸(各々124.5g、122.5g、25.8
g、1425.0gに相当する)を触媒循環タンク10に新規に
追加した。11時間目からは反応開始後、生成物抜き出し
ライン12から排出する反応生成物は、濾過器13で固体
(粗NDCA)を分離し、濾液(酸化反応中間体を含む
触媒液)が1kg溜まった時点で、エバポレーターを用い
て溶媒260gを蒸発させ、理論反応生成水量10.2gに相当
する水分量を除去した。さらにこの後新規に酢酸250gを
追加補充し、再び触媒循環タンク10に戻し繰り返し反応
に使用した。これにより酸化反応で生成する理論生成量
以上の水を系外に除去する事が出来、その結果循環触媒
液中に含まれる水分は3〜5%に保つ事が出来た。2,6-DIPN was dissolved by heating at 80 ° C.
The reaction was supplied to the oxidation reaction tank 1 at 0 g / hr to start the reaction. The catalyst solution containing solid NDCA discharged from the withdrawal line 12 after the start of the reaction was discarded as it was until 10 hours after the start of the reaction. At the time when 10 hours have elapsed, half the amount of cobalt acetate tetrahydrate and manganese acetate tetrahydrate charged at the start of the reaction,
Sodium bromide and acetic acid (124.5 g, 122.5 g, 25.8 g, respectively)
g, 1425.0 g) was newly added to the catalyst circulation tank 10. From the eleventh hour, the reaction product discharged from the product withdrawal line 12 after the start of the reaction was separated into solids (crude NDCA) by a filter 13 and 1 kg of a filtrate (a catalyst solution containing an oxidation reaction intermediate) was collected. At this time, 260 g of the solvent was evaporated using an evaporator to remove an amount of water corresponding to 10.2 g of theoretically generated water. Thereafter, 250 g of acetic acid was additionally replenished, and returned to the catalyst circulation tank 10 again for repeated use. As a result, more water than the theoretical amount generated by the oxidation reaction could be removed from the system, and as a result, the water content in the circulating catalyst solution could be kept at 3 to 5%.
【0031】反応開始後20時間を経過した頃より、反応
生成物量、反応液組成、反応液中の水分濃度等すべて安
定化した。From about 20 hours after the start of the reaction, the amount of the reaction product, the composition of the reaction solution, the water concentration in the reaction solution, and the like were all stabilized.
【0032】以上のような運転を行う事により触媒循環
による連続運転開始後20時間目から100時間目に反応を
終了させるまでの間、安定した反応を行う事が出来た。
この間、触媒循環ライン12より排出される触媒液(完全
混合状態であるので反応中の液組成と等しい)を取り出
し分析したところ、未反応DIPNは0.1mmol/l程度
しか存在しておらず、酸化反応中間体に対するモル比は
0.002〜0.003であった。また酸化反応中間体に対するコ
バルト及びマンガンの合計はモル比で15〜16倍存在して
いる事がわかった。またNDCA収率(DIPN基準)は
始め82%であったが、触媒循環を連続的に続けると収率
は向上し始め、20〜100hrの間は約90〜93%で安定し、
循環触媒の活性の低下は見られなかった。粗NDCA
は、さらさらとした淡黄色粉末であり、触媒との固液分
離性は良好であった。またトリメリット酸収率は6%で
あった。By performing the above operation, a stable reaction was able to be performed from the 20th hour to the 100th hour after the start of the continuous operation by the catalyst circulation until the reaction was completed.
During this time, when the catalyst liquid discharged from the catalyst circulation line 12 (equivalent to the liquid composition during the reaction because it is in a completely mixed state) was taken out and analyzed, it was found that only about 0.1 mmol / l of unreacted DIPN was present. The molar ratio to the reaction intermediate is
It was 0.002-0.003. It was also found that the total amount of cobalt and manganese relative to the oxidation reaction intermediate was 15 to 16 times in molar ratio. The yield of NDCA (based on DIPN) was 82% at first, but the yield began to improve when the catalyst circulation was continuously continued, and was stabilized at about 90 to 93% for 20 to 100 hours.
No decrease in the activity of the circulating catalyst was observed. Crude NDCA
Was a light yellow powder that was smooth and had good solid-liquid separation properties from the catalyst. The trimellitic acid yield was 6%.
【0033】比較例1 触媒循環タンク10に酢酸コバルト(四水和物)83.0g、
酢酸マンガン(四水和物)81.7g、臭化ナトリウム17.2
g及び酢酸3110.0gを仕込んだ後、実施例1と全く同様
の操作により実験を開始した。10時間を経過した時点
で、反応開始時に仕込んだ半分量の酢酸コバルト四水和
物、酢酸マンガン四水和物、臭化ナトリウム及び酢酸を
触媒循環タンク10に新規に追加した。以後実施例1と同
様の操作による触媒循環による連続運転を行った。反応
開始時から20時間を経過した時点より系内は安定した。Comparative Example 1 83.0 g of cobalt acetate (tetrahydrate) was placed in a catalyst circulation tank 10.
Manganese acetate (tetrahydrate) 81.7 g, sodium bromide 17.2
After charging g and 3110.0 g of acetic acid, the experiment was started in exactly the same manner as in Example 1. After 10 hours, half of the cobalt acetate tetrahydrate, manganese acetate tetrahydrate, sodium bromide, and acetic acid charged at the start of the reaction were newly added to the catalyst circulation tank 10. Thereafter, continuous operation was performed by circulating the catalyst in the same manner as in Example 1. The system became stable from the time when 20 hours had passed since the start of the reaction.
【0034】系内が安定した後、触媒循環ライン12より
排出される触媒液を取り出し分析したところ、未反応D
IPNは実施例1と同様0.1mmol/l程度しか存在して
おらず、酸化反応中間体に対するモル比は0.007〜0.010
であった。一方酸化反応中間体に対するコバルト及びマ
ンガンの合計はモル比で7〜8倍存在している事がわか
った。反応開始後50時間過ぎた時点で反応を終了した。
反応開始後20〜50時間までのNDCA収率は、35〜40%
とかなり低いものであった。また粗NDCAは、べとべ
とした濃黄色粉末であり実施例1で得られたものとは明
らかに性状の異なる物であった。反応終了後に反応器及
び配管を点検したところタール状の生成物の付着がかな
り見られた。After the system was stabilized, the catalyst liquid discharged from the catalyst circulation line 12 was taken out and analyzed.
IPN is present at about 0.1 mmol / l as in Example 1, and the molar ratio to the oxidation reaction intermediate is 0.007 to 0.010.
Met. On the other hand, it was found that the total of cobalt and manganese relative to the oxidation reaction intermediate was present 7 to 8 times in molar ratio. The reaction was terminated 50 hours after the start of the reaction.
The NDCA yield up to 20-50 hours after the start of the reaction is 35-40%
And it was quite low. The crude NDCA was a greasy dark yellow powder, which was clearly different in properties from that obtained in Example 1. When the reactor and piping were inspected after the completion of the reaction, considerable adhesion of tar-like products was observed.
【0035】実施例2 酸化反応槽1内を200℃、30kg/cm2(ゲージ圧)に保
ち、触媒循環タンク10に酢酸コバルト(四水和物)83.0
g、酢酸マンガン(四水和物)81.7g、臭化ナトリウム
17.2g及び酢酸3110.0gを仕込み、実施例1と全く同様
の操作により実験を開始した。2,6−DIPNを80℃
で加熱溶解させ30.0g/hrで酸化反応槽1に供給し、反
応を開始した。反応開始後抜き出しライン12から排出す
る固体NDCAを含む触媒液は、反応開始後10時間目迄
はそのまま廃棄した。10時間を経過した時点で、反応開
始時に仕込んだ半分量の酢酸コバルト四水和物、酢酸マ
ンガン四水和物、臭化ナトリウム及び酢酸(各々41.5
g、40.9g、8.6g、1555.0gに相当する)を触媒循環
タンク10に新規に追加した。11時間目からは反応開始
後、生成物抜き出しライン12から排出する反応生成物
は、濾過器13で固体(粗NDCA)を分離した後、濾液
(酸化反応中間体を含む触媒液)が1kg溜まった時点
で、エバポレーターを用いて溶媒300gを蒸発させ、理論
反応生成水量15.3gに相当する水分量を除去した。さら
にこの後新規に酢酸285gを追加補充し、再び触媒循環タ
ンク10に戻し繰り返す反応に使用した。これにより酸化
反応で生成する理論生成量以上の水を系外に排出する事
が出来、その結果循環触媒液中に含まれる水分は4〜6
%に保つ事が出来た。Example 2 The inside of the oxidation reaction tank 1 was maintained at 200 ° C. and 30 kg / cm 2 (gauge pressure), and cobalt acetate (tetrahydrate) 83.0
g, manganese acetate (tetrahydrate) 81.7 g, sodium bromide
17.2 g and 3110.0 g of acetic acid were charged, and the experiment was started in exactly the same manner as in Example 1. 2,6-DIPN at 80 ° C
And heated to 30.0 g / hr and supplied to the oxidation reaction tank 1 to start the reaction. The catalyst solution containing solid NDCA discharged from the withdrawal line 12 after the start of the reaction was discarded as it was until 10 hours after the start of the reaction. At the end of 10 hours, half the amount of cobalt acetate tetrahydrate, manganese acetate tetrahydrate, sodium bromide and acetic acid (41.5
g, 40.9 g, 8.6 g, and 1555.0 g) were newly added to the catalyst circulation tank 10. From the 11th hour, after the reaction is started, the reaction product discharged from the product withdrawal line 12 is separated into solids (crude NDCA) by a filter 13 and then 1 kg of a filtrate (a catalyst solution containing an oxidation reaction intermediate) is accumulated. At this point, 300 g of the solvent was evaporated using an evaporator, and the amount of water corresponding to 15.3 g of theoretically generated water was removed. Thereafter, 285 g of acetic acid was additionally replenished, and returned to the catalyst circulation tank 10 again for repeated use. As a result, more water than the theoretical amount generated by the oxidation reaction can be discharged out of the system, and as a result, the water contained in the circulating catalyst solution is 4 to 6
%.
【0036】以上のような運転を行う事により触媒循環
による連続運転開始後20時間目から100時間目に反応を
終了させるまでの間、安定した反応を行う事が出来た。
この間、触媒循環ライン12より排出される触媒液を取り
出し分析したところ、未反応DIPNは0.01mmol/l未
満しか存在しないことがわかった。反応中の液中に溶解
する酸化反応中間体に対するコバルト及びマンガンの合
計量はモル比で約12倍であった。NDCA収率は約93〜
95%であり、反応時間中循環触媒の活性の低下は見られ
なかった。また本反応で得られた粗NDCAは、実施例
1で得られた物と同様、さらさらとした黄色粉末であり
触媒との固液分離性は良好であった。またトリメリット
酸収率は4%であった。By performing the above operation, a stable reaction was able to be performed from the 20th to the 100th hour after the start of the continuous operation by the catalyst circulation until the reaction was completed.
During this time, the catalyst liquid discharged from the catalyst circulation line 12 was taken out and analyzed, and it was found that unreacted DIPN was present in less than 0.01 mmol / l. The total amount of cobalt and manganese with respect to the oxidation reaction intermediate dissolved in the liquid during the reaction was about 12 times in molar ratio. NDCA yield is about 93 ~
The activity of the circulating catalyst was not reduced during the reaction time. Further, the crude NDCA obtained in this reaction was a smooth yellow powder like the product obtained in Example 1, and the solid-liquid separation property with the catalyst was good. The trimellitic acid yield was 4%.
【0037】比較例2 触媒循環タンク10に酢酸コバルト(四水和物)33.2g、
酢酸マンガン(四水和物)32.7g、臭化ナトリウム7.0g
及び酢酸3220.0gを仕込んだ以外は実施例2と全く同様
の操作により実験を開始した。10時間を経過した時点
で、反応開始時に仕込んだ半分量の酢酸コバルト四水和
物、酢酸マンガン四水和物、臭化ナトリウム及び酢酸を
触媒循環タンク10に新規に追加した。以後実施例2と同
様の操作による触媒循環による連続運転を行った。Comparative Example 2 In a catalyst circulation tank 10, 33.2 g of cobalt acetate (tetrahydrate) was added.
Manganese acetate (tetrahydrate) 32.7 g, sodium bromide 7.0 g
The experiment was started by the same operation as in Example 2 except that 3220.0 g of acetic acid and 3220.0 g of acetic acid were charged. After 10 hours, half of the cobalt acetate tetrahydrate, manganese acetate tetrahydrate, sodium bromide, and acetic acid charged at the start of the reaction were newly added to the catalyst circulation tank 10. Thereafter, continuous operation was performed by circulating the catalyst in the same manner as in Example 2.
【0038】系内が安定した後、触媒循環ライン12より
排出される触媒液を取り出し分析したところ、未反応D
IPNは0.2mmol/l程度しか存在しておらず、酸化反
応中間体に対するモル比は0.007〜0.010であった。一方
酸化反応中間体に対するコバルト及びマンガンの合計は
モル比で2〜3倍存在している事がわかった。After the system was stabilized, the catalyst liquid discharged from the catalyst circulation line 12 was taken out and analyzed.
Only about 0.2 mmol / l of IPN was present, and the molar ratio to the oxidation reaction intermediate was 0.007 to 0.010. On the other hand, it was found that the total of cobalt and manganese relative to the oxidation reaction intermediate was present in a molar ratio of 2 to 3 times.
【0039】反応開始後38時間過ぎた時点で、抜き出し
バルブ18の閉塞により反応器内の液面の制御が不可能と
なった為、反応を中止した。反応開始後20〜38時間まで
のNDCA収率は平均すると38%であり、またべとべと
した濃黄色粉末であり、実施例2で得られたものとは明
らかに性状の異なる物であった。At 38 hours after the start of the reaction, the reaction was stopped because the liquid level in the reactor could not be controlled due to the blockage of the extraction valve 18. The NDCA yield from 20 to 38 hours after the start of the reaction was 38% on average, and it was a greasy dark yellow powder, which was clearly different from those obtained in Example 2.
【0040】実施例3 酸化反応槽1内を150℃、8kg/cm2(ゲージ圧)に保
ち、触媒循環タンク10に酢酸コバルト(四水和物)83.0
g、酢酸マンガン(四水和物)81.7g、臭化ナトリウム
17.2g及びプロピオン酸3110.0gを仕込み、実施例1と
全く同様の操作により実験を開始した。2,6−DIP
Nを80℃で加熱溶解させ5.0g/hrで酸化反応槽1に供
給し、反応を開始した。反応開始後抜き出しライン12か
ら排出する固体NDCAを含む触媒液は、反応開始後10
時間目迄はそのまま廃棄した。10時間を経過した時点
で、反応開始時に仕込んだ半分量の酢酸コバルト四水和
物、酢酸マンガン四水和物、臭化ナトリウム及びプロピ
オン酸(各々41.5g、40.9g、8.6g、1555.0gに相当
する)を触媒循環タンク10に新規に追加した。11時間目
からは反応開始後、生成物抜き出しライン12から排出す
る反応生成物は、濾過器13で固体(粗NDCA)を分離
した後、酸化反応中間体を含む触媒液が1kg溜まった時
点で、エバポレーターを用いて溶媒286.5gを蒸発さ
せ、理論反応生成水量2.6gに相当する水分量を除去し
た。さらにこの後新規にプロピオン酸280gを追加補充
し、再び触媒循環タンク10に戻し繰り返し反応に使用し
た。これにより酸化反応で生成する理論生成量以上の水
を系外に排出する事が出来、その結果循環触媒液中に含
まれる水分は1%以下に保つ事が出来た。Example 3 The inside of the oxidation reaction tank 1 was maintained at 150 ° C. and 8 kg / cm 2 (gauge pressure), and cobalt acetate (tetrahydrate) 83.0
g, manganese acetate (tetrahydrate) 81.7 g, sodium bromide
17.2 g and 3110.0 g of propionic acid were charged, and the experiment was started in exactly the same manner as in Example 1. 2,6-DIP
N was heated and dissolved at 80 ° C. and supplied to the oxidation reaction tank 1 at 5.0 g / hr to start the reaction. The catalyst liquid containing solid NDCA discharged from the withdrawal line 12 after the start of the reaction
Until the hour, it was discarded. At the end of 10 hours, half of the cobalt acetate tetrahydrate, manganese acetate tetrahydrate, sodium bromide and propionic acid charged at the beginning of the reaction (41.5 g, 40.9 g, 8.6 g, 1555.0 g respectively) (Equivalent) was newly added to the catalyst circulation tank 10. After the reaction starts from the 11th hour, the reaction product discharged from the product withdrawal line 12 after the solid (crude NDCA) is separated by the filter 13 and when 1 kg of the catalyst solution containing the oxidation reaction intermediate has accumulated is obtained. Using an evaporator, 286.5 g of the solvent was evaporated to remove an amount of water corresponding to 2.6 g of theoretically generated water. Thereafter, 280 g of propionic acid was additionally replenished, and returned to the catalyst circulation tank 10 again for repeated use. As a result, more water than the theoretical amount generated by the oxidation reaction could be discharged out of the system, and as a result, the water content in the circulating catalyst solution could be kept at 1% or less.
【0041】以上のような運転を行う事により触媒循環
による連続運転開始後20時間目から100時間目に反応を
終了させるまでの間、安定した反応を行う事が出来た。
この間、触媒循環ライン12より排出される触媒液を取り
出し分析したところ、未反応DIPNは0.3mmol/l程
度しか存在しておらず、酸化反応中間体に対するモル比
は0.01程度であった。また酸化反応中間体に対するコバ
ルト及びマンガンの合計はモル比で15〜16倍存在してい
る事がわかった。NDCA収率は83〜85%であり、反応
時間中循環触媒の活性の低下は見られなかった。また本
反応で得られた粗NDCAは、実施例1で得られた物と
比較すると多少着色が多かったが、さらさらとした黄色
粉末であり触媒との固液分離性は良好であった。トリメ
リット酸収率は13%であった。By performing the above-mentioned operation, a stable reaction was able to be performed from the 20th hour to the 100th hour after the start of the continuous operation by circulating the catalyst until the reaction was completed.
During this time, the catalyst liquid discharged from the catalyst circulation line 12 was taken out and analyzed. As a result, only about 0.3 mmol / l of unreacted DIPN was present, and the molar ratio to the oxidation reaction intermediate was about 0.01. It was also found that the total amount of cobalt and manganese relative to the oxidation reaction intermediate was 15 to 16 times in molar ratio. The NDCA yield was 83-85%, and no decrease in the activity of the circulating catalyst was observed during the reaction time. The crude NDCA obtained by this reaction was somewhat colored compared to the product obtained in Example 1, but was a smooth yellow powder and had good solid-liquid separation properties from the catalyst. The trimellitic acid yield was 13%.
【0042】比較例3 触媒循環タンク10に酢酸コバルト(四水和物)83.0g、
酢酸マンガン(四水和物)81.7g、臭化ナトリウム17.2
g及びプロピオン酸3110.0gを仕込んだ以外は実施例3
と全く同様の操作により実験を開始した。10時間を経過
した時点で、反応開始時に仕込んだ半分量の酢酸コバル
ト四水和物、酢酸マンガン四水和物、臭化トナリウム及
びプロピオン酸を触媒循環タンク10に新規に追加した。
以後実施例3と同様の操作による触媒循環による連続運
転を行った。Comparative Example 3 83.0 g of cobalt acetate (tetrahydrate) was added to the catalyst circulation tank 10.
Manganese acetate (tetrahydrate) 81.7 g, sodium bromide 17.2
Example 3 except that g and 3110.0 g of propionic acid were charged.
The experiment was started by the same operation as described above. After 10 hours, half of the cobalt acetate tetrahydrate, manganese acetate tetrahydrate, tonalium bromide, and propionic acid, which were charged at the beginning of the reaction, were newly added to the catalyst circulation tank 10.
Thereafter, continuous operation by circulating the catalyst by the same operation as in Example 3 was performed.
【0043】系内が安定した後、触媒循環ライン12より
排出される触媒液を取り出し分析したところ、未反応D
IPNは0.01mmol/l未満しか存在しておらず、酸化反
応中間体に対するモル比は0.005〜0.01であった。一方
酸化反応中間体に対するコバルト及びマンガンの合計は
モル比で5〜6倍存在している事がわかった。After the system was stabilized, the catalyst liquid discharged from the catalyst circulation line 12 was taken out and analyzed.
IPN was present at less than 0.01 mmol / l and the molar ratio to the oxidation reaction intermediate was 0.005-0.01. On the other hand, it was found that the total amount of cobalt and manganese relative to the oxidation reaction intermediate was 5 to 6 times in molar ratio.
【0044】反応開始後40時間過ぎた時点で、抜き出し
バルブ18の閉塞により反応器内の液面の制御が不可能と
なった為、反応を中止した。反応開始後より20〜40時間
のNDCA平均収率は約35%であり、またべとべとした
濃黄色粉末であり、実施例3で得られたものとは明らか
に性状の異なる物であった。After 40 hours from the start of the reaction, the reaction was stopped because the liquid level in the reactor could not be controlled due to the blockage of the withdrawal valve 18. The average yield of NDCA for 20 to 40 hours after the start of the reaction was about 35%, and it was a sticky dark yellow powder, which was clearly different in properties from that obtained in Example 3.
【0045】[0045]
【発明の効果】本発明においては、反応液中のコバルト
及びマンガン触媒を合計量で2,6−DIPNに対して20
倍モル以上、及びその酸化反応中間体に対して10倍モル
以上の割合で存在するように制御しながら連続酸化反応
を行うことによって従来より極めて少量の触媒で長時
間、高収率で2,6−NDCAを得ることができた。According to the present invention, the total amount of the cobalt and manganese catalysts in the reaction solution is 20 to 6-DIPN.
By performing the continuous oxidation reaction while controlling it to be present at a ratio of at least 10 times the molar amount of the intermediate of the oxidation reaction and at least 10 times the molar ratio of the intermediate of the intermediate, it is possible to obtain 2, 6-NDCA could be obtained.
【0046】また、反応液中に存在する2,6−DIPN
濃度をその酸化反応中間体濃度に対して極力低くなるよ
うに反応を制御することにより、触媒濃度をさらに低減
できた。The 2,6-DIPN present in the reaction solution
By controlling the reaction so that the concentration was as low as possible with respect to the concentration of the oxidation intermediate, the catalyst concentration could be further reduced.
【0047】さらに上記方法によって該酸化反応を連続
で行い、反応器より連続的に抜き出した生成物より固体
NDCAを濾別し、かかる後に得られる酸化反応中間体
を含む触媒液を反応器に再循環使用することによって循
環を行わない場合に較べてさらに高収率で2,6−NDC
Aを生産できた。酸化反応中間体を含む触媒液を反応器
に再循環使用する場合は、酸化反応中間体が繰り返し反
応器に戻され最終的に2,6−NDCAあるいは不溶の副
反応生成物に酸化されるまで系外に出ることはない。従
って酸化反応中間体を含む触媒液を再循環しない場合に
較べて2,6−NDCA収率が向上する為である。Further, the oxidation reaction is continuously carried out according to the above method, solid NDCA is filtered off from the product continuously withdrawn from the reactor, and the catalyst solution containing the oxidation reaction intermediate obtained thereafter is returned to the reactor. 2,6-NDC can be obtained in a higher yield by recycling than in the case of not recycling.
A could be produced. When the catalyst solution containing the oxidation reaction intermediate is recycled to the reactor, the oxidation reaction intermediate is repeatedly returned to the reactor and finally oxidized to 2,6-NDCA or insoluble by-products. There is no going out of the system. Therefore, the 2,6-NDCA yield is improved as compared with the case where the catalyst solution containing the oxidation reaction intermediate is not recycled.
【図1】 本発明の実施例で使用された反応装置の構成
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a reaction apparatus used in an example of the present invention.
1…酸化反応槽 2…第一凝縮器 3…第二凝縮器 4…第一タンク 5…第二タンク 6…保圧弁 7…オフガス排出ライン 8…DIPN供給ライン 9…空気供給ライン 10…触媒循環タンク 11…触媒循環ライン 12…生成物抜き出しライン 13…濾過器 14、15…バルブ 16、17…高圧ポンプ 18…抜き出し用バルブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oxidation reaction tank 2 ... 1st condenser 3 ... 2nd condenser 4 ... 1st tank 5 ... 2nd tank 6 ... Holding pressure valve 7 ... Off gas discharge line 8 ... DIPN supply line 9 ... Air supply line 10 ... Catalyst circulation Tank 11 ... Catalyst circulation line 12 ... Product extraction line 13 ... Filter 14,15 ... Valve 16,17 ... High pressure pump 18 ... Extraction valve
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安原 充樹 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−212345(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07C 63/38 B01J 31/30 C07C 51/265 C07B 61/00 300 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Mitsuki Yasuhara 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Kokan Co., Ltd. (56) References JP-A-62-212345 (JP, A) (58) Survey 6 (Int.Cl. 6 , DB name) C07C 63/38 B01J 31/30 C07C 51/265 C07B 61/00 300
Claims (1)
コバルト、マンガン及び臭素からなる触媒を溶解させた
脂肪族モノカルボン酸を含有する触媒液に溶解し、分子
状酸素を含有するガスで酸化して2,6−ナフタレンジ
カルボン酸を連続製造するに際し、 触媒のコバルトとマンガンの比率を原子比で0.1≦C
o/(Co+Mn)≦0.9、臭素の比率をコバルトと
マンガンの合計に対する原子比で0.1≦Br/(Co
+Mn)≦1とし、 反応液中における2,6−ジイソプロピルナフタレン濃
度をその酸化反応中間体濃度に対してモル比で0.01
以下にし、かつ 触媒濃度を該触媒のコバルト及びマンガン成分の合計量
で2,6−ジイソプロピルナフタレンに対するモル比で
20倍以上そして酸化反応中間体に対するモル比で10
倍以上になるようにすることを特徴とする2,6−ナフ
タレンジカルボン酸の連続製造方法(1) 2,6-diisopropylnaphthalene,
When continuously producing 2,6-naphthalenedicarboxylic acid by dissolving in a catalyst solution containing an aliphatic monocarboxylic acid in which a catalyst consisting of cobalt, manganese and bromine is dissolved and oxidizing with a gas containing molecular oxygen, The ratio of cobalt and manganese in the catalyst is 0.1 ≦ C in atomic ratio.
o / (Co + Mn) ≦ 0.9, and the ratio of bromine is 0.1 ≦ Br / (Co
+ Mn) ≦ 1, and the concentration of 2,6-diisopropylnaphthalene in the reaction solution is 0.01 in molar ratio to the concentration of the oxidation reaction intermediate.
And the catalyst concentration is at least 20 times the molar ratio of 2,6-diisopropylnaphthalene to the total amount of the cobalt and manganese components of the catalyst, and 10 times the molar ratio to the oxidation reaction intermediate.
Method for continuous production of 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, characterized in that the amount is twice or more
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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- 1993-12-28 JP JP5337516A patent/JP2900775B2/en not_active Expired - Fee Related
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