Терефталевая кислота #CAS100-21-0

Терефталевая кислота #CAS100-21-0

Белый порошок.

Терефталевая кислота — органическое соединение с формулой C6H4(COOH)2. Это бесцветное твердое вещество является товарным химикатом, используемым в основном как предшественник полиэфирного ПЭТ, применяемого для изготовления одежды и пластиковых бутылок. Ежегодно производится несколько миллионов тонн. Это одна из трех изомерных фталевых кислот.

Терефталевая кислота получила известность благодаря работе Уинфилда и Диксона в Великобритании около 1940 года. Более ранние работы Каротерса и его коллег в США установили возможность получения высокомолекулярных линейных полиэфиров путем реакции дикислот с диолами, но они использовали алифатические дикислоты и диолы. Полученные полиэфиры не подходили для прядения в волокна. Уинфилд и Диксон обнаружили, что симметричные ароматические дикислоты дают высокоплавкие, кристаллические и волокнообразующие материалы; полиэтилентерефталат (ПЭТ) с тех пор стал самым крупнотоннажным синтетическим волокном.

ChEBI: Терефталевая кислота представляет собой бензолдикарбоновую кислоту, содержащую карбоксильные группы в положениях 1 и 4. Один из трех возможных изомеров бензолдикарбоновой кислоты, другими являются фталевая и изофталевая кислоты. Она является сопряженной кислотой терефталата(1-).

Терефталевая кислота получается путем окисления п-ксилола кислородом воздуха.

Эта реакция протекает через промежуточное соединение п-толуиловой кислоты, которое затем окисляется до терефталевой кислоты. В п-толуиловой кислоте дезактивация метильной группы электроноакцепторной карбоксильной группой делает метил в десять раз менее реакционноспособным, чем сам ксилол, что значительно усложняет второе окисление. В промышленном процессе в качестве растворителя используется уксусная кислота, а катализатор состоит из солей кобальта и марганца с бромидным промотором.

Бензойная кислота, фталевая кислота и другие бензолкарбоновые кислоты в виде солей щелочных металлов составляют сырьевую смесь. На первом этапе соли щелочных металлов (обычно калия) превращаются в терефталаты при нагревании до температуры, превышающей 350 °C (662 °F). Высушенные калиевые соли (бензойной кислоты или о- или изофталевой кислоты) нагревают в безводной форме примерно до 420 °C (788 °F) в инертной атмосфере (CO2) и в присутствии катализатора (обычно бензоата кадмия, фталата, оксида или карбоната). Соответствующие соединения цинка также использовались в качестве катализаторов. На следующем этапе продукты реакции растворяют в H2O, а терефталевую кислоту осаждают разбавленной H2SO4. Выход терефталевой кислоты составляет от 95 до 98%.

Процесс производства ПТА можно разделить на две части: блок окисления и блок гидроочистки. Сырьё п-ксилол растворяется в уксусной кислоте и подвергается воздушному окислению в присутствии катализатора с образованием сырого п-фенилендиамина. Затем последовательно проводятся кристаллизация, фильтрация и сушка для получения сырого продукта; сырой п-фенилендиамин гидрируется для удаления примесей, после чего кристаллизуется, центрифугируется и сушится для получения готового продукта ПТА.

Метод очистки сырого п-фенилендиамина: включает следующие этапы: сушка сырого п-фенилендиамина, шаровое измельчение, просеивание для достижения размера частиц 1–5 мкм, погружение в воду при температуре 60–100 °C, перемешивание, осветление, затем удаление воды, и, наконец, центробежное разделение, сушка при 80–105 °C для получения чистого п-фенилендиамина. Указанный сырой п-фенилендиамин представляет собой осадок, полученный из щелочных сточных вод восстановления после кислотного осаждения, а содержание примесей в пересчете на сухую массу составляет 15%–18%.

Основными патентными производителями процесса ПТА являются BP-Amoco, Dupont-ICI и Mitsui Oil Chemical и другие. После многих лет развития технологии этих трех компаний в значительной степени схожи, имеют свои особенности, а их уровни сопоставимы. Общая производственная мощность установок ПТА, использующих процесс BP-Amoco, по всему миру составляет 7 176 000 тонн/год, процесс Dupont-ICI — 3 495 000 тонн/год, а процесс Mitsui Oil Chemical — 1 025 000 тонн/год. 4-C6H4(COOH)2. Бесцветный кристалл. Возгоняется выше 300°C. Обладает крайне низкой растворимостью в воде, растворяется в диметилсульфоксиде, диметилформамиде и гексаметилфосфортриамиде. Из-за низкой растворимости и высокой температуры плавления очистка затруднена.

Фенилбензолдиамин промышленно получают окислением п-ксилола азотной кислотой или окислением в присутствии катализаторов на основе солей кобальта. С использованием бензоата калия или о-толуолсульфоната калия также можно провести реакцию перегруппировки в присутствии катализаторов из кадмия или цинка и диоксида углерода с получением фенилбензолдиамина.

Применение терефталевой кислоты

Терефталевая кислота (ТФК) представляет собой бензолполикарбоновую кислоту с потенциальными антигеморрагическими свойствами. Это крупнотоннажное химическое вещество, широко используемое в производстве синтетических материалов, особенно полиэфирных волокон (полиэтилентерефталата).

Практически весь мировой запас терефталевой кислоты и диметилтерефталата потребляется в качестве прекурсоров для полиэтилентерефталата (ПЭТФ). Мировое производство в 1970 году составляло около 1,75 миллиона тонн. К 2006 году глобальный спрос на очищенную терефталевую кислоту (ОТФК) превысил 30 миллионов тонн.

Существует меньший, но тем не менее значительный спрос на терефталевую кислоту в производстве полибутилентерефталата и некоторых других инженерных полимеров.

Применение терефталевой кислоты относительно сконцентрировано. Более 90% терефталевой кислоты в мире используется для производства полиэтилентерефталата. Еще одним важным применением терефталевой кислоты является производство пластификаторов, которые включают два типа: Первый тип — диоктиловый эфир терефталевой кислоты (DOTP), который является продуктом реакции этерификации между терефталевой кислотой и промышленным октанолом (2-этилгексанолом). Это высококачественный пластификатор с высокой температурой вспышки и высоким удельным сопротивлением, особенно подходящий для производства кабелей с высокими требованиями к термостойкости и изоляции; Второй тип — полиэфирные пластификаторы, которые являются продуктами реакции этерификации и конденсации между терефталевой кислотой и полиолами (такими как диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, глицерин, пропиленгликоль, бутандиол и т.д.). Их молекулярная масса обычно составляет от 1000 до 4000 (в качестве пластификатора относительная молекулярная масса полиэфира значительно меньше, чем используемого в волокнах и пластиковой упаковке).

ФактФактовыставка и выставка оборудования