Información detallada sobre el ácido tereftálico
Nombre chino: ácido tereftálico mbth: ácido tereftálico abreviatura: PTA Alias chino: ácido tereftálico purificado Ácido 1,4-tereftálico Fórmula molecular: c 8h 6 o 4 HOOCC6H4COOH peso molecular: 166.131 Alias en inglés: 1, 4-dicarboxibenceno casNo. :100-21-0·Enechino. :202-830-0Constantes físicas y químicas. Datos toxicológicos y comportamiento ambiental, normas ambientales, tratamiento de emergencia, tratamiento de fugas de emergencia, medidas de protección, medidas de primeros auxilios, tecnología, métodos de producción, método de translocación de anhídrido ftálico, método de desproporción oxidativa de tolueno, usos principales, condiciones de almacenamiento y transporte, tecnología de procesamiento, físicos. alias de constantes químicas en chino: ácido tereftálico, ácido tereftálico; ácido tereftálico puro; ácido tereftálico; ácido tereftálico; número de registro CAS: 100-21-0 No. EINECS: 202-830-0 El ácido tereftálico es un dibásico Ácido carboxílico aromático compuesto por dos grupos carboxilo conectados a dos átomos de carbono opuestos en el anillo de benceno. Características del producto: Este producto es cristal o polvo blanco, tiene baja toxicidad y es inflamable. Si se mezcla con aire, arderá o incluso explotará si se expone al fuego dentro de un cierto límite. El punto de fusión es 300 ℃, el punto de autoignición es 680 ℃, el punto de ignición es 384 ~ 421 ℃, el calor de sublimación es 98,4 kJ/mol, el calor de combustión es 3225,9 kJ/mol, el punto de inflamación es >110 ℃ y la densidad es de 1,55 g/centímetro cúbico. Soluble en solución alcalina, ligeramente soluble en etanol caliente, insoluble en la mayoría de los disolventes orgánicos como agua, éter, ácido acético glacial, acetato de etilo, cloruro de metileno, tolueno, cloroformo, etc. , pero soluble en disolventes orgánicos altamente polares como DMF, DEF y DMSO. El ácido tereftálico puede esterificarse en condiciones fuertes, también pueden producirse halogenación, nitración y sulfonación. Vías de entrada de riesgos para la salud ambiental: inhalación, ingestión y absorción transdérmica. Peligros para la salud: Tiene ** efectos en los ojos, la piel, las membranas mucosas y el tracto respiratorio superior. No se ha informado de intoxicación ocupacional. Datos Toxicológicos y Comportamiento Ambiental Toxicidad: Baja toxicidad. Toxicidad aguda: LD 50 1670 mg/kg (cavidad abdominal del ratón); rata 3200 mg/kg (oral); 3550 mg/kg características peligrosas (ratón oral): Existe riesgo de quemaduras cuando se expone a altas temperaturas, llamas abiertas o contacto con oxidantes. . Productos de combustión (descomposición): monóxido de carbono y dióxido de carbono. Normas medioambientales: la concentración máxima permitida de sustancias nocivas en el aire en los talleres de la antigua Unión Soviética es de 0,1 mg/m3; la concentración máxima permitida de sustancias nocivas en el agua en la antigua Unión Soviética (1975) es de 0,1 mg/l; Límites de exposición ocupacional a factores nocivos en los lugares de trabajo de China: OELS (mg/m3) PC-TWA: 8; PC-STEL: 15. Tratamiento de emergencia para fugas y tratamiento de emergencia para cortar la fuente de incendio. Use un respirador y guantes. Recójalos y transpórtelos a áreas abiertas para quemarlos. Si hay una gran cantidad de fuga, recójala y recíclela o deséchela después de un tratamiento inofensivo. Medidas de protección Protección respiratoria: Usar una máscara antigás cuando la concentración en el aire sea alta. Protección de los ojos: Se puede utilizar máscara de seguridad. Ropa protectora: Use ropa de trabajo. Protección de las manos: Use guantes resistentes a productos químicos si es necesario. Otros: Dúchate y cámbiate de ropa después de salir del trabajo. Presta atención a la higiene personal. Medidas de primeros auxilios en caso de contacto con la piel: Quitar la ropa contaminada y enjuagar con agua corriente. Contacto con los ojos: Abrir inmediatamente los párpados superior e inferior y enjuagar con agua corriente durante 15 minutos. Consulta a un médico. Inhalación: Aléjese del lugar al aire libre. Consulta a un médico. En caso de ingestión accidental: Enjuagar la boca después de una ingestión accidental, dar leche o clara de huevo y consultar al médico. Métodos de extinción de incendios: agua nebulizada, espuma, dióxido de carbono, polvo seco, arena. Proceso El proceso de producción de PTA se puede dividir en dos partes: unidad de oxidación y unidad de hidrorefinado. Usando ácido acético como solvente, la materia prima paraxileno se oxida con aire bajo la acción de un catalizador en ácido tereftálico crudo, que luego se cristaliza, filtra y seca secuencialmente para obtener el producto crudo; el ácido tereftálico crudo se hidrogena para eliminarlo; impurezas, luego se cristalizó y se centrifugó, se secó para obtener el producto PTA. Un método para purificar el ácido tereftálico crudo, que incluye los siguientes pasos: secar el ácido tereftálico crudo, moler con bolas, tamizar, de modo que el tamaño de partícula alcance 65438 ± 0-5 micrones, remojar en agua a 60-65438 ± 000 °C, y agitar, clarificar, quitar las impurezas y finalmente centrifugar a una temperatura de 80-65438±000°C. El ácido tereftálico crudo es el precipitado de aguas residuales de reducción alcalina después de la precipitación ácida, y el contenido de impurezas en peso seco es del 15% al 18%. Los principales fabricantes patentados del proceso PTA son BP-Amoco, DuPont-ICI y Mitsui Petrochemical Company. Después de años de desarrollo, las tres empresas anteriores tienen tecnologías similares, cada una con sus propias características y niveles similares. La capacidad de producción total de las unidades de PTA que utilizan el proceso BP-Amoco en el mundo es de 765.438+760.000 t/a, el proceso DuPont-ICI es de 3.495 millones de t/a y el proceso de refinación Mitsui es de 654,38+250.000 t/a. 4- C6H4(COOH)2. Cristal incoloro. La sublimación se produce por encima de los 300°C. Muy ligeramente soluble en agua, soluble en dimetilsulfóxido, dimetilformamida y triamida del ácido hexametilfosfórico. Debido a su baja solubilidad y alto punto de fusión, es difícil de purificar. El ácido tereftálico se produce industrialmente oxidando p-xileno con ácido nítrico u oxidación con aire bajo catálisis de sales de cobalto.
El ácido tereftálico también se puede producir mediante la transposición de benzoato de potasio o ftalato de potasio en presencia de catalizadores de cadmio o zinc y dióxido de carbono. Uso: El ácido tereftálico y su éster dimetílico se utilizan principalmente para la policondensación con etilenglicol para formar poliéster. La fibra sintética que se elabora a partir de él se llama poliéster. El poliéster también se puede convertir en películas o moldear por inyección y se usa ampliamente en la fabricación de electrónica y automóviles. El ácido tereftálico también se utiliza para fabricar herbicidas y adhesivos. El ácido tereftálico purificado es una de las materias primas orgánicas a granel importantes. Se utiliza principalmente para producir fibra de poliéster (poliéster), películas de poliéster y botellas de poliéster. Se utiliza ampliamente en diversos aspectos de la economía nacional, como la fibra química y la industria ligera. electrónica y construcción, aspectos estrechamente relacionados con el nivel de vida de las personas. La aplicación del PTA está relativamente concentrada. Más del 90% del PTA mundial se utiliza para producir tereftalato de polietileno (PET), y el resto se utiliza como tereftalato de politrimetileno (PTT), tereftalato de polibutileno (PBT), etc. Las materias primas del producto. Método de producción El PTA se descubrió en el siglo XIX. No fue hasta 1949 que la British Bremen Chemical Industry Company descubrió que el PTA (o su derivado tereftalato de dimetilo) era la principal materia prima para la producción de poliéster, y la producción a gran escala no. comenzar. En 1981, la producción mundial de PTA alcanzó las 3.485 toneladas y el primer método de producción industrial fue la oxidación con ácido nítrico. Con el desarrollo de la industria del poliéster, los métodos de producción de PTA también se han desarrollado a partir de diversas materias primas y a través de diversos canales (Figura 1). El método más económico y ampliamente utilizado es el método de oxidación en fase líquida a alta temperatura que utiliza paraxileno como materia prima (ver diagrama de colores), que tiene un alto rendimiento y un proceso corto. La reacción de oxidación a baja temperatura del paraxileno tiene condiciones de reacción suaves y baja corrosividad, pero el proceso es largo y solo se utiliza en unas pocas fábricas. También se ha sugerido amoniacar y oxidar el p-xileno para generar tereftalonitrilo y luego hidrolizarlo para generar PTA, pero este método no se ha producido a gran escala. Debido al alto costo de separar el paraxileno de la mezcla de xilenos, se han desarrollado varios métodos basados en otras materias primas. Aunque algunos de estos métodos se han industrializado desde hace mucho tiempo, no se han desarrollado y algunos sólo se encuentran en la etapa experimental intermedia. La oxidación del para-xileno en fase líquida a alta temperatura fue propuesta por primera vez por la American Medieval Company y la British Bremen Chemical Industry Company en 1955, y fue industrializada por la American Amoco Chemical Company en 1958. La fórmula general de la reacción en la Figura 1 es (Figura 1): Pero el proceso real es mucho más complicado. Algunas personas piensan que ha pasado por los siguientes pasos (Figura 2): Dado que el segundo grupo metilo no se oxida fácilmente, la reacción. El proceso comienza con ácido p-toluico o la etapa de p-carboxibenzaldehído es fácil de detener. Para continuar la reacción de oxidación, Amoco Chemical Company adopta un proceso de adición de alta temperatura y bromuro de cocatalizador (tetrabromoetano comúnmente usado) al catalizador de acetato de cobalto-acetato de manganeso (ver catalizador complejo) (Figura 3). El bromo producido por el bromuro puede iniciar una reacción de oxidación en cadena con radicales libres. La reacción de oxidación suele llevarse a cabo en un reactor de torre. La temperatura de reacción es de 175 ~ 230 ℃, pero la mayor parte es superior a 200 ℃. Las temperaturas más altas pueden acelerar la reacción y reducir los productos intermedios, pero también aumentar los subproductos obtenidos de la descomposición. Dado que el agua y el ácido acético disolvente generados por la reacción de evaporación eliminan el calor de la reacción, la presión de la reacción está relacionada con la evaporación y generalmente es de 1,5 ~ 3,0 MPa. El tiempo de residencia es de 0,5 ~ 3 h. Aumentar la concentración de acetato de cobalto y acetato de manganeso puede acortar el tiempo de residencia o reducir la temperatura de reacción. El rendimiento de paraxileno en el proceso de oxidación a alta temperatura puede alcanzar más del 90%. Debido a la alta temperatura de reacción y a la presencia de bromo, que tiene un fuerte efecto corrosivo, el reactor requiere titanio o materiales revestidos de titanio. Figura 2 Figura 3 La solubilidad del PTA en ácido acético es muy pequeña y el producto de oxidación es una suspensión. Después de la separación centrífuga y el secado, se obtiene TPA crudo sólido, en el que la impureza más dañina es el p-carboxibenzaldehído (contenido 1000 ~ 5000 ppm). El TPA crudo se puede utilizar para producir poliéster a partir de tereftalato de dimetilo, pero un método mejor es purificar y refinar el TPA directamente como materia prima para el poliéster. El método de refinación comúnmente utilizado es el método de hidrogenación utilizado por Amoco Company, es decir, el TPA crudo se disuelve en agua a alta temperatura y alta presión, y luego las impurezas se hidrogenan en presencia de un catalizador de paladio, y luego se cristalizan y filtran. Para obtener PTA de grado de fibra (adecuado para hilatura) Especificación de pureza), el contenido de p-carboxibenzaldehído en el producto puede ser inferior a 25 ppm. El rendimiento de ácido tereftálico durante el proceso de refinado es superior al 97%. Además de la hidrogenación, existen otros métodos de refinado, como la sublimación. La temperatura de reacción de este método de oxidación de p-xileno a baja temperatura es generalmente inferior a 150 °C. Aunque también se utiliza acetato de cobalto como catalizador, no se utiliza bromuro. En este momento, para convertir el segundo grupo metilo en un grupo carboxilo, generalmente es necesario agregar un * * óxido que genere fácilmente peróxido durante la reacción de oxidación. Por ejemplo, la American Mobile Chemical Company utiliza metiletilcetona, la American Heisman-Kodak Company utiliza acetaldehído y la Japanese Toray Company utiliza melamina. La oxidación de estas sustancias también produce ácido acético, que es el disolvente utilizado en la oxidación. Tomando el método Toray como ejemplo, las condiciones de reacción son: temperatura 120 ~ 150°C, presión 3MPa y rendimiento 96%. El método de oxidación a baja temperatura no contiene bromuro, la temperatura de reacción es baja y el reactor no requiere titanio. La patente de Henkel Company de la República Federal de Alemania (procesos 11, 12, 13 y 16 en la Figura 4) también se denomina método Henkel I. Teijin Corporation de Japón logró la industrialización. Este método primero convierte el anhídrido ftálico en ftalato dipotásico, obtiene tereftalato dipotásico mediante una reacción de translocación y acidifica (o acidifica) para obtener PTA. El más difícil de estos pasos es la reacción de translocación, que utiliza catalizadores de cadmio o zinc. La temperatura de reacción es de 350 a 450 °C, la presión es de 1 a 5 MPa y la estructura del reactor también es muy compleja. El sulfato de potasio generado después de la acidificación del ácido sulfúrico es difícil de convertir en hidróxido de potasio para su reciclaje y solo puede usarse como fertilizante de potasio.
El método I de Henkel tiene materias primas caras y procesos complicados. Se ha industrializado pero no se ha popularizado. Figura 4 El método de desproporción oxidativa del tolueno también se denomina método Henkel II (es decir, los procesos 1, 12, 14 y 16 en la Figura 4). Es decir, el tolueno se oxida a ácido benzoico y su sal de potasio se desproporciona para producir benceno y tereftalato dipotásico, que se acidifica para obtener PTA. Lo más crítico es la reacción de desproporción, que se lleva a cabo a 400°C, 2MPa y en presencia de dióxido de carbono. Este método fue industrializado por Mitsubishi Chemical Industries de Japón en 1963. La producción se interrumpió en 1975 debido a los elevados costes. Sin embargo, debido a que la materia prima tolueno es mucho más barata que el paraxileno, las empresas de algunos países todavía están estudiando cómo mejorar este método. Usos principales El PTA se utiliza principalmente en la producción del poliéster más importante: el tereftalato de polietileno. Antes de 1963, el PTA era difícil de refinar, por lo que todos los productos se convertían primero en tereftalato de dimetilo. Después de refinar y separar las impurezas, reaccionan con etilenglicol en reactores tipo caldera (operación intermitente) y tipo torre (operación continua) para preparar una mezcla de tereftalato de etilenglicol y sus oligómeros, y luego se condensan para producir tereftalato de polietileno. En 1963, se industrializó el método de refinación de PTA, especialmente en 1965, el método de refinación de Amoco Chemical Company tuvo éxito y se esterificó directamente más PTA con etilenglicol en uno o más reactores de tanque en serie. La esterificación directa tiene mayores requisitos para el reactor, pero puede salvar el proceso de fabricación de tereftalato de dimetilo y recuperación de metanol, y la calidad del producto también es alta. Debido a las ventajas anteriores, el método de esterificación directa se desarrolló rápidamente y, en la década de 1970, la producción de ácido tereftálico purificado se acercó gradualmente a la del tereftalato de dimetilo. El PTA también puede reaccionar con óxido de etileno para formar tereftalato de etileno. Esta ruta no sólo elimina el paso de producción de hidratar el óxido de etileno para producir etilenglicol, sino que también contiene menos oligómeros en el producto de reacción. Al mismo tiempo, el tereftalato de etileno es fácilmente soluble en agua y fácil de cristalizar y refinar. Por lo tanto, convertir el PTA bruto en tereftalato de polietileno bruto y luego refinarlo para producir tereftalato de polietileno puede evitar las dificultades en el proceso de refinación del PTA bruto. Muchas empresas han investigado y desarrollado este método. La aplicación de ácido tereftálico es relativamente concentrada. Más del 90% del ácido tereftálico del mundo se utiliza para producir tereftalato de polietileno. Otro uso importante del ácido tereftálico es la producción de plastificantes, incluidos dos tipos: el primero es el tereftalato de dioctilo (DOTP), que es una combinación de ácido tereftálico y octanol industrial (2-etilhexanol) producto de la reacción de esterificación. Es un plastificante de alta calidad con alto punto de inflamación y alta resistividad, que es particularmente adecuado. El segundo es el plastificante de poliéster, que es el producto de la reacción de esterificación y policondensación entre el ácido tereftálico y los polioles (como dietilenglicol, trietilenglicol, glicerina, propilenglicol, butilenglicol, etc.). ), su peso molecular relativo generalmente está entre 1000 y 4000 (el peso molecular relativo del poliéster como plastificante es mucho menor que el del poliéster utilizado para fibras químicas y envases de plástico). Condiciones de almacenamiento y transporte: los productos deben ser ignífugos, a prueba de humedad y antiestáticos durante el transporte. Los productos envasados deben manipularse con cuidado para evitar daños al embalaje; al cargar y descargar camiones cisterna, se debe prestar atención al control de la velocidad de carga y descarga para evitar la electricidad estática. Debe almacenarse en un almacén fresco, ventilado y seco, alejado del fuego y fuentes de calor, y separado de oxidantes, ácidos y álcalis. Deben protegerse del sol y de la lluvia y no deben apilarse al aire libre. Envasado y almacenamiento Los productos se envasan en bolsas con film plástico, con un peso neto de 1000 2kg por bolsa. El nombre del fabricante, la dirección, la marca registrada, el nombre del producto, el grado, el número de lote, el peso neto y el código estándar deben estar impresos en la bolsa de embalaje. También se puede enviar en cisterna de acero inoxidable. Antes de cargar, verifique si el camión cisterna está limpio y seco. Después de la carga, la entrada debe sellarse y sellarse con plomo. Precauciones de uso: Es una sustancia poco tóxica y tiene ciertos * * * efectos sobre la piel y mucosas. En personas con alergias, la exposición a este producto puede provocar sarpullido y bronquitis. La concentración máxima permitida en el aire es de 0,1 mg/m3. Los operadores deben usar equipo de protección. Tratamiento de secado de la tecnología de procesamiento: esta sustancia se hidroliza fácilmente a altas temperaturas, por lo que el tratamiento de secado antes del procesamiento es muy importante. Las condiciones de secado al aire recomendadas son 120°C durante 6 a 8 horas, o 150°C durante 2 a 4 horas. La humedad debe ser inferior al 0,03%. Si se seca con secador de absorción de humedad, las condiciones recomendadas son 150°C, 2,5 horas. [2] Temperatura de fusión: 225~275 ℃, temperatura recomendada: 250 ℃. Temperatura del molde: 40~60 ℃ para materiales no reforzados. La cavidad de enfriamiento del molde debe estar bien diseñada para reducir la flexión de la pieza de plástico. La pérdida de calor debe ser rápida y uniforme. El diámetro recomendado de la cavidad de enfriamiento del molde es de 12 mm. Presión de inyección: media (hasta 1500 bar). Velocidad de inyección: La velocidad de inyección debe ser lo más rápida posible (porque el PBT se solidifica rápidamente). Corredor y compuerta: Se recomienda utilizar corredor circular para aumentar la transmisión de presión (fórmula empírica: diámetro del corredor = espesor del plástico + 1,5 mm). Se pueden utilizar varios tipos de puertas. También se pueden utilizar canales calientes, pero se debe tener cuidado para evitar fugas y degradación del material. El diámetro de la compuerta debe estar entre 0,8~1,0*t, donde t es el espesor de la pieza de plástico. Si se trata de una compuerta sumergible el diámetro mínimo recomendado es de 0,75 mm.