专利名称：苯甲酸的纯化方法
技术领域：
本发明涉及一种苯甲酸的纯化方法，尤指对以邻二甲苯(ortho-xylene)为原料进行氧化反应制造酞酐(phthalic anhydride)的过程中所得到的苯甲酸(benzoic acid)中间产物，添加沸点高于苯甲酸且具有胺基的物质进行热处理后，再以蒸馏处理得到高纯度苯甲酸的纯化方法。
背景技术：
苯甲酸是制造合成可塑剂、树脂、钢铁设备防蚀剂、清洁用品抑菌剂、染料与医药中间体、香料与防腐剂等有用产品的重要原料。
已知的苯甲酸制造方法，例如美国专利第4092353号、第4578511号、第4652675号、第5037512号、第5364962号等所公开的是以甲苯为原料，在金属触媒催化下与空气中的氧分子进行氧化反应制造粗苯甲酸，然后再施以蒸馏等纯化程序以得到苯甲酸成品。
另一种邻苯二甲酸酐(亦称酞酐(phthalic anhydride))的已知制造方法，例如美国专利第4369327号、第4592412号、第4659842号、第4855458号、第4879387号、第5169820号、第5225574号、第5229527号、第5235071号、第5508443号、第5608083号、第5730844号、第5969160号、第6362345号、第6369240号、第6380399号、第6700000号、第6774246号等所公开的是以邻二甲苯为原料，在金属触媒的催化下与空气中的氧分子进行氧化反应制造酞酐(phthalic anhydride)的过程中会得到苯甲酸中间产物，但是所得到的苯甲酸中间产物的产量仅为酞酐产量的0.5～1.0重量百分比，且不易将苯甲酸中间产物的不纯物分离出来，仍不利于工业利用。
发明内容
本发明的主要发明目的在于揭示一种苯甲酸的纯化方法，利用添加沸点高于苯甲酸且具有胺基的物质，对以邻二甲苯为原料进行氧化反应制造酞酐(phthalic anhydride)的过程中所得到苯甲酸中间产物进行热处理后，再经过蒸馏处理，即得到高纯度的苯甲酸，可以提供产业上利用。
具体实施例方式
以邻二甲苯为原料，且利用金属触媒催化与空气中的氧分子进行氧化反应制造酞酐(phthalic anhydride)的制造程序，包括将邻二甲苯汽化且与空气混合后，再进入金属触媒反应器。其中，邻二甲苯与空气中的氧分子的莫尔数比是0.06～0.125。进行氧化反应所使用的金属触媒是球状的氧化铝、氧化镁、二氧化钛及五氧化二钒等氧化金属。进行氧化反应的温度是摄氏350～450度，反应过程中，金属触媒反应器的绝对压力维持1.1～3.5公斤/平方公分。邻二甲苯与空气混合的汽体流过反应器内的金属触媒层的滞流时间是0.7～5秒。当汽态邻二甲苯经氧化反应后且由反应器流出的汽态产物，即为「酞酐粗产物」，其组成通常是酞酐95～96重量百分比、马来酸酐3～5重量百分比、苯甲酸0.5～1.0重量百分比、柠糠酸酐0.05～0.1重量百分比、邻甲苯醛0.02～0.05重量百分比及不纯物0.01～0.03重量百分比。
汽态酞酐粗产物经过第一个冷却程序之后，其中的酞酐与苯甲酸等成分即冷凝成液态，再以酞酐蒸馏程序，分别去除其中所含的轻沸物与重沸物，即得到酞酐成品。其中，所去除的轻沸物，以下简称为「苯甲酸中间产物」，内含有苯甲酸90～98重量百分比；由第一个冷却程序流出的汽态组成再进一步经第二个冷却程序之后，其中的汽态马来酸酐粗产物即冷凝成液态，再利用马来酸酐蒸馏程序去除其中所含的轻沸物与重沸物后，即得到马来酸酐成品。
本发明所示的苯甲酸的纯化方法，是对由酞酐蒸馏程序所得的苯甲酸中间产物，添加沸点高于苯甲酸且具有胺基的物质，并进行热处理后，再进行蒸馏处理。其中，所添加的沸点高于苯甲酸且具有胺基的物质，包括具有一个以上的胺基的物质，但以具有两个或三个胺基的物质较佳，且可为直链、支链、环状与芳香族等结构，例如2，4-甲苯二胺、2，3-甲苯二胺、1，3-苯基二胺、二苯基胺；尤其，具有胺基的物质要与苯甲酸无共沸现象，而且沸点要高于苯甲酸的沸点摄氏15度以上，但以沸点高于苯甲酸的沸点摄氏30度以上较佳。
本发明所示的苯甲酸的纯化方法，添加沸点高于苯甲酸且具有胺基的物质与苯甲酸中间产物中所含苯甲酸的莫尔比为0.03～0.15，但以0.05～0.12较佳；热处理温度为摄氏130～210度，但以摄氏140～180度较佳；热处理时间为0.5～16小时，但以1～8小时较佳。
经热处理后的苯甲酸产物再以批式或连续式蒸馏程序进行苯甲酸精制。批式蒸馏程序的理论板数为8板以上，但以10板以上较佳；批式蒸馏程序的回流比为0.3以上，但以0.5以上较佳。批式蒸馏程序的操作压力为30～80毫巴，但以40～60毫巴较佳；批式蒸馏程序的塔底温度为摄氏142～198度，但以摄氏152～185度较佳。
连续式蒸馏程序的理论板数为8板以上，但以10板以上较佳；连续式蒸馏程序的回流比为0.3以上，但以0.5以上较佳；连续式蒸馏程序的操作压力为30～80毫巴，但以40～60毫巴较佳；连续式蒸馏程序的塔底温度为摄氏168～198度，但以摄氏178～185度较佳。
以下，以具体实施例说明本发明的苯甲酸的纯化方法，即，对由酞酐蒸馏程序所得的苯甲酸中间产物，添加沸点高于苯甲酸且具有胺基的物质进行热处理后，再经过蒸馏处理即得到高纯度的苯甲酸。但解释本发明的权利范围时，应不只仅拘限于实施例。
实施例取邻二甲苯为原料在金属触媒催化下与空气进行氧化反应后，得到苯甲酸中间产物1000克，包含苯甲酸90.0重量百分比、马来酸酐1.0重量百分比、柠糠酸酐0.5重量百分比、邻甲苯醛0.4重量百分比、酞酐8.0重量百分比及不纯物0.1重量百分比；接着投入于三颈瓶中，再投入2，4-甲苯二胺68.6克，在摄氏150度下搅拌2小时。
然后，在三颈瓶上设置内径为5公分、高度50公分且内部装填铁丝网目(wire mesh)填料的蒸馏塔，在压力40毫巴、回流比0.5下进行批式蒸馏。蒸馏塔的塔底温度由开始时的摄氏150度逐步提高至蒸馏结束时的摄氏178度，由塔顶冷凝收集得苯甲酸成品810克。
利用气相色层分析仪对所得到的苯甲酸成品分析结果，苯甲酸成品的纯度大于99.99重量百分比。
比较例1除了不投入间位甲苯二胺外，其余与上述的实施例相同。结果得到的苯甲酸成品810克，纯度为95.96重量百分比，其余为马来酸酐1.23重量百分比、柠糠酸0.62重量百分比、邻甲苯醛0.49重量百分比、酞酐1.65重量百分比及0.05重量百分比的不纯物。
比较例2除了不投入间位甲苯二胺，并将蒸馏塔的铁丝网目(wire mesh)填料高度改为100公分外，其余与上述的实施例相同。结果得到的苯甲酸成品810克，纯度为96.38重量百分比，其余为马来酸酐1.23重量百分比、柠糠酸0.62重量百分比、邻甲苯醛0.49重量百分比、酞酐1.25重量百分比及0.03重量百分比的不纯物。
权利要求
1.一种苯甲酸的纯化方法，其特征在于，对以邻二甲苯为原料在金属触媒催化下进行氧化反应制造酞酐的过程中所得到的苯甲酸中间产物，添加沸点高于苯甲酸且与苯甲酸无共沸现象的具有胺基的物质，经过进行热处理和蒸馏程序后，得到纯化的苯甲酸。
2.根据权利要求1所述的苯甲酸的纯化方法，其特征在于，所添加的具有胺基的物质，其沸点高于苯甲酸的沸点摄氏15度以上。
3.根据权利要求1所述的苯甲酸的纯化方法，其特征在于，所添加的具有胺基的物质，包括具有一个以上的胺基的物质，且可为直链、支链、环状与芳香族结构物质。
4.根据权利要求1所述的苯甲酸的纯化方法，其特征在于，所添加的具有胺基的物质，包括2，4-甲苯二胺、2，3-甲苯二胺、1，3-苯基二胺或二苯基胺。
5.根据权利要求1所述的苯甲酸的纯化方法，其特征在于，所添加的沸点高于苯甲酸且具有胺基的物质与苯甲酸中间产物中所含苯甲酸的莫尔比为0.03～0.15，且进行热处理的温度为摄氏130～210度及进行热处理的时间为0.5～16小时。
6.根据权利要求5所述的苯甲酸的纯化方法，其特征在于，所经过的蒸馏程序为批式或连续式，且蒸馏程序的理论板数为8板以上。
7.根据权利要求6所述的苯甲酸的纯化方法，其特征在于，所经过的批式或连续式蒸馏程序的回流比为0.3以上。
8.根据权利要求6所述的苯甲酸的纯化方法，其特征在于，所经过的批式或连续式蒸馏程序的操作压力为30～80毫巴。
9.根据权利要求6所述的苯甲酸的纯化方法，其特征在于，所经过的批式蒸馏程序的塔底温度为摄氏142～198度。
10.根据权利要求9所述的苯甲酸的纯化方法，其特征在于，所经过的连续式蒸馏程序的塔底温度为摄氏168～198度。
全文摘要
一种苯甲酸的纯化方法，利用沸点高于苯甲酸且具有胺基的物质，对以邻二甲苯为原料进行氧化反应制造酞酐(phthalic anhydride)的过程中所得到的苯甲酸中间产物进行热处理后，再经过蒸馏处理即得到高纯度的苯甲酸。
文档编号C07C63/06GK1709852SQ200510080398
公开日2005年12月21日 申请日期2005年7月4日 优先权日2005年7月4日
发明者谢嵩岳, 庄荣仁, 黄章鉴 申请人:南亚塑胶工业股份有限公司