Polvo de ácido tereftálico, Fórmula molecular C8H6O4, polvo cristalino blanco, ligeramente soluble en agua, insoluble en tetracloruro de carbono, éter, ácido acético y cloroformo, ligeramente soluble en etanol y soluble en licor álcali. Es un compuesto orgánico, es el mayor rendimiento de ácido dicarboxílico. Es sólido a temperatura normal. El calentamiento no se derrite, sublimación por encima de 300 grados. Si se calienta en un recipiente cerrado, se puede fundir a 427 grados. El ácido tereftálico es la materia prima para la producción de poliéster, especialmente tereftalato de polietileno (PET). Existe en hoja de tabaco y gas de combustión. Es un isómero de tres ftalatos y un precursor de PET de poliéster. Se puede usar para hacer ropa y plásticos, resina de poliéster, fibra sintética y plastificante.
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Fórmula química |
C8H6O4 |
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Masa exacta |
166 |
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Peso molecular |
166 |
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m/z |
166 (100.0%), 167 (8.7%) |
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Análisis elemental |
C, 57.84; H, 3.64; O, 38.52 |
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Melting point >300 grados C (lit.), punto de ebullición 214.32 grados C (estimación rugosa), densidad 1.58 g/cm3 a 25 grados C, presión de vapor<0.01 mm Hg (20 ° C), Refractive index 1.5100 (estimate), Flash point 260 ° C, Sealed in dry, room temperature, Solubility 15mg/l (experimental), Acidity coefficient (PKA) 3.51 (at 25 ℃), Morphology crystal powder, Color white, PH value 3.36 (1 mM solution); 2.79(10 mM solution); 2.26(100 mM solution), Slightly soluble in water (0017 g/l at 25 ° C), BRN 1909333, Stable Combustible. Incompatible with strong oxidizing agents.
La PTA se descubrió en el siglo XIX y no se produjo ampliamente hasta 1949, cuando la compañía de la industria química británica, Bonham Chemical Industries, descubrió que la PTA (o su derivado dimetil tereftalato) era la principal materia prima para producir poliéster. En 1981, la producción de PTA del mundo había alcanzado 3.485MT. El primer método de producción industrializado fue la oxidación del ácido nítrico. Con el desarrollo de la industria del poliéster, se han desarrollado métodos para producir PTA a partir de diversas materias primas y a través de múltiples vías (Figura 1). El método más económico y ampliamente utilizado es el método de oxidación de fase líquida de alta temperatura que utiliza xileno como materia prima, que tiene un alto rendimiento y un proceso corto. El método de oxidación de baja temperatura para P-xileno tiene condiciones de reacción suaves y baja corrosividad, pero el proceso es relativamente largo y solo se usa en algunas fábricas. Algunas personas han propuesto primero amonificar y oxidar el p-xileno para producir p-benzonitrilo, y luego hidrolizarlo para producir PTA, pero este método aún no se ha producido en masa. Debido al alto costo de separar el xileno del xileno mixto, también se han desarrollado algunos métodos a partir de otras materias primas. Algunos de estos métodos ya se han industrializado pero no se han desarrollado, mientras que otros solo están en la etapa experimental intermedia.
Polvo de ácido tereftálicofue descubierto en el siglo XIX. No se produjo ampliamente hasta que la British Bonaparte Chemical Industry Company descubrió que el PTA (o su derivado dimetil tereftalato) era la principal materia prima para la fabricación de poliéster en 1949.
Este método fue propuesto por primera vez por la Corporación Medieval en los Estados Unidos y Bonham Chemical Industries en el Reino Unido en 1955, e industrializado por Amoco Chemicals en 1958. La ecuación general de reacción es (Figura 1):
Pero el proceso real es mucho más complejo, y algunas personas creen que pasa por los siguientes pasos (Figura 2):
Debido a que el segundo grupo metilo es difícil de oxidarse, el proceso de reacción se detiene fácilmente en el ácido para metilbenzoico o en la etapa para carboxibenzaldehído. Para continuar la reacción de oxidación, Amoco Chemical Company adopta un proceso de alta temperatura y agrega bromuro de catalizador CO (comúnmente tetrabromoetano) al catalizador de acetato de manganeso de acetato de cobalto (Figura 3).
El bromo producido por el bromuro puede desencadenar una reacción en cadena de la oxidación de radicales libres. Las reacciones de oxidación generalmente se llevan a cabo en reactores de torre. La temperatura de reacción es {0}} grado, pero la mayoría de ellos están por encima de 2 0 0 grados. Las temperaturas más altas pueden acelerar la reacción, reducir los productos intermedios, pero también aumentar los subproductos obtenidos de la descomposición. Debido al hecho de que el calor de reacción se transfiere mediante el agua y el ácido acético solvente generado por la reacción de evaporación, la presión de reacción está relacionada con la cantidad de evaporación, que generalmente varía de 1.5 a 3.0 MPa. El tiempo de residencia es 0. 5-3 horas. El aumento de la concentración de acetato de cobalto y acetato de manganeso puede acortar el tiempo de residencia o reducir la temperatura de reacción. El proceso de oxidación de alta temperatura puede lograr un rendimiento de más del 90% basado en P-xileno. Debido a la alta temperatura de reacción y la presencia de bromo, que tiene un fuerte efecto corrosivo, se requieren materiales revestidos de titanio o titanio para el reactor.
La PTA tiene baja solubilidad en el ácido acético, y el producto de oxidación está en forma de una lechada. Después de la separación centrífuga y el secado, se obtiene la pta cruda sólida, y la impureza más dañina es p-carboxybenzaldehyde (contenido 1000-5000 ppm). La PTA cruda se puede usar para producir poliéster a través del tereftalato de dimetilo, pero un mejor método es la purificación, que usa PTA refinada directamente como materia prima para el poliéster. El método de refinación comúnmente utilizado es el método de hidrogenación adoptado por Amoco Company, que implica disolver la PTA cruda en el agua a alta temperatura y alta presión, luego hidrogenando impurezas en presencia de catalizador de paladio, seguido de cristalización y filtración para obtener el grado de fibra (especificación de pureza adecuada para la giro) refinado con PTA. El contenido del Paraboxibenzaldehído en el producto puede ser inferior a 25 ppm. El rendimiento del ácido tereftálico durante el proceso de refinación es mayor al 97%. Además de la hidrogenación, también hay métodos como la sublimación para la refinación.
El método de oxidación a baja temperatura para el xileno generalmente tiene una temperatura de reacción por debajo de 150 grados, y aunque el acetato de cobalto también se usa como catalizador, el bromuro no se usa. En este punto, para convertir el segundo grupo metilo en un grupo carboxilo, generalmente es necesario agregar un óxido de Co que sea propenso a producir peróxidos durante la reacción de oxidación. Por ejemplo, Mobile Chemical Company en los Estados Unidos utiliza metil etil cetona, Eastman Kodak Company en los Estados Unidos utiliza acetaldehído y Toray Company en Japón usa formaldehído. Después de la oxidación, estas sustancias también generan ácido acético, que es el solvente utilizado durante la oxidación. Tomando el método Dongli como ejemplo, las condiciones de reacción son: temperatura de 120-150 grado, presión de 3MPA y rendimiento del 96%. El método de oxidación a baja temperatura no requiere materiales de titanio en el reactor debido a la ausencia de bromuro y baja temperatura de reacción.
La patente de la compañía alemana federal Henkel, también conocida como la ley de Henkel I. La industrialización fue lograda por Emperor Corporation de Japón. Este método primero convierte el anhídrido ftálico en ftalato de dipotasio, que luego se transloca para obtener tereftalato de dipotasio y luego acidificado (o ácido precipitado) para obtener PTA. El más difícil de estos pasos es la reacción de transposición, que utiliza catalizadores de cadmio o zinc, con una temperatura de reacción de 350-450 grado y una presión de 1-5 MPA. La estructura del reactor también es muy compleja. El sulfato de potasio generado después de la acidificación con ácido sulfúrico es difícil de convertir en hidróxido de potasio para el reciclaje y solo puede usarse como fertilizante de potasio. El método Henkel I tiene costosas materias primas y procesos complejos, por lo que aunque se ha industrializado, no ha sido ampliamente promovido.
La patente de Henkel GmbH en la República Federal de Alemania (procesos 11, 12, 13, 16 en la Figura 4), también conocido como Método Henkel I. La industrialización fue lograda por Emperor Corporation de Japón. Este método primero convierte el anhídrido ftálico en ftalato de dipotasio, que puede convertirse en ftalato de dipotasio a través de la reacción de transposición, y luego acidificar (o precipitado ácido) para obtenerpolvo de ácido tereftálico. El paso más difícil entre estos es la reacción de transposición, que requiere catalizadores de cadmio o zinc, temperatura de reacción de 350-450 grado, presión de 1-5 MPA y una estructura de reactor compleja. El sulfato de potasio generado después de la acidificación con ácido sulfúrico es difícil de convertir en hidróxido de potasio para el reciclaje y solo puede usarse como fertilizante de potasio. El método Henkel I tiene costosas materias primas y tecnología compleja, por lo que aunque se ha industrializado, no se ha promovido ampliamente.
También conocido como el método Henkel II (es decir, los procesos 1, 12, 14, 16 en la Figura 4). Usando el tolueno como materia prima, primero se oxida para producir ACD benzoico, y su sal de potasio se disuelve para producir tereftalato de benceno y dipotasio, que luego se acidifica para formar PTA. La más crítica es la reacción de dismutación, que tiene lugar a 400 grados, 2MPa, y en presencia de dióxido de carbono. Este método fue industrializado por Mitsubishi Chemical Industries en Japón en 1963. Debido a los altos costos, se suspendió en 1975. Sin embargo, debido al hecho de que el tolueno de la materia prima es mucho más barata que el xileno, algunas compañías en ciertos países aún están investigando y mejorando este método.
Polvo de ácido tereftálicose usa intensamente. Más del 90% del ACD tereftálico en el mundo se usa para producir tereftalato de polietileno. Otra aplicación importante de la ACD tereftálica es la producción de plastificantes, incluidos dos tipos: el primer tipo es el tereftalato de dioctil (DOTP), que es el producto de la reacción de esterificación entre el ACD tereftálico y el octanol industrial ({{1 1}} alcohol etilhexil). Es un plastificante de alta calidad con alto punto de inflamación y alta resistividad específica, es especialmente adecuado para la producción de materiales de cable con altos requisitos de resistencia al calor y aislamiento; El segundo es el plastificante de poliéster, que es el producto de la reacción de la polacondensación de esterificación entre el Tereftálico ACD y los poliols (como el dietilenglicol, el trietileno glucol, el glicerol, el propileno glucol, el butanediol, etc.), y su peso molecular es generalmente más pequeño que es un peso de plástico que se aplica como un peso de plástico que es un peso de plástico que es un peso de plástico que es un peso de plástico que se aplica mucho más pequeño que el peso de plástico que es un peso de plástico que es un peso de plástico. a fibra química y envasado de plástico).
Tratamiento de secado: este material se hidroliza fácilmente a altas temperaturas, por lo que el tratamiento de secado antes del procesamiento es importante. Las condiciones de secado recomendadas en el aire son 12 0 grados para 6-8 horas, o 150 grados para 2-4 horas. La humedad debe ser inferior al 0.03%. Si usa un secador de humedad para secar, se recomienda usar 150 grados durante 2.5 horas.
Temperatura de fusión: 225 ~ 275 grados, temperatura recomendada: 250 grados.
Temperatura del molde: 40-60 grado para materiales no reforzados. Es necesario diseñar bien la cámara de enfriamiento del molde para reducir la flexión de las piezas de plástico. La pérdida de calor debe ser rápida y uniforme. Se recomienda que el diámetro de la cámara de enfriamiento del molde sea de 12 mm.
Presión de inyección: medio (máximo hasta 1500 bar).
Velocidad de inyección: se debe usar la velocidad de inyección más rápida posible (ya que PBT se solidifica rápidamente).
Runner and Sprue: se recomienda usar corredores circulares para aumentar la transmisión de presión (fórmula empírica: diámetro de corredor {{0}} espesor de pieza de plástico +1. 5 mm). Se pueden usar varios tipos de puertas. También se pueden usar corredores calientes, pero se debe prestar atención para prevenir la fuga y la degradación del material. El diámetro de la puerta debe estar entre 0. 8 y 1. 0 * t, donde t es el grosor de la parte de plástico. Si es una puerta sumergida, se recomienda tener un diámetro mínimo de 0.75 mm.
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