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DE1112508B - Process for maintaining the catalytic effectiveness of cobalt salts during the oxygen oxidation of aromatic hydrocarbons - Google Patents

Process for maintaining the catalytic effectiveness of cobalt salts during the oxygen oxidation of aromatic hydrocarbons

Info

Publication number
DE1112508B
DE1112508B DED27833A DED0027833A DE1112508B DE 1112508 B DE1112508 B DE 1112508B DE D27833 A DED27833 A DE D27833A DE D0027833 A DED0027833 A DE D0027833A DE 1112508 B DE1112508 B DE 1112508B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oxidation
maintaining
aqueous
aromatic
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DED27833A
Other languages
German (de)
Inventor
William Hunt Taplin
Guy Hendrickson Harris
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dow Chemical Co
Original Assignee
Dow Chemical Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dow Chemical Co filed Critical Dow Chemical Co
Publication of DE1112508B publication Critical patent/DE1112508B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/21Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
    • C07C51/255Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of compounds containing six-membered aromatic rings without ring-splitting
    • C07C51/265Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of compounds containing six-membered aromatic rings without ring-splitting having alkyl side chains which are oxidised to carboxyl groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufrechterhaltung der katalytischen Wirksamkeit von Kobaltsalzen während der Sauerstoffoxydation von aromatischen, oxydierbare Seitenketten enthaltenden Kohlenwasserstoffen zu Gemischen aus aromatischen Carbonsäuren, nicht umgesetztem Ausgangsmaterial und nicht sauren Oxydationszwischenprodukten.The invention relates to a method for maintaining the catalytic effectiveness of cobalt salts during the oxygen oxidation of aromatic hydrocarbons containing oxidizable side chains to mixtures of aromatic carboxylic acids, unreacted starting material and non-acidic oxidation intermediates.

Es ist bekannt, die verschiedensten aromatischen Verbindungen, wie Toluol, Xylol, Cumol, Cymol, t-Butyltoluol, d. h. allgemein aromatische Kohlen-Wasserstoffe, die ein aliphatisches Kohlenstoffatom, das mindestens ein Wasserstoffatom trägt, im aromatischen Kern enthalten, mit Sauerstoff in Gegenwart eines Oxydationskatalysators, gewöhnlich einer Kobaltverbindung, zu oxydieren, wobei einer oder mehrere der aliphatischen Substituenten in eine Carboxylgruppe übergeführt werden. Bei diesen Verfahren erfolgt stets nur eine partielle Oxydation, d. h., ein großer und gewöhnlich überwiegender Teil des aromatischen Ausgangsmaterials durchläuft die Oxydation unverändert. Das nicht umgesetzte Ausgangsmaterial muß im Hinblick auf ein wirtschaftliches Arbeiten abgetrennt und dem Verfahren wieder zugeführt werden. Ferner wird von dem verhältnismäßig geringen Teil, der je Durchgang oxydiert wird, wiederum nur ein Teil in die gewünschte Carbonsäure übergeführt. Die anderen Reaktionsprodukte lassen sich in zwei Gruppen einteilen: erstens Zwischenprodukte, wie Alkohole, Aldehyde und Ester, die bei Rückführung in die Oxydationsstufe zu den Säuren oxydiert werden können, und zweitens Nebenprodukte, die nach der Rückführung nicht in Säuren übergeführt werden und außerdem den Katalysator vergiften können.It is known to use a wide variety of aromatic compounds, such as toluene, xylene, cumene, cymene, t-butyltoluene; d. H. general aromatic hydrocarbons, which has an aliphatic carbon atom bearing at least one hydrogen atom in the aromatic Contain core, with oxygen in the presence of an oxidation catalyst, usually a cobalt compound, to oxidize, with one or more of the aliphatic substituents in a carboxyl group be transferred. In these processes only partial oxidation takes place, i. H., a large and usually predominant part of the aromatic starting material undergoes oxidation unchanged. The unconverted starting material must work economically separated and fed back into the process. Furthermore, it is proportionate small part, which is oxidized per pass, in turn only a part into the desired carboxylic acid convicted. The other reaction products can be divided into two groups: first, intermediates, such as alcohols, aldehydes and esters, which when returned to the oxidation stage to the acids Can be oxidized, and secondly, by-products that are not converted into acids after recycling can be transferred and also poison the catalyst.

Weiterhin war es aus den britischen Patentschriften 757 455 und 757 658 bekannt, die in dem bei der Oxydation von Alkylbenzolen anfallenden Oxydationsgemisch enthaltenen rohen Alkylbenzolmonocarbonsäuren durch Extraktion mit wäßrig-alkalischen Lösungen, die einen pH-Wert von 7 bis 8 aufweisen, zu entziehen und diese hieraus in bekannter Weise, z. B. durch Ansäuern mit Mineralsäuren, abzuscheiden. Furthermore, it was from British Patents 757,455 and 757,658 known to withdraw the raw Alkylbenzolmonocarbonsäuren contained in the obtained in the oxidation of alkylbenzenes oxidizing mixture by extraction with aqueous alkaline solutions having a pH value of 7 and 8, and this from this in a known manner, for. B. by acidification with mineral acids, to be deposited.

Die nach der Extraktion mit schwachem Alkali verbliebene organische Phase enthält einen größeren Anteil des nicht umgesetzten Kohlenwasserstoffes, Zwischenprodukte, die bei weiterer Oxydation in die Säure übergeführt werden können, und nicht zu der Säure oxydierbare Nebenprodukte, von denen mindestens einige Anlaß zur Vergiftung des Oxydationskatalysators geben.The organic phase remaining after the extraction with weak alkali contains a larger proportion of the unreacted hydrocarbon, intermediate products which, upon further oxidation, are converted into the Acid can be converted, and by-products not oxidizable to the acid, of which at least some give rise to poisoning of the oxidation catalyst.

Will man die Sauerstoffoxydation der Alkylbenzole Verfahren zur AufrechterhaltungIf one wants to maintain the oxygen oxidation of the alkylbenzenes

der katalytischen Wirksamkeit
von Kobaltsalzen während der Sauerstoffoxydation von aromatischen Kohlenwasserstoffen
the catalytic effectiveness
of cobalt salts during the oxygen oxidation of aromatic hydrocarbons

Anmelder:Applicant:

The Dow Chemical Company,
Midland, Mich. (V. St. A.)
The Dow Chemical Company,
Midland, me. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,Representative: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälte
and Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
Munich 27, Pienzenauer Str. 2, patent attorneys

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 6. Mai 1957 (Nr. 657 128)
Claimed priority:
V. St. v. America 6 May 1957 (No. 657 128)

William Hunt Taplin und Guy Hendrickson Harris,William Hunt Taplin and Guy Hendrickson Harris,

Concord, Calif. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden
Concord, Calif. (V. St. Α.),
have been named as inventors

durch Rückführung der unumgesetzten Ausgangsstoffe und Oxydationszwischenprodukte in das Ausgangsgemisch kontinuierlich gestalten, so ist es erforderlich, die den Katalysator vergiftenden Nebenprodukte abzutrennen.by recycling the unreacted starting materials and oxidation intermediates into the starting mixture continuous, so it is necessary to remove the by-products that poison the catalyst to separate.

Es wurde nun gefunden, daß die Wirksamkeit des bei der Oxydation mit Sauerstoff eingesetzten Kobaltkatalysators aufrechterhalten werden kann, wenn man das nach der Extraktion mit schwachem Alkali erhaltene Gemisch einer weiteren Extraktion mit starkem Alkali unterwirft.It has now been found that the effectiveness of the cobalt catalyst used in the oxidation with oxygen can be maintained by using that obtained after the weak alkali extraction Subject mixture to further extraction with strong alkali.

Die Erfindung betrifft daher ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren, bei dem das bei der teilweisen Oxydation eines aromatischen Kohlenwasserstoffes mit molekularem Sauerstoff, bevorzugt mit Luft, in Gegenwart eines Kobaltsalzes erhaltene Oxydationsgemisch zunächst mit einem wäßrigen Lösungsmittel vom Pj1 5 bis 9, vorzugsweise 7 bis 8, in Berührung gebracht wird. Dabei wird die im Gemisch enthaltene Säure in deren Salz übergeführt und in der wäßrigen Phase gelöst. Die wäßrige Phase wird dann von der organischen Phase abgetrennt und hieraus die. Säure in bekannter Weise durch Ansäuern mit einer Mine-The invention therefore relates to a continuously operating process in which the oxidation mixture obtained from the partial oxidation of an aromatic hydrocarbon with molecular oxygen, preferably with air, in the presence of a cobalt salt is first obtained with an aqueous solvent of Pj 1 5 to 9, preferably 7 to 8, is brought into contact. The acid contained in the mixture is converted into its salt and dissolved in the aqueous phase. The aqueous phase is then separated from the organic phase and from this the. Acid in a known manner by acidification with a mineral

109 677/222109 677/222

ralsäure abgeschieden und durch Filtrieren oder Abschleudern isoliert.Ralsäure deposited and isolated by filtering or centrifuging.

Die verbleibende organische Phase enthält das nicht umgesetzte aromatische Ausgangsmaterial, Oxydationszwischenprodukte, Nebenprodukte und Katalysatorgifte. Durch Behandeln dieser organischen Phase oder eines Teiles derselben mit einer wäßrig-alkalischen Lösung (pH>10) werden Verunreinigungen und andere Katalysatorgifte gelöst. Nach dem Abtrennen der wäßrigen Phase ist die organische Phase so weit gereinigt, daß sie in das Oxydationsgefäß zurückgeführt werden kann.The remaining organic phase contains the unreacted aromatic starting material, oxidation intermediates, by-products and catalyst poisons. By treating this organic phase or part thereof with an aqueous alkaline solution (p H> 10) impurities and other catalyst poisons are dissolved. After the aqueous phase has been separated off, the organic phase is purified to such an extent that it can be returned to the oxidation vessel.

Da die Bildung von Verunreinigungen und Katalysatorgiften im allgemeinen langsamer erfolgt als die Bildung der Carbonsäure, ist es vorzuziehen, nur einen Teil, z. B. ein Drittel oder die Hälfte, des aus dem Reaktionsgefäß abfließenden Gemisches der zweiten Extraktion zu unterwerfen, während der Rest direkt nach der ersten Extraktion in das Reaktionsgefäß zurückgeführt wird. Since the formation of impurities and catalyst poisons is generally slower than that Formation of the carboxylic acid, it is preferable to use only a part, e.g. B. a third or half of the to subject the mixture flowing out of the reaction vessel to the second extraction, while the remainder is returned to the reaction vessel immediately after the first extraction.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand einer Zeichnung (Fließschema) schematisch dargestellt. The method according to the invention is shown schematically on the basis of a drawing (flow diagram).

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß der aromatische Kohlenwasserstoff, der Katalysator und Sauerstoff in ein Reaktionsgefäß 1 geführt werden. Von dort gelangt das abfließende Reaktionsgemisch in den Extraktor2, in dem es bei pH 5 bis 9 mit einem schwachen wäßrigen Alkali in Berührung gebracht wird. Die wäßrige Phase des Extraktes enthält das Salz der Alkylbenzolmonocarbonsäure, aus dem diese in bekannter Weise durch Ansäuern und Abfiltrieren abgeschieden werden kann.It can be seen from the drawing that the aromatic hydrocarbon, the catalyst and oxygen are fed into a reaction vessel 1. From there, the flowing reaction mixture passes into the Extraktor2 in which it is brought at pH 5 to 9 with a weak aqueous alkali into contact. The aqueous phase of the extract contains the salt of the alkylbenzene monocarboxylic acid, from which it can be separated out in a known manner by acidification and filtration.

Die aus dem Extraktorl abfließende organische Phase wird ganz oder zum Teil in den Extraktor3 geleitet, wo sie mit einem starken wäßrigen Alkali (pH>10) in Berührung gebracht wird, wobei Nebenprodukte und Katalysatorgifte abgetrennt werden. Die organische Phase wird dann in das Oxydationsgefäß zurückgeführt. Der Teil der aus dem Extraktor 2 erhaltenen organischen Phase, der gegebenenfalls nicht durch den Extraktor 3 geschickt worden ist, wird direkt in das Reaktionsgefäß zurückgeführt.The effluent from the Extraktorl organic phase is passed in whole or in part in the Extraktor3, where it is brought into contact with a strong aqueous alkali (p H> 10), said by-products and catalyst poisons are removed. The organic phase is then returned to the oxidation vessel. The part of the organic phase obtained from the extractor 2 which may not have been sent through the extractor 3 is returned directly to the reaction vessel.

Als Lösungsmittel im Extraktor 2 wird vorzugsweise eine wäßrige Pufferlösung mit einem pH-Wert von 7 bis 8 angewandt. Hierfür geeignet sind in Wasser gelöste Alkalicarbonate und -bicarbonate, wobei Natriumbicarbonat bevorzugt wird. Es können auch Lösungen von Alkalihydroxyden verwendet werden, wobei die zuzusetzende Menge durch den pH-Wert der wäßrigen Phase in dem Extraktor vorgeschrieben wird. Übliche pH-Meß- oder -Anzeigeverfahren können zur Regelung des Lösungsmittelzusatzes in dem Extraktor 2 verwendet werden, damit der pH-Wert der wäßrigen Phase zwischen 5 und 9 gehalten wird. Die Verwendung von Alkalihydroxydlösungen in so großer Verdünnung, daß der pH-Wert der zugesetzten Lösung ungefähr dem der wäßrigen Phase gleichkommt, hat in der Praxis Nachteile wegen der zu handhabenden großen Lösungsmittelvolumina.As the solvent in the extractor 2, an aqueous buffer solution having a pH value is preferably applied 7 to 8 Alkali metal carbonates and bicarbonates dissolved in water are suitable for this purpose, sodium bicarbonate being preferred. It can also be used solutions of alkali metal hydroxides, wherein the amount to be added by the pH value of the aqueous phase is prescribed in the extractor. Usual p H -Meß- or -Anzeigeverfahren can be used to control the solvent addition in the extractor 2, so that the pH value of the aqueous phase is kept 5 to 9 The use of alkali metal hydroxide solutions in such great dilution that the pH value of the added solution amounts to approximately to of the aqueous phase, has drawbacks in practice because of the large to handle volumes of solvent.

Die in dem Extraktor 2 angewandte Menge an Lösungsmittel ist nicht ausschlaggebend. Es ist jedoch zu beachten, daß die Menge ausreichend ist, um die gesamte in dem Oxydationsgemisch enthaltene Carbonsäure zu neutralisieren bzw. herauszulösen. Ein großer Überschuß ist aus wirtschaftlichen Gründen unvorteilhaft, weil der überschüssige Teil verlorengeht. Am vorteilhaftesten arbeitet man, wenn man die Alkalität des wäßrigen Lösungsmittels so wählt, daß der gesamte Anteil der gebildeten Carbonsäure extrahiert wird.The amount of solvent used in the extractor 2 is not critical. However, it is note that the amount is sufficient to cover all of the carboxylic acid contained in the oxidation mixture to neutralize or to dissolve. A large surplus is for economic reasons unfavorable because the excess part is lost. The best way to work is to use the Selects the alkalinity of the aqueous solvent so that the entire proportion of the carboxylic acid formed is extracted will.

Das für den Extraktor 3 verwendete wäßrige Lösungsmittel soll einen pH-Wert von mindestens 10 und bevorzugt von mindestens 11 besitzen, d. h., es ist erforderlich, ein Alkalihydroxyd, vorzugsweise Natriumhydroxyd, zu verwenden. Konzentration und Menge des wäßrig-alkalischen Lösungsmittels sind so lange ohne Bedeutung, wie die zu behandelnde organische Phase mit einer wäßrigen Phase innig in Berührung gebracht wird, deren pH-Wert bei mindestens 10 gehalten wird.The aqueous solvent used for the extractor 3 is intended to use a pH value of at least 10 and preferably have at least 11, that is, it is necessary, a alkali metal hydroxide, preferably sodium hydroxide. Concentration and amount of aqueous alkaline solvent are as long as the phase to be treated is brought organic with an aqueous phase into intimate contact without significance, whose pH value is maintained at at least 10 degrees.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert.The invention is illustrated by the following examples.

Beispiel 1example 1

Ein Oxydationsgemisch, wie es durch 25stündige Oxydation von 11,33 kg handelsüblichem o-Xylol, das etwa 9«/o m-Xylol enthielt, bei 140° C mit Hilfe von 64,5 g Kobaltäthylhexanat als Katalysator erhalten worden war, wurde mit einer zur Extraktion der Toluylsäure ausreichenden Menge 8°/oiger wäßriger Natriurnbicarbonatlösung in Berührung gebracht. Die organische Phase wurde von der Bicarbonatlösung abgetrennt und dann in gleicher Weise erschöpfend mit 8O°/oiger Natriumhydroxydlösung extrahiert. Die organische Phase wurde dann mit der Menge frischem Xylol und Katalysator, um die ursprünglichen Mengen wiederherzustellen, ergänzt und die Oxydation in kontinuierlicher Weise fortgesetzt, wobei eine Temperatur von 140° C aufrechterhalten und 19 Mol Luft je Stunde eingeleitet wurden. Alle 2,5 Stunden wurde ein Drittel des Reaktionsgemisches abgenommen und mit dem gleichen Volumen 8%iger wäßriger Natriumbicarbonatlösung und jedes dritte Mal die organische Phase mit dem gleichen Volumen 8%iger wäßriger Natronlauge extrahiert. Die organischen Phasen wurden dann zusammen mit ausreichend frischem Xylol und Katalysator zur Ergänzung von Verlusten oder der verbrauchten Menge in das Reaktionsgefäß zurückgeführt. An oxidation mixture, such as that obtained by oxidizing 11.33 kg of commercially available o-xylene for 25 hours, which contained about 9% m-xylene, at 140 ° C with the help of 64.5 g of cobalt ethyl hexanate had been obtained as a catalyst, was used to extract the Toluic acid brought into contact with a sufficient amount of 8% aqueous sodium bicarbonate solution. the organic phase was separated from the bicarbonate solution and then exhausted in the same way extracted with 80% sodium hydroxide solution. The organic phase was then fresh with the lot Xylene and catalyst to restore the original amounts, supplements and the oxidation in Continued continuously, maintaining a temperature of 140 ° C and 19 moles of air were initiated per hour. One third of the reaction mixture was removed every 2.5 hours and with the same volume of 8% aqueous sodium bicarbonate solution and every third time the organic Phase extracted with the same volume of 8% aqueous sodium hydroxide solution. The organic phases were then along with enough fresh xylene and catalyst to supplement losses or the amount used is returned to the reaction vessel.

Nach 109 Stunden wurde diese Arbeitsweise abgebrochen. Während des ganzen Versuchs wurde die Wirksamkeit des Katalysators durch Bestimmung des Sauerstoffgehalts in dem entweichenden Gas verfolgt. Dieser stieg niemals über 4% und betrug am Ende des Versuchs nur 2,5%, woran zu erkennen ist, daß der Katalysator seine Wirksamkeit behalten hatte, d. h. durch das erfindungsgemäße Vorgehen keine Katalysatörgifte entstehen.This procedure was discontinued after 109 hours. During the whole experiment the The effectiveness of the catalyst is monitored by determining the oxygen content in the escaping gas. This never rose above 4% and was only 2.5% at the end of the experiment, from which it can be seen that the catalyst had retained its effectiveness, d. H. by the procedure according to the invention none Catalyst poisons arise.

Es wurden insgesamt 14,4 kg Xylol verbraucht. Nach dem Ansäuern der Bicarbonatauszüge fielen 15,2 kg praktisch reine Toluylsäure aus, wovon 95 °/o aus dem o-Isomeren bestanden.A total of 14.4 kg of xylene were consumed. After acidifying the bicarbonate extracts fell 15.2 kg of practically pure toluic acid, of which 95% consisted of the o-isomer.

Beispiel 2Example 2

Das nach Beendigung des im Beispiel 1 beschriebenen Versuchs in dem Reaktionsgefäß zurückgebliebene Reaktionsgemisch wurde auf 140° C erwärmt und der Versuch in gleicher Weise fortgesetzt, mit dem Unterschied, daß nach jeder Bicarbonatextraktion mit Natriumhydroxyd extrahiert wurde. Im Verlauf von 100 Stunden blieb der Katalysator hochwirksam; die Toluylsäure wurde in gleicher Ausbeute und Reinheit wie im Beispiel 1 erhalten.That which remained in the reaction vessel after completion of the experiment described in Example 1 The reaction mixture was heated to 140 ° C. and the experiment was continued in the same way, with the difference that after each bicarbonate extraction was extracted with sodium hydroxide. In the course the catalyst remained highly effective after 100 hours; the toluic acid was in the same yield and purity as in Example 1 obtained.

Beispiel 3Example 3

Bei sonst gleicher Arbeitsweise wie im Beispiel 2 wurde die Bicarbonatlösung durch eine wäßrige Lösung von Natriumcarbonat (pH 7,5) ersetzt. Die Ergebnisse waren mit denen des Beispiels 2 praktisch identisch.In otherwise the same manner as in Example 2, the bicarbonate solution was replaced by an aqueous solution of sodium carbonate (p H 7.5). The results were practically identical to those of Example 2.

Beispiel 4Example 4

Bei einem sonst gleichen Versuch wie im Beispiel 2 wurde die dem ersten Extraktor zugeführte Bicarbonatlösung durch eine etwa 8%ige Natronlauge ersetzt. Der Zusatz der Natronlauge erfolgte derart, daß der pH-Wert der wäßrigen Phase stets bei etwa 7,5 blieb. Die Ergebnisse waren praktisch mit denen von Beispiel 2 identisch.In an otherwise identical experiment as in Example 2, the bicarbonate solution fed to the first extractor was replaced by an approximately 8% strength sodium hydroxide solution. The addition of the sodium hydroxide was such that the pH value always remained the aqueous phase at about 7.5. The results were practically identical to those of Example 2.

Beispiel 5Example 5

Unter sonst gleichen Bedingungen, wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde die Extraktion mit Natriumhydroxydlösung in der zweiten Stufe unterlassen, d. h. die nach der Bicarbonatextraktion in der ersten Stufe erhaltene organische Phase unmittelbar zurückgeführt. Under otherwise identical conditions as described in Example 1, the extraction with sodium hydroxide solution was carried out omit in the second stage, d. H. those after bicarbonate extraction in the first Stage obtained organic phase returned immediately.

Die Oxydation verlief zwar während der ersten 38 Stunden normal, d. h., es waren weniger als 5°/o Sauerstoff in dem entweichenden Gas enthalten. Mit der Zunahme der Konzentration der Katalysatorgifte fiel jedoch die Wirksamkeit des Katalysators nach und nach ab, so daß während der nächsten 20 Stunden der Sauerstoffgehalt in dem entweichenden Gas auf 10% anstieg. Durch wiederholten Zusatz größerer Mengen an frischem Katalysator konnte jedoch die Wirksamkeit nicht wiederhergestellt werden, so daß nach weiteren 20 Stunden kaum noch eine Oxydation stattfand. Auch als die Bicarbonatlösung durch eine Natriumcarbonatlösung (pH 9,4) ersetzt wurde, konnte der Wirkungsgrad des Verfahrens nicht wieder gesteigert werden, obgleich die Anwendung einer solchen Lösung bei einem Versuch, bei dem die Extraktion in der zweiten Stufe mit einer Natriumcarbonatlösung (pH Ξ> 10) vorgenommen wurde, völlig befriedigend war.The oxidation proceeded normally during the first 38 hours, that is, less than 5% oxygen was contained in the escaping gas. With the increase in the concentration of the catalyst poisons, however, the effectiveness of the catalyst gradually fell, so that the oxygen content in the escaping gas rose to 10% over the next 20 hours. However, repeated addition of larger amounts of fresh catalyst could not restore the effectiveness, so that after a further 20 hours there was hardly any oxidation. Was replaced as the bicarbonate solution by a sodium carbonate solution (p H 9.4), the efficiency of the method could not be increased again, although the use of such a solution in an experiment in which the extraction in the second stage with a sodium carbonate solution (p H Ξ> 10) was made completely satisfactory.

Beispiel 6Example 6

4545

Unter sonst gleicher Bedingung, wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde ein Überschuß einer 5°/oigen wäßrigen Natriumhydroxydlösung als einziges Extraktionsmittel verwendet, so daß der pH-Wert der wäßrigen Phase größer als 10 war.Under otherwise the same condition as described in Example 1, an excess of a 5 ° / o aqueous sodium hydroxide solution was used as the sole extracting agent so that the pH value of the aqueous phase was greater than 10 degrees.

Wenn auch die Katalysatorgifte wirksam aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt wurden und die Aktivität des Katalysators bei dem Verfahren unverändert blieb, so war doch die durch Ansäuern der wäßrigalkalischen Lösung erhaltene Toluylsäure stark ver- färbt und weniger als 90 % rein.Even if the catalyst poisons were effectively separated from the reaction mixture and the activity of the catalyst remained unchanged in the process, the toluic acid obtained by acidifying the aqueous alkaline solution was strongly colors and less than 90% pure.

Beispiel 7Example 7

Aus einem Oxydationsgemisch, wie es durch Luftoxydation von 340 g p-tert.-ButyltoIuol bei 140° C in Gegenwart von 2,23 g Kobaltäthylhexanat und 50 ecm Benzol — zur besseren Abtrennung des Wassers mit Hilfe eines Wasserabscheiders — erhalten worden war, wurden in Abständen von ungefähr 8 Stunden Teile des Inhalts zur Analyse und zur alkalischen Extraktion der entstandenen p-tert.-Butylbenzoesäure und Nebenprodukten entnommen. Wurde das aus dem Reaktionsgefäß abgenommene Produkt mit gesättigter wäßriger Natriumbiearbonatlösung extrahiert und der wäßrige Auszug anschließend angesäuert, so erhielt man reine, weiße p-tert.-Butylbenzoesäure in guter Ausbeute. Wurde an Stelle einer Natriumbiearbonatlösung eine gesättigte wäßrige Lösung von Natriumcarbonat zur Extraktion verwendet, so erhielt man praktisch die gleichen Ergebnisse, obgleich die erhaltene p-tert.-Butylbenzoesäure eine etwas geringere Reinheit besaß. Wurde jedoch an Stelle einer Bicarbonat- oder Carbonatlösung eine 5°/oige wäßrige Natronlauge ohne Einstellung des pH-Wertes verwendet, so erhielt man eine stark verfärbte und verunreinigte p-tert.-Butylbenzoesäure.From an oxidation mixture, as it had been obtained by air oxidation of 340 g of p-tert-butyltoIuene at 140 ° C in the presence of 2.23 g of cobalt ethylhexanate and 50 ecm of benzene - for better separation of the water with the aid of a water separator - were in At approximately 8-hour intervals, parts of the contents were removed for analysis and for alkaline extraction of the p-tert-butylbenzoic acid and by-products formed. If the product removed from the reaction vessel was extracted with saturated aqueous sodium carbonate solution and the aqueous extract was then acidified, pure, white p-tert-butylbenzoic acid was obtained in good yield. If, instead of a sodium carbonate solution, a saturated aqueous solution of sodium carbonate was used for the extraction, practically the same results were obtained, although the p-tert-butylbenzoic acid obtained was somewhat less pure. However, when, instead of a bicarbonate or carbonate using a 5 ° / o aqueous sodium hydroxide solution without adjusting the p H -value, so obtaining a strongly discolored and contaminated p-tert-butylbenzoic acid.

Wurde also nur eine einzige Extraktion durchgeführt und als Extraktionsmittel wäßriges Natriumbicarbonat oder -carbonat verwendet, so war das erhaltene Endprodukt zwar sehr rein, doch häuften sich allmählich Katalysatorgifte an, während bei starkem Alkali als Extraktionsmittel die Katalysatorgifte zwar abgetrennt wurden, das Endprodukt aber recht unrein anfiel. Durch Anwendung der zweistufigen Extraktion, wie sie im Beispiel 1 beschrieben ist, bei der Natriumcarbonat oder -bicarbonat bei der ersten und Natriumhydroxyd bei der zweiten Stufe verwendet wurde, wird ständig ein Endprodukt hoher Reinheit erzeugt und gleichzeitig eine Anhäufung von Katalysatorgiften vermieden.So only a single extraction was carried out and aqueous sodium bicarbonate was used as the extractant or carbonate was used, the end product obtained was very pure, but accumulated gradually catalyst poisons, while with strong alkali as extraction agent the catalyst poisons were separated, but the end product was quite impure. By using the two-stage extraction, as described in Example 1, in the case of sodium carbonate or bicarbonate in the first and Sodium hydroxide used in the second stage will consistently be an end product of high purity generated and at the same time an accumulation of catalyst poisons avoided.

Ähnliche (wie die oben beschriebenen) Ergebnisse werden erzielt, wenn man das erfindungsgemäße Verfahren bei der katalytischen Luftoxydation aromatischer Kohlenwasserstoffe, wie m- und p-Xylol, Tri- und Tetramethylbenzole, Cumol, Cymol, tert.-Butyltoluol, tert.-Amyltoluol, d. h. Verbindungen der allgemeinen FormelSimilar (as described above) results are obtained when using the method according to the invention in the catalytic air oxidation of aromatic hydrocarbons, such as m- and p-xylene, tri- and tetramethylbenzenes, cumene, cymene, tert-butyltoluene, tert-amyltoluene, d. H. Connections of general formula

CH3 CH 3

-L[(C„H2K) —-L [(C "H 2K ) -

in der η eine ganze Zahl von 1 bis 5 und χ eine ganze Zahl von 0 bis 4 und nicht größer als 1 ist, wenn n=2 oder größer als 2 ist, anwendet.in which η is an integer from 1 to 5 and χ is an integer from 0 to 4 and not greater than 1 when n = 2 or greater than 2, applies.

Um zu vermeiden, daß komplizierte zusammengesetzte Carbonsäuregemische als Endprodukte entstehen, werden bevorzugt nur solche Kohlenwasserstoffe, die nicht mehr als eine aliphatische Seitenkette mit mehr als einem Kohlenstoffatom haben, verwendet, d. h., wenn η größer als 1 ist, sollte χ nicht größer als 1 sein.In order to avoid complex carboxylic acid mixtures being formed as end products, only those hydrocarbons which have no more than one aliphatic side chain with more than one carbon atom are preferably used, i.e. if η is greater than 1, χ should not be greater than 1 .

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Verfahren zur Aufrechterhaltung der katalytischen Wirksamkeit von Kobaltsalzen während der Sauerstoffoxydation von aromatischen, oxydierbare Alkylseitenketten als einzige Substituenten am aromatischen Kern enthaltenden Kohlenwasserstoffen zu Gemischen aus aromatischen Carbonsäuren, nicht umgesetztem Ausgangsmaterial und nicht sauren Oxydationszwischenprodukten, dadurch gekennzeichnet, daß man das bei der Oxydation erhaltene Gemisch zunächst mit der wäßrigen Lösung eines schwachen Alkalis unter Aufrechterhaltung eines pH-Wertes von 5 bis 9 extrahiert, die wäßrige Phase abtrennt und dann die organische Phase mit der wäßrigen Lösung eines starken Alkalis unter Aufrechterhai-1. A process for maintaining the catalytic effectiveness of cobalt salts during the oxygen oxidation of aromatic, oxidizable alkyl side chains containing hydrocarbons as the only substituents on the aromatic nucleus to form mixtures of aromatic carboxylic acids, unreacted starting material and non-acidic oxidation intermediates, characterized in that the one obtained in the oxidation mixture was extracted first with the aqueous solution of a weak alkali while maintaining a p H -value 5-9, separating the aqueous phase and then the organic phase with the aqueous solution of a strong alkali under Aufrechterhai- tung eines pH-Wertes von mindestens 10 extrahiert. tung a p H -value of at least extracted 10th 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als schwaches Alkali Natriumcarbonat und als starkes Alkali Natriumhydroxyd verwendet.2. The method according to claim 1, characterized in that that the weak alkali is sodium carbonate and the strong alkali is sodium hydroxide used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in kontinuierlicher Weise arbeitet.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that one in continuous Way works. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 757 455, 757 658.References considered: British Patent Nos. 757 455, 757 658. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
DED27833A 1957-05-06 1958-04-08 Process for maintaining the catalytic effectiveness of cobalt salts during the oxygen oxidation of aromatic hydrocarbons Pending DE1112508B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US816420XA 1957-05-06 1957-05-06

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB757658A (en) * 1953-07-20 1956-09-19 Bataafsche Petroleum A process for separating tertiary-alkyl substituted benzoic acids from mixtures containing said acids
GB757455A (en) * 1953-07-20 1956-09-19 Bataafsche Petroleum A process for the separation of tertiary-alkyl-substituted benzoic acids from mixtures containing said acids

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