1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28569
(51) C07C 51/215 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/0431.1
(22) 05.04.2013
(45) 16.06.2014, бюл. №6
(72) Воробьев Павел Борисович; Михайловская
Татьяна Петровна; Чухно Николай Иванович; Югай
Ольга Константиновна
(73) Акционерное общество "Институт химических
наук им. А.Б. Бектурова"
(56) Предварительный патент РК №12728, кл. С07С
51/215, опубл. 17.02.2003г
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗОЙНОЙ
КИСЛОТЫ
(57) Изобретение относится к области
каталитического органического синтеза, а именно к
способам получения бензойной кислоты и может
быть использовано в химической промышленности.
В результате газофазного окисления толуола при
мольном соотношении толуол:О2:Н2О=1:(42-50):(70-
110) на ванадийтитаноловянном катализаторе
(V2O5 - 9,0, ТiO2 - 31,5, SnO2 - 59,5) конверсия
толуола составляет 91,5-95,0%, содержание
побочного продукта СO2 - 5,4-10,0% при выходе
целевого продукта - 60,0-65,6%.
(19)KZ(13)A4(11)28569

2. 28569
2
Изобретение относится к области
каталитического органического синтеза, а именно к
способам получения бензойной кислоты и может
быть использовано в химической промышленности.
Известен способ жидкофазного окисления
толуола кислородом воздуха в присутствии воды и
карбоната натрия при температуре 240-270°С и
давлении 7,5-15,0 МПа при объемном соотношении
толуола и смеси карбоната натрия и воды 1-5:1-5 с
последующим доокислением полученной водной
фазы, подкислением минеральной кислотой и
выделением целевого продукта. (Патент РФ
1369226, С07С 63/06; 51/215, опубл. 09.08.1995).
Недостатками этого способа являются
периодичность, сложность проведения процесса и
его дорогостоящее аппаратурное оформление из-за
высокого атмосферного давления и
многостадийность выделения готового продукта.
Известен способ получения бензойной кислоты
газофазным окислением толуола кислородом
воздуха на ванадиймолибдентитановом
катализаторе при температуре 400°С. Выход
бензойной кислоты и бензальдегида составляет
69%, выход диоксида углерода (СO2) - 23,2%.
(А.К. Умбеткалиев, К. Досумов, Г.М. Асилова.
Известия HAH РК, сер. хим. 2006, №1, с.45-47).
Недостатками данного способа являются
высокая температура процесса, большое содержание
СO2 и загрязнение готового продукта
бензальдегидом.
Наиболее близким по технической сущности и
достигаемому результату к заявляемому
техническому решению является способ получения
бензойной кислоты газофазным окислением толуола
на ванадийтитанцирконийвольфрамовом
катализаторе при температуре 210-240°С и подаче
исходных реагентов в мольном соотношении
толуол:О2:Н2О=1:(48-53):(50-69). Конверсия толуола
составляет 87,0-88,0%, выход бензойной кислоты
61,5-65,2%, выход СO2 - 14,5-16,9%. (Предпатент РК
12728, С07С 51/215, B01J 21/06, B01J 23/20, B01J
23/30, опубл. 17.02.2003).
Недостатками данного способа являются низкая
конверсия толуола, а также большое содержание
побочного продукта СO2.
Задача изобретения заключается в разработке
каталитического способа получения бензойной
кислоты газофазным окислением толуола.
Технический результат состоит в повышении
конверсии толуола и снижении содержания
побочного продукта СO2.
Технический результат достигается способом
газофазного окисления толуола при мольном
соотношении толуол: О2:Н2О=1:(42-50):(70-110) на
ванаийтитаноловянном катализаторе. При этом в
последнем массовое соотношение компонентов
следующее, масс. % : оксид ванадия - 9,0, оксид
титана - 31,5, оксид олова - 59,5.
Существенным отличием данного изобретения
от способа по прототипу является использование в
процессе катализатора, дополнительно содержащего
олово, а также мольное соотношение
толуол:O2:Н2O, которое равно 1:(42-50):(70-110).
Повышенное содержание воды в указанных
соотношениях компонентов и
ванадийтитаноловянного катализатора (V2O5-9,0,
ТiO2-31,5, SnO2-59,5) позволяет повысить
конверсию толуола и снизить содержание
побочного продукта СO2 за счет снижения
прочности связи V=O в данном катализаторе,
приводящее к повышению его активности.
Пример. Способ осуществляется в реакторе
проточного типа с реакционной трубкой из
нержавеющей стали диаметром 20 мм и длиной
1200 мм, в которую загружают 100 мл
ванадийтитаноловянного катализатора (V2O5-9,0,
ТiO2-31,5, SnO2-59,5). Реакционную смесь,
состоящую из 2,45 г паров толуола, 120 л воздуха и
52,7 г воды, что соответствует мольному
соотношению 1:42:110, пропускают через слой
катализатора при температуре 340°С в течении
одного часа.. Продукты реакции улавливают водой
в скрубберах типа эрлифта. Выход бензойной
кислоты - 65,0%, конверсия толуола - 95,0%.
Остальные примеры приведены в таблице.
Таблица
№
опыта,
п/п
Мольное отношение
толуол :О2:Н2O
Температура, °С Конверсия толуола,
%
Выход
бензойной
кислоты, %
Выход CO2,
%
1 1 : 42 : 110 340 95,0 65,0 10,0
2 1 : 50 : 110 320 93,5 62,0 8,0
3 1 : 48 : 110 300 91,5 60,0 5,5
4 1 :42 : 70 340 93,2 63,5 7,3
5 1 :48 : 83 340 92,7 64,9 6,2
6 1 :50 : 70 320 92,6 61,8 5,4
7 1 :50 : 95 340 94,3 65,6 9,2
ПРОТОТИП
8 1:(48-53):(50-69) 210-240 87,0-88,0 61,5-65,2 16,4-20,0
Как видно из таблицы, предлагаемый способ
получения бензойной кислоты позволяет повысить
конверсию толуола по сравнению с прототипом до
91,5-95,0% и снизить содержание побочного

3. 28569
3
продукта СO2 до 5,4-10,0% при сохранении
высокого выхода целевого продукта. Предлагаемый
способ может быть осуществлен на типовом
промышленном оборудовании.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения бензойной кислоты
газофазным окислением толуола на катализаторе,
содержащем оксиды ванадия и титана,
отличающийся тем, что процесс проводят при
мольном соотношении толуол :О2:Н2О=1:(42-
50):(70-110) на катализаторе, дополнительно
содержащем оксид олова.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что
используют ванадийтитаноловянный катализатор
при следующем соотношении компонентов,
масс. % : оксид ванадия - 9,0, оксид титана - 31,5,
оксид олова -59,5.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч