חומצה טרפתלית (PTA)התגלה במאה ה-19. רק ב-1949, כאשר חברת התעשייה הכימית הבריטית, benemen, גילתה ש-PTA (או הנגזרת שלו dimethyl terphthalate) הוא חומר הגלם העיקרי לייצור פוליאסטר, הוא החל להיות מיוצר באופן נרחב. בשנת 1981, תפוקת ה-PTA העולמית הגיעה ל-3.485 מ'. שיטת הייצור המתועשת הראשונה הייתה חמצון חומצה חנקתית. עם התפתחות תעשיית הפוליאסטר, פותחה שיטה לייצור PTA ממגוון חומרי גלם ובאמצעות מגוון דרכים (איור 1). השיטה החסכונית והנפוצה ביותר היא שיטת החמצון בשלב נוזלי בטמפרטורה גבוהה באמצעות p-xylene כחומר גלם (ראה טבלת הצבעים), בעלת תפוקה גבוהה ותהליך קצר. לחמצון ה-p-xylene בטמפרטורה נמוכה יש תנאי תגובה מתונים וקורוזיה מועטה, אך התהליך הוא ארוך ומשמש רק במפעלים בודדים. הוצע גם ש-p-xylene עובר אמוניה ומחמצן לייצור p-phenylenennitrile, ולאחר מכן מבצע הידרוליזה לייצור PTA. עם זאת, שיטה זו לא הופקה בקנה מידה גדול. בשל העלות הגבוהה של הפרדת p-xylene מקסילן מעורב, פותחו גם כמה שיטות שמתחילות מחומרי גלם אחרים. למרות שחלק מהשיטות הללו מתועשות במשך זמן רב, הן לא פותחו, בעוד שאחרות נמצאות רק בשלב ניסוי ביניים.
חמצון שלב נוזלי בטמפרטורה גבוהה של p-xylene:
חוק זה הוצע לראשונה על ידי החברה האמריקאית מימי הביניים וחברת התעשייה הכימית הבריטית bnemen בשנת 1955, והוא תועש על ידי חברת הכימיקלים האמריקאית Amoco בשנת 1958. נוסחת התגובה הכוללת היא (איור 1):
עם זאת, התהליך בפועל הוא הרבה יותר מסובך. יש אנשים שחושבים שזה דרך השלבים הבאים (איור 2):
מכיוון שלא קל לחמצן את קבוצת המתיל השנייה, קל לעצור את תהליך התגובה בשלב של חומצה p-methylbenzoic או p-carboxybenzaldehyde. על מנת להמשיך את תגובת החמצון, חברת הכימיקלים Amoco מאמצת את התהליך של טמפרטורה גבוהה והוספת ברומיד קו-קטליזטור (בדרך כלל טטרברומואטאן) לזרז קובלט אצטט מנגן אצטט.
ברום המיוצר על ידי ברומיד יכול לעורר את תגובת חמצון השרשרת המייצרת רדיקלים חופשיים. תגובת החמצון מתבצעת בדרך כלל בכור מגדל. טמפרטורת התגובה היא {{0}} מעלות, אך רובן גבוהות מ-200 מעלות. טמפרטורה גבוהה יותר יכולה להאיץ את התגובה ולהפחית את תוצרי הביניים, אך גם תוצרי הלוואי מהפירוק גדלים. מכיוון שחום התגובה מוסר על ידי המים וחומצה אצטית הממס המיוצרים על ידי תגובת האידוי, לחץ התגובה קשור לכמות האידוי, בדרך כלל 1.5-3.0mpa. זמן השהייה הוא 0.5 ~ 3H. העלייה בריכוז של קובלט אצטט ומנגן אצטט יכולה לקצר את זמן השהייה או להפחית את טמפרטורת התגובה. התשואה של p-xylene בתהליך החמצון בטמפרטורה גבוהה יכולה להגיע ליותר מ-90 אחוז. בשל טמפרטורת התגובה הגבוהה והנוכחות של ברום, בעל אפקט קורוזיה חזק, הכור זקוק לחומר ציפוי טיטניום או טיטניום.
ל-PTA מסיסות מועטה בחומצה אצטית, ותוצר החמצון הוא בצורת תמיסה. לאחר צנטריפוגה וייבוש, מתקבל PTA גולמי מוצק. הטומאה המזיקה ביותר היא p-carboxybenzaldehyde (תכולה: 1000-5000ppm). ניתן להשתמש ב-PTA גולמי לייצור פוליאסטר באמצעות דימתיל טרפתלאט, אך שיטה טובה יותר היא טיהור, באמצעות PTA מזוקק כחומר הגלם של פוליאסטר ישירות. שיטת הזיקוק הנפוצה היא שיטת ההידרוגנציה שאומצה על ידי Amoco, כלומר, ה-PTA הגולמי מומס במים בטמפרטורה ולחץ גבוהים, ואז הזיהומים עוברים הידרוגן בנוכחות זרז פלדיום, ולאחר מכן מתגבשים ומסננים לקבלת דרגת סיבים. (מפרט טוהר מתאים לספינינג). התוכן של p-carboxybenzaldehyde במוצר יכול להיות פחות מ-25ppm. התשואה של חומצה טרפתלית בתהליך הזיקוק היא יותר מ-97 אחוזים. בנוסף להידרוגנציה, שיטות הזיקוק כוללות סובלימציה.
חמצון בטמפרטורה נמוכה של p-xylene טמפרטורת התגובה של שיטה זו בדרך כלל נמוכה מ-150 מעלות. למרות שקובלט אצטט משמש גם כזרז, ברומיד אינו משמש. בשלב זה, על מנת להמיר את קבוצת המתיל השנייה לקבוצת קרבוקסיל, יש צורך בדרך כלל להוסיף תחמוצת Co הנוטה לייצר פרוקסיד במהלך תגובת החמצון. לדוגמה, חברת American Mobil Chemical Company משתמשת במתיל אתיל קטון, חברת Eastman Kodak האמריקאית משתמשת באצטאלדהיד וחברת Toray היפנית משתמשת בטרימתיל אצטלדהיד. חומרים אלו מייצרים גם חומצה אצטית לאחר חמצון, וחומצה אצטית היא הממס המשמש לחמצון. תנאי התגובה הם כדלקמן: הטמפרטורה היא 120 ~ 150 מעלות, הלחץ הוא 3Mpa, והתשואה היא 96 אחוזים. לשיטת החמצון בטמפרטורה נמוכה אין ברומיד וטמפרטורת תגובה נמוכה, כך שהכור אינו יכול להשתמש בחומר טיטניום.
שיטת טרנספוזיציה של אנהידריד פתאל:
הפטנט של חברת הנקל (תהליכים 11, 12, 13 ו-16 באיור 4) נקרא גם שיטת Henkel I. התיעוש מומש על ידי חברת Teijin היפנית. בשיטה זו, אנהידריד פתאלי הופך תחילה לפתלאט דיפוטסיום, ניתן להשיג דיפוטסיום טרפתלט באמצעות תגובת טרנספוזיציה, ולאחר מכן ניתן לקבל PTA באמצעות החמצה (או משקעים חומציים). בשלבים אלה, הקשה ביותר היא תגובת הטרנספוזיציה. זרז קדמיום או אבץ משמש בתגובה זו. טמפרטורת התגובה היא 350-450 מעלות, הלחץ הוא 1-5mpa, וגם מבנה הכור מורכב מאוד. קשה מאוד להמיר את האשלגן גופרתי שנוצר לאחר החמצה בחומצה גופרתית לאשלגן הידרוקסיד למיחזור, ולכן ניתן להשתמש בו רק כדשן אשלגן. תהליך הנקל I יקר בחומרי גלם ומסובך בטכנולוגיה. לכן, למרות שזה היה מתועש, זה לא זכה לפופולריות.
שיטת חוסר פרופורציה של חמצון טולואן:
ידועה גם כשיטת Henkel II (כלומר 1, 12, 14 ו-16 תהליכים באיור 4). כלומר, טולואן משמש כחומר גלם, וחומצה בנזואית מוכנה תחילה על ידי חמצון, ומלח האשלגן שלה עובר חוסר פרופורציה לייצור בנזן ודיפוטסיום טרפתלאט, אשר מחומצן ליצירת PTA. הקריטית ביותר היא תגובת חוסר פרופורציה, המתבצעת ב-400 מעלות, 2MPa ונוכחות של פחמן דו חמצני. חוק זה תועש ביפן על ידי Mitsubishi Chemical Industry Corporation בשנת 1963. הוא הופסק בשנת 1975 עקב עלות גבוהה. עם זאת, מכיוון שחומר הגלם טולואן זול בהרבה מ-p-xylene, חלק מהחברות במדינות מסוימות עדיין לומדים ומשפרים שיטה זו.