制备对苯二酸的方法技术

使用富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流制备对苯二酸的方法和装置。该装置包含第一反应区及第二反应区。这些反应区可位于同一反应器或不同反应器中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权声明本申请要求2011年12月29日提交的美国申请第13/340，132和13/340，122号的优先权。专利
本专利技术涉及对苯二酸组合物和由包含对二甲苯的原料。更特定而言，本专利技术涉及将富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流氧化以和装置。专利技术背景 烷基芳族化合物如甲苯和二甲苯的氧化是重要的商业方法。可获得各种氧化产物，包括芳族羧酸如对苯二酸(1，4-苯二酸和间苯二酸(1，3-苯二酸))，其用于例如聚合物工业中。已知氧化产物如芳族醇、芳族醛、芳族酮和芳族羧酸在氧化条件下和/或在反应混合物冷却时可固化或结晶。因此，可制备氧化产物的混合物，其需要进一步处理以增加期望产物的纯度。举例而言，在对苯二酸的制备中，氧化产物通常称为粗对苯二酸，这是因为其含有杂质，包括有色体和中间体氧化产物，尤其是4-羧基苯甲醛(4-CBA)。为获得聚合物级或经纯化对苯二酸，本领域已知各种纯化步骤，其包括:使用水和/或溶剂洗涤粗对苯二酸、额外氧化或结晶步骤和在氢化条件下(通常包括含有钯和碳的催化剂)使所溶解粗对苯二酸的溶液与氢反应。通常使用数个纯化步骤。US 2，833，816公开了将芳族化合物氧化成相应芳族羧酸的方法。在酸存在下液相氧化烷基芳族化合物的方法使用分子氧、金属或金属离子和溴或溴离子。金属可包括钴和/或锰。实例性酸是含有I至8个碳原子的较低级碳脂肪族单羧酸，尤其是乙酸。US 6，355，835公开了通过二甲苯异构体的液相氧化来制备苯二羧酸的方法，其使用氧或空气通过在乙酸作为溶剂、钴盐作为催化剂和起始剂存在下氧化来进行。在氧化步骤后冲洗反应混合物以去除挥发性物质且冷却并过滤材料，从而得到粗苯二酸作为固体产物和滤液。还公开了重结晶粗苯二酸以获得至少99%的纯度和回收滤液。US 7，094，925公开了制备烷基芳族化合物的方法。该方法包括在离子液体存在下混合氧化剂或硫化合物。可使用空气、双氧、过氧化物、超氧化物或任一其他形式的活性氧、亚硝酸盐、硝酸盐和硝酸或者氮的其他氧化物或卤氧化物(水合或无水)作为氧化剂。通常在Bronstead酸性条件下进行该方法。优选在含有酸促进剂如甲磺酸的离子液体中进行氧化。产物优选为羧酸或酮或氧化时的中间体化合物如醛或醇。US 7，985，875描述了通过液相氧化二-或三取代苯或萘化合物来制备芳族多羧酸的方法。该方法包括使芳族化合物与氧化剂在羧酸溶剂、金属催化剂和促进剂的存在下在反应区中接触。促进剂是包含有机阳离子和溴化物或碘化物阴离子的离子液体。促进剂以10-50，OOOppm(基于溶剂)的浓度范围使用，其中优选范围为10_1，OOOppm。在该方法中无需使用其他促进剂如含溴化合物。该方法制得具有1.4-2.2% 4-CBA的粗对苯二酸(CTA)。需要纯化CTA以获得经纯化对苯二酸(PTA)。US 2010/0174111描述了纯化芳基羧酸如对苯二酸的方法。将不纯酸溶解或分散于离子液体中。向溶液中添加非溶剂(定义为离子溶剂在其中具有高溶解度且芳基羧酸在其中具有较小或并无溶解度的分子溶剂)以使经纯化酸沉淀。US 7，692，036、US2007/0155985、US 2007/0208193 和 US 2010/0200804 公开了进行可氧化化合物的液相氧化的方法和装置。该液相氧化是在泡罩塔式反应器中进行，该反应器可在相对较低温度下提供高效反应。在经氧化化合物是对二甲苯时，来自氧化反应的产物是必须纯化的CTA。对于传统高温方法而言，人们认为纯化较为容易。
技术实现思路
本专利技术提供将对二甲苯氧化成对苯二酸的方法。已发现，本专利技术可用于制备污染物的量不同于在传统方法中观察到的污染物量的对苯二酸组合物。在一些实施方案中，通过本方法制得的对苯二酸组合物具有低杂质含量且因此其纯化较为廉价。在一些实施方案中，本专利技术在并不使用催化氢化的情况下制备聚合物级对苯二酸或经纯化对苯二酸。本专利技术的一个方面是。在一个实施方案中，本方法包括提供富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流；和使富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流、包含离子液体的溶剂、溴源、催化剂和氧化剂接触以制备包含对苯二酸的产物。在一个方面中，提供富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流包括使对二甲苯、包含羧酸的第一溶剂、第一溴源、第一催化剂和第一氧化剂在第一反应区中接触以制备对二甲苯流。本专利技术的另一个方面包括用于氧化烷基芳族化合物的装置。在一个实施方案中，该装置包括第一反应区，其具有至少一个入口和至少一个出口 ；第二反应区，其具有至少一个入口和至少一个出口，至少一个第二反应区入口与至少一个第一反应区出口流体连通；和纯化区，其具有至少一个入口和至少一个出口，至少一个纯化区入口与至少一个第二反应区出口流体连通，且至少一个纯化区出口与至少一个第一反应区入口或至少一个第二反应区入口流体连通或者至少一个纯化区出口与至少一个第一反应区入口和至少一个第二反应区入口二者均流体连通。在另一实施方案中，本方法包括提供包含对甲基苯甲酸的对二甲苯流，其中通过将对甲基苯甲酸维持于由其制得的对二甲苯流的至少5重量％的含量的方法来制备对二甲苯流；使包含离子液体的溶剂、溴源、催化剂、所述提供步骤的对二甲苯流和氧化剂接触以制备包含对苯二酸的产物。在另一实施方案中，本方法包括使对二甲苯、第一溶剂、第一溴源、第一催化剂和第一氧化剂接触以制备富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流；将对甲基苯甲酸维持于富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流的至少5重量％的含量；和使富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流、包含离子液体的第二溶剂、第二溴源、第二催化剂、第二氧化剂接触以制备包含对苯二酸的产物。【附图说明】图1是氧化对二甲苯的反应图。图2是制备经纯化氧化烷基芳族化合物的方法的一个实施方案的一般工艺流程图。图3是制备经纯化氧化烷基芳族化合物的方法的另一实施方案的一般工艺流程图。图4是具有单一反应器的实施方案的工艺流程图。图5是二区连续搅拌釜反应器的一个实施方案的阐示。图6是二区活塞流鼓泡式反应器的一个实施方案的阐示。图7是显示原料对杂质含量的影响的图。专利技术详述一般而言，本专利技术涉及对苯二酸组合物和将对二甲苯氧化成对苯二酸的方法。广言之，本专利技术是由富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流。如下文所论述，发现若起始材料是对甲基苯甲酸而非对二甲苯，则4-CBA的产量显著较低。因此，经测定，期望由富集对甲基苯甲酸的对二甲苯进料流开始。此外，通过对二甲苯的液相氧化制备对苯二酸的一般反应图显示于图1中。在该反应系列中，与在离子液体中相比在乙酸中可较快地由对二甲苯制备对甲基苯甲酸。然而，随后反应与在单独乙酸中相比在离子液体/乙酸混合物中更为快速和更具选择性。可以任何适宜方式(包括但不限于氧化、烷基化和诸如此类)获得富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流。举例而言，如下所述，具有所需对甲基苯甲酸含量的料流可以产物流形式在石油或化学处理配合物中产生。若初始产物流不具有所需纯度，则可使用已知方法将其纯化至期望含量。富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流含有至少5%且小于90重量％的对甲基苯甲酸。其通常含有至少10重量％或至少15重量％或至少20重量％或至少25重量％或至少30重量％或至少35重量％或至少40重量％或至少45重量％或至少50重量％或至少55重量％或至少60重量％或至少65重量％或至少70重量％或至少75本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备对苯二酸的方法，其包括：提供富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流；使富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流、包含离子液体的溶剂、溴源、催化剂和氧化剂接触，以制备包含对苯二酸的产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.29 US 13/340,132;2011.12.29 US 13/340,1221.一种制备对苯二酸的方法，其包括: 提供富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流； 使富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流、包含离子液体的溶剂、溴源、催化剂和氧化剂接触，以制备包含对苯二酸的产物。2.根据权利要求1的方法，其中提供富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流包括: 提供包含对甲基苯甲酸的对二甲苯流，其中对二甲苯流通过将对甲基苯甲酸维持于由其制得的对二甲苯流的至少5重量％的含量的方法来制备。3.根据权利要求1的方法，其中提供富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流包括: 使对二甲苯、第一溶剂、第一溴源、第一催化剂和第一氧化剂接触，以制备富集对甲基苯甲酸的对二甲苯流。4.根据权利要求1至3中任一项的方法，其中溶剂进一步包含羧酸。5.根据权利要求4的方法，其中溶剂具有以重量计在1:16至16:1的范围内的羧酸与尚子液体的比率。6.根据权利要求1至3中任一项的方法，其中催化剂包含下列中的至少一种:钴、钛、猛、络、铜、镇、fj1、铁、钥、锡、铺和错。7.根据权利要求1至3中任一项的方法，其中离子液体由至少一种离子液体前体原位形成。8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·巴塔查里亚，R·C·施，
申请(专利权)人：环球油品公司，
类型：发明
国别省市：美国;US