伴随锰酸盐再循环以产生羧酸的芳香族原料的液相氧化制造技术

本发明专利技术提供了用于芳香族原料的液相氧化的系统和方法，所述芳香族原料含有至少一种可氧化芳香族化合物，该系统和方法可包括氧化反应器、与氧化反应器流体连通的分离仪器、固体处理单元以及与分离仪器流体连通的产物回收单元。氧化反应器可在锰酸盐的存在下，进行芳香族原料中的可氧化芳香族化合物的液相氧化，以形成含有液体产物和固体二氧化锰的浆料。分离仪器可接受来自氧化反应器的浆料，并且使液体组分与固体组分分离。固体处理单元接受来自分离仪器的固体组分，用碱性液体处理固体组分，以氧化固体组分中的二氧化锰且形成再生锰酸盐，所述再生锰酸盐可再循环回到氧化反应器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本说明书一般涉及用于产生芳香族羧酸的系统和方法，并且更具体而言，在锰酸钾氧化试剂的存在下，通过液相氧化由芳香族原料产生芳香族羧酸的系统和方法，所述锰酸钾氧化试剂通过系统且在方法期间再生且再循环。
技术介绍
芳香族羧酸是通常通过氧化芳香族化合物产生的大规模商业化学品，所述芳香族化合物已来源于石油级分。例如，对苯二甲酸也称为1,4-苯二羧酸通过对二甲苯(1,4-二甲苯)的氧化以各种纯度广泛产生。每年以这种方式产生数十亿吨对苯二甲酸用于作为聚对苯二甲酸乙二醇酯的前体的主要最终用途，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯是用于衣服和塑料瓶的材料。在小试规模上，芳香族化合物例如对二甲苯的氧化通过使芳香族化合物暴露于强氧化试剂例如高锰酸盐(MnO4-；Mn(VII))化合物或重铬酸盐(Cr2O72-；Cr(VI))化合物容易地进行。然而，因为固体副产物例如MnO2或各种铬酸盐以相当大的量形成，所以小试规模过程证明在中等规模或大规模工业过程中是不可行的。此类固体副产物对环境是有害的，并且因此如果它们在工业规模上仅作为废物被丢弃，则要求高处置成本。例如，芳香族羧酸例如对苯二甲酸的目前商业制造可涉及复杂的催化剂系统、酸性介质或溴源中的一种或多种。这些化学趋于是腐蚀性的，以致使由金属例如钛制成的昂贵反应器的使用成为必需。存在用于芳香族化合物的氧化技术的持续需要，所述氧化技术可避免使昂贵反应器成为必需的腐蚀性介质，可显示出对有用产品的高转换，并且通过限制或消除固体废弃副产物可避免环境问题。
技术实现思路
根据各个实施例，本专利技术提供了用于芳香族原料的液相氧化的系统，所述芳香族原料含有至少一种可氧化芳香族化合物。该系统可包括氧化反应器、与氧化反应器流体连通的分离仪器、与分离仪器和氧化反应器流体连通的固体处理单元、与固体处理单元流体连通的碱流、以及与分离仪器流体连通的产物回收单元。氧化反应器可适合在碱性介质中的锰酸盐的存在下，进行芳香族原料中的至少一种可氧化芳香族化合物至羧化物的液相氧化，以形成包含含有羧化物的液体组分和含有二氧化锰的固体组分的浆料。分离仪器可接受来自氧化反应器的浆料，并且可使液体组分与固体组分分离。产物回收单元可接受来自分离仪器的液体组分。固体处理单元可接受来自分离仪器的固体组分，可用来自碱流的碱性液体处理固体组分，以氧化固体组分中的二氧化锰且形成再生锰酸盐，并且可将至少一部分再生锰酸盐送回到氧化反应器。根据进一步实施例，本专利技术提供了用于氧化含有至少一种可氧化芳香族化合物的芳香族原料的方法。该方法可包括在包含在碱性介质中的锰酸盐的氧化介质中，在氧化反应器中氧化芳香族原料的至少一种可氧化芳香族化合物，以形成包含含有羧化物的液体组分和含有二氧化锰的固体组分的浆料。该方法还可包括在分离仪器中分离浆料，所述分离仪器与固体处理单元和产物回收单元流体连通。液体组分可转移至产物回收单元，并且固体组分可转移至固体处理单元。该方法还可包括使固体处理单元中的固体组分与碱性液体接触，以氧化固体组分中的二氧化锰且形成再生锰酸盐。该方法还可包括将来自固体处理单元的至少一部分再生锰酸盐再循环回到氧化反应器。本文描述的实施例的另外的特点和优点将在下文详述中阐述，并且部分根据该说明书对于本领域技术人员是显而易见的，或通过实践本文描述的实施例，包括下文详述、权利要求以及附图而容易认识到。应理解前文一般描述和下文详述均描述了各个实施例，并且预期提供用于理解请求保护的主题的性质和特征的概述或框架。包括附图以提供各个实施例的进一步理解，并且附图并入本说明书内且构成本
说明书的一部分。附图示出了本文描述的各个实施例，并且连同说明书一起作用于说明请求保护的主题的原理和操作。附图说明图1是根据本文描述的实施例，用于含有至少一种可氧化芳香族化合物的芳香族原料的液相氧化的示例性系统的图示；图2显示了用于预测使用高锰酸盐(MnO4-)将对二甲苯氧化为对苯二甲酸的电化学电势值的计算；和图3显示了用于预测使用锰酸盐(MnO42-)将对二甲苯氧化为对苯二甲酸的电化学电势值的计算。具体实施方式如可应用于本文实施例中所述的系统和方法的，现在将提供各种化学化合物和部分的定义。下文将详细地讨论用于含有至少一种可氧化芳香族化合物的芳香族原料的液相氧化的系统的各个实施例，以及用于氧化含有至少一种可氧化芳香族化合物的芳香族原料的方法的各个实施例。如本文使用的，术语“芳香族化合物”指具有优选3至25个碳原子、优选5至16个碳原子、更优选6至14个碳原子的单环或多环、不饱和化合物，所述化合物各自可为取代或未被取代的。芳香族化合物可包括含有至少一个平面环的化合物，所述至少一个平面环具有在每个环原子处与环平面垂直的对位轨道，并且满足Hückel规则，其中环中的π电子数目是(4n+2)，其中n是整数。芳香族化合物可含有单个芳环，或者可包含两个或更多个芳环，例如两个或更多个稠合芳环。单环芳香族化合物通常可具有6或10个环原子。对于具有两个或更多个稠环的芳香族化合物，每个环通常具有4、5、6、7或8个环原子。此类芳香族化合物的例子是二环[6,2,0]十戊烷(decapentane)，其为与4元环稠合的8元环，并且具有符合Hückel规则的10个移位电子，其中n＝2。在一些实施例中，芳香族化合物是单环的。芳香族化合物可包括一个或多个碳环、一个或多个杂环芳环、或者一个或多个碳环和一个或多个杂环芳环的组合。杂环芳环的非限制性例子是含有选自N、O和S的1、2或3个杂原子的环。
芳香族化合物的非限制性例子包括苯、萘、蒽、菲、芘、苯并芘以及这些的环取代衍生物。如本文使用的，术语“烷基”指饱和、直链(即未分支)或分支脂肪族烃，其任选由一个或多个官能团取代。如本文使用的，除非根据上下文另有定义，否则术语“可氧化基团”指这样的化学部分，当取代到芳香族化合物的环碳原子上时，所述化学部分能够在一个或多个步骤中被氧化，以形成至少一个基团，所述至少一个基团包括羧化物、羧酸、或者羧化物或羧酸的直接前体例如甲酰基。可氧化基团的更多非限制性例子包括烷基，具体地C1至C6烷基或C1至C3烷基、醛、酮、醇基、酯保护的醇基、胺、硫酮、硫醛和硫醇。可氧化试剂基团的更多非限制性例子包括附着至两个环碳原子的烷二基，使得烷二基形成环。此类环可氧化以形成两个羧酸基团。通常，为了能够在一个或多个步骤中被氧化以形成至少一个基团，所述至少一个基团包括羧化物、羧酸、或者羧化物或羧酸的直接前体，烷基型可氧化基团具有与可氧化基团的碳原子键合的至少一个α氢原子(例如，如果芳香族化合物含有苯环，则为苄基氢)，所述碳原子自身直接键合至芳香族化合物的环碳原子。因此，虽然由于至少一个苄基氢的存在，甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基或2-甲基乙基是附着至苯的可氧化基团，但1,1-二甲基乙基(叔丁基)当附着至苯时不是可氧化基团，因为它缺乏苄基氢。如本文使用的，术语“可氧化芳香族化合物”具体指如上定义的芳香族化合物，其中至少一个环碳由如上定义的可氧化基团取代。在本文的一些实施例中，可氧化芳香族化合物可包括一个、两个、三个或超过三个由可氧化基团取代的环碳。可氧化芳香族化合物氧化以由一个或多个可氧化基团形成羧化物基团或羧酸可在一个步骤或多个机械步骤中发生，使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于芳香族原料的液相氧化的系统，所述芳香族原料含有至少一种可氧化芳香族化合物，所述系统包括：氧化反应器；与所述氧化反应器流体连通的分离仪器；与所述分离仪器和所述氧化反应器流体连通的固体处理单元；和与所述固体处理单元流体连通的碱流；和与所述分离仪器流体连通的产物回收单元，其中：所述氧化反应器适合在碱性介质中的锰酸盐的存在下，进行所述芳香族原料中的至少一种可氧化芳香族化合物至羧化物的液相氧化，以形成包含含有所述羧化物的液体组分和含有二氧化锰的固体组分的浆料；所述分离仪器接受来自所述氧化反应器的浆料，并且使所述液体组分与所述固体组分分离；所述产物回收单元接受来自所述分离仪器的液体组分；所述固体处理单元接受来自所述分离仪器的固体组分，用来自所述碱流的碱性液体处理所述固体组分，以氧化所述固体组分中的二氧化锰且形成再生锰酸盐，并且将至少一部分所述再生锰酸盐送回到所述氧化反应器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.12 US 14/104,5711.一种用于芳香族原料的液相氧化的系统，所述芳香族原料含有至少一种可氧化芳香族化合物，所述系统包括：氧化反应器；与所述氧化反应器流体连通的分离仪器；与所述分离仪器和所述氧化反应器流体连通的固体处理单元；和与所述固体处理单元流体连通的碱流；和与所述分离仪器流体连通的产物回收单元，其中：所述氧化反应器适合在碱性介质中的锰酸盐的存在下，进行所述芳香族原料中的至少一种可氧化芳香族化合物至羧化物的液相氧化，以形成包含含有所述羧化物的液体组分和含有二氧化锰的固体组分的浆料；所述分离仪器接受来自所述氧化反应器的浆料，并且使所述液体组分与所述固体组分分离；所述产物回收单元接受来自所述分离仪器的液体组分；所述固体处理单元接受来自所述分离仪器的固体组分，用来自所述碱流的碱性液体处理所述固体组分，以氧化所述固体组分中的二氧化锰且形成再生锰酸盐，并且将至少一部分所述再生锰酸盐送回到所述氧化反应器。2.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括与所述固体处理单元和所述氧化反应器流体连通的补充性锰酸盐源，所述补充性锰酸盐源对被送回所述氧化反应器的一部分所述再生锰酸盐提供补充性锰酸盐。3.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括与所述固体处理单元流体连通的补充性二氧化锰源，所述补充性二氧化锰源对被氧化的二氧化锰提供补充性二氧化锰，以增加待送回所述氧化反应器的锰酸盐量。4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中所述分离仪器是
\t过滤仪器。5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其中所述产物回收单元与酸流流体连通，所述酸流与所述羧化物组合以由所述羧化物形成羧酸。6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其中所述至少一种可氧化芳香族化合物选自单甲基苯、二甲基苯、三甲基苯、单甲基萘和二甲基萘。7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其中所述至少一种可氧化芳香族化合物选自对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯及其组合。8.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其中所述至少一种可氧化芳香族化合物包含对二甲苯，并且所述羧化物包含苯-1,4-二羧化物。9.一种用于氧化含有至少一种可氧化芳香族化合物的芳香族原料的方法，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：维拉·文卡塔·罗摩克里希纳·塔马纳，卡里姆丁·M·莎伊克，纪尧姆·罗伯特·让弗朗索瓦·雷内尔，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA