芳族二羧酸的制备制造技术

本发明专利技术提供了一种用于制备芳族二羧酸的方法，所述方法包括烃前体在有机溶剂中的催化氧化，其中将通过所述氧化反应产生的废气在处理以移除HBr和/或Br2之后排放至大气，其中所述方法包括在洗涤塔中洗涤来源于废气的气体流，所述废气通过所述氧化反应产生并且包含HBr和/或Br2，其特征在于：(i)在所述洗涤塔内使用液相水和包含碱金属离子的洗涤流冲洗所述气体流；(ii)从位于所述洗涤塔上部区域的排放口取出所述洗涤气体流；以及(iii)从位于所述洗涤塔下部区域的流出物出口取出包含水、所述碱金属离子和溴离子的流。本发明专利技术还提供了用于实施所述方法的洗涤塔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于芳族二羧酸的制备的方法和设备。
技术介绍
芳族二羧酸通常通过烃前体在有机溶剂中的催化氧化制造。实例是对苯二甲酸(TA)，其广泛用于制备聚酯，如聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)。作为用于PET制备的反应物所需的TA被称为“纯化的对苯二甲酸”(PTA)，并且通常含有超过99.97重量％、优选地超过99.99重量％的对苯二甲酸，以及少于25ppm 4-羧基苯甲醛(4-CBA)。在工业规模上，适于在PET制备中使用的PTA通常以两段方法制备。首先，将对二甲苯在金属催化剂(例如，钴和/或锰盐或化合物)的存在下氧化(例如，使用空气)以提供“粗对苯二甲酸”(CTA)，如在例如US 2,833,816中所述。然后，将通过该氧化反应制备的CTA纯化，因为其通常被杂质如4-CBA、对甲基苯甲酸，以及赋予TA淡黄色的各种有色杂质所污染。CTA的纯化除了需要至少一个物理过程(例如，结晶、洗涤等)之外，通常还需要至少一种化学转化(例如，氢化)以产生PTA。PTA通常被视为批量商品项，其年产量有数百万吨，并且因此制造商期望降低其成本以使PTA制备的经济性和效率最大化。这可通过降低资本成本(例如，设备成本)和可变成本(例如，与废弃物处置、起始物质使用、有机溶剂、加热燃料和去离子水相关的成本)实现。上述的氧化反应产生废气，水和有机溶剂被从所述废气回收，然后作进一步处理，最终将其排放至大气。处理的最后段可以涉及在洗涤塔中洗涤废气以移除HBr和/或Br2，这两种气体通常归因于HBr作为催化剂促进剂的使用而存在于废气中。在以前的方法中，在废气进入洗涤塔之前将废气与水混合，并且该混合通常在用于将废气注入至洗涤塔的不锈钢管中实现，因此在废气与NaOH接触之前将废气用水饱和以移除HBr和/或
Br2。然而，已经发现，尽管废气中的HBr和/或Br2的浓度小，但是该不锈钢管仍可以在相对短的时间间隔内发生显著腐蚀(归因于形成腐蚀性HBr露)，以至不锈钢管在其预期的操作寿命到达之前便需要替换的程度。不锈钢管的替换不仅具有与其相关的资本成本，而且会增加可变成本，因为在进行替换时需要使部分或全部的PTA制造厂停工。本专利技术的目的是提供一种用于制备芳族二羧酸的更经济且更有效的方法和设备并且，具体地，提供一种克服前述缺点的方法和设备。进一步的目的将从以下说明书易见。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于制备芳族二羧酸的方法，所述方法包括烃前体在有机溶剂中的催化氧化，其中将通过所述氧化反应产生的废气在处理以移除HBr和/或Br2之后排放至大气，其中所述方法包括在洗涤塔中洗涤来源于所述废气的气体流，所述废气通过所述氧化反应产生并且包含HBr和/或Br2，其特征在于：(i)在所述洗涤塔内使用液相水和包含碱金属离子的洗涤流冲洗所述气体流；(ii)从位于所述洗涤塔上部区域的排放口取出所述洗涤气体流；以及(iii)从位于洗涤塔下部区域的流出物出口取出包含水、所述碱金属离子和溴离子的流。通过所述氧化反应生成的所述废气通常包含来自所述氧化反应的有机副产物，其中所述有机副产物之一可以为MeBr。因此，该方法还可以包括将所述废气在所述洗涤塔之前传送至催化燃烧段的步骤，其中所述催化燃烧段将所述MeBr转化为HBr和/或Br2，并且还将除MeBr之外的所述有机副产物转化为CO2和水蒸气。优选的是，将所述废气从所述催化燃烧段传送至所述洗涤塔，而无需向其加入液相水，因此最小化所述催化燃烧段与所述洗涤塔之间的一个或多个管道的腐蚀风险。本专利技术还提供一种从包含HBr和/或Br2的气体流移除HBr和/或Br2的方法，所述方法包括在洗涤塔中洗涤所述气体流的步骤，其特征在于：(i)在所述洗涤塔内使用液相水和包含碱金属离子的洗涤流冲洗所述
气体流；(ii)从位于所述洗涤塔上部区域的排放口取出洗涤的气体流；以及(iii)从位于所述洗涤塔下部区域的流出物出口取出包含水、所述碱金属离子和溴离子的流。气体流还可以包含N2、CO2、O2和H2O中的至少一种，优选地至少包含CO2和H2O，优选地至少包含CO2、O2和H2O，并且优选地包含N2、CO2、O2和H2O中的全部。本专利技术还提供一种用于从来源于废气的气体流移除HBr和/或Br2的洗涤塔，所述废气通过烃前体在有机溶剂中至芳族二羧酸的催化氧化生成，所述洗涤塔包括：气体流入口，所述气体流入口用于将所述气体流引入至所述洗涤塔中；排放口，所述排放口用于从所述洗涤塔取出洗涤气体流，其中所述排放口位于所述洗涤塔的上部区域；洗涤流入口，所述洗涤流入口位于所述气体流入口上方；分配装置，所述分配装置用于将所述液相水喷入至所述气体流中；以及流出物出口，所述流出物出口位于所述洗涤塔下部区域中并且位于所述气体流入口下方。气体流使用液相水在洗涤塔内的冲洗用于所述气体流的饱和和冷却，这是使用碱金属离子进行有效洗涤所必需的，这样就无需在将气体流提供至洗涤塔的管道中将气体流与液相水混合，因此最小化该管道中HBr露的形成。因此，在不损害洗涤方法的有效性的情况下减少了管道的腐蚀。在洗涤塔内冲洗气体流时，含水HBr在洗涤塔内壁上的局部浓度和温度可保持较低，因此使洗涤塔壁的腐蚀风险最小化。此外，冲洗方法通常导致洗涤塔壁被水连续洗涤，从而限制洗涤塔壁上的含水HBr的温度和浓度。因此，在本专利技术的方法中，可以避免其中在所述气体流进入至所述洗涤塔中之前将气体流与液相水混合的布置方式，并且因此避免其中在将所述气体流提供至所述洗涤塔的管道中将气体流与液相水混合的布置方式。附图说明图1为根据本专利技术的方法和设备的示意图。图2为根据本专利技术的方法和设备的示意图。具体实施方式本文描述了本专利技术的多个实施方案。应当认识到，每个实施方案中指定的特征可以与其他指定特征结合以提供另外的实施方案。应当理解，用于通过烃前体在有机溶剂中的催化氧化制备芳族二羧酸的方法和设备的一般操作是众所周知的。例如，如上所述，适于在PET制备中使用的对苯二甲酸(即，纯化的对苯二甲酸)通常以两段方法制备。首先，将对二甲苯在金属催化剂(例如，钴和/或锰盐或化合物)的存在下氧化(例如，使用空气)以提供粗对苯二甲酸。然后，将通过该氧化反应制备的粗对苯二甲酸纯化以移除杂质，如4-CBA和对甲基苯甲酸，以生成纯化的对苯二甲酸。粗对苯二甲酸的纯化除了需要至少一个物理过程(例如，结晶、洗涤等)之外，通常还需要至少一种化学转化(例如，氢化)。芳族二羧酸的制备本专利技术的方法和设备中制备的芳族二羧酸优选选自对苯二甲酸、邻苯二甲酸和间苯二甲酸。芳族二羧酸优选为对苯二甲酸。烃前体为可氧化形成芳族二羧酸的化合物。因此，烃前体通常为在所需的最终产物中的羧酸取代基的位置被如C1-6烷基、甲酰基或乙酰基取代的苯或萘。优选的烃前体为C1-6烷基取代的苯，具体地，为对二甲苯。有机溶剂通常为脂族羧酸，如乙酸，或一种或多种此类脂族羧酸与水的混合物。氧化反应可在其中有氧气的任何条件下进行，例如，该反应可在空气中进行。反应催化剂通常包含可溶形式的钴和/或锰(例如，它们的乙酸盐)，使用溴源(如溴化氢)作为促进剂。氧化反应的温度通常在约100-250℃的范围内，优选地为约150-220℃。任何常规的压力都可用于该反应，以适当地将该反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备芳族二羧酸的方法，所述方法包括烃前体在有机溶剂中的催化氧化，其中将通过所述氧化反应产生的废气在处理以移除HBr和/或Br2之后排放至大气，其中所述方法包括在洗涤塔中洗涤来源于所述废气的气体流，所述废气通过所述氧化反应产生并且包含HBr和/或Br2，其特征在于：(i)在所述洗涤塔内使用液相水和包含碱金属离子的洗涤流冲洗所述气体流；(ii)从位于所述洗涤塔上部区域的排放口取出所述洗涤气体流；以及(iii)从位于所述洗涤塔下部区域的流出物出口取出包含水、所述碱金属离子和溴离子的流。

【技术特征摘要】
2014.10.07 GB 1417703.41.一种用于制备芳族二羧酸的方法，所述方法包括烃前体在有机溶剂中的催化氧化，其中将通过所述氧化反应产生的废气在处理以移除HBr和/或Br2之后排放至大气，其中所述方法包括在洗涤塔中洗涤来源于所述废气的气体流，所述废气通过所述氧化反应产生并且包含HBr和/或Br2，其特征在于：(i)在所述洗涤塔内使用液相水和包含碱金属离子的洗涤流冲洗所述气体流；(ii)从位于所述洗涤塔上部区域的排放口取出所述洗涤气体流；以及(iii)从位于所述洗涤塔下部区域的流出物出口取出包含水、所述碱金属离子和溴离子的流。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述氧化反应生成的所述废气包含来自所述氧化反应的有机副产物，其中所述有机副产物之一为MeBr，并且其中所述方法还包括将所述废气在所述洗涤塔之前传送至催化燃烧段的步骤，其中所述催化燃烧段将所述MeBr转化为HBr和/或Br2，并且还将除MeBr之外的所述有机副产物转化为CO2和H2O。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述催化燃烧段将除MeBr之外的至少80％，优选地至少90％，优选地至少95％的所述有机副产物转化为CO2和H2O。4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中将所述废气从所述催化燃烧段传送至所述洗涤塔，而无需向其加入液相水。5.根据权利要求2-4中的任一项所述的方法，其中将所述废气经由膨胀装置从所述催化燃烧段传送至所述洗涤塔，所述膨胀装置实现所述废气的温度上的降低。6.一种从包含HBr和/或Br2的气体流移除HBr和/或Br2的方法，所述方法包括在洗涤塔中洗涤所述气体流的步骤，其特征在于：(i)在所述洗涤塔内使用液相水和包含碱金属离子的洗涤流冲洗所述气体流；(ii)从位于所述洗涤塔上部区域的排放口取出洗涤的气体流；以及(iii)从位于所述洗涤塔下部区域的流出物出口取出包含水、所述碱金属离子和溴离子的流。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述气体流来源于废气，所述废气通过烃前体在有机溶剂中至芳族二羧酸的催化氧化生成。8.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述气体流还包含N2、CO2、O2和H2O中的至少一种，优选地至少包含CO2和H2O，优选地至少包含CO2、O2和H2O，并且优选地包含N2、CO2、O2和H2O中的全部。9.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中将所述气体流传送至所述洗涤塔的下部区域中。10.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中将所述气体流使用液相水通过将所述液相水喷入至所述洗涤塔内的所述气体流中进行冲洗。11.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中在将所述气体流使用所述液相水冲洗的同时，用包含碱金属离子的所述洗涤流冲洗所述气体流。12.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述碱金属离子为钠离子。13.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述洗涤流包含氢氧化钠，并且任选地还包含甲酸钠。14.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述气体流在进入所述洗涤塔之前温度为约70℃至约120℃，或约75℃至100℃，或约80℃至90℃。15.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，所述方法还包括将液体层保持在所述流出物出口上方。16.根据权利要求15所述的方法，其中将所述气体流在位于所述液体层液面上方的一个或多个入口处引入至所述洗涤塔内，并且将所述气体流使用所述液相水进行冲洗，以使得将所述液相水夹带至所述气体流中。17.根据权利要求16所述的方法，其中将所述气体流引入至用于将所述液相水喷入至所述气体流中的分配装置下方的所述洗涤塔内。18.根据权利要求16所述的方法，其中所述分配装置在所述气体流的所述流动方向上沿着所述气体流的轴线喷射所述液相水。...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼·彼得·约翰·林巴赫，艾伦·麦克弗森·乌雷，马克·克里斯托弗·伦纳德，郑东晖，
申请(专利权)人：因温斯特技术公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH