生产对苯二甲酸的方法技术

减少对苯二甲酸(TPA)生产过程中杂质形成的方法包括：在反应器中将催化剂、包含杂质和TPA的混合物以及包含活性碳原子的化合物结合；在催化剂存在下，通过缩合‑脱水反应过程使杂质与化合物反应，所述缩合‑脱水反应过程包括将化合物的活性碳原子亲核加成到杂质的羰基以形成中间体，随后是中间体的脱水反应以形成包含水、TPA和烯烃的产物混合物；以及从反应器中回收产物混合物。

Production of terephthalic acid

The methods of reducing the formation of impurities during the production of terephthalic acid (TPA) include the combination of a catalyst, a mixture containing impurities and TPA, and a compound containing the active carbon atom in a reactor; in the presence of the catalyst, the impurities are reacted with the chemicals through the condensation reaction process of condensation. An intermediate is formed by adding the active carbon atom of the compound to the carbonyl group of the impurity to form an intermediate, followed by a dehydration reaction of the intermediate to form a mixture of products containing water, TPA and olefin; and the recovery of the mixture of products from the reactor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产对苯二甲酸的方法
技术介绍
纯化的羧酸，特别是芳族二羧酸是工业上重要的化学品。例如，化学式C6H4(COOH)2的聚合物级苯-1,4-二羧酸(也称为对苯二甲酸或TPA)可以是用于形成聚酯树脂的起始材料，其可用于制备许多有各种功用的商业材料。TPA的生产可以包括芳族烃的液相氧化。然而，该方法会产生包含杂质如4-羧基苯甲醛(4-CBA)的产物。通过该方法生产的4-CBA的量可以为1,000份每百万份至10,000份每百万份。这些杂质是不期望的，因为它们可能包含链终止剂、有色杂质和其他反应副产物。因为这些杂质影响产品质量(例如，颜色、材料性能等)，因此如果不被去除，它们降低TPA产品的价值。结果，粗TPA通常经历繁琐的纯化过程。因此，TPA的工业生产中仍然期望减少或消除杂质的产生和/或简化TPA生产方法。
技术实现思路
在各种实施方案中公开了减少对苯二甲酸(TPA)生产方法中的杂质形成的方法。一种减少对苯二甲酸(TPA)生产过程中的杂质形成的方法，包括：在反应器中将催化剂、包含杂质和TPA的混合物以及包含活性碳原子的化合物结合；其中所述杂质包含式(I)；R1-Bn-COH(I)，其中R1包括氢原子、烷基、羧基、羰基、醛、醚、酯、炔基、烯基、卤素、羟基、卤代甲酰基、碳酸酯、羧酸酯、过氧基、缩醛、含氮官能团、含硫官能团、含磷官能团或包含前述中的至少一种的组合；其中Bn是苯环；并且其中COH是醛基；其中所述化合物包括式(II)、式(III)或式(IV)；Z1-CH2-Z2(II)Z1-CHR2-Z2(III)Z1-CHR2R3(IV)，其中Z1和Z2各自包含吸电子官能团，且其中R2和R3各自包含碳原子、氢原子、氧原子、氮原子、硫原子或包含前述中的至少一种的组合；在催化剂存在下，通过缩合-脱水反应过程使杂质与化合物反应，所述缩合-脱水反应过程包括将化合物的活性碳原子亲核加成到杂质的羰基以形成中间体，随后是中间体的脱水反应以形成包含水、TPA和包括式(V)、式(VI)或式(VII)的烯烃的产物混合物；R4-Bn-C2Z1Z2(V)R4-Bn-C2Z1R2Z2(VI)R4-Bn-C2Z1R2R3(VII)，其中R4包含R1或COH；和从反应器中回收产物混合物。下面更具体地描述这些和其他特征和特性。具体实施方式二羧酸生产方法可以包括芳族烃如二甲苯的液相氧化。例如，在一个实施方案中，该方法可以包括对苯二甲酸(TPA)的生产。TPA生产方法可以包括用空气对1,4-二甲苯(对二甲苯)进行液相氧化。氧化可以是催化的，例如在溶剂(例如，乙酸)中包括钴、锰和溴离子中的一种或多种的催化剂的存在下。氧化可以在升高的温度和压力下进行，例如在170℃-210℃的温度和15-30巴的压力(例如10-30巴)下。一旦氧化完成，就可将TPA结晶并过滤以形成粗TPA产物。以这种方式生产的粗TPA中的杂质可包括式(I)的分子：R1-Bn-COH(I)其中R1可以包括氢原子、烷基、羧基、羰基、醛、醚、酯、炔基、烯基、卤素、羟基、卤代甲酰基、碳酸酯、羧酸酯、过氧基、缩醛、含氮官能团、含硫官能团、含磷官能团或包含前述中的至少一种的组合；Bn表示苯环；且COH表示醛基。取代基R1相对于醛取代基(COH)的位置可以是苯环上的邻位(1,2)、间位(1,3)或对位(1,4)。例如，杂质可以包括4-羧基苯甲醛(4-CBA)、3-羧基苯甲醛(3-CBA)、2-羧基苯甲醛(2-CBA)、4-甲基苯甲酸(对甲苯甲酸)、3-甲基苯甲酸(间甲苯甲酸)、2-甲基苯甲酸(邻甲苯甲酸)、有色杂质或包含前述中的至少一种的组合。这些杂质可影响衍生自粗TPA产物的任何聚合物的物质性质(例如，颜色、剪切强度、拉伸强度、弯曲模量、玻璃化转变温度等)。例如，杂质如4-CBA可以在聚合反应过程中充当链终止剂，与衍生自不含杂质的纯TPA的聚合物相比，其可以改变机械强度。此外，由于杂质如4-CBA可以与TPA共结晶，因此难以从粗TPA中除去它们，这可能导致过程效率降低、额外的废物流股、成本增加(例如，加工成本、资本成本或两者)或包括前述中的至少一种的组合。在纯化之前，TPA产物中的4-CBA的量可以是1,000ppm至10,000ppm。可将粗TPA进行纯化过程以减少粗TPA中的杂质的量(例如，摩尔百分比)并且产生聚合物级TPA产物(例如，含有小于或等于25重量份每百万重量份(ppmw)的4-CBA)。纯化过程可以包括氢化、离心、结晶、过滤、洗涤或包括前述中的至少一种的组合。例如，可将粗TPA溶于热水中，其中杂质(例如，4-CBA)可以在钯催化剂的存在下被还原并以对甲苯甲酸形式回收。然而，从工程和/或经济的角度来看，这种纯化过程可能是不合适的，因为它可能增加制造成本、降低通量、降低生产效率和/或导致增加的废物流股。由于聚合物级TPA的巨大生产能力，过程的改进和杂质量的减少可能具有很大的经济价值。本文公开了一种减少TPA生产过程中的杂质形成的方法。该方法可以包括将催化剂、含有式(I)的杂质和TPA的混合物与含有活性碳原子的化合物结合。该方法可以包括在催化剂的存在下，通过缩合反应过程(例如，Knoevenagel缩合过程、醛醇缩合过程等)使杂质与具有活性碳原子的化合物反应。缩合反应过程可以包括将化合物的活性碳亲核加成到杂质的羰基，随后是脱水反应以形成含有TPA、水和烯烃的粗产物流股。该方法可以包括从反应器中回收产物混合物。可将产品混合物分离成副产品和产品。副产物可以包括烯烃、水或包括前述中的至少一种的组合。产物可以包括TPA、烯烃或包括前述中的至少一种的组合。产物可以是聚合物级TPA。聚合物级TPA符合以下规格。mgKOH/g＝毫克氢氧化钾/克产品；ppm＝重量份每百万重量份；≤为小于或等于。ICP＝电感耦合等离子体化合物和杂质的缩合反应过程可以在催化剂存在下进行。缩合反应过程可以在10℃至300℃，例如15℃至275℃，或25℃至250℃或35℃至200℃的温度下进行。缩合反应过程可以在0兆帕(MPa)至5MPa，或0.1MPa至5MPa或0.2MPa至2MPa的表压下进行。该化合物可以含有活性碳原子和一个或多个邻近的吸电子官能团。吸电子官能团可以包括吸引电子远离活性碳原子的任何官能团。例如，吸电子官能团可以包括但不限于羰基、氰酸根、酯、卤素、硝酸根、腈、亚硝酸根、硝基等。具有活性碳原子的可能化合物的实例包括1,3-环己二酮、戊烷-2,4-二酮(乙酰丙酮)、乙酰乙酸乙酯、丙二酸(propanedioicacid)(丙二酸(malonicacid))、1,3-二乙基丙二酸酯(丙二酸二乙酯(diethylmalonate))、嘧啶-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮(巴比妥酸)、1,3-二环丙烷丙烷-1,3-二酮、3-氧代丁烷-1-腈和1-硝基丙-2-酮。吸电子官能团可以包括导致化合物在二甲基硫醚中具有小于或等于45的对数酸离解常数(pKa)的任何原子、分子或官能团，如根据诸如滴定的已知测试方法测量的。例如，化合物的pKa可以小于或等于45，或者-10至45，或者-10至40，或者0至35。酸离解常数(Ka)是共轭碱和质子(从活性碳原子离解的)相对于化合物浓度的平衡浓度的定量测度(即，Ka＝[A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减少对苯二甲酸(TPA)生产过程中的杂质形成的方法，包括：在反应器中将催化剂、包含杂质和TPA的混合物、以及包含活性碳原子的化合物结合；其中所述杂质包括式(I)；R1‑Bn‑COH    (I)其中R1包括氢原子、烷基、羧基、羰基、醛、醚、酯、炔基、烯基、卤素、羟基、卤代甲酰基、碳酸酯、羧酸酯、过氧基、缩醛、含氮官能团、含硫官能团、含磷官能团、或包含前述中的至少一种的组合；其中Bn是苯环；且其中COH是醛基；其中所述化合物包括式(II)、式(III)或式(IV)；Z1‑CH2‑Z2    (II)Z1‑CHR2‑Z2    (III)Z1‑CHR2R3     (IV)其中Z1和Z2各自包含吸电子官能团，且其中R2和R3各自包含碳原子、氢原子、氧原子、氮原子、硫原子、或包含前述中的至少一种的组合；在催化剂存在下，通过缩合‑脱水反应过程使所述杂质与所述化合物反应，所述缩合‑脱水反应过程包括将所述化合物的活性碳原子亲核加成到所述杂质的羰基以形成中间体，随后是所述中间体的脱水反应以形成包含水、TPA、和包括式(V)、式(VI)或式(VII)的烯烃的产物混合物；R4‑Bn‑C2Z1Z2    (V)R4‑Bn‑C2Z1R2Z2    (VI)R4‑Bn‑C2Z1R2R3    (VII)其中R4包含R1或COH；以及从所述反应器中回收所述产物混合物。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.16 US 62/255,6591.一种减少对苯二甲酸(TPA)生产过程中的杂质形成的方法，包括：在反应器中将催化剂、包含杂质和TPA的混合物、以及包含活性碳原子的化合物结合；其中所述杂质包括式(I)；R1-Bn-COH(I)其中R1包括氢原子、烷基、羧基、羰基、醛、醚、酯、炔基、烯基、卤素、羟基、卤代甲酰基、碳酸酯、羧酸酯、过氧基、缩醛、含氮官能团、含硫官能团、含磷官能团、或包含前述中的至少一种的组合；其中Bn是苯环；且其中COH是醛基；其中所述化合物包括式(II)、式(III)或式(IV)；Z1-CH2-Z2(II)Z1-CHR2-Z2(III)Z1-CHR2R3(IV)其中Z1和Z2各自包含吸电子官能团，且其中R2和R3各自包含碳原子、氢原子、氧原子、氮原子、硫原子、或包含前述中的至少一种的组合；在催化剂存在下，通过缩合-脱水反应过程使所述杂质与所述化合物反应，所述缩合-脱水反应过程包括将所述化合物的活性碳原子亲核加成到所述杂质的羰基以形成中间体，随后是所述中间体的脱水反应以形成包含水、TPA、和包括式(V)、式(VI)或式(VII)的烯烃的产物混合物；R4-Bn-C2Z1Z2(V)R4-Bn-C2Z1R2Z2(VI)R4-Bn-C2Z1R2R3(VII)其中R4包含R1或COH；以及从所述反应器中回收所述产物混合物。2.根据权利要求1所述的方法，还包括分离所述产物混合物以形成包含大于或等于0.01wt％的所述烯烃和大于或等于0.01wt％的水的副产物，以及包含大于或等于99.9wt％的所述TPA的产物，其中重量百分比是基于所述产物混合物的总重量。3.根据权利要求1所述的方法，还包括分离所述产物混合物以形成包含大于或等于0.01wt％的水的副产物，以及包含大于或等于0.01wt％的所述TPA和大于或等于99.9wt％的所述烯烃的产物，其中重量百分比是基于所述产物混合物的总重量。4.根据权利要求2-3中任一项所述的方法，其中所述产物...

【专利技术属性】
技术研发人员：内杜穆巴马纳·桑卡兰，赛义德·爱资哈尔·哈什米，维诺德库马尔·瓦苏德万，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL