对苯二甲酸的制备方法技术

公开了一种用于生产对苯二甲酸的方法。该方法包括在均相催化剂溶液存在下，在180℃至195℃的反应温度下将对二甲苯与含有氧气(O2)的气体流股接触，以氧化至少一部分对二甲苯并形成含有对苯二甲酸的产品流股，所述均相催化剂溶液含有350ppm至450ppm的钴(Co)、170ppm至270ppm的锰(Mn)和410ppm至510ppm的溴(Br)，其中Br/(Co+Mn)wt.％比例为0.5:1至1:1，且Co与Mn wt.％比例为1.5:1至2:1。wt.％比例为1.5:1至2:1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对苯二甲酸的制备方法
[0001]相关申请的引证
[0002]本申请是要求2020年2月28日提交的美国临时申请第62/983,531号的优先权的国际申请，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本公开总体上涉及使用包含钴(Co)、锰(Mn)和溴(Br)的催化剂(例如，CMB催化剂)制备对苯二甲酸的方法。

技术介绍

[0004]对苯二甲酸是一种商品化学品，并且可用作各种工业过程的原料。例如，对苯二甲酸是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的前体，其可用于服装材料和塑料瓶。一些目前商购的对苯二甲酸生产过程通常依赖于用氧气氧化对二甲苯。然而，此类过程往往产生不需要的杂质，例如4
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羧基苯甲醛(4
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CBA)、对甲苯甲酸(p
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toluic acid)和/或其他有色杂质。
[0005]虽然已经尝试生产更高效的CMB催化剂，但这些尝试可能产生额外的问题，并且可能无法解决与产生上述不需要的杂质相关的问题。例如，日本公开JP2017095391公开了一种使用CMB催化剂组合物生产对苯二甲酸的方法，该催化剂组合物可包含超过百万分之10,000份(按重量计)(ppm)的Co和Mn。这种催化剂的潜在问题之一是，大量的Co和Mn可能对对苯二甲酸的生产经济性产生负面影响。在另一个实例中，美国专利号4,051,178公开了CMB催化剂的用途，该CMB催化剂优选使用700ppm至1500ppm的Br。然而，Br可以具有腐蚀性，尤其是对于对苯二甲酸生产过程中使用的设备具有腐蚀性。
[0006]一些目前的CMB催化剂在大规模对苯二甲酸生产中可能经济效率低下，可能腐蚀此类过程中使用的设备，和/或可能导致不需要的杂质产生，如4
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CBA、对甲苯甲酸和/或其他有色杂质。这些和其他低效和改进机会通过本专利技术的系统、方法和过程得到解决和/或克服。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了已经取得的有利发现，为上述与对苯二甲酸生产过程相关的至少一些问题提供了答案。在一个方面，改进的对苯二甲酸生产过程可包括使用可具有相对较低量的Co、Mn和Br的CMB催化剂组合物。此外，在对苯二甲酸生产中使用CMB催化剂可以降低对苯二甲酸产品中的杂质水平。在一个实施方案中，发现具有350ppm至450ppm的Co、170ppm至270ppm的Mn和410ppm至510ppm的Br的CMB催化剂可导致对苯二甲酸产品中的降低的4
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CBA水平。这些降低的4
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CBA水平是有利的，因为它们可导致与对苯二甲酸和随后的PET相关的生产成本降低。
[0008]在本公开的一个方面中，描述了用于生产对苯二甲酸的改进方法。该方法可包括在均相催化剂溶液存在下，在180℃至195℃的反应温度下将对二甲苯与包含氧气(O2)的气体流股接触，以氧化至少一部分对二甲苯并形成包含对苯二甲酸的产品流股，均相催化剂
溶液包含350ppm至450ppm的钴(Co)、170ppm至270ppm的锰(Mn)和410ppm至510ppm的溴(Br)。在一些方面，均相催化剂溶液中的Br与(Co+Mn)重量％比例(例如，Br/(Co+Mn)wt.％比例)可为0.5:1至1:1。在一些方面，均相催化剂溶液中的Co与Mn wt.％比例可为1.5:1至2:1。在一些方面，均相催化剂溶液包含390ppm至410ppm的Co、210ppm至230ppm的Mn、和450ppm至470ppm的Br。在一些方面，均相催化剂溶液中的Br与(Co+Mn)wt.％比例可为0.6:1至0.9:1。在一些方面，均相催化剂溶液中的Co与Mnwt.％比例可为1.75:1至1.85:1。在一些方面，均相催化剂溶液中的Co与Brwt.％比例可为0.8:1至0.95:1。在一些方面，均相催化剂溶液中的Mn与Brwt.％比例可为0.4:1至0.55:1。在一些方面，反应温度可为187℃至191℃。在一些方面，基于产品流股的总重量，产品流股可包括小于0.3重量％(wt.％)的4
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CBA。均相催化剂溶液可包括酸。在一些特定方面，酸可为乙酸。在一些方面，基于气体流股的总体积，气体流股可包括19体积％(vol.％)至25vol.％的O2。在一些方面，气体流股可包括空气。在一些方面，对二甲苯可在10巴至14巴(1,000至1,400千帕)的反应压力下与气体流股接触。在一些方面，可通过将对二甲苯与含有3wt.％至7wt.％的Co、1wt.％至5wt.％的Mn和12wt.％至18wt.％的Br的溶液接触来获得均相催化剂溶液。均相催化剂溶液中的对二甲苯可与反应器中含有O2的气体流股接触，且均相催化剂溶液可以70千克/小时(Kg/hr)至90Kg/hr的流速送入反应器。在一些方面，反应器可以是钛衬里反应器。在一些方面，均相催化剂溶液在反应器中的平均停留时间可为0.5小时至2小时。在一些方面，基于气体出口流股的总体积，反应器的气体出口流股中的CO
2 vol.％可小于1.1vol.％。在一些方面，对二甲苯和O2可以1:3至1:5的摩尔比送入反应器。在一些方面，均相催化剂溶液中的铁、钠、铜和/或镍各自的量可以小于10ppm、小于5ppm或小于1ppm。在一些方面，获得的对二甲苯转化率可为95％至100％。在一些方面，获得的对苯二甲酸产率可为90％至100％。
[0009]以下包括本说明书通篇中使用的各种术语和短语的定义。
[0010]术语“约(about)”或“大约(approximately)”被定义为如本领域普通技术人员所理解的接近。在一个非限制性实施方案中，该术语定义为在10％以内，优选地在5％以内，更优选地在1％以内，且最优选地在0.5％以内。
[0011]术语“wt.％”、“vol.％”或“mol.％”分别是指基于包含该组分的材料的总重量、总体积或总摩尔数的组分的重量、体积或摩尔百分比。在非限制性实例中，100摩尔的材料中的10摩尔的组分为10mol.％的组分。术语“ppm”是指基于包含该组分的材料的总重量的按重量计的每百万份的份数。
[0012]术语“基本上”及其变体定义为包括10％以内、5％以内、1％以内、或0.5％以内的范围。
[0013]术语“抑制”或“减少”或“防止”或“避免”或这些术语的任何变体，当在权利要求和/或说明书中使用时，包括任何可测量的减少或完全抑制以实现预期结果。
[0014]术语“有效”，正如该术语在说明书和/或权利要求中使用的那样，意指足以实现期望、预期或指定结果。
[0015]当在权利要求书或说明书中与术语“包括了(comprising)”、“包括(including)”、“含有(containing)”或“具有(having)”结合使用时，使用词语“一个(a)”或“一种(an)”可以表示“一个(one)”，但它也与“一个或多个(one or more)”、“至少一个(at least one)”、和“一个或多于一个(one or本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产对苯二甲酸的方法，所述方法包括：在均相催化剂溶液存在下，在180℃至195℃的反应温度下使对二甲苯与包含氧气(O2)的气体流股接触，以氧化至少一部分对二甲苯并形成包含对苯二甲酸的产品流股，所述均相催化剂溶液包含350ppm至450ppm的钴(Co)、170ppm至270ppm的锰(Mn)和410ppm至510ppm的溴(Br)，其中Br/(Co+Mn)wt.％比例为0.5:1至1:1，且Co与Mn wt.％比例为1.5:1至2:1。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述均相催化剂溶液包含390ppm至410ppm的Co、210ppm至230ppm的Mn和450ppm至470ppm的Br。3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中在所述均相催化剂溶液中，Br/(Co+Mn)wt.％比例为0.6:1至0.9:1，并且Co与Mn wt.％比例为1.75:1至1.85:1。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述反应温度为187℃至191℃。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中基于所述产品流股的总重量，所述产品流股包含小于0.3wt.％的4
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羧基苯甲醛。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述均相催化剂溶液还包含酸，例如乙酸。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中基于所述气体流股的总体积，所述气体流股包含19vol.％至25vol.％的O2。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述气体流股包含空气。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中在10巴至14巴的反应压力下使对二甲苯与所述气体流股接触。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中通过使对二甲苯与包含3至7wt.％的Co、1至5wt.％的Mn和12至18wt.％的Br的水溶液接触来获得所述均相催化剂溶液。11.根据权利要求10所述的方法，其中在反应器中使所述均相催化剂溶液中的对二甲苯与包含O2的气体流股接触以形成对苯二甲酸，并且将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛义德，
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：