对-苯二甲酸的提纯方法技术

一种通过催化加氢生产精制对苯二甲酸的改进方法．在生产精制对苯二甲酸的过程中，调制加氢时的溶解氢浓度，可对有色化合物的还原反应加以控制．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及-。聚合级对-苯二甲酸是聚对-苯二甲酸乙二醇酯(PET)的原料。该聚合物是聚酯纤维、聚酯薄膜以及瓶类等包装容器用树脂的主要聚合物。聚酯纤维用于织物以及诸如轮胎帘线的工业用途方面。涂复有胶粘剂和乳剂的聚酯薄膜，可用作包扎带、照相胶片、记录磁带等。聚合级对-苯二甲酸是从纯度较低的工业级对-苯二甲酸提纯而得，利用氢气和一种在美国专利3584039〔迈耶(Meyer)〕中所述的贵金属催化剂，对工业级对-苯二甲酸进行提纯。提纯过程中，不纯的对-苯二甲酸加热溶解于水中，最好在加氢催化剂存在下，例如在美国专利3726915〔波尔曼(Pohlmann)〕中所述的碳载体上的钯，对上述溶液进行加氢反应。加氢这一步把纯度较低的对-苯二甲酸中存在的各种有色杂质转化成无色产物。原料中主要杂质4-羧基苯甲醛被转化成对-甲苯甲酸。作为杂质存在的呈色前体化合物和有色物质，据信是属苯偶酰、芴酮和/或蒽醌类型。加氢所得的精制产品，聚合级对-苯二甲酸，通过结晶、离心分离、干燥进行回收。在美国专利4405809〔斯坦克等人(Stech et al.)〕中，叙述了用于多烷基芳烃经液相催化氧化生成芳香族多元羧酸的另一种有关的加氢提纯方法。可是，不纯的对-苯二甲酸原料的质量是变化的，这就使提纯工艺的控制，进而产品质量的保证，显得困难而费钱了。为此，需要对不纯的对-苯二甲酸水溶液，在有色化合物被还原的最佳控制条件下，有效地进行加氢。本专利技术提供了达到此目的的一种简便方法。目前已经发现，从不纯对-苯二甲酸水溶液加氢制得的精制对-苯二甲酸的颜色，与该水溶液中的溶解氢的浓度成反比。因此，无论在间歇法或连续法提纯过程中，通过调制进行加氢反应时不纯对-苯二甲酸水溶液中氢气的浓度，都可以有效地控制精制的对苯二甲酸的色度。增加溶解氢浓度的调制，可由享特色标对制得的对-苯二甲酸的b＊值的直接或间接的反映，通过调节反应器中氢分压和/或进入不纯对-苯二甲酸水溶液中氢气的流速来实现。在连续提纯方法中，加氢反应器中溶解氢的浓度，可直接根据所得精制产品的b＊值的变化来调节，或者间接地根据进料溶液以波长为340纳米(nm)的光束所测得的光密度的变化来调节，因为对于给定的加氢反应条件，b＊值的变化是波长340纳米光束所测得的光密度变化的函数。具体来说，已经测得所得产品对-苯二甲酸的b＊值变化0.1个单位，可以通过调节在不纯对-苯二甲酸溶液中溶解氢的浓度得以补偿，根据所采用具体催化剂的活性，在约0.03至0.3立方厘米/克(cc/g)的范围内调节。溶解氢的体积是指在1个绝对大气压力和0℃(32°F)时的体积。此外，所得产品的b＊值变化0.1个单位，也可根据所用催化剂的活性，调节反应器中氢分压得以补偿，约在5磅/平方英寸(Psi)至60磅/平方英寸范围内调节。反应器中氢分压增加，致使产品b＊值下降;氢分压降低，致使产品b＊值增加。还有，用波长340纳米光束所测得的进料溶液光密度变化0.1个单位，可以使由该进料溶液所得精制对-苯二甲酸的b＊值变化约0.05个单位。因此，进料溶液用波长340纳米光束测得的光密度，变化0.1个单位，也可以通过调节反应器中氢分压得以补偿，约在2.5至30磅/平方英寸范围内调节。精制对-苯二甲酸可用于与二元醇，例如乙二醇进行直接酯化反应，再经过缩聚而制得分子量较高的聚酯，可被加工成纤维、薄膜、薄片等。本专利技术的方法是将待提纯的对-苯二甲酸溶解在水之类的极性溶剂之中，在加热和加压的条件下进行反应。然而，水是最佳溶剂，其它合适的溶剂可以是单独使用或与水混合使用的分子量较低的烷基羧酸。提纯过程中，反应器温度也就是溶液温度可在约500°F至600°F的范围内，较好在约530°F至550°F，最佳在约535°F至545°F的范围内。反应器压力条件主要取决于提纯过程进行时的温度。由于实用量的不纯对-苯二甲酸可能被溶解时的温度，实际上要比极性溶剂的正常沸点高，因此过程压力必须大大超过大气压力。反应器压力可以单独使用氢气或氢气与一种惰性气体的混合气来保持，惰性气体例如是水蒸汽和/或氮气。使用惰性气体与氢气混合，可为调制反应器氢分压提供便利条件，特别是氢分压比较低时更为便利。为此，惰性气体最好在进入反应器之前先与氢混合。一般来说，正常操作时，加氢时反应器压力是在约950至1200磅/平方英寸(表压)范围内。加氢反应器可按几种不同方式进行操作。例如，在反应器中保持事先设定的液面，对于任一指定的反应器压力，氢气以足以保持设定液面不变的流速加入反应器内。实际反应器压力与对-苯二甲酸溶液的蒸汽压之间的压差，就是反应器气相空间中的氢分压。另一方式，如果氢气是以与惰性气体例如氮气的混合气加进反应器的话，实际反应器压力与对-苯二甲酸溶液的蒸汽压之间的压差，是氢分压和混入的惰性气体的分压之和。此时的氢分压可以根据混合气中存在的氢气和惰性气体已知的相对数量来计算。反应器另一种操作方式，用对-苯二甲酸溶液充满整个反应器，不留气相空间。也就是说，反应器作为一个充满液体的系统来操作，氢气通过流速控制加进反应器。这种场合，溶解氢浓度可以通过调节氢气流进反应器的流速来进行调制。如果需要，假氢分压的数值可以从溶解氢浓度计算而得，而溶解氢浓度可由流进反应器的氢气流速来加以校正。在过程控制是靠调节氢分压的那种操作方式时，反应器中的氢分压最好在约10至200磅/平方英寸范围内或高于此压力范围，这要根据反应器的额定使用压力，不纯对-苯二甲酸所含杂质的程度，具体使用的催化剂的活性和用过的时间以及诸如此类的工艺条件来决定。在过程控制是靠直接调节进料溶液中的氢浓度的那种操作方式时，进料液中的氢浓度小于氢气饱和时的浓度，反应器本身又是液体全充满的，因此调节流进反应器的氢气流速，将对溶液中的氢浓度产生合乎要求的比例调制。通常反应条件下，氢气的用量要比还原主要可还原杂质所需要的化学计算用量过量的约1至5摩尔，这些可还原杂质是4-羧基苯甲醛以及也许存在的呈黄色的杂质。不纯对-苯二甲酸溶液的加氢反应是在一种带有载体或无载体的贵金属催化剂存在下进行的。很多种加氢催化剂可用于此目的。一种典型的载有贵金属的催化剂，包含约0.01～1%(重量)的贵金属，以元素金属和催化剂的总重量进行计算，承载在一种多孔性结构的惰性载体，例如木炭上。载体结构的比表面最好在约1000～2000平方米/克。特别适合于本专利技术方法的贵金属催化剂是铂和钯，最佳的催化剂是承载在碳上的钯。在上述比较温和的加氢反应条件下，其它适于水相加氢的催化剂，在Kirk-Othmer，《Encyclopedia of chemical Technology》(Wiley-InterScience)一书中，关于加氢和催化剂的章节中已有所叙述。也可参见美国专利2070770〔阿门德(Amend)〕和2105664〔劳齐尔(Lazier)〕。可用作本专利技术催化剂的Ⅷ族其它贵金属，有钌、铑、锇和铱。本专利技术的提纯方法，既可间歇方式操作，又可连续方式操作。对于工业规模提纯对-苯二甲酸，则连续方式为好。但是，不管哪种方式，都要对所得精制对-苯二甲酸的颜色加以监测，反应器中的氢分压要加以调节，从而保证精制产品达到所需的色度。精制产品的色度可按下面所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从不纯对－苯二甲酸在极性溶剂中的溶液，通过催化加氢，生产精制对－苯二甲酸的改进方法，其特征在于加氢反应期间，调制溶解氢浓度，使精制对－苯二甲酸保持预定的色度。

【技术特征摘要】
US 1985-6-17 745,6201.一种从不纯对-苯二甲酸在极性溶剂中的溶液，通过催化加氢，生产精制对-苯二甲酸的改进方法，其特征在于加氢反应期间，调制溶解氢浓度，使精制对-苯二甲酸保持预定的色度。2.一种在反应器中通过催化加氢，提纯较为不纯的对-苯二甲酸水溶液的改进的连续化方法，其特征在于包含有下列各步骤(1)从经过加氢的产品液流中，回收精制的对-苯二甲酸，(2)测定回收得到的精制对-苯二甲酸的亨特色标中的b值，(3)调节反应器中的氢分压，使对-苯二甲酸达到预定的b＊值。3.根据权利要求2中所述改进的方法，其特征在于相应于被补偿b＊值变化0.1个单位，反应器中的氢分压的调节量，要在约5～60磅/平方英寸的范围内进行调节。4.根据权利要求2中所述的改进方法，其特征在于较为不纯的水溶液中，对-苯二甲酸的浓度约为5～35%(重量)，以溶液的重量为计算基准。5.根据权利要求2中所述的改进方法，其特征在于较为不纯的水溶液中，对-苯二甲酸的浓度约为10～30%(重量)，以溶液的重量为计算基准。6.根据权利要求2中所述的改进方法，其特征在于反应器中的氢分压要保持在约10～200磅/平方英寸的范围内。7.根据权利要求2中所述的改进方法，其特征在于加氢反应期间，反应器中的温度要保持在约530～550°F的范围内。8.根据权利要求2中所述的改进方法，其特征在于加氢反应期间，反应器中的温度要保持在约535～545°F的范围内。9.一种在反应器中通过催化剂加氢，提纯较为不纯的对-苯二甲酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦斯格雷厄姆帕克，戴维尤金詹姆斯，
申请(专利权)人：阿莫科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]