【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机合成工艺，尤其涉及一种偏苯三甲酸的制备方法。
技术介绍
1、偏苯三酸酐又名1,2,4-苯三酸酐，通常简称为偏酐（tma），tma是有机合成工业重要的化工原料，其用途广泛，目前最主要的用途是作为生产pvc树脂的增塑剂，即tma和异辛醇反应生成偏苯三酸三辛酯（totm），totm作为一种无毒环保型增塑剂，具有耐高温、抗老化、耐腐蚀、耐迁移、绝缘性能优良等特性，在增塑剂行业已得到充分肯定和发展。tma的生产方法主要是由偏三甲苯氧化得到偏苯三甲酸，然后偏苯三甲酸脱水生成tma。tma的工业化生产主要采用偏三甲苯液相空气氧化工艺，即在200℃-230℃、2.0-2.3mpa条件下，以醋酸为溶剂，co-mn-br为催化剂，将偏三甲苯与空气进行液相氧化反应得到偏苯三甲酸，然后偏苯三甲酸经过脱水成酐和精馏工序得到tma产品。
2、不同的氧化反应条件会对tma的产品质量和收率产生较大的影响，制备工艺如果偏三甲苯氧化反应条件不够优化，就会导致偏苯三甲酸收率偏低，从而影响tma质量和收率。此外，现有的连续法氧化工艺生产偏苯三酸酐的方法，通常采用搅拌釜实现偏苯三甲酸连续氧化生产，该方法设备投资较大，收率不稳定，设备运转过程特别是对于动设备的要求更高，操作过程可靠性低。
3、因此，本专利技术提出一种偏苯三甲酸的制备方法解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种偏苯三甲酸的制备方法，在设备操作安全稳定、简单高效的前提下，采用单釜分阶段反应，
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种偏苯三甲酸的制备方法，其创新点在于：包括以下步骤：
3、步骤1、将偏三甲苯、醋酸、醋酸钴、醋酸锰、溴化物的混合物放入预热釜中，升温至130~150℃，预热釜升温过程中，将氮气通入至氧化反应釜中置换至尾氧含量4%以下；
4、步骤2、将预热釜中的混合物转入到氧化反应釜中，然后向氧化反应釜中通入压缩空气，引发反应，氧化反应釜温度开始上升，控制压缩空气进气量12000nm3/h，氧化反应釜压力1.0-1.6mpa，保持氧化反应釜尾气含量2-4%，氧化反应釜温度上升至200℃，此时氧化反应釜内生成第一阶段的氧化反应产物，当氧化反应釜温度升至200℃维持15-20min，第一阶段氧化反应结束；
5、步骤3、将氧化反应釜尾气压力设定至2.2-2.3mpa，压缩空气进气量调整至14000nm3/h，开始第二阶段的氧化反应，氧化反应釜温度开始上升，控制反应尾气中尾氧含量为0.5-2％，当氧化反应釜温度维持在215-220℃时，或氧化反应釜尾氧含量保持在1-3%时，减少压缩空气进气量直至进气阀门关闭，第二阶段氧化反应结束，生成氧化反应最终产物偏苯三甲酸。
6、进一步地，所述步骤1中溴化物为四溴乙烷。
7、进一步地，所述步骤1中的偏三甲苯与醋酸的质量比为1:3-4，醋酸钴与偏三甲苯质量比为1:180-200，醋酸钴与醋酸锰质量比1:1.2-5，醋酸钴与溴化物的质量比1:1-1.2。
8、进一步地，所述压缩空气的体积浓度为20-21%。
9、进一步地，所述氧化反应釜顶部设有第一级冷凝器和第二级冷凝器，第一级冷凝器用于将部分醋酸冷凝回流至氧化反应釜内，并将反应放出的热量带出，第二级冷凝器用于将剩余醋酸冷凝。
10、进一步地，所述第二级冷凝器采用循环水冷凝，并利用调节阀控制循环水流量。
11、进一步地，所述氧化反应釜内设有高效气液混合分布器。
12、本专利技术的优点在于：
13、本专利技术的制备方法采用两个分阶段反应，通过对不同阶段反应工艺条件的优化，同时对反应第二阶段氧化反应需要更大能量的时候采用提高压缩空气体积比，同时参考尾氧和温度工艺指标，将反应推向完全转化，强化第三个羧基的生成反应，从而有效提高偏苯三甲酸的转化率，最终产物偏苯三甲酸平均95%以上，产品收率达120%-125%。
14、本专利技术的氧化反应釜利用其顶部的冷凝器，冷凝由反应放热增发的醋酸，同时将反应液强制循环冷却回流，已达到移走大量反应热，同时又有足够反应活化能促使反应继续完全的目的。
15、本专利技术的氧化反应釜摒弃了传统反应液搅拌混合的理念，通过在内部设置高效气液混合分布器，增加空气和偏三甲苯接触反应的有效时间，使偏三甲苯充分接触反应，同时通过控制气量反应，保证反应放热的同时，也能保证反应需要的热量，继续促使氧化反应继续进行，不至于大量空气鼓入反应液将反应需要的能量降低，从而导致反应无法正向进行。
16、实施方式
17、下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。
18、本专利技术针对偏三甲苯氧化反应存在反应条件不够优化，收率偏低的状况，提供了的一种偏苯三甲酸的制备方法，偏三甲苯氧化成酸的过程是典型的连续反应过程，其反应过程可简化为一个羧基的生成、两个羧基的生成和三个羧基的生成，其中第三个羧基的生成是整个反应的速率控制步骤，因此通过强化第三个羧基生成的反应，有利于提高收率。
19、本专利技术采用的氧化反应釜摒弃了传统反应液搅拌混合的理念，通过在内部设置高效气液混合分布器，增加空气和偏三甲苯接触反应的有效时间，使偏三甲苯充分接触反应，同时通过控制气量反应，保证反应放热的同时，也能保证反应需要的热量，继续促使氧化反应继续进行，不至于大量空气鼓入反应液将反应需要的能量降低，从而导致反应无法正向进行。
20、此外，氧化反应釜顶部设有第一级冷凝器和第二级冷凝器，第一级冷凝器用于将部分醋酸冷凝回流至氧化反应釜内，并将反应放出的热量带出，第二级冷凝器作为缓冲和附加将剩余醋酸冷凝，第二级冷凝器采用循环水冷凝，并利用调节阀控制循环水流量，从而控制第二级冷凝器的温度。氧化反应釜利用其顶部的冷凝器，冷凝由反应放热增发的醋酸，同时将反应液强制循环冷却回流，已达到移走大量反应热，同时又有足够反应活化能促使反应继续完全的目的。
21、本专利技术的制备方法，采用两个分阶段反应，完全按照氧化反应机理来通入压缩空气，使反应高效，稳定和安全，使每部反应都完全，反应较温和，没有副反应发生，使后续的制备工艺生产更节能和高效，产品收率高，以下为3个实施例。
22、实施例
23、实施例1的偏苯三甲酸的制备方法，包括以下步骤：
24、步骤1、将偏三甲苯3.2g、醋酸12g、醋酸钴0.015g、醋酸锰0.02g、四溴乙烷0.015g的混合物放入预热釜中，搅拌均匀，预热釜升温至150℃，预热釜升温过程中，将氮气通入至氧化反应釜中置换至尾氧含量3%以下；
25、步骤2、通过氮气将预热釜中预热好的混合物转入到氧化反应釜中，然后向氧化反应釜中通入体积浓度20%的压缩空气，引发反应，氧化反应釜温度开始上升，将氧化反应釜压力调节阀设定1.6本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种偏苯三甲酸的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的偏苯三甲酸的制备方法，其特征在于：所述步骤1中溴化物为四溴乙烷。
3.根据权利要求1所述的偏苯三甲酸的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的偏三甲苯与醋酸的质量比为1:3-4，醋酸钴与偏三甲苯质量比为1:180-200，醋酸钴与醋酸锰质量比1:1.2-5，醋酸钴与溴化物的质量比1:1-1.2。
4.根据权利要求1所述的偏苯三甲酸的制备方法，其特征在于：所述压缩空气的体积浓度为20-21%。
5.根据权利要求1所述的偏苯三甲酸的制备方法，其特征在于：所述氧化反应釜顶部设有第一级冷凝器和第二级冷凝器，第一级冷凝器用于将部分醋酸冷凝回流至氧化反应釜内，并将反应放出的热量带出，第二级冷凝器用于将剩余醋酸冷凝。
6.根据权利要求5所述的偏苯三甲酸的制备方法，其特征在于：所述第二级冷凝器采用循环水冷凝，并利用调节阀控制循环水流量。
7.根据权利要求1所述的偏苯三甲酸的制备方法，其特征在于：所述氧化反应釜内设有高效气液混合分布器。
【技术特征摘要】
1.一种偏苯三甲酸的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的偏苯三甲酸的制备方法，其特征在于：所述步骤1中溴化物为四溴乙烷。
3.根据权利要求1所述的偏苯三甲酸的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的偏三甲苯与醋酸的质量比为1:3-4，醋酸钴与偏三甲苯质量比为1:180-200，醋酸钴与醋酸锰质量比1:1.2-5，醋酸钴与溴化物的质量比1:1-1.2。
4.根据权利要求1所述的偏苯三甲酸的制备方法，其特征在于：所述压缩空气的体积浓...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑铁江，孙百亚，杨伟浩，郑立新，李福初，陈赟，陈佳伦，袁庆庆，
申请(专利权)人：南通百川新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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