使用苯甲酸和水溶剂进行氧化和纯化来生产高纯度芳香族羧酸的工艺方法技术

本发明专利技术公开了用于生产至少一种高纯度芳香族羧酸的工艺方法，具体涉及一种使用苯甲酸和水溶剂进行氧化和纯化来生产高纯度芳香族羧酸的工艺方法，该方法通过在含有芳香族原料、促进剂、重金属催化剂和含有苯甲酸和水的溶剂的反应介质中，用氧气氧化芳香族原料产生了反应器流出物，其中基本上所有产生的芳香族羧酸都保留在溶液中；然后在存在催化剂和氢气的情况下对反应器流出物进行加氢。通过在氧化和纯化步骤中使用共同的溶剂，并消除了对中间工艺步骤和设备的需要，本工艺方法有效地、高效地生产了高纯度的芳香族羧酸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
总的来说，本专利技术涉及纯化的芳香族羧酸的生产，更具体来说， 涉及使用苯甲酸和水溶剂进行氧化和纯化来生产至少一种高纯度芳香 族羧酸的工艺方法。
技术介绍
对苯二甲酸和其它芳香族羧酸通常通过与乙二醇、较高级的烷撑 二醇或其组合进行反应，来广泛用于生产聚酯，以转变成纤维、薄膜、 容器、瓶子和其它包装材料以及模制物品。在商业实践中，芳香族羧酸通常是通过在甲基取代的苯和萘原料 的水性乙酸溶剂中，在存在含有钴和锰的溴促进的催化剂的情况下， 使用空气或其它通常为气态的氧气源进行液相氧化来制造的，其中原 料中甲基取代基的位置对应于所需芳香族羧酸产物中羧基基团的位 置。氧化是放热的，并产生芳香族羧酸以及副产物，包括芳香族原料 的部分或中间氧化产物以及乙酸反应产物，例如甲醇、乙酸甲酯和溴 代甲垸。水也作为副产物产生。芳香族羧酸、典型地伴随有原料的氧 化副产物，通常被形成为溶解的，或液相反应混合物中悬浮的固体， 通常通过结晶和固相分离技术回收。放热氧化反应通常在适当的反应容器中、在升高的温度和压力下 进行。液相反应混合物被维持在容器中，作为放热氧化的结果形成的 蒸汽相从液相蒸发并从反应器中移出，以控制反应的温度。蒸汽相含 有水蒸气、蒸发的乙酸反应溶剂和少量的氧化副产物，包括溶剂和原 料的副产物。它通常也含有在氧化中没有被消耗的氧气、少量未反应的原料、二氧化碳，以及当工艺使用的氧气源是空气或其它含有氧气 的气态混合物时，还含有源气体中的氮气和其它惰性气体成分。通过液相氧化产生的髙温高压蒸汽相，是可回收的乙酸反应溶剂、 未反应的原料和反应副产物、以及能量的具有潜在价值的来源。但是， 它的显著的水含量、高的温度和压力、以及由于成分例如气态溴代甲 烷、乙酸溶剂和水导致的腐蚀性本质，为分离或回收成分以便再利用 和回收它的能量含量，提出了技术和经济上的挑战。此外，在回收的 工艺物流中仍然未被分离的杂质，如果对其它工艺特点或产品质量有 不利的影响，将可能阻止物流的再利用。对于用于重要应用例如纤维和瓶子的聚酯的生产来说，纯化形式 的芳香族羧酸通常是有利的，因为杂质例如在氧化过程中从芳香族原 料产生的副产物、以及更常见为各种羰基取代的芳香族物质，已知将 导致从酸制成的聚酯中颜色的形成或与其相关，并进而导致聚酯转变 成的产品的颜色不正。优选的具有较低杂质含量的纯化形式的对苯二甲酸和其它芳香族 羧酸、例如纯化的对苯二甲酸或"PTA"，是通过对纯度较低形式的酸， 例如含有芳香族羧酸和通过芳香族原料的液相氧化产生的副产物的粗 产物、或所谓的中等纯度的产物，在升高的温度和压力下，使用贵金 属催化剂在溶液中进行催化加氢来制造的。纯化不仅从粗的或中等纯 度的产物中除去了杂质、特别是主要杂质4-羧基苯甲醛，而且降低了 有色物体的含量和金属、乙酸和溴的量。在商业实践中，烷基芳香族 原料液相氧化成粗的芳香族羧酸和粗产物的纯化，通常在连续的整合 工艺中进行，其中从液相氧化产生的粗产物被用作纯化的起始材料。随着时间的过去，对于生产高纯度芳香族羧酸的工艺方法进行了 改进。例如，已发现苯甲酸是一种可行的可选氧化溶剂，因为它对氧化有相当的抗性。美国专利No. 6，562，997公开了生产芳香族二羧酸或三羧酸的工艺方法，其中通过使用苯甲酸作为溶剂的一部分，溴代甲 垸的形成与常规工艺相比显著减少了。该参考文献还讲述了水和苯甲 酸更容易分离，这是由于它们的沸点的差异与水和乙酸的沸点的差异 相比更大，从而显著降低了对酸和水进行分级的复杂性。另一个值得注意的进展是消除了氧化与纯化之间的工艺步骤。美国专利No. 4，675，438讲述了从在存在溴与钴和锰的组合以及含有85到 97%苯甲酸和15到3%水的溶剂的情况下、用空气对间二甲苯或对二甲 苯进行的氧化反应中，直接纯化间苯二甲酸或对苯二甲酸产物。直接 纯化包括用水稀释流体氧化流出物以提供含有25到75%重量比的水和 75到25%重量比的苯甲酸的溶剂系统，将稀释的流体流出物加热到所 有氧化流出物中的固体溶解在溶剂系统中的温度，以及在存在第VIII 族贵金属催化剂的情况下将溶液加氢。不幸的是，尽管因为水倾向于 使催化剂失活，所以低水溶剂在氧化步骤中促进了氧化，但是它不能 将间苯二甲酸或对苯二甲酸保留在溶液中。因此，为了通过氢化步骤 加工氧化流出物，仍然需要其它的加工步骤和设备来添加水和加热流 出物以溶解间苯二甲酸或对苯二甲酸。这种水的添加导致从氢化步骤 产生的母液具有非常高的水含量，因此需要随后将它除去以维持氧化 步骤中的低的水含量。因此，希望能够提供用于生产至少一种高纯度的芳香族羧酸的工 艺方法，它不仅消除了对氧化和纯化步骤之间的中间结晶和固液分离 技术的需要，而且在氧化和纯化中使用同样的溶剂组成，并在这些步 骤过程中将芳香族羧酸保持在溶液中。通过对两个步骤使用同样的溶 剂，对于(l)向氧化流出物中添加水和热以及由此所需的附加工艺步骤 和设备，以便在纯化前溶解芳香 族羧酸，和(2)在纯化后除去水的需 要，被消除了。专利技术简述本专利技术的工艺方法，在其实施方案和特点中，要求在含有芳香族原料、促进剂、重金属催化剂和含有苯甲酸和水的溶剂的反应介质中， 用氧气氧化芳香族原料以产生反应器流出物，其中基本上所有产生的 芳香族羧酸保留在溶液中；然后在存在催化剂和氢气的情况下对反应器流出物进行加氢。本工艺方法通过在氧化和纯化中使用共同的溶剂，有效并高效地 生产了高纯度的芳香族羧酸，并消除了对中间加工步骤和设备的需要。 尽管使用了共同的溶剂，本专利技术在其实施方案中也消除了向氧化流出 物中加入水和热量、以便在纯化前溶解芳香族羧酸的需要，以及对在 纯化后除去水的需要。在一个实施方案中，本专利技术的工艺方法还要求在产生含有水、气 态副产物和气态苯甲酸的高压气态流的反应条件下进行氧化步骤，并进一步包括(a.)在分离装置中从高压气态流中除去至少大约95%重量 比的苯甲酸，以形成含有水和氧化反应过程中形成的气态副产物的第 二个高压气态流；以及(b.)将至少一部分第二个高压气态流导向用于 从第二个高压气态流中回收能量的装置。在另一个实施方案中，本专利技术提供了在产生含有水、气态副产物 和气态苯甲酸的高压气态流的反应条件下进行氧化步骤，并进一步包 括将至少一部分高压气态流导向用于从高压气态流中回收能量的装置。在本专利技术的更具体的实施方案中，工艺方法要求在含有对二甲苯、 促进剂、重金属催化剂和含有大约60%到大约40%重量比的苯甲酸和 大约40%到大约60%重量比的水的溶剂的反应介质中，用氧气氧化对 二甲苯以产生反应器流出物，其中基本上所有产生的对苯二甲酸保留 在溶液中；然后在存在催化剂和氢气的情况下对反应器流出物进行加 氢。专利技术详述本专利技术涉及用于生产至少一种高纯度芳香族羧酸的工艺方法。根 据本专利技术，在含有芳香族原料、促进剂、重金属催化剂和含有苯甲酸 和水的溶剂的反应介质中，用氧气氧化芳香族原料以产生反应器流出 物，其中基本上所有产生的芳香族羧酸保留在溶液中；然后在存在催 化剂和氢气的情况下对反应器流出物进行加氢。本文中使用的"基本 上所有的"是指尽管可能存在少量固体，但反应器流出物适合于进料 到氢化步骤中而不需要添加处理步骤和设备，例如不需要添加更多的 溶剂或热量输本文档来自技高网...

【技术保护点】
生产至少一种高纯度芳香族羧酸的工艺方法，该工艺方法包括下列步骤：　ａ．在含有芳香族原料、促进剂、重金属催化剂和含有苯甲酸和水的溶剂的反应介质中，用氧气氧化芳香族原料，从而产生了反应器流出物，其中基本上所有产生的芳香族羧酸保留在溶液中； 以及　ｂ．在存在催化剂和氢气的情况下对反应器流出物进行加氢。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡罗林E施米特，大卫L西肯加，克利斯托弗G米勒，
申请(专利权)人：BP北美公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]