用于产生芳族二羧酸的方法技术

本发明专利技术公开了用于产生芳族二羧酸的方法，该方法包括以下步骤：在约１２５℃至约１５５℃的温度下，在包含钴、锰、锆和溴的催化剂组合物存在下，在反应介质中组合二烷基芳香族化合物、包含水及具有２－４个碳原子的饱和有机酸的溶剂和含氧气体，其中反应混合物中钴对锰的重量比率是约１０至约４００。本方法提供改善的转化率，同时减少碳氧化物和其它副产物的形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利说明 专利
本专利技术涉及用于通过二烷基芳烃的液相氧化产生芳族二羧酸的改良方法，该方法引起改善的转化率，同时减少碳氧化物和其它副产物的形成。
技术介绍
使用芳族二羧酸，如对苯二酸和间苯二酸以产生多种聚酯产物，聚酯产物的重要实例是聚(对苯二甲酸乙二醇酯)及其共聚物。可以通过催化氧化相应的二烷基芳香化合物合成这些芳族二羧酸。例如，对苯二酸(TPA)和间苯二酸(IPA)可以分别通过液相氧化对二甲苯和间二甲苯产生。 这些方法通常包括将一种或多种二烷基芳烃、新鲜的和/或循环的溶剂或反应介质和催化剂组分加料至反应器，还将含分子氧的气体加料至所述反应器，通常接近反应器的底部。常规的液相氧化反应器配备用于混合多相反应介质的搅拌装置。搅拌反应介质旨在促进分子氧溶解于反应介质的液相，并促进反应介质中已溶解的氧和二烷基芳烃之间的接触。往往通过容器(例如连续搅拌罐式反应器(CSTR))内的机械搅拌装置搅拌发生液相氧化的反应介质。泡罩塔反应器是对CSTR和其他机械式搅拌的氧化反应器的理想替代。 在这些方法中，可以施用具有相对高的高度对直径比率的泡罩塔反应器。自反应器的液体内容物中升起的含氧工艺过程气体在搅拌反应混合物过程中产生。备选地，可以使用通常具有低于泡罩塔反应器的高度对直径比率的连续搅拌罐式反应器。所产生的芳族二羧酸作为淤浆可以从出口连续地移出。含有过量氧和溶剂分解产物的工艺流程气体可以经通常位于或接近于反应器顶部的上部出口移出。反应热还可以通过反应所生成的工艺过程溶剂和水的蒸发经上部出口排出。 因此，在本方法的一个实例中，氧化对二甲苯以产生对苯二酸。可以连续地或分批地在初级氧化反应器内液相中，在含氧气体如空气存在下氧化对二甲苯。在此方法中，组合对二甲苯、氧化催化剂组合物、分子氧源和溶剂(如含水乙酸)作为反应器中的反应介质以产生粗制的对苯二酸(CTA)反应产物。常见的氧化催化剂组合物包括通常与助催化剂如溴化合物组合的钴化合物和锰化合物。见例如，美国专利第2,833,816、3,089,906和4,314,073号，所述专利的内容以引用方式并入本文。工艺条件因乙酸和溴而是高度腐蚀性的，并且通常在加工设备中使用钛。见例如，以引用方式并入本文的美国专利第3,012,038号。可以使用乙醛作为替代溴的助催化剂，此时不需要使用钛材料。还可使用乙醛作为引发剂。因为刚才所描述的二烷基芳香化合物的液相氧化是高放热的反应，通常在通风的反应器内实施这些反应，反应热通过工艺过程溶剂的蒸发从上部出口排出。 得到的CTA在反应条件下不是很易溶解于乙酸溶剂中，并从溶剂中沉淀以形成混悬液。这种粗制的对苯二酸混悬液包括对苯二酸固体、对该固体起到混悬介质作用并含有少量溶解的对苯二酸的溶剂；催化剂组分；未反应的对二甲苯；不完全氧化的中间氧化产物如对甲苯甲醛(p-TAl)、对甲基苯甲酸(p-TA)和4-羧基苯甲醛(4-CBA)；以及有机杂质，如已知引起变色的芴酮。粗制的对苯二酸组合物自氧化区释放，并且经受母液交换、分离、纯化或回收几种方法中的任何方法处理，同时，回收的溶剂和催化剂组合物直接循环返回至氧化反应，或者加工后(如经回收催化剂或纯化溶剂后)返回至氧化反应。需要使不完全氧化的中间体和有色杂质的量最小化以减少后续纯化的需要。 部分或完全从氧化反应器的反应混合物中除去的液相氧化的其它副产物是废气，该废气包括水、溶剂、未反应的氧和存在于分子氧气体源中的其它未反应气体(如氮和二氧化碳)，和额外量的作为氧化损失的二氧化碳和一氧化碳，其中所述氧化损失部分地产生于氧化条件下溶剂和其它可氧化化合物的催化分解。废气在氧化反应器的顶部排出至蒸馏柱或冷凝器以便溶剂与其它废气如水、二氧化碳、一氧化碳、氮、气态溴化合物(如溴代甲烷)等分离。 虽然需要尽可能多地回收和循环溶剂，然而溶剂被某种程度地氧化分解为它的组成气体产物、二氧化碳和一氧化碳，因此需要新鲜的补充溶剂来源。工业上常称这种氧化分解为溶剂燃烧(solventburn)或酸燃烧，并且通常认为这是形成碳氧化物的部分原因，虽然所产生的一部分碳氧化物还是二烷基芳族反应产物或中间反应产物氧化分解的结果。控制或减少碳氧化物形成将通过允许回收并循环更多量的溶剂返回至氧化区，以及还可能通过减少因氧化分解芳族反应物所致的产率损失，显著地降低氧化工艺的操作成本。然而，减少碳氧化物形成不应当以显著降低的产率或转化率或者粗制混合物中不完全氧化产物的量增加为代价，并且如果可能，减少碳氧化物形成的同时增加转化率将是所需要的。然而，增加的转化率通常伴随碳氧化物形成增加。 美国专利第3,920,735号公开了使用包括钴、溴和锆；或者钴、锰、溴和锆的催化剂体系在液相条件下用分子氧氧化二甲苯或三甲苯以形成苯二甲酸或苯三甲酸的方法。根据该公开，这些催化剂体系必须含有至少20％的锰。 G.S.Bezhanishvili和V.A.Nezdominov，Neftepererabotka INeftekhimiya(俄罗斯联邦莫斯科)1983，4，39-40研究了添加锰和锆对用于在大气压力下和低于100℃的温度下氧化对二甲苯的钴-溴化物催化剂的影响。 美国专利第4,992,580号公开向包含钴的氧化催化剂体系添加钼增加了催化剂体系的催化活性。据称钼使钴部分活化。 美国专利第5,359,133号公开了用于产生苯二甲酸异构体的多步骤方法，所述方法包括在低级脂族羧酸中，催化剂体系存在下，用分子氧或含分子氧的气体部分地氧化二甲苯异构体的氧化步骤，所述的催化剂体系由钴、锰、溴，及选自镍、铬、锆和铈的至少一种组成。 PCT公布第WO00/37406号公开了在由钴、锰和溴化物和一种或多于一种过渡金属或镧系金属组分组成的催化剂存在下使用富氧气体液相氧化烷基芳烃。 PCT公布第WO00/66529号公开含有氧和二氧化碳的进料气用于氧化烷基芳族底物或它们部分氧化的中间体以产生羧酸产物，这一用途改善了所得产物的产率和质量。据称二氧化碳作为辅助氧化剂与氧一起发挥作用。该文件提示除了包含钴、锰、和溴的催化剂体系外，当确实需要时，可以导入额外的过渡金属或镧系金属。 本领域仍需要这样的芳族氧化方法，其实现改善的转化率同时使碳氧化物形成最小化。这些和其它的有利之处通过如下进一步描述的本专利技术获得。 专利技术简述 本专利技术涉及用于产生一种或多种芳族二羧酸，尤其是对苯二酸的方法，该方法包括在约125℃至约155℃的温度下，在其中钴对锰的重量比率是约10至约400的包含钴原子、锰原子、锆原子和溴原子的催化剂组合物存在下，在反应介质中组合二烷基芳族物质如对二甲苯、包含一种或多种具有2-4个碳原子的饱和有机酸的含水溶剂和含氧气体。 根据本专利技术，我们出乎意料地发现当将锆添加至包含钴、锰和溴的催化剂组合物中时，在温和温度下获得改善的转化率，而碳氧化物的形成没有不可接受地增加。 附图简述 附图说明图1显示粗制对苯二酸流和氧化单元塔顶馏出物的工艺流程。 专利技术详述 本专利技术可以通过参考随后本专利技术详细的描述(包括附图)和所提供的实施例更容易地理解。应当理解使用术语其目的仅在于描述特定实施方案，并不是限制性的。 除非在上下文清楚地声明，如本说明书和权利要求书中所用，“一个”、“一种”和“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生芳族二羧酸的方法，该方法包括在约１２５℃至约１５５℃的温度下，在包含钴、锰、锆和溴的催化剂组合物存在下，在反应介质中混合二烷基芳族化合物、包含水和具有２－４个碳原子的饱和有机酸的溶剂和含氧气体，其中，反应混合物中钴对锰的重量比率是约１０至约４００。

【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：GG拉瓦，RT亨布尔，CE小萨姆纳，JN拜斯，DB坎普顿，BA滕南特，BW达文波特，D朗格，TR弗洛伊德，
申请(专利权)人：伊士曼化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]