用于制备包括其纯形式的芳族羧酸的方法和设备技术

本发明专利技术公开了制备芳族羧酸的方法和设备，包括：液相氧化芳烃进料；对来自所述液相氧化过程的高压废气进行处理，以分离水和反应溶剂；和将液相氧化副产物物种优先在由分离过程形成的汽相和液相之间分配。本发明专利技术还包括用于制备纯形式的芳族羧酸的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制备芳族羧酸的方法和设备，包括通过在 液相氧化反应混合物中将芳族进料氧化成不纯的芳族羧酸产物，和将 得自液相氧化过程的高温高压废气分离，以回收用于氧化过程的液体 水和液体反应溶剂，和将氧化副产物分配在同样由所述分离过程形成 的液相和气相中。
技术介绍
对苯二甲酸和其它芳族羧酸通常通过与乙二醇、高级垸撑二醇或 其组合进行反应而广泛用于聚酯的制备中，用于转化成纤维、薄膜、 容器、瓶子和其它包装材料、和模制品。在商业实践中，芳族羧酸通常通过将甲基取代的苯和萘的原料在 含水乙酸溶剂中用通常是气态的空气或其它氧气源，在包含钴和锰的 溴促进催化剂的存在下进行液相氧化而制备，其中在甲基取代的苯和 萘的原料中所述甲基取代基的位置对应于在所需的芳族羧酸产品中的 羧基的位置。所述氧化过程是放热的并生成与副产物一起的芳族羧酸， 所述副产物包括所述芳族原料的部分或中间氧化产物，和乙酸反应产 物，例如甲醇、乙酸甲酯和甲基溴。水也作为副产物生成。芳族羧酸， 典型地伴随着所述原料的氧化副产物，通常被形成为在所述液相反应 混合物中的溶解状态或作为在其中悬浮的固体，并且通常通过结晶和 固液分离技术回收。所述放热的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。为控制反应温度，将液相反应混合物保持 在所述容器中，并且将由于所述放热氧化过程形成的汽相从所述液相 中蒸发并从所述反应器中移出。所述汽相包括水蒸气、蒸发的乙酸反 应溶剂和少量的所述氧化过程的副产物，该副产物包括溶剂的副产物和原料的副产物两者。其通常还包括在氧化过程中未消耗的氧气、少 量的未反应的原料、碳的氧化物、和当用于所述工艺的氧气来源是空 气或其它含氧气的气体混合物时所述来原气体的氮气、碳的氧化物和 其它惰性气体成分。纯形式的芳族羧酸经常有利于制备用于重要应用的聚酯，例如纤 维和瓶子，因为杂质，例如在所述氧化过程中由芳族原料产生的副产 物，和更通常地是多种羰基取代的芳族物质，已知是在从所述酸制备 的聚酯中形成颜色，和随后在聚酯转化的产品中颜色不佳的原因或与 之相关。具有降低水平的杂质的芳族羧酸的制备可通过将得自如上所述的液相氧化过程中的粗产物在一个或多个逐渐降低的温度和氧气水 平下，和在结晶以回收所述氧化过程的产物的过程中进一步氧化，以 将原料的部分氧化产物转化为需要的酸产物而进行，如从U.S.4，877，卯0、 4,772,748和4,286,101中可知的那样。优选的具有较低杂质 含量的纯形式的对苯二甲酸和其它芳族羧酸，例如提纯的对苯二甲酸 或"PTA"的制备，是通过将较低纯度形式的所述酸，例如包含由芳族 原料的液相氧化产生的芳族羧酸和副产物的粗产物，或所谓的中纯度 产品，在溶液中，在升高的温度和压力下，利用贵金属催化剂进行催 化氢化而进行的。在商业实践中，烷基芳族进料到粗芳族羧酸的液相 氧化过程和所述粗产物的提纯过程经常在连续集成工艺中进行，在该 工艺中，将得自液相氧化过程的粗产物用作用于提纯过程的原料。在所述工艺中，由液相氧化过程产生的高温高压汽相是可回收的 乙酸反应溶剂、未反应的进料和反应副产物，以及能量的可能有用来 源。然而，其大量的水含量、高温和高压、和由于例如气态甲基溴、 乙酸溶剂和水的组分导致的腐蚀性，提出了对分离和回收用于再循环 的组分和对回收其能量的在技术上和成本上的挑战。另外，如果杂质 对其它工艺方面或产物品质有反面影响，则在回收的工艺物流中保持 未分离的杂质可能会妨碍物流的重复利用。例如，如US 5,200,557中 描述的， 一元羧酸对在提纯过程中使用的加氢催化剂有反面影响，其中甚至例如在从氧化反应液体中回收的粗芳族羧酸产物中存在的低水 平的乙酸残留物，也被认为是有害的。英国专利说明书1,373,230、美国专利5,304,676; 5,723,656; 6，143，925; 6,504,051、欧洲专利说明书0 498 591 B1和国际申请W0 97/27168描述了通过芳族进料的液相氧化过程而制备芳族羧酸的方法， 其中将高压废气从氧化过程中移出并处理以回收和再循环其部分或成 分，和在一些情况下，回收能量。废气的冷凝，如在US 5,304,676的 中那样，对于回收所述废气的水、乙酸和其它可冷凝成分是有效的， 但分禽在所形成的冷凝物中的水、乙酸和其它成分在技术上是复杂的 和成本上是不切实际的。高压废气的分离过程，如在US 5,723,656、 6,143,925、 6,504,051和WO 97/27168的方法中那样，可有效用于分离 废气以回收适合于进一步加工的富含乙酸的液体和包含水蒸气的气 体。然而，所述氧化过程的某些副产物在这样的分离中倾向于分配到 液相和汽相二者中，这使它们的回收复杂化并可能对其它工艺物流和 步骤起反面影响。在其中包含副产物的物流，例如在从提纯液体反应 混合物中回收纯形式的芳族羧酸后剩余的母液或得自高压分离过程的 液体冷凝的排出气体，被用于分离过程的方法中，这些困难由这些副 产物的积聚而复合。所引用的专利的方法中没有一个将从来自液相氧 化过程的高压废气冷凝的液体用作在不纯芳族羧酸的提纯过程中的溶 剂或其它含水液体，并且在这些过程中材料和能量的回收经常在彼此 消耗的情况下完成，例如由于在为回收材料进行冷却或减压、为控制 大气排放进行材料的燃烧时的能量损失，和如果不将得自氧化过程的 高温高压汽相进行为移出这些材料的冷却或减压导致的氧化溶剂、原 料和副产物的其它损失。在再循环物流中剩余的杂质可扰乱工艺操作并损害产物品质。用 于回收材料、能量或二者而增加的装置和工艺步骤可进一步增加工艺 复杂性，并且如果它们增加的成本超过材料和能量的节约，会限制或 阻碍它们的实际应用性。这些因素，损失能量和损失材料的相互影响被工艺操作的规模所放大。在具有年制备能力为500,000至l,OOO，OOO 或更多吨产物的世界级商业制备工厂中，即使千分之几或数百ppm的 原料和溶剂的损失或转化成不希望的或无用的副产物，较小的在能量 回收中低效和对排放水的处理的逐渐增加也会转化为材料的显著实际 损失，燃料或电的消耗的增加和增加的加工工艺，以及由于对于能量、 材料的成本和对于处理气体和液体的排放物和排污物的要求有所不同 和变化而导致不可预知的工艺效率和经济效果。
技术实现思路
本专利技术提供了一种方法和设备，其在它们的实施方案和特征中， 给通过芳烃进料的液相氧化过程的芳族羧酸的制备提供了或使之能实 现对来自液相氧化过程的高压汽相的改进处理，该处理用于分离和回 收氧化反应溶剂、水和氧化副产物。在一些实施方案中，本专利技术还可 提供从氧化废气中有利的能量回收。本专利技术还给用于制备芳族羧酸的改进的方法和设备提供对用于 氧化过程的芳族进料和一元羧酸反应溶剂的副产物的选择控制，所述 副产物在液相氧化过程中产生并被携带进入到氧化反应废气中，或者 在废气处理过程中存在，所述废气处理用于从其中分离水和氧化反应 溶剂。这样的副产物根据本专利技术的方面被优先分配到一个或多个包括 氧化反应溶剂或水的液相中，所述液相是在高压下从得自液相氧化过 程的高压汽相中分离的，或分配到由分离形成的高压气体中。在其它 条件都相同的情况下，根据本专利技术对这些副产物的控制可降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备芳族羧酸的方法，其包括：　　　　在包括一元羧酸溶剂和水的液相氧化反应混合物中，在包括至少一种重金属组分的催化剂组合物的存在下，在反应区中，在有效保持液相氧化反应混合物的升高的温度和压力下，将包括所述酸的至少一种芳烃前体的进料与气态氧接触，以形成：溶解或悬浮于所述液相氧化反应混合物中的芳族羧酸和包含反应副产物的杂质，和包括溶剂一元羧酸、水、和少量所述芳烃前体和所述前体的氧化副产物和所述溶剂一元羧酸的氧化副产物的高压汽相；　　　　将从所述反应区移出的高压汽相转移到分离区中，所述分离区能将溶剂一元羧酸、水和氧化副产物基本分离成：至少一个富含溶剂一元羧酸的第一液相、和至少一个基本不含溶剂一元羧酸的富含水的第二液相、和至少一个溶剂一元羧酸耗尽的包含水蒸气的第二高压汽相，使得所述芳烃前体的氧化副产物被优先分配到所述第一液相中，和所述溶剂一元羧酸的氧化副产物被优先分配到所述第二高压汽相中；和　　　　从所述分离区在分离物流中移出：富含溶剂一元羧酸的第一液相、和基本不含溶剂一元羧酸及其氧化副产物的富含水的第二液相、和基本不含所述芳烃前体的氧化副产物的第二高压汽相。

【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：托马斯M巴托斯，梁启华，
申请(专利权)人：BP北美公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]