本发明专利技术提供了一种精对苯二甲酸和中纯度对苯二甲酸联合生产的方法，本方法的主要特征是平行地进行精对苯二甲酸和中纯度对苯二甲酸的生产，通过两个过程之间的母液置换和梯级利用，以及能量回收与溶剂处理单元的共用，达到投资与操作成本的最小化。配置的催化剂和溶剂脱水单元得到的高纯度醋酸溶剂首先用于中纯度对苯二甲酸（MTA）过程的多级氧化以保证氧化母液的纯度，减少MTA的有色杂质含量，该母液随后再次用于精对苯二甲酸（PTA）过程的氧化工序。PTA和MTA生产共用一套能量回收、溶剂脱水、母液净化和催化剂回收系统，减少了中纯度对苯二甲酸生产过程中的母液除杂以及催化剂回收单元。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种对苯二甲酸的生产方法，具体地说，本专利技术提供了一种通过母液置换来控制杂质含量，通过共用尾气能量回收、溶剂脱水以及催化剂回收单元来简化流程，实现精对苯二甲酸和中纯度对苯二甲酸联合生产的方法。
技术介绍
对苯二甲酸(TA)是生产聚酯纤维和树脂的基本原料。聚合级TA根据对羧基苯甲醛(4-CBA)在对苯二甲酸晶体的含量不同可分为精对苯二甲酸(PTA)和中纯度对苯二甲酸(MTA)0精对苯二甲酸是指4-CBA含量低于30ppm的对苯二甲酸产品，传统的生产过程包括氧化工序和加氢精制工序。中纯度对苯二甲酸是指4-CBA含量为15(T300ppm的对苯二甲酸产品，没有加氢精制工序。 专利US5723656、US006307099以及US4241220等描述了典型的精对苯二甲酸生产工艺。首先将原料对二甲苯溶解在含有钴锰溴催化剂的醋酸溶剂中，通入空气或者富氧进行氧化，生成粗对苯二甲酸(CTA)。典型的反应压力为O. 6 1.6MPa，温度为16(T20(TC，反应停留时间为5(Tl30min ;反应热通过溶剂蒸发移走，含有CTA的浆料通过结晶、过滤和干燥进行液固分离，同时回收能量和催化剂；将氧化工序得到的固体送入精制单元通过催化加氢除去杂质纯化晶体，得到PTA产品。反应尾气进入能量回收单元，以回收反应热和溶齐U，溶剂脱水后返回使用，尾气净化后排放。PTA生产工艺的主要问题是加氢精制工序条件苛刻、投资与操作成本高、水的消耗量大，生产I吨精对苯二甲酸需要消耗2 3吨水。中纯度对苯二甲酸的生产一般通过连续多级氧化来降低杂质含量。US4772748以及US4877900公布了一种通过两级升温、两级降温的四级氧化来降低杂质含量的方法，这种方法在高温高压下通入过量的氧气导致了醋酸的大量消耗，同时装置投资和操作费用较高。US4158738公布了一种采用两级氧化来制取高纯度对苯二甲酸的方法，这种方法的主氧化反应器的温度大于210°C，第二级氧化器在温度等于或者小于主氧化器的温度下进一步补充氧化，降低杂质含量。这种方法使得醋酸以及其他物质的消耗偏高。专利US20020183246中也公布了一种利用两级氧化生产对苯二甲酸的方法，主氧化反应器温度155 165°C，压力O. 5 I. 5MP，反应停留时间5(Tl30min，反应热通过溶剂蒸发移走；后续的氧化或熟化器温度和压力一般要高于主氧化反应器。经过多级氧化后的浆料再进入结晶器和后续的过滤、干燥单元，得到4-CBA含量15(T300ppm的聚合级对苯二甲酸产品。反应尾气进入能量回收单元，以回收反应热和溶剂，溶剂脱水后返回使用，尾气净化后排放。这种方法流程简单、投资省，原料消耗低，但是多级氧化过程中生成的微量有色杂质容易进入MTA产品中，影响产品的色度指标。现有的MTA生产工艺主要通过控制母液中有色杂质含量的办法来控制产品色度，为此需要将大部分母液抽出进行净化处理，经过一系列单元操作除去有色杂质后母液再返回氧化反应器，这使得MTA过程的母液净化流程十分复杂，增加了生产成本。将精对苯二甲酸与中纯度对苯二甲酸的两个生产过程进行比较，可以发现PTA的氧化工序与MTA的流程结构有很多相似之处，二者均包括氧化反应、浆料处理、能量回收、母液净化、催化剂回收和溶剂脱水等多个具有相似功能的单元操作。不同的是MTA增加了后氧化和母液净化两个部分。如果将PTA与MTA两个生产过程进行集成，共用其相似单元，同时兼顾两个过程的不同要求进行设备与流股的设计，就有可能显著地降低投资与操作成本，实现最大的效益。从专利与文献检索中了解到，目前还没有将PTA与MTA两个过程进行集成联产的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种精对苯二甲酸和中纯度对苯二甲酸联合生产的方法，以简化流程，减少设备投资与消耗，提高能量利用效率。本专利技术的主要创新思路是I)将PTA与MTA两个生产工序的尾气处理、能量回收、溶剂脱水单元进行合并，以减少设备数目，简化流程，同时保留PTA与MTA各自的浆料处理流程以生产不同纯度的TA产品；2)进行两个工序氧化母液的顺序置换和梯级利用，即采用 溶剂脱水单元产生的高纯度醋酸和新配制的催化剂首先用于MTA过程的多级氧化以保证氧化母液的纯度，减少MTA的有色杂质含量，母液分离后再用于PTA过程的液相氧化；经过两个氧化过程使用后的母液再抽出一部分进行杂质去除和催化剂回收处理。具体来说，就是将两个过程中新鲜配制的催化剂和脱水过程获得的高纯度醋酸溶剂主要用于中纯度对苯二甲酸的生产，MTA过程中含杂质较多的母液再返回PTA过程的氧化反应器；来自不同反应器的尾气、抽出水及催化剂合并在一起，统一处理，共用一套能量回收、溶剂脱水、催化剂回收系统；PTA和MTA过程分别采用不同的浆料处理系统以生产不同纯度的产品。精对苯二甲酸与中纯度对苯二甲酸联合生产的方法，具体包括如下步骤I)将配制的钴锰溴催化剂、原料对二甲苯、来自溶剂脱水单元的醋酸溶剂、来自能量回收单元的冷凝液以及第一固液分离单元输出的部分循环母液混合通入到第一主氧化反应器中，并通入含氧气体进行催化氧化；控制第一主氧化反应器中钴锰溴催化剂中钴的质量浓度为10(T900ppm，锰钴质量比为O. 5^1. 5，溴与钴锰的质量比为O. 6^1. 2，醋酸溶剂与对二甲苯质量比为广10;第一主氧化反应器输出的浆料依次经过第一、第二两级升温氧化器补充氧化和熟化、第一结晶器结晶和第一液固分离单元分离，得到4-CBA含量为10(T300ppm的中纯度对苯二甲酸产品；第一级升温氧化器和第二级升温氧化器的升温能量由溶剂脱水单元输出的醋酸溶剂经加热器加热得到的醋酸蒸汽提供；第一主氧化反应器、第一级升温氧化器以及第二级升温氧化器的尾气均送入能量回收单元，第一结晶器产生的醋酸蒸汽通入到溶剂脱水单元作为热源；2)将第一液固分离单元输出的母液部分循环回第一主氧化反应器，部分送入第二主氧化反应器，将原料对二甲苯、第二液固分离单元输出的部分母液及能量回收单元输出的冷凝液混合通入第二主氧化反应器中，并通入含氧气体进行催化氧化，第二主氧化反应器所需要的催化剂由第一液固分离单元以及第二液固分离单元输出的母液提供；第二主氧化反应器输出的浆料依次经过第二、第三两级结晶器补充氧化和结晶以及第二液固分离单元分离，得到粗对苯二甲酸，将粗对苯二甲酸经加氢精制得到4-CBA含量<30ppm的精对苯二甲酸产品；第二液固分离单元输出的另一部分母液送入母液净化单元进行杂质去除和催化剂的回收，净化后回收的醋酸溶剂返回到第二主氧化反应器，回收的催化剂与补加的催化剂作为配制的催化剂送入第一主氧化反应器，残渣排出；第二主氧化反应器以及第二级结晶器的尾气均送入能量回收单元，第三级结晶器产生的醋酸蒸汽通入到溶剂脱水单元作为热源。第一主氧化反应器要求采用尽可能多的高纯度醋酸为溶剂以便减少反应器液相中的有色杂质浓度。有色杂质主要有蒽醌和芴酮两类，其含量虽然很少，但容易随对苯二甲酸晶体析出，影响MTA产品的色度指标。有色杂质一般都是在循环母液中长期累积产生的，第一固液分离单元提供给第一主氧化反应器的循环母液的量越大，第一主氧化反应器中的有色杂质就越多。而循环母液供给第一主氧化反应器部分催化剂，因此，应该尽量增加钴锰溴催化剂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种精对苯二甲酸与中纯度对苯二甲酸联合生产的方法，其特征是包括如下步骤：1）将配制的钴锰溴催化剂、原料对二甲苯、来自溶剂脱水单元（902）的醋酸溶剂、来自能量回收单元（901）的冷凝液以及第一固液分离单元（401）输出的部分循环母液混合通入到第一主氧化反应器（100）中，并通入含氧气体进行催化氧化；控制第一主氧化反应器（100）中钴锰溴催化剂中钴的质量浓度为100~900ppm，锰钴质量比为0.5~1.5，溴与钴锰的质量比为0.6~1.2，醋酸溶剂与对二甲苯质量比为1~10；第一主氧化反应器（100）输出的浆料依次经过第一、第二两级升温氧化器（201、202）补充氧化和熟化、第一结晶器（301）结晶和第一液固分离单元（401）分离，得到4？CBA含量为100~300ppm的中纯度对苯二甲酸产品；第一级升温氧化器（201）和第二级升温氧化器（202）的升温能量由溶剂脱水单元（902）输出的醋酸溶剂经加热器（903）加热得到的醋酸蒸汽提供；第一主氧化反应器（100）、第一级升温氧化器（201）以及第二级升温氧化器（202）的尾气均送入能量回收单元（901），第一结晶器（301）产生的醋酸蒸汽通入到溶剂脱水单元（902）作为热源；2）将第一液固分离单元（401）输出的母液部分循环回第一主氧化反应器（100），部分送入第二主氧化反应器（500），将原料对二甲苯、第二液固分离单元（701）输出的部分母液及能量回收单元（901）输出的冷凝液混合通入第二主氧化反应器（500）中，并通入含氧气体进行催化氧化，第二主氧化反应器（500）所需要的催化剂由第一液固分离单元（401）以及第二液固分离单元（701）输出的母液提供；第二主氧化反应器（500）输出的浆料依次经过第二、第三两级结晶器（601、602）补充氧化和结晶以及第二液固分离单元（701）分离，得到粗对苯二甲酸，将粗对苯二甲酸经加氢精制得到4？CBA含量<30ppm的精对苯二甲酸产品；第二液固分离单元（701）输出的另一部分母液送入母液净化单元（801）进行杂质去除和催化剂的回收，净化后回收的醋酸溶剂返回到第二主氧化反应器（500），回收的催化剂与补加的催化剂作为配制的催化剂送入第一主氧化反应器（100），残渣排出；第二主氧化反应器（500）以及第二级结晶器（601）的尾气均送入能量回收单元（901），第三级结晶器（602）产生的醋酸蒸汽通入到溶剂脱水单元（902）作为热源。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李希，王丽军，宋明焱，成有为，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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