通过催化加氢纯化羧酸制造技术

本发明专利技术涉及用于生产芳族羧酸的方法，包括：a)将粗芳族羧酸溶液引入到纯化反应容器中，其中所述纯化反应容器在压力下操作，b)将氢气引入所述纯化反应容器中，c)当溶液沿垂直管道壁向下流到分配器上时，将氢气溶解在粗芳族多聚羧酸溶液中，其中所述纯化反应容器的气液接触面积与设备处理量的比率为至少0.55m2/te/h羧酸，用于将氢气溶解在粗芳族多聚羧酸溶液中以产生反应溶液，和d)将反应溶液与负载催化剂床接触以产生纯化的芳族羧酸，其中所述负载催化剂床浸没在反应溶液中，并且保持反应溶液的液位高于负载催化剂床。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过催化加氢纯化羧酸相关串请的交叉引用本申请要求2010年2月15日提交的美国临时申请号61/304567的优先权的权益。专利
本专利技术涉及用于纯化芳族多聚羧酸的方法，并且特别涉及用于制备纯化的芳族多聚羧酸的催化加氢反应。_4]
技术介绍
芳族多聚羧酸是商业上重要的化学中间体，特别是作为聚酯原料，其用于制造纤维，瓶子，薄膜和电子应用。芳族多聚羧酸，例如对苯二甲酸，间苯二甲酸及萘二甲酸的制备，通常包括氧化步 骤和随后的纯化步骤。该氧化步骤包括一种方法，其中聚烷基芳族烃前体例如二甲苯，三烷基苯或二烷基萘，在高温和高压和重金属例如钴、锰以及溴化合物存在下，在水性乙酸溶剂中被分子氧氧化。通过上述氧化反应得到的粗芳族多聚羧酸中包含诸如一元羧酸和醛等杂质，它们是氧化反应的中间产物，溴加合物和来源于催化剂的金属组分，以及具有未知结构的着色物质。用于生产具有足以与二醇直接酯化以生产聚酯聚合物的纯度的芳族多聚羧酸的纯化步骤，涉及一种方法，其中粗芳族多聚羧酸在高温高压和在催化剂(例如在碳载体上的VIII族过渡金属)存在下，在作为溶剂的水中被氢化，例如如美国专利号3，584，039中所公开的。加氢反应后的纯化芳族多聚羧酸可直接用于生产聚合物或通常采用如下方法使其与溶剂分离使芳族多聚羧酸结晶，将结晶产物与水溶剂分离并干燥以得到干燥的结晶产物。专利技术概沭传统方法纯化芳族多聚羧酸的问题包括i)用于溶解芳族多聚羧酸以及容纳溶液的工作液体库存(inventory)所需的容器数量，及ii)用于溶解氢气，使含有粗芳族多聚羧酸的液体和氢气与催化剂接触并提供足够的停留时间以完成纯化反应的反应器尺寸。通常，由于氢在芳族多聚羧酸溶液中的溶解度有限，需要维持高的反应器压力以保证充足的氢气溶解在水性溶剂中来完成粗芳族多聚羧酸的纯化。另外一个问题是载体材料破坏所致的催化剂运行寿命的缩短，其起因于在纯化反应中使用非均相催化剂。这些组合问题的后果，要么是由于设备成本较高或催化剂寿命降低导致的操作成本增加，要么是较差的操作控制带来的纯化产物变化更大。本专利技术的一个目的，是减少或避免上述问题中的一个或多个。特别是，本专利技术的一个目的是提供改进的连续方法，其用于在高温和高压下与负载催化剂接触，用氢气纯化芳族多聚羧酸水溶液。已经发现一种进行纯化反应的方法，其包括来自芳族醛的反应中间体转化为相应的芳族一元羧酸。本专利技术涉及用于生产芳族羧酸的方法，包括a)将粗芳族羧酸溶液引入到纯化反应容器中，其中该纯化反应容器在压力下操作，b)将氢气引入该纯化反应容器中，c)当溶液沿着垂直管道壁向下流到分配器上时，将氢气溶解在粗芳族多聚羧酸溶液中，其中该纯化反应容器的气液接触面积与设备处理量(plant throughput)(容量)的比率为至少O. 55m2/te/h羧酸，其被加工用于将氢气溶解在粗芳族多聚羧酸溶液中以产生反应溶液，以及d)将反应溶液与负载催化剂床层接触，产生纯化的芳族羧酸，其中负载催化剂床层浸没在反应液中，并且保持反应液的液位高于负载催化剂床。该催化剂床被完全浸没，并且溶解的粗多聚羧酸(粗酸)溶液液位保持在负载催化剂之上。这种操作方法的好处是通过确保气态氢不与负载的催化剂颗粒直接接触来延长负载催化剂床层的运行寿命，以及通过保持粗酸溶液液位稳定高于负载催化剂床以减小产物品质的变化。本专利技术的另一个目的是当氢气进入纯化反应器时，通过增加与气态氢接触的液体表面积来改进其在粗酸溶液中的溶解性，和降低操作压力的快速变化以及纯化反应器液位的波动，而该波动引起纯化的多聚羧酸(纯化酸)产物品质的变化。另一个目的是减少容器的数量和芳族羧酸溶液的总停留时间，从而显著降低制造过程中纯化步骤所需的设备成本。附图简沭图I是图示说明本专利技术一个实施方案(显示了纯化反应器)的示意图。 图2是图示说明本专利技术一个实施方案(显示了液体分配器)的示意图。图3是常规纯化反应器的示意图。迸述本专利技术涉及用于生产芳族羧酸的方法，包括a)将粗芳族羧酸溶液引入到纯化反应容器中，其中该纯化反应容器在压力下操作，b)将氢气引入到该纯化反应容器中，c)当溶液沿垂直管道壁向下流到分配器上时，将氢气溶解在粗芳族多聚羧酸溶液中，其中该纯化反应容器的气液接触面积与设备处理量(容量)的比率为至少O. 55m2/te/h羧酸，以将氢气溶解在粗芳族多聚羧酸溶液中以产生反应溶液，以及d)将反应溶液与负载催化剂床接触，产生纯化的芳族羧酸，其中负载催化剂床浸没在反应液中，并且保持反应液的液位高于负载催化剂床。步骤c)中的气液接触面积与设备处理量(容量)的比率可以是约O. 65m2/te/h羧酸或更多，例如约O. 75m2/te/h羧酸或更多，或I. 2m2/te/h羧酸或更多。分配器可以包括i)直径为纯化反应容器直径的约O. 3到约O. 7的穿孔圆盘(circular disc), ii)围绕盘(plate)的边缘布置的切口堰开口(notched weir openings),以将粗酸溶液保持在盘上；和iii)至少一个孔，反应溶液经其流向分配器下方的液体表面上。分配器也可以包括i)直径为纯化反应容器直径的约O. 3到约O. 7的穿孔环形敞开管或槽(channel)，ii)围绕管或槽边缘布置的切口堰开口，以将粗酸溶液保持在盘上；和iii)至少一个孔，反应溶液经其流向分配器下方的液体表面上。分配器可位于高于粗酸溶液液位O. 5到2米的位置，例如0.5到I. O米，并且粗酸溶液流经该孔并越过切口堰开口。任选地，可以使用备选的液体分配器构型以当粗酸溶液流到催化剂床上方保持的液体体积时提供增加的与气相接触的液体表面积。芳族多聚羧酸可以是对苯二甲酸。本专利技术的一个实施方案包括通过入口将粗酸溶液进料到纯化反应器的溶解部分(dissolution section)底部,其中所有的粗酸溶液沿延伸的流动路径流动,溢流到分配器盘上方的垂直管道，并在纯化反应器的气液接触面积上(包括溶解器或溶解部分)停留超过最小的停留时间(约3. O分钟或更长)。例如，在溶解部分的最小停留时间可为约3. 5分钟或更长，或约4. O分钟或更长。在溶解部分和在催化剂上方的液位合计的最小停留时间可以为约3. 5分钟或更长，或4. O分钟或更长。入口管的构型包括弯管，对准的开口或其它已知用于引流到溶解器或溶解部分的装置。在另一个实施方案中，额外的液体分配器位于降液管的顶部，以使得液体可以沿降液管的内部向下喷雾以提供额外的表面接触面积。在这种情况下，液体分配器可以为管或槽(trough)，其横跨降液管的顶部取向，每个槽或管的基底具有多个孔，藉此液体流入槽或管，然后流经这些孔，这有效地在降液管内产生液体喷雾。本专利技术的另一个实施方案涉及粗酸溶液液位和纯化反应器内的气体压力的控制。这两个参数的控制包括通过调节从纯化反应器出来的纯化酸溶液的流速来维持气体压力在约O. 5巴的设定压力内。流速变化受到限制以维持催化剂床上方的最低液位，通常这在正常流速的-50%到+100%的范围内。通过这种方式，控制系统保持稳定的液位和纯化反应器压力。也可以通过调节进入纯化反应器的氢气流动来控制液位。本专利技术可被描述为进一步包括步骤e)通过调节从纯化反应容器出来的液体流动来控制反应器压力和纯化反应容器中负载催化剂床上方的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：D·R·比克哈姆，R·J·奥布赖恩，D·帕克，
申请(专利权)人：英威达技术有限公司，
类型：
国别省市：