制备对苯二甲酸的方法技术

一种由对二甲苯制备对苯二甲酸的方法。该方法包括形成包含对二甲苯、溶剂、溴来源、催化剂和乙酸铵的混合物；和通过使混合物与氧化剂在氧化条件下接触而将对二甲苯氧化以产生包含对苯二甲酸、对甲苯甲酸、4-羧基苯甲醛的固体氧化产物。溶剂包含具有1-7碳原子的羧酸，催化剂包含钴、钛、锰、铬、铜、镍、钒、铁、钼、锡、铈和锆中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权陈述本申请要求2010年6月30日提交的美国临时申请No. 61/360，297的优先权利益。专利
本专利技术涉及由包含对二甲苯的原料。更特别地，本专利技术涉及对二甲苯在溶剂、催化剂、溴来源和乙酸铵的存在下的氧化。
技术介绍
烷基芳族化合物如甲苯和二甲苯的氧化是重要的商业方法。可得到多种氧化产物，包括芳族羧酸如例如用于聚合物工业中的对苯二甲酸(1，4-苯二羧酸)。US2, 833，816公开了将芳族化合物氧化成相应芳族羧酸的方法。烷基芳族化合物·的液相氧化方法在酸的存在下使用分子氧、金属或金属离子和溴或溴化物离子。金属可包括钴和/或锰。典型的酸为含有1-8个碳原子的低级脂族单羧酸，尤其是乙酸。US6, 355，835公开了通过在乙酸作为溶剂、钴盐作为催化剂和引发剂的存在下氧化通过使用氧气或空气将二甲苯异构体液相氧化而制备苯二羧酸的方法。氧化步骤之后是将所述反应混合物闪蒸以除去挥发性物质以及冷却和过滤以得到作为固体产物的粗苯二羧酸和滤液。还公开了将粗苯二羧酸再结晶以得到至少99%纯度和滤液的再循环。本领域中还已知氧化产物如芳族醛、芳族醇、芳族酮和芳族羧酸可在氧化条件下和/或当反应混合物冷却时固化或结晶。因此，可产生氧化产物的混合物，其可能需要进一步加工以提高所需产物的纯度。在对苯二甲酸的制备中，氧化产物通常称为粗对苯二甲酸，因为它含有杂质，包括发色体和中间氧化产物，尤其是4-羧基苯甲醛(4-CBA)。为得到聚合物品级或提纯的对苯二甲酸，各种提纯步骤是本领域中已知的，包括用水和/或溶剂洗涤粗对苯二甲酸，其它氧化或结晶步骤，和使溶解的粗对苯二甲酸溶液与氢气在通常包括含有钯和碳的催化剂的氢化条件下反应。通常使用几个提纯步骤。US7, 692，036公开了用于更有效且经济地进行可氧化化合物的液相氧化的最佳方法和设备。该液相氧化在提供在相对低温下的高度有效的反应的泡罩塔反应器中进行。当氧化化合物为对二甲苯且氧化反应的产物为粗对苯二甲酸(CTA)时，可将该CTA产物通过比如果CTA通过常规高温氧化方法形成的话可能使用的更经济的技术提纯和分离。本领域中仍需要制备对苯二甲酸的可选方法。另外，提纯较便宜且较少耗时的制备对苯二甲酸和对苯二甲酸组合物的方法是理想的。具有不同的污染物比的对苯二甲酸组合物可提供在其它应用中用作原料的新中间体。专利技术概述已发现在对二甲苯氧化成对苯二甲酸期间乙酸铵的存在可提供具有高纯度的固体对苯二甲酸产物。在一个实施方案中，固体对苯二甲酸产物具有比常规方法中所得更低的对甲苯甲酸含量和更低的4-羧基苯甲醛含量。在一个实施方案中，本专利技术为一种一种由对二甲苯，该方法包括形成包含对二甲苯、溶剂、溴来源、催化剂和乙酸铵的混合物；和通过使混合物与氧化剂在氧化条件下接触而将对二甲苯氧化以产生包含对苯二甲酸、4-羧基苯甲醛和对甲苯甲酸的固体氧化产物。溶剂包含具有1-7碳原子的羧酸，且催化剂包含钴、钛、锰、铬、铜、镍、钒、铁、钥、锡、铈和锆中的至少一种。专利技术详述一般而言，本专利技术涉及将对二甲苯氧化成对苯二甲酸的方法。在宽泛方面，本专利技术为一种由对二甲苯，所述方法包括形成包含对二甲苯、溶剂、溴来源、催化剂和乙酸铵的混合物；和通过使混合物与氧化剂在氧化条件下接触而将对二甲苯氧化以产生包含对苯二甲酸、4-羧基苯甲醛和对甲苯甲酸的固体氧化产物。可将对二甲苯作为纯进料流供入方法中或进料流还可包含其它化合物。在一个实施方案中，进料流具有至少98重量％的对二甲苯含量。在另一实施方案中，进料流具有至少99重量％的对二甲苯含量。由于氧化反应一般经过连续的氧化程度，合适的进料化合物 还包含部分氧化的对二甲苯化合物。实例包括对甲苯甲酸、4-羧基苯甲醛(4-CBA)、对苯二醛、对甲苯甲醇、对甲苯甲醛和4-羧基苯甲醇。在一个实施方案中，至少98重量％的进料流为对二甲苯和部分氧化的对二甲苯化合物。除对二甲苯外，混合物包含溶剂、溴来源、催化剂和乙酸铵。溶剂包含具有1-7碳原子的羧酸。在一个实施方案中，羧酸包含乙酸。溶剂可含有多于一种羧酸。例如，溶剂可进一步包含苯甲酸。在另一实施方案中，溶剂的羧酸为乙酸。任选溶剂可进一步包含水。水可加入混合物中或在氧化方法期间在混合物中产生。在一个实施方案中，水的量相对于具有1-7碳原子的羧酸的重量为约O. 01至约5重量％。水的量可相对于具有1-7碳原子的羧酸的重量为约O. I至约2重量％。在一个实施方案中，混合物中溶剂与对二甲苯之比为约I. 5:1至约6:1重量计。溶剂与对二甲苯之比可以为约2:1至约4:1重量计。催化剂包含钴、锰、钛、铬、铜、镍、钒、铁、钥、锡、铈和锆中的至少一种。在一个实施方案中，催化剂包含钴和锰。金属可以为无机或有机盐的形式。例如，金属催化剂可以为羧酸盐如金属乙酸盐及其水合物的形式。典型的催化剂包括独立或组合的乙酸钴(II)四水合物和乙酸锰(II)。在一个实施方案中，乙酸锰(II)的量小于乙酸钴(II)四水合物的重量计量。本专利技术中所用催化剂的量可广泛地变化。例如钴的量可相对于溶剂的重量为约O. 001重量％至约2重量％。在一个实施方案中，钴的量可相对于溶剂的重量为约O. 05重量％至约2重量％。猛的量可相对于溶剂的重量为约O. 001重量％至约2重量％。在一个实施方案中，锰的量可相对于溶剂的重量为约O. 05重量％至约2重量％。在另一实施方案中，钴与锰之比基于元素金属为约3:1至约1: 2重量计。溴来源在本领域中一般被认为是催化剂促进剂且包括溴、离子溴如HBr、NaBr,KBr、NH4Br ;和/或已知在氧化条件下提供溴化物离子的有机溴化物，例如苄基溴、单-和二 -溴乙酸、溴乙酰溴、四溴乙烷、二溴化乙烯。在一个实施方案中，溴来源为HBr、NaBr、KBr、NH4Br、苄基溴、单-溴乙酸、二溴乙酸、溴乙酰溴、四溴乙烷和二溴化乙烯中的至少一种。在另一实施方案中，溴来源包含或基本由或由溴化氢组成。溴化氢的量可相对于溶剂的重量为约O. 01重量％至约5重量％。在另一实施方案中，溴化氢的量可相对于溶剂的重量为约O. 05重量％至约2重量％。混合物还包含乙酸铵。在一个实施方案中，乙酸铵的量相对于溶剂的重量为约I重量％至约100重量％。因此，在宽泛的实施方案中，本专利技术为包含对二甲苯、溶剂、溴来源、催化剂和乙酸铵的混合物，其中溶剂包含具有1-7碳原子的羧酸和任选水，且催化剂包含钴、钛、锰、铬、铜、镍、钒、铁、钥、锡、铈和锆中的至少一种。在一个实施方案中，混合物包含对二甲苯、乙酸铵、包含乙酸和任选水的溶剂、包含溴化氢的溴来源、包含钴和锰的催化剂。本专利技术氧化方法可以在实验室规模实验至完全商业操作中实践。该方法可以以分批、连续或半连续模式操作。上述混合物可以以多种方式形成。混合物组分(例如对二甲苯、溶剂、溴来源和催化剂)的加入顺序是不关键的。在一个实施方案中，可将两种或更多种组分在与其它组分组合或混合以前组合或混合。至少一部分混合物提供液相，但一种或多种混合物组分的溶解可能在方法期间任何或一些时候未完成。液相可通过在环境条件下将组分混合而形成。在另一实施方案中，液相在混合物的温度提高至氧化温度时形成。混合物可在氧化步骤以前在与氧化步骤中所用相同或不同的容器中形成。在另一实施方案中，混合物在氧化反应器中形成本文档来自技高网...

【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：A·巴塔查里亚，J·T·瓦伦加，
申请(专利权)人：环球油品公司，
类型：
国别省市：