[发明专利]用于氧化芳香化合物的方法和催化剂

说明书

该申请要求2006年5月8日申请的美国临时申请No.60/798,781的优先权，其所有公开在此引入作为参考。

发明领域

本发明涉及用于使取代的芳香化合物转化为氧化产物的方法，所述氧化产物包括芳香族羧酸，以及涉及对这种方法有用的催化剂组合物。更具体地，本发明涉及在液体反应混合物中使用催化剂组合物将进料催化氧化为产物，所述进料包括具有至少一个可氧化α碳的取代芳香化合物，所述产物包括芳香族羧酸，所述催化剂组合物对于不存在溴源的氧化有活性，并且包括钯、铂、钒或钛组分和第5、6、14或15族金属或类金属组分，其中所述组分不同时由钒组分组成，所述溴源一般用于促使取代芳香化合物催化氧化为芳香族羧酸。

发明背景

对苯二甲酸和其他的芳香族羧酸广泛地用于为转化为聚酯的制造，一般通过与一种或多种二醇反应，特别是乙二醇，和其与一种或多种亚烷基二醇高级同系物的组合，用于转化为纤维、薄膜、容器、瓶子及其他包装材料和模制品。

在工业实践中，芳香族羧酸一般通过在甲基取代的苯和萘进料的含水乙酸溶剂中液相氧化制造，其中甲基取代基的位置对应于在期望的芳香族羧酸产物中羧基的位置。如US 2,833,816所述，通过使原料与空气或别的通常为气态的氧源接触，在包含钴和锰被反应性溴源促进的催化剂存在的情况下实施氧化。该氧化是放热的并产生芳香族羧酸与副产物，包括芳香进料的部分和中间氧化产物以及乙酸溶剂的氧化和其他反应产物，例如甲醇、乙酸甲酯、甲基溴、一氧化碳和二氧化碳。水也作为副产物产生。芳香族羧酸氧化产物、副产物和原料的中间氧化产物一般形成溶解于或作为固体悬浮在液相反应混合物中，并一般通过结晶和固液分离技术回收。

芳香族羧酸的纯净形式通常便于制造重要应用的聚酯，诸如纤维、瓶子及其他容器和包装材料，因为杂质，诸如芳香进料在诸如上面描述的那些氧化过程中产生的副产物以及，一般地说，各种各样羰基取代的芳香物种，已知会导致由所述羧酸制造的聚酯的颜色形成或与所述颜色形成有关，随后在聚酯转化的产物中颜色不佳。如从U.S.4,877,900、4,772,748和4,286,101中所知，为了将原料的部分氧化产物转化为希望的酸产物，杂质水平减少的芳香族羧酸能够通过，例如在一个或多个渐进低温和/或氧水平下或在通常用于回收氧化产物的结晶步骤期间，进一步氧化从如上述液相氧化得到的粗产物而制造。优选的纯净形式的对苯二甲酸和具有较低的杂质含量的其他芳香族羧酸，例如纯化的对苯二甲酸或“PTA”，通过在溶液中于高温和高压下使用贵金属催化剂，催化加氢不太纯净的形式的酸而制造，诸如包括通过液相氧化芳香进料产生的芳香族羧酸和副产物的粗产物，所谓的中间纯度的产物或其他不纯形式的酸。在一些工业操作中，烷基芳香原料液相氧化为粗芳香族羧酸以及该粗产物的纯化通常在连续的整体方法中进行，其中得自液相氧化的粗产物用作纯化的原料。

通过这种方法制造芳香族羧酸的困难起因于使用溴促进的氧化催化剂。与催化剂一起使用的溴源及其在氧化期间形成的反应产物是腐蚀性的。为限制腐蚀，通常使用钛或其他昂贵的耐蚀金属或合金制造加工设备，包括例如氧化反应器和废气处理设备的主要设备项目。一般还使用工艺废气处理，所述处理避免在该方法中形成的挥发性溴化合物的大气排放，诸如通过热或催化氧化使有机溴化合物氧化为氧化碳和分子溴，并用甲酸钠将后者还原为阴离子的溴，这增加了制造方法的复杂性和成本。