[发明专利]一种新的精间苯二甲酸的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于石油化工领域，是一种石油化工产品的新的制造方法。

背景技术

精间苯二甲酸(英文缩写PIA)，意思是高纯度间苯二甲酸。精间苯二甲酸产品 是一种聚酯原料。精间苯二甲酸与乙二醇酯化、缩聚得到的聚间苯二甲酸乙二醇酯是 一种低熔点聚酯，熔点是65℃。精间苯二甲酸可以与精对苯二甲酸(PTA)混合与乙 二醇酯化和缩聚生产瓶用聚酯树脂。按照不同比例将精间苯二甲酸(PIA)与精对苯 二甲酸(PTA)混合，再与乙二醇酯化、缩聚，可以得到不同熔点的低熔点聚酯树脂。 其中，精间苯二甲酸(PIA)与精对苯二甲酸(PTA)1∶1混合，再与乙二醇酯化、 缩聚得到的聚混合苯二甲酸乙二醇酯的熔点为120℃。

精间苯二甲酸产品现在国内只有燕山石化公司生产，其产品中的主要杂质是3- 羧基苯甲醛(间位羧基苯甲醛，3-CBA)和3-甲基苯甲酸(间位甲基苯甲酸)。精间 苯二甲酸(PIA)中3-CBA含量一般小于25ppm，间位甲基苯甲酸含量小于150ppm。

现有的生产工艺中，精间苯二甲酸(PIA)以间二甲苯为原料，以压缩空气中的 氧气为辅助原料，以醋酸为溶剂，以醋酸钴、醋酸锰为催化剂，以氢溴酸为辅助催化 剂，在相对温和的温度条件下进行混合氧化反应。在氧化反应器液相反应物料中，原 料、目标产物、中间产物、溶剂等同时存在。间苯二甲酸在氧化反应器内形成结晶时， 3-CBA与间苯二甲酸形成共结晶，从而被包裹在晶粒内部无法被进一步氧化。

经过氧化反应、间苯二甲酸结晶、分离、干燥等工序，得到粗间苯二甲酸。粗间 苯二甲酸中含有大量的间位羧基苯甲醛(3-CBA)和间位甲基苯甲酸杂质，不能作为 合格产品被正常应用，必须经过精制工序除去杂质。

精制工序是这样的：粗间苯二甲酸在高温高压条件下用热水溶解，送入加氢反应 器，在钯-碳催化剂的作用下进行加氢反应，将间位羧基苯甲醛(3-CBA)还原为间位 甲基苯甲酸。间位甲基苯甲酸在水中的溶解度比间苯二甲酸高很多，通过水溶液中间 苯二甲酸的再结晶，基本实现间苯二甲酸与间位甲基苯甲酸的分离。间苯二甲酸结晶 经过离心分离、过滤，得到滤饼，再经过干燥、水洗、离心分离、过滤、干燥，得到 精间苯二甲酸(PIA)产品。水溶液中剩余的间位甲基苯甲酸和少量间苯二甲酸经过 提浓、脱水之后返回氧化反应器。

PIA生产过程中加氢精制工序消耗大量热能，其燃料动力能耗约占PIA生产总能 耗的一半以上。

现在的氧化反应器主要有两种形式，一是气液固三相搅拌釜反应器；二是鼓泡塔 浆料反应器。精间苯二甲酸(PIA)生产工艺中氧化反应器液相温度一般控制在180～ 220℃。有机溶剂醋酸和目标产品间苯二甲酸在反应器内停留时间比较长，原料间二 甲苯消耗和溶剂醋酸消耗相对比较高。本发明则设法降低醋酸溶剂所处的反应环境温 度，缩短醋酸和目标产品间苯二甲酸在反应器内的停留时间，所以原料间二甲苯消耗 和溶剂醋酸消耗相对比较低。

在氧化反应温度180～220℃的条件下，间苯二甲酸在醋酸溶液中的饱和溶解度 只有0.1～0.8％左右。

已有的研究表明，从间二甲苯到间苯二甲酸的氧化反应是串联反应，主要经历四 个反应过程，一是从间二甲苯到间位甲基苯甲醛；二是从间位甲基苯甲醛到间位甲基 苯甲酸；三是从间位甲基苯甲酸到间位羧基苯甲醛(3-CBA)；四是从间位羧基苯甲醛 到间苯二甲酸。四种氧化反应均是不可逆反应。

现有的PIA、PTA生产工艺中，氧化反应器中氧化反应热的撤出主要采用的是溶 剂醋酸和水的闪蒸。闪蒸的醋酸和水随尾气进入冷凝系统，经过换热，部分凝液进入 反应器，大部分醋酸和水被回收进入各自储罐，部分回收的醋酸和水被补加进入反应 器。

本发明通过新设计的反应流程，控制反应条件，使得间苯二甲酸结晶时反应物液 相没有3-CBA和间位甲基苯甲酸，从而简化了生产工艺，降低生产成本，提高产品质 量。

采用本发明方法生产的间苯二甲酸产品质量超过现在的PIA产品质量，其中 3-CBA和间位甲基苯甲酸的含量可以达到零。这种产品可以称为精精间苯二甲酸，英 文速写为PPIA。这种精精间苯二甲酸(PPIA)产品更适合作为食品包装材料、饮料 瓶材料、医药包装材料，以及医疗器材的聚合物原料，因为它的甲醛基含量极低，具 有更安全无毒害的优越性。