[发明专利]具有侧线采出次级反应器的氧化系统

说明书

相关申请的交叉引用

 本申请要求编号如下的三项美国临时申请的优先权：编号61/299,450、2010年1月29日提交、名称为“具有侧线采出次级反应器的氧化系统”的美国临时申请；编号61/299,453、2010年1月29日提交、名称为“具有侧线采出次级反应器的氧化系统”的美国临时申请；和编号61/299,455、2010年1月29日提交、名称为“具有侧线采出次级反应器的氧化系统”的美国临时申请，在不与本文的表述相矛盾的前提下，通过引用方式将它们的公开内容全部并入本文。

背景技术

1. 技术领域

 本发明一般地涉及多元羧酸组合物的生产方法。本发明的一个方面涉及使二烃基芳族化合物(如对二甲苯)部分氧化以生产粗芳族二羧酸(如粗对苯二甲酸)，其随后可进行提纯和分离。本发明的另一方面涉及改进的提供更有效和经济的氧化过程的反应器系统。

2. 相关技术的说明

 液相氧化反应应用在各种现有的工业化生产过程中。例如，液相氧化目前用于将醛氧化成酸(如丙醛至丙酸)，将环己烷氧化成己二酸，以及将烷基芳烃氧化成醇、酸或二元酸。后一类(烷基芳烃氧化)中特别重要的工业氧化过程是对二甲苯到对苯二甲酸的液相催化部分氧化。对苯二甲酸是具有众多应用的重要化合物。对苯二甲酸的主要用途是作为生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)的原料。PET是一种公知的塑料，它在全世界大量使用用于制造产品如瓶子、纤维和包装。

 在典型的液相氧化工艺中，包括对二甲苯到对苯二甲酸的部分氧化中，液相原料流和气相氧化剂流被引入到反应器中，并在反应器中形成多相反应介质。引入反应器中的液相原料流包含至少一种可氧化的有机化合物(如对二甲苯)，而气相氧化剂流包含分子氧。以气体形式引入反应器中的分子氧的至少一部分溶解到反应介质的液相中，为液相反应提供氧可得性。如果多相反应介质的液相包含的分子氧浓度不足(即，反应介质的某些部分是“氧-缺乏的”)，那么不希望的副反应会产生杂质，并且/或者预想的反应在速率上会延缓。如果反应介质的液相包含太少的可氧化化合物，那么反应速率可能会不希望地缓慢。此外，如果反应介质的液相包含过高浓度的可氧化化合物，那么附加的不希望的副反应会产生杂质。

 常规的液相氧化反应器装配有用于混合其内包含的多相反应介质的搅拌装置。提供反应介质的搅拌是为了促进分子氧溶解到反应介质的液相中，在反应介质的液相中维持相对均匀的溶解氧浓度、并且在反应介质的液相中维持相对均匀的可氧化有机化合物的浓度。

 发生液相氧化的反应介质的搅拌通常是通过容器中的机械搅拌装置提供的，例如连续搅拌釜式反应器(“CSTRs”)。虽然CSTRs可提供反应介质的充分混合，但是CSTRs具有许多缺陷。例如，CSTRs具有比较高的造价，因为它们需要昂贵的马达、液体-密封的轴承和传动轴，和/或复杂的搅拌机构。并且，常规CSTRs的旋转和/或振动机械部件需要定期维护。这种维护所关联的人工和停工时间增加了CSTRs的操作费用。然而，即使定期维护，CSTRs采用的机械搅拌系统也容易发生机械故障，并且在较短的时间内就需要更换。

 泡罩塔反应器提供了CSTRs及其它机械搅拌式氧化反应器的有吸引力的替代装置。泡罩塔反应器无需昂贵的和不可靠的机械设备即可提供反应介质的搅拌。泡罩塔反应器通常包括内部包含反应介质的长形垂直反应区。反应区内的反应介质的搅拌主要由上升通过反应介质液相的气泡的自然浮力提供。相对于机械搅拌式反应器，泡罩塔反应器中提供的这种自然浮力搅拌降低了造价和维护费用。并且，泡罩塔反应器基本上不存在移动的机械部件，因而提供了相比机械搅拌式反应器更不容易发生机械故障的氧化系统。

 当在常规氧化反应器(CSTR或泡罩塔)中进行对二甲苯的液相部分氧化时，从反应器排出的产物通常为包括粗对苯二甲酸(“CTA”)和母液的浆料。CTA包含较高水平的杂质(如4-对羧基苯甲醛、对甲苯甲酸、芴酮及其它发色体)，这些杂质使得它不适合作为PET的生产原料。因此，在常规氧化反应器中生产的CTA通常要经历提纯过程，该过程使CTA转变为适用于制造PET的纯化的对苯二甲酸(“PTA”)。

 虽然在液相氧化反应领域中已经取得了进步，但是仍然需要改进。

发明内容