[发明专利]一种混合芳香二甲酸的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合芳香二甲酸的生产方法，具体讲是涉及一种混合二甲苯共氧化生产混合芳香二羧酸的方法，其属于芳香羧酸生产领域。

背景技术

芳香羧酸是重要的有机化合物和生产多种化学产品的原料，其中市场需求量最大的是精对苯二甲酸（PTA），用于涤纶的生产，全世界的对苯二甲酸（TA）的产量已达4000万吨／年；其次是间苯二甲酸（PIA），用于聚酯切片，产量为100～200万吨／年。PTA和PIA的生产方法非常相似，均采用二甲苯液相空气氧化法生产，由对二甲苯（PX）氧化获得对苯二甲酸，由间二甲苯（MX）氧化得到间苯二甲酸。其技术来源为1958 年Mid－Century公司申请的专利技术US2833816，该专利技术的要点是以低分子量的羧酸（如乙酸）作为反应溶剂，以可溶性的钴、锰、溴化合物为催化体系，用空气液相氧化制得芳香羧酸，二甲苯液相催化氧化为羧酸的收率可达95%。PTA和PIA制备的反应条件也大体相当，一般温度为150～220℃，压力为0.5~2.5MP，具体工艺过程及条件在许多专利和化工文献中都有详细介绍。

目前，PTA和PIA的生产均采用高纯度的单体原料（99.5%以上）通过分别氧化获得对应的苯二羧酸。二甲苯芳烃单体主要由碳8芳烃生产，从石油与煤为起始原料得到的碳8芳烃原料是一种达到化学平衡的混合物，间二甲苯最多，约占1/2，对二甲苯与邻二甲苯各约占1/4。由于这三种碳8芳烃的异构体性质接近，分离困难，为了得到高纯度的单组分物质，分离的成本就比较高。例如，现有的碳8芳烃原料生产工艺都是将混合芳烃气体冷凝液化后进行结晶分离或吸附分离，分出对二甲苯，然后将间、邻混合物加热气化，在高温下进行异构化反应，将其部分转化为对二甲苯（单程转化率约20％），再进行分离，如此循环往复。另一方面，虽然采用高纯度的间二甲苯为原料来制取间苯二甲酸，但大量的间苯二甲酸的主要用途是与对苯二甲酸一道进行共聚生产聚酯切片，这样，使用时产品间苯二甲酸又要与对苯二甲酸混合。如果能够直接采用混合二甲苯原料而不是其高纯度单组分物质进行氧化，得到的混合二羧酸不再分离而直接共聚使用，则生产工艺就可以简化，生产成本可显著降低。

另外，从聚酯切片生产的要求角度讲，使用混合羧酸更有利于消除由于PTA和PIA混合不均带来的产品质量问题。这是因为，采用PX和MX共氧化法生产混合羧酸，所得到的PTA和PIA是在氧化反应中同时生成的，它们形成共结晶，不同类型的分子之间按照固定的顺序构成的完美晶体，分子之间高度分散、充分地混合，因此其在聚酯过程中与乙二醇聚合时，能够排列出理想的高分子共聚构型，使聚酯切片的性能得到提高。而传统使用PTA和PIA纯物料共混为原料的聚酯生产方法，由于PTA和PIA往往不能充分混合，所得到的聚酯高分子产物常为对苯二甲酸乙二酯和间苯二甲酸乙二酯聚合物的简单混合，而没有达到共聚的程度。因此，开发PTA和PIA共氧化技术，不仅在节省原料成本方面有利可图，其本身更是一种制备高性能聚酯切片的新型材料。

发明内容

鉴于已有技术存在在问题，本发明的目的是要提出一种以对二甲苯和C8芳烃的抽提物经分离后的产物为原料，通过并联两级氧化反应，生产混合芳香二甲酸的方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种混合芳香二甲酸的生产方法，采用对二甲苯和C8芳烃的抽提物经分离后的产物为反应原料，通过两级氧化反应，制得混合芳香二羧酸；所述反应过程中共用溶剂、催化剂、尾气的能量和溶剂脱水、母液净化、催化剂回收系统，并采用四级结晶的浆料处理流程，其步骤如下：

1）氧化反应：对二甲苯通入第一氧化反应器，含间二甲苯浓度较高的C8芳烃抽提物送至第二氧化反应器，将二甲苯原料、醋酸溶剂和催化剂通过管道通入第二氧化反应器中；将醋酸溶剂和催化剂通过管道通入第一氧化反应器中，空气或者富氧气体经压缩后经进气管通入第一氧化反应器和第二氧化反应器，二甲苯与空气在催化剂的作用下催化氧化生成混合苯二甲酸；所述第一氧化反应器和第二氧化反应器的条件为：压力为0.5～2.5Mpa，温度为150～220℃，水含量5~15%（质量含量），尾氧浓度为3%~6%（摩尔含量），反应时间为30~100min，所述催化剂为钴锰溴催化剂，其中钴、锰、溴三种离子的总质量浓度为500～3000ppm，钴锰原子比为30～0.3，钴锰离子总浓度与溴离子的原子比为0.5～2.5；氧化产生的能量转化成溶剂的潜热通过尾气带走，产物固体的浆料从反应底部抽出，至浆料处理单元；

2）浆料处理：其包括固液分离、加氢精制和结晶分离；