[发明专利]生产对苯二甲酸的方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于通过对二甲苯的液相氧化生产对苯二甲酸的改进的方法，该方法 在保持产物品质的同时造成降低的碳燃烧（carbonburn）。

发明背景

芳族二元羧酸，如对苯二甲酸和间苯二甲酸用于生产各种聚酯产品，其重要的实例是 聚(对苯二甲酸乙二醇酯)及其共聚物。这些芳族二元羧酸可通过相应的二烷基芳族化合物 的催化氧化合成。例如，对苯二甲酸（TPA）和间苯二甲酸（IPA）可分别通过对二甲苯（p-二甲 苯）和间二甲苯（m-二甲苯）的液相氧化生产。

这些方法通常包括将一种或多种二烷基芳族烃、新鲜和/或再循环溶剂或反应介 质和催化剂组分进料至反应器，还通常在反应器的底部附近向其中进料含分子氧的气体。 传统液相氧化反应器配备有用于混合多相反应介质的搅拌装置。可以例如由容器，例如连 续搅拌釜反应器（CSTR）或具有相对高的高度比直径比率的鼓泡塔反应器中的机械搅拌装 置提供该搅拌。上升通过反应器的液体内容物的含氧工艺气体导致反应混合物的搅拌。或 者，可以使用连续搅拌釜反应器，其通常具有比鼓泡塔反应器低的高度比直径比率。

因此，在这样的方法的一个实例中，将对二甲苯氧化以产生对苯二甲酸。可以将对 二甲苯在初级氧化反应器中，在液相中，在含氧气体如空气存在下连续或间歇氧化。在这样 的方法中，对二甲苯、氧化催化剂组合物、氧的分子来源和溶剂，如含水乙酸作为反应介质 在反应器中组合以产生粗对苯二甲酸（CTA）反应产物。典型的氧化催化剂组合物包含钴化 合物和锰化合物，其通常与助催化剂，如溴化合物结合。参见例如美国专利2,833,816、3, 089,906和4,314,073，其公开内容通过引用并入本文。由于存在乙酸和溴，工艺条件是高度 腐蚀性的，并通常使用钛衬里设备。参见例如美国专利3,012,038，其通过引用并入本文。可 以使用乙醛代替溴作为助催化剂，在这种情况下，由钛衬里制成的反应器和工艺设备不是 必需的。乙醛也用作引发剂。由于刚刚描述的二烷基芳族化合物的液相氧化是高度放热反 应，它们通常在通风反应容器中进行，通过工艺溶剂的汽化经上方出口除去反应热。

所得的CTA在反应条件下不非常可溶于乙酸溶剂并从溶剂中沉淀以形成悬浮液。 该粗对苯二甲酸悬浮液包含对苯二甲酸固体、充当该固体的悬浮介质并含有少量溶解的对 苯二甲酸的溶剂；催化剂组分；未反应的对二甲苯；不完全氧化的中间氧化产物，如对甲苯 甲醛（p-TAI）、对甲苯甲酸（p-TA）和4-羧基苯甲醛（4-CBA）；和已知造成变色的有机杂质，如 芴酮。从氧化区中排出粗对苯二甲酸组合物并使其经过任意几种母液交换、分离、提纯或回 收方法的任一种，将回收的溶剂和催化剂组合物直接再循环回氧化反应或在处理（例如通 过催化剂回收或溶剂提纯）后再循环。一种这样的提纯技术是使用多相催化剂的氢化。这些 催化剂经历金属中毒，它们的活性降低并需要更频繁的更换。期望将不完全氧化的中间产 物和有色杂质的量最小化，以减少这些后续提纯需要。

在氧化反应器中从反应混合物中部分或完全除去的其它液相氧化副产物是废气， 其包含水、溶剂、未反应的氧气和存在于分子氧气来源中的其它未反应气体，如氮气和二氧 化碳，和作为部分由于溶剂和其它可氧化化合物在氧化条件下的催化分解造成的氧化损失 的额外量的二氧化碳和一氧化碳。该废气在氧化反应器的顶部排放到蒸馏塔或冷凝器以将 溶剂与其它废气，如水、二氧化碳、一氧化碳、氮气、气态溴化合物如甲基溴等分离。

尽管期望回收和再循环尽可能多的溶剂，但溶剂在一定程度上被氧化分解成其成 分气态产物二氧化碳和一氧化碳，需要补充溶剂的新鲜来源。该氧化分解在工业中通常被 称作溶剂燃烧、碳燃烧或酸燃烧，并通常相信其部分对碳氧化物的形成负责，尽管生成的一 部分碳氧化物也是二烷基芳族化合物或中间反应产物的氧化分解的结果。控制或减少碳氧 化物的形成通过允许更大量的溶剂被回收和再循环回氧化区并可能也通过降低由芳族反 应物的氧化分解造成的收率损失而显著降低该氧化工艺的运行成本。但是，碳氧化物形成 的减少不应以显著降低的收率或转化率或粗混合物中不完全氧化产物量的增加为代价，并 且如果可能，将期望同时减少碳氧化物形成和保持转化率。但是，通常，提高的转化率伴随 着碳氧化物形成的增加。