[发明专利]一种精对苯二甲酸与中纯度对苯二甲酸联合生产的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对苯二甲酸的生产方法，具体地说，本发明提供了一种通过母液置换来控制杂质含量，通过共用尾气能量回收、溶剂脱水以及催化剂回收单元来简化流程，实现精对苯二甲酸和中纯度对苯二甲酸联合生产的方法。

背景技术

对苯二甲酸（TA）是生产聚酯纤维和树脂的基本原料。聚合级TA根据对羧基苯甲醛（4-CBA）在对苯二甲酸晶体的含量不同可分为精对苯二甲酸（PTA）和中纯度对苯二甲酸（MTA）。精对苯二甲酸是指4-CBA含量低于30ppm的对苯二甲酸产品，传统的生产过程包括氧化工序和加氢精制工序。中纯度对苯二甲酸是指4-CBA含量为150~300ppm的对苯二甲酸产品，没有加氢精制工序。

专利US5723656、US006307099以及US4241220等描述了典型的精对苯二甲酸生产工艺。首先将原料对二甲苯溶解在含有钴锰溴催化剂的醋酸溶剂中，通入空气或者富氧进行氧化，生成粗对苯二甲酸（CTA）。典型的反应压力为0.6～1.6MPa，温度为160~200℃，反应停留时间为50~130min；反应热通过溶剂蒸发移走，含有CTA的浆料通过结晶、过滤和干燥进行液固分离，同时回收能量和催化剂；将氧化工序得到的固体送入精制单元通过催化加氢除去杂质纯化晶体，得到PTA产品。反应尾气进入能量回收单元，以回收反应热和溶剂，溶剂脱水后返回使用，尾气净化后排放。PTA生产工艺的主要问题是加氢精制工序条件苛刻、投资与操作成本高、水的消耗量大，生产1吨精对苯二甲酸需要消耗2~3吨水。

中纯度对苯二甲酸的生产一般通过连续多级氧化来降低杂质含量。US4772748以及US4877900公布了一种通过两级升温、两级降温的四级氧化来降低杂质含量的方法，这种方法在高温高压下通入过量的氧气导致了醋酸的大量消耗，同时装置投资和操作费用较高。US4158738公布了一种采用两级氧化来制取高纯度对苯二甲酸的方法，这种方法的主氧化反应器的温度大于210℃，第二级氧化器在温度等于或者小于主氧化器的温度下进一步补充氧化，降低杂质含量。这种方法使得醋酸以及其他物质的消耗偏高。专利US20020183246中也公布了一种利用两级氧化生产对苯二甲酸的方法，主氧化反应器温度155～165℃，压力0.5～1.5MP，反应停留时间50~130min，反应热通过溶剂蒸发移走；后续的氧化或熟化器温度和压力一般要高于主氧化反应器。经过多级氧化后的浆料再进入结晶器和后续的过滤、干燥单元，得到4-CBA含量150~300ppm的聚合级对苯二甲酸产品。反应尾气进入能量回收单元，以回收反应热和溶剂，溶剂脱水后返回使用，尾气净化后排放。这种方法流程简单、投资省，原料消耗低，但是多级氧化过程中生成的微量有色杂质容易进入MTA产品中，影响产品的色度指标。现有的MTA生产工艺主要通过控制母液中有色杂质含量的办法来控制产品色度，为此需要将大部分母液抽出进行净化处理，经过一系列单元操作除去有色杂质后母液再返回氧化反应器，这使得MTA过程的母液净化流程十分复杂，增加了生产成本。

将精对苯二甲酸与中纯度对苯二甲酸的两个生产过程进行比较，可以发现PTA的氧化工序与MTA的流程结构有很多相似之处，二者均包括氧化反应、浆料处理、能量回收、母液净化、催化剂回收和溶剂脱水等多个具有相似功能的单元操作。不同的是MTA增加了后氧化和母液净化两个部分。如果将PTA与MTA两个生产过程进行集成，共用其相似单元，同时兼顾两个过程的不同要求进行设备与流股的设计，就有可能显著地降低投资与操作成本，实现最大的效益。从专利与文献检索中了解到，目前还没有将PTA与MTA两个过程进行集成联产的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种精对苯二甲酸和中纯度对苯二甲酸联合生产的方法，以简化流程，减少设备投资与消耗，提高能量利用效率。