[发明专利]用于制备包括其纯形式的芳族羧酸的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备芳族羧酸的方法和设备，包括：通过在液相氧化反应混合物中将芳族进料氧化成不纯的芳族羧酸产物，和将得自液相氧化过程的高温高压废气分离，以回收用于氧化过程的液体水和液体反应溶剂，和将氧化副产物分配在同样由所述分离过程形成的液相和气相中。

背景技术

对苯二甲酸和其它芳族羧酸通常通过与乙二醇、高级烷撑二醇或其组合进行反应而广泛用于聚酯的制备中，用于转化成纤维、薄膜、容器、瓶子和其它包装材料、和模制品。

在商业实践中，芳族羧酸通常通过将甲基取代的苯和萘的原料在含水乙酸溶剂中用通常是气态的空气或其它氧气源，在包含钴和锰的溴促进催化剂的存在下进行液相氧化而制备，其中在甲基取代的苯和萘的原料中所述甲基取代基的位置对应于在所需的芳族羧酸产品中的羧基的位置。所述氧化过程是放热的并生成与副产物一起的芳族羧酸，所述副产物包括所述芳族原料的部分或中间氧化产物，和乙酸反应产物，例如甲醇、乙酸甲酯和甲基溴。水也作为副产物生成。芳族羧酸，典型地伴随着所述原料的氧化副产物，通常被形成为在所述液相反应混合物中的溶解状态或作为在其中悬浮的固体，并且通常通过结晶和固液分离技术回收。所述放热的氧化反应通常在适当的反应容器中在升高的温度和压力下进行。为控制反应温度，将液相反应混合物保持在所述容器中，并且将由于所述放热氧化过程形成的汽相从所述液相中蒸发并从所述反应器中移出。所述汽相包括水蒸气、蒸发的乙酸反应溶剂和少量的所述氧化过程的副产物，该副产物包括溶剂的副产物和原料的副产物两者。其通常还包括在氧化过程中未消耗的氧气、少量的未反应的原料、碳的氧化物、和当用于所述工艺的氧气来源是空气或其它含氧气的气体混合物时所述来原气体的氮气、碳的氧化物和其它惰性气体成分。

纯形式的芳族羧酸经常有利于制备用于重要应用的聚酯，例如纤维和瓶子，因为杂质，例如在所述氧化过程中由芳族原料产生的副产物，和更通常地是多种羰基取代的芳族物质，已知是在从所述酸制备的聚酯中形成颜色，和随后在聚酯转化的产品中颜色不佳的原因或与之相关。具有降低水平的杂质的芳族羧酸的制备可通过将得自如上所述的液相氧化过程中的粗产物在一个或多个逐渐降低的温度和氧气水平下，和在结晶以回收所述氧化过程的产物的过程中进一步氧化，以将原料的部分氧化产物转化为需要的酸产物而进行，如从U.S.4,877,900、4,772,748和4,286,101中可知的那样。优选的具有较低杂质含量的纯形式的对苯二甲酸和其它芳族羧酸，例如提纯的对苯二甲酸或“PTA”的制备，是通过将较低纯度形式的所述酸，例如包含由芳族原料的液相氧化产生的芳族羧酸和副产物的粗产物，或所谓的中纯度产品，在溶液中，在升高的温度和压力下，利用贵金属催化剂进行催化氢化而进行的。在商业实践中，烷基芳族进料到粗芳族羧酸的液相氧化过程和所述粗产物的提纯过程经常在连续集成工艺中进行，在该工艺中，将得自液相氧化过程的粗产物用作用于提纯过程的原料。

在所述工艺中，由液相氧化过程产生的高温高压汽相是可回收的乙酸反应溶剂、未反应的进料和反应副产物，以及能量的可能有用来源。然而，其大量的水含量、高温和高压、和由于例如气态甲基溴、乙酸溶剂和水的组分导致的腐蚀性，提出了对分离和回收用于再循环的组分和对回收其能量的在技术上和成本上的挑战。另外，如果杂质对其它工艺方面或产物品质有反面影响，则在回收的工艺物流中保持未分离的杂质可能会妨碍物流的重复利用。例如，如US 5,200,557中描述的，一元羧酸对在提纯过程中使用的加氢催化剂有反面影响，其中甚至例如在从氧化反应液体中回收的粗芳族羧酸产物中存在的低水平的乙酸残留物，也被认为是有害的。