[发明专利]在水中生产芳香羧酸的方法

说明书

本申请要求于2006年5月8日提交的美国临时申请No.60/798,781的优先权。

发明领域

本发明主要涉及芳香羧酸的生产，更具体地涉及不使用溴在水中生产至少一种芳香羧酸的方法。

背景技术

对苯二甲酸和其他芳香羧酸广泛用于制造聚酯，通常通过与乙二醇、更高级的二元醇或其组合反应，用于转化为纤维、膜、容器、瓶子和其他包装材料以及模制品。

在工业实践中，芳香羧酸通常在含钴和锰离子的溴促进催化剂的存在下，用空气或别的氧源(通常是气态的)，对在水性乙酸溶剂中的甲基取代的苯和萘进料液相氧化而制得，其中甲基取代基的位置与希望得到的芳香羧酸产物中羧基的位置相对应。氧化是放热的并且产生芳香羧酸和副产物，所述副产物包括芳香进料的部分或中间氧化产物，和乙酸反应产物，比如甲醇、乙酸甲酯和溴代甲烷。水也作为副产物产生。芳香羧酸，通常伴随着进料的氧化副产物，一般在液相反应混合物中形成溶解的或作为悬浮的固体，并且一般通过结晶和固-液分离技术回收。

该放热的氧化反应一般在加温加压下于适合的反应器中进行。液相反应混合物保持在容器中，并且作为放热的氧化反应的结果生成的蒸汽相从液相蒸发并从反应器移除以控制反应温度。蒸汽相包含水蒸气、汽化的乙酸反应溶剂和少量的氧化副产物，包括溶剂和进料的副产物。它通常还含有未在氧化中消耗的氧气、较小量的未反应进料、碳氧化物以及，当用于该方法的氧源是空气或者别的含氧气态混合物时，还有氮气和源气中的其他惰性气态成分。

液相氧化产生的高温高压的蒸汽相是可回收的乙酸反应溶剂、未反应的原料和反应副产物以及能量的潜在有价值的来源。然而，它的大量的水含量、高温高压以及由于如气态溴代甲烷、乙酸溶剂和水的成分的腐蚀性质，产生了对于循环和回收它的能量含量而分离或回收成分的技术和经济上的挑战。而且，如果杂质对其他工艺方面或产品质量有不利的影响，在回收过程蒸汽中保持未分离的杂质会妨碍蒸汽的再使用。

芳香羧酸的纯化形式通常有利于用于如纤维和瓶子的重要应用的聚酯的制备，因为都知道杂质，比如在氧化期间产生自芳香进料的副产物以及，更通常地，各种羰基取代的芳香物质，会引起由酸制得的聚酯的颜色形成和反过来引起聚酯加工产品中的变色，或者与所述颜色形成和所述变色相关。

优选的具有较低杂质含量的对苯二甲酸和其他芳香羧酸的纯化的形式，比如纯化的对苯二甲酸或“PTA”，是通过在加温加压下使用贵金属催化剂于溶液中对酸的较不纯形式的催化加氢而制得的，所述酸的较不纯形式比如包含芳香羧酸和由芳香进料的液相氧化产生的副产物的粗产物或所谓的中纯度产物。纯化不仅从粗产物和中纯度产物中除去了杂质，特别是主要杂质4-羧基苯甲醛，而且还降低了有色体的水平以及金属、乙酸和溴化合物的量。在工业实践中，烷基芳香原料液相氧化为粗芳香羧酸和粗产物的纯化通常是在连续的集成方法中进行的，其中来自液相氧化的粗产物用作纯化的起始材料。

通过这些方法制造芳香羧酸的困难产生自溴促进氧化催化剂的使用。与催化剂一起使用的溴源及其在氧化期间形成的反应产物都是腐蚀性的。为了限制腐蚀，工艺设备，包括主要设备项目如氧化反应器和废气处理设备，通常使用钛或其他昂贵的、抗腐蚀的金属或合金构建。还通常采用废气处理以避免在工艺中形成的挥发性溴化合物的大气排放，比如通过热或催化氧化以将有机溴化合物氧化为碳氧化物和分子溴以及随后使用甲酸钠还原后者为溴阴离子，增加了制造方法的复杂性和成本。