[发明专利]通过催化加氢纯化羧酸

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年2月15日提交的美国临时申请号61/304567的优先权的权益。

发明领域

本发明涉及用于纯化芳族多聚羧酸的方法，并且特别涉及用于制备纯化的芳族多聚羧酸的催化加氢反应。

发明背景

芳族多聚羧酸是商业上重要的化学中间体，特别是作为聚酯原料，其用于制造纤维，瓶子，薄膜和电子应用。

芳族多聚羧酸，例如对苯二甲酸，间苯二甲酸及萘二甲酸的制备，通常包括氧化步骤和随后的纯化步骤。该氧化步骤包括一种方法，其中聚烷基芳族烃前体例如二甲苯，三烷基苯或二烷基萘，在高温和高压和重金属例如钴、锰以及溴化合物存在下，在水性乙酸溶剂中被分子氧氧化。通过上述氧化反应得到的粗芳族多聚羧酸中包含诸如一元羧酸和醛等杂质，它们是氧化反应的中间产物，溴加合物和来源于催化剂的金属组分，以及具有未知结构的着色物质。用于生产具有足以与二醇直接酯化以生产聚酯聚合物的纯度的芳族多聚羧酸的纯化步骤，涉及一种方法，其中粗芳族多聚羧酸在高温高压和在催化剂(例如在碳载体上的VIII族过渡金属)存在下，在作为溶剂的水中被氢化，例如如美国专利号3,584,039中所公开的。加氢反应后的纯化芳族多聚羧酸可直接用于生产聚合物或通常采用如下方法使其与溶剂分离：使芳族多聚羧酸结晶，将结晶产物与水溶剂分离并干燥以得到干燥的结晶产物。

发明概述

传统方法纯化芳族多聚羧酸的问题包括：i)用于溶解芳族多聚羧酸以及容纳溶液的工作液体库存(inventory)所需的容器数量，及ii)用于溶解氢气，使含有粗芳族多聚羧酸的液体和氢气与催化剂接触并提供足够的停留时间以完成纯化反应的反应器尺寸。通常，由于氢在芳族多聚羧酸溶液中的溶解度有限，需要维持高的反应器压力以保证充足的氢气溶解在水性溶剂中来完成粗芳族多聚羧酸的纯化。另外一个问题是载体材料破坏所致的催化剂运行寿命的缩短，其起因于在纯化反应中使用非均相催化剂。

这些组合问题的后果，要么是由于设备成本较高或催化剂寿命降低导致的操作成本增加，要么是较差的操作控制带来的纯化产物变化更大。

本发明的一个目的，是减少或避免上述问题中的一个或多个。特别是，本发明的一个目的是提供改进的连续方法，其用于在高温和高压下与负载催化剂接触，用氢气纯化芳族多聚羧酸水溶液。已经发现一种进行纯化反应的方法，其包括来自芳族醛的反应中间体转化为相应的芳族一元羧酸。本发明涉及用于生产芳族羧酸的方法，包括：a)将粗芳族羧酸溶液引入到纯化反应容器中，其中该纯化反应容器在压力下操作，b)将氢气引入该纯化反应容器中，c)当溶液沿着垂直管道壁向下流到分配器上时，将氢气溶解在粗芳族多聚羧酸溶液中，其中该纯化反应容器的气液接触面积与设备处理量(plant throughput)(容量)的比率为至少0.55m²/te/h羧酸，其被加工用于将氢气溶解在粗芳族多聚羧酸溶液中以产生反应溶液，以及d)将反应溶液与负载催化剂床层接触，产生纯化的芳族羧酸，其中负载催化剂床层浸没在反应液中，并且保持反应液的液位高于负载催化剂床。该催化剂床被完全浸没，并且溶解的粗多聚羧酸(粗酸)溶液液位保持在负载催化剂之上。这种操作方法的好处是通过确保气态氢不与负载的催化剂颗粒直接接触来延长负载催化剂床层的运行寿命，以及通过保持粗酸溶液液位稳定高于负载催化剂床以减小产物品质的变化。本发明的另一个目的是当氢气进入纯化反应器时，通过增加与气态氢接触的液体表面积来改进其在粗酸溶液中的溶解性，和降低操作压力的快速变化以及纯化反应器液位的波动，而该波动引起纯化的多聚羧酸(纯化酸)产物品质的变化。另一个目的是减少容器的数量和芳族羧酸溶液的总停留时间，从而显著降低制造过程中纯化步骤所需的设备成本。

附图简述

图1是图示说明本发明一个实施方案(显示了纯化反应器)的示意图。

图2是图示说明本发明一个实施方案(显示了液体分配器)的示意图。

图3是常规纯化反应器的示意图。

详述