[发明专利]生产芳香多元羧酸的改进方法

说明书

本发明涉及由氧化多甲基取代的芳香烃连续生产多元羧酸的改进方法。

芳香多元羧酸的生产通常是以液相催化氧化含多甲基取代的芳香烃，例如二甲苯的原料进行的。该类液相反应系统揭示在Baldwin的美国专利№S，3，170，768和3，092，658中。由于已知多甲基取代的芳香反应物转化为多元羧酸产品是放热反应，典型的作法是采用反应溶剂于回流管线中散逸所产生的反应热。现代生产芳香多元羧酸的方法是采用连续工艺或系统，其中包括装有回流系统的反应器。反应器中容有水、二或三甲基取代的烃类反应物、反应溶剂及将反应物有效地转化成所希望的多元羧酸的氧化催化剂，氧化反应器中还装有搅动其中所盛物的搅拌器。

由二甲苯生产芳香二元羧酸的常用连续氧化方法中，一般是以蒸发反应溶剂的办法去除过剩的反应热。更具体地讲，溶剂蒸发一般是在氧化反应器中进行的，由反应混合物中发散出的蒸气在位于系统顶部的热交换器内冷凝。热交换器一般位于氧化反应器的上部，可使冷凝的溶剂借其重量回流到氧化反应器中。

在一种常用的方法中，高位的热交换器是为了将含水和含反应物的溶剂蒸气分离成富水的含水液体馏分和富反应物的气流。然后将富水的含水液体馏分由高位热交换器中除去，而将富反应物的蒸气流进一步处理获得气化的反应物和溶剂。用以上方法去除富水馏分则会减少反应器所含溶剂中水的浓度，随之降低了赖以进行预期转化的氧化催化剂浓度。

上述的预部系统包括：蒸汽发生热交换器、水冷热交换器，其中装有不凝聚气体排放装置的气-液分离器和洗气器。过热蒸汽发生热交换器一般由壳体和管子构成，气化的反应溶剂在其管程内冷凝，而有用的生产用水蒸汽在壳程内发生。水冷热交换器一般安放在水蒸汽发生热交换器的下游，一般以回流的形式在冷凝的溶剂返回氧化反应器之前冷凝气化的溶剂。从水冷交换器出来的流出液进入气液分离器，经过分离器得到的冷凝液返回到氧化反应器中，残留在含反应物的溶剂蒸汽以及不可凝聚的气体由分离器中排出并经过洗气器进一步从不可凝气体所含蒸汽中回收未反应的反应物和溶剂后再排放。在某些情况中，在排放前这些蒸汽要经过能量回收装置，例如膨胀叶轮机。

许多常用的氧化反应器最初的设计是在预定的温度范围内操作。由于多种原因包括产品质量，希望将反应温度降低到低于以前所用的温度范围。

例如，降低反应温度以减少不希望有的多甲基芳香反应物及溶剂的燃烧损耗。降低反应温度发现，还可以减少不希望有的氧化反应的副产物。因此希望降低生产温度范围以改善产率和产品质量，同时减少生产操作费用。

在常用的多甲基芳香物氧化工艺中，降低反应温度要求同时减少反应器的操作压力。不过，当反应器压力降低时，反应器中的蒸气速度随着液相在反应器中停留时间的减少而增加，顶部管道压力降低，热交换也增加。因此，当将常用的多甲基芳香物氧化工艺中的反应器温度降低时，就会遇到设备的限制，即要求或者减少设备生产率或者为了保持生产能力投入大量费用以改变设备。

此外，在常用的工艺中当系统总压力降低到所要求的较低温度时，在给定的干基量排氧含量下氧的分压也降低，这对可用的氧分压产生不希望有的限制。

在常用的工艺中，较低的反应温度也减小了在反应器顶部热冷凝器的有用压力下发生水蒸汽的有效温度差。

因此，需要提供一种改进的多甲基芳香物氧化工艺，其可在相对较低的生产温度下运转，同时当在此相对较低的温度下，进行惯常的芳香烷基的氧化时，可以避免或者至少使前述的困难减少到最小。本发明的改进方法可以满足前述的要求。

本发明期望提供一种由含有芳香烃的原料连续生产多甲基取代芳香多元羧酸的方法，该方法可有效地从液相的反应物中除去热量。简单地讲，本发明方法包括：在搅拌的反应区内将多甲基芳香烃，例如二甲苯、含水溶剂、氧化催化剂和含氧的气体混合在一起，形成搅拌着的反应混合物，其中一部分用以除去此处的热量，以这种方式从反应区除去总热量的分数越大，在给定的干基量排氧水平下，反应器操作压力和其中的氧分压越高。

在反应区内，搅拌着的反应混合物在预定反应温度和压力下保持预定时间，产生反应物和反应产物的混合物。反应区由加压的反应器来限定，其中盛有气相和含产物的液相。

由含产物的液相中除去热量，采用从反应区内回收一部分含产物的液相，并将其转移（就这样从反应区除去）到去热或分离区，在该区（为了简便下文中称之为分离区）由反应区转移来的部分分离成含产品的液体流和蒸汽流，并从含产物的液体流中除去热量。

采用本发明方法的好处是氧化反应温度可以降低，同时保持生产中的蒸汽发生能力至少与上述常用的芳香烃氧化方法的一样大，但一般会更大些。