[发明专利]对苯二酸的生产

说明书

本发明涉及微溶于乙酸和水中的芳香羧酸、特别是对苯二酸的生产。

对苯二酸是生产通常用于纤维生产及制造瓶子的聚酯聚合物的重要中间体。目前已有的对苯二酸的生产技术包括在加入促进剂如溴的溶解重金属催化剂体系的存在下，采用包含低级C₂-C₆脂族一元羧酸(通常是乙酸)的溶剂中的分子氧对对二甲苯原料进行液相氧化。在高温及压力(通常分别为150-250℃及6-30巴(bara))的条件下，反应在至少一个搅拌容器中进行，空气被喷入反应混合物中，通常以高的如至少为95％的收率制得对苯二酸。通过将溶剂蒸发与反应过程中所产生的水一起所得的蒸汽冷凝并作为回流返回到反应容器中，使在进行氧化的容器保持等温的反应条件。在对苯二酸的常规生产中，由于对苯二酸仅微溶于溶剂中，因此大部分的产物沉淀于反应的进程中，结果各种杂质如4-羧基苯甲醛(4-CBA)和各种发色体与对苯二酸发生共沉淀得到粗制产物，而为了满足许多聚酯生产商的要求，这种粗制的产物必须进行提纯以降低其杂质含量。在一个提纯方法中，将粗制产物溶解于水中，并在高温和压力的条件和氢化催化剂的存在下与氢进行接触，其后通过结晶以及固-液分离技术将提纯后的对苯二酸进行回收。

本发明寻求提供一种以得到足够纯的产物供后续使用而无须再进行另外一个提纯过程的方式来生产对苯二酸的方法。

根据本发明的第一个方面，提供一种通过用氧在含有对苯二酸的前体及溶剂的反应介质中，在使得基本上所有在氧化反应区中制得的对苯二酸在反应期间保留在溶液中的条件下对所述前体进行液相氧化来生产对苯二酸的方法，其特征在于以一种连续活塞流反应的方式使反应介质通过反应区来进行所述的氧化反应。

优选的反应器是活塞流反应器或两个或两个以上活塞流反应器的串联，优选以非沸腾的模式进行操作，虽然此处所定义的本发明各个不同方面皆不局限于这种具体类型的连续流反应器。例如反应可在串联的非沸腾连续搅拌釜反应器中以接近连续活塞流的方式进行，或在包括一个或一个以上非沸腾连续搅拌釜反应器和一个或一个以上以任何次序排列的活塞流反应器的反应体系中进行。

术语“连续活塞流方式”指的是与间歇式的反应器相反，反应器中各种反应剂的导入与产物的移出同时以连续的方式进行。反应介质在反应区内的停留时间一般不超过10分钟，优选不超过8分钟，停留时间能达到不超过5分钟，如不超过3分钟。

根据本发明的第二方面(它可以但非必须与本发明的第一方面一起使用)，提供一种通过用氧在含有对苯二酸的前体及溶剂的反应介质中，在使得基本上所有在氧化反应区中制得的对苯二酸在反应期间保留在溶液中的条件下，对所述前体进行液相氧化来生产对苯二酸的方法，其特征在于用基本上都溶解于反应介质中的所有的氧进行所述氧化反应。

因此，在本发明的该方面中，液相氧化反应以反应期间基本上所有得到的对苯二酸都保留在溶液中的方式进行，籍此降低主要的杂质4-CBA由于在反应期间发生共沉淀而污染回收的对苯二酸的程度。根据本发明该方面的方法中基本上所有所用的氧都溶解于反应介质中。采用溶解于反应介质中的氧使得氧可以更均匀分布于整个反应介质中。通过这种方式最大限度地减少了反应介质内缺氧的区域，从而减少了不合需要的各种副产物如1，2，4-苯三酸、苯甲酸和发色体的生成。总的来说，这样做能得到低污染物含量的产物，且不会造成溶剂的过度使用，反过来可以省去生产质量足以用于制造高品位聚酯的对苯二酸常规所用的提纯过程。

虽然在此处公开的本发明上述及其它方面中，优选在反应期间所有反应中制得的对苯二酸都保留在溶液中，但我们不排除在反应期间发生一些沉淀的可能性，如高达10％(重量)、更常见不超过5％(重量)、但优选不超过约2％(重量)的所产生的对苯二酸可能会在反应过程中发生沉淀。    

优选反应介质由至少两种不同的液相组分混合而成，并在这些组分混合形成反应介质之前加入至少部分氧并溶解于一种或一种以上所述液相组分中。

例如，各个液相组分可包括一种由所述前体组成或含有所述前体的组分以及第二种由所述溶剂组成或含有所述溶剂的组分，反应所需的至少部分氧可加入到并溶解于第二种组分中，使得在各种组分混合形成反应介质之前氧与前体之间无法开始反应。