[發(fā)明專利]用于產(chǎn)生芳族二羧酸的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680007138.8
• 申請(qǐng)日: 2006-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN101184718A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G·G·拉瓦;R·T·亨布爾;C·E·小薩姆納;J·N·拜斯;D·B·坎普頓;B·A·滕南特;B·W·達(dá)文波特;D·朗格;T·R·弗洛伊德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 伊士曼化學(xué)公司
• 主分類號(hào): C07C51/265
• 分類號(hào): C07C51/265;C07C63/16;C07C63/24;C07C63/26;C07C63/15
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉冬;范赤

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于通過二烷基芳烴的液相氧化產(chǎn)生芳族二羧酸的改良方法，該方法引起改善的轉(zhuǎn)化率，同時(shí)減少碳氧化物和其它副產(chǎn)物的形成。

發(fā)明背景

使用芳族二羧酸，如對(duì)苯二酸和間苯二酸以產(chǎn)生多種聚酯產(chǎn)物，聚酯產(chǎn)物的重要實(shí)例是聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)及其共聚物。可以通過催化氧化相應(yīng)的二烷基芳香化合物合成這些芳族二羧酸。例如，對(duì)苯二酸(TPA)和間苯二酸(IPA)可以分別通過液相氧化對(duì)二甲苯和間二甲苯產(chǎn)生。

這些方法通常包括將一種或多種二烷基芳烴、新鮮的和/或循環(huán)的溶劑或反應(yīng)介質(zhì)和催化劑組分加料至反應(yīng)器，還將含分子氧的氣體加料至所述反應(yīng)器，通常接近反應(yīng)器的底部。常規(guī)的液相氧化反應(yīng)器配備用于混合多相反應(yīng)介質(zhì)的攪拌裝置。攪拌反應(yīng)介質(zhì)旨在促進(jìn)分子氧溶解于反應(yīng)介質(zhì)的液相，并促進(jìn)反應(yīng)介質(zhì)中已溶解的氧和二烷基芳烴之間的接觸。往往通過容器(例如連續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器(CSTR))內(nèi)的機(jī)械攪拌裝置攪拌發(fā)生液相氧化的反應(yīng)介質(zhì)。泡罩塔反應(yīng)器是對(duì)CSTR和其他機(jī)械式攪拌的氧化反應(yīng)器的理想替代。

在這些方法中，可以施用具有相對(duì)高的高度對(duì)直徑比率的泡罩塔反應(yīng)器。自反應(yīng)器的液體內(nèi)容物中升起的含氧工藝過程氣體在攪拌反應(yīng)混合物過程中產(chǎn)生。備選地，可以使用通常具有低于泡罩塔反應(yīng)器的高度對(duì)直徑比率的連續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器。所產(chǎn)生的芳族二羧酸作為淤漿可以從出口連續(xù)地移出。含有過量氧和溶劑分解產(chǎn)物的工藝流程氣體可以經(jīng)通常位于或接近于反應(yīng)器頂部的上部出口移出。反應(yīng)熱還可以通過反應(yīng)所生成的工藝過程溶劑和水的蒸發(fā)經(jīng)上部出口排出。

因此，在本方法的一個(gè)實(shí)例中，氧化對(duì)二甲苯以產(chǎn)生對(duì)苯二酸。可以連續(xù)地或分批地在初級(jí)氧化反應(yīng)器內(nèi)液相中，在含氧氣體如空氣存在下氧化對(duì)二甲苯。在此方法中，組合對(duì)二甲苯、氧化催化劑組合物、分子氧源和溶劑(如含水乙酸)作為反應(yīng)器中的反應(yīng)介質(zhì)以產(chǎn)生粗制的對(duì)苯二酸(CTA)反應(yīng)產(chǎn)物。常見的氧化催化劑組合物包括通常與助催化劑如溴化合物組合的鈷化合物和錳化合物。見例如，美國(guó)專利第2,833,816、3,089,906和4,314,073號(hào)，所述專利的內(nèi)容以引用方式并入本文。工藝條件因乙酸和溴而是高度腐蝕性的，并且通常在加工設(shè)備中使用鈦。見例如，以引用方式并入本文的美國(guó)專利第3,012,038號(hào)。可以使用乙醛作為替代溴的助催化劑，此時(shí)不需要使用鈦材料。還可使用乙醛作為引發(fā)劑。因?yàn)閯偛潘枋龅亩榛枷慊衔锏囊合嘌趸歉叻艧岬姆磻?yīng)，通常在通風(fēng)的反應(yīng)器內(nèi)實(shí)施這些反應(yīng)，反應(yīng)熱通過工藝過程溶劑的蒸發(fā)從上部出口排出。

得到的CTA在反應(yīng)條件下不是很易溶解于乙酸溶劑中，并從溶劑中沉淀以形成混懸液。這種粗制的對(duì)苯二酸混懸液包括對(duì)苯二酸固體、對(duì)該固體起到混懸介質(zhì)作用并含有少量溶解的對(duì)苯二酸的溶劑；催化劑組分；未反應(yīng)的對(duì)二甲苯；不完全氧化的中間氧化產(chǎn)物如對(duì)甲苯甲醛(p-TAl)、對(duì)甲基苯甲酸(p-TA)和4-羧基苯甲醛(4-CBA)；以及有機(jī)雜質(zhì)，如已知引起變色的芴酮。粗制的對(duì)苯二酸組合物自氧化區(qū)釋放，并且經(jīng)受母液交換、分離、純化或回收幾種方法中的任何方法處理，同時(shí)，回收的溶劑和催化劑組合物直接循環(huán)返回至氧化反應(yīng)，或者加工后(如經(jīng)回收催化劑或純化溶劑后)返回至氧化反應(yīng)。需要使不完全氧化的中間體和有色雜質(zhì)的量最小化以減少后續(xù)純化的需要。

部分或完全從氧化反應(yīng)器的反應(yīng)混合物中除去的液相氧化的其它副產(chǎn)物是廢氣，該廢氣包括水、溶劑、未反應(yīng)的氧和存在于分子氧氣體源中的其它未反應(yīng)氣體(如氮和二氧化碳)，和額外量的作為氧化損失的二氧化碳和一氧化碳，其中所述氧化損失部分地產(chǎn)生于氧化條件下溶劑和其它可氧化化合物的催化分解。廢氣在氧化反應(yīng)器的頂部排出至蒸餾柱或冷凝器以便溶劑與其它廢氣如水、二氧化碳、一氧化碳、氮、氣態(tài)溴化合物(如溴代甲烷)等分離。

雖然需要盡可能多地回收和循環(huán)溶劑，然而溶劑被某種程度地氧化分解為它的組成氣體產(chǎn)物、二氧化碳和一氧化碳，因此需要新鮮的補(bǔ)充溶劑來源。工業(yè)上常稱這種氧化分解為溶劑燃燒(solventburn)或酸燃燒，并且通常認(rèn)為這是形成碳氧化物的部分原因，雖然所產(chǎn)生的一部分碳氧化物還是二烷基芳族反應(yīng)產(chǎn)物或中間反應(yīng)產(chǎn)物氧化分解的結(jié)果。控制或減少碳氧化物形成將通過允許回收并循環(huán)更多量的溶劑返回至氧化區(qū)，以及還可能通過減少因氧化分解芳族反應(yīng)物所致的產(chǎn)率損失，顯著地降低氧化工藝的操作成本。然而，減少碳氧化物形成不應(yīng)當(dāng)以顯著降低的產(chǎn)率或轉(zhuǎn)化率或者粗制混合物中不完全氧化產(chǎn)物的量增加為代價(jià)，并且如果可能，減少碳氧化物形成的同時(shí)增加轉(zhuǎn)化率將是所需要的。然而，增加的轉(zhuǎn)化率通常伴隨碳氧化物形成增加。