[發(fā)明專利]制造芳族羧酸時(shí)改進(jìn)的能量回收

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680009282.5
• 申請日: 2006-03-20
• 公開（公告）號(hào): CN101146757A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 托馬斯·M·巴托斯
• 申請（專利權(quán)）人: BP北美公司
• 主分類號(hào): C07C51/265
• 分類號(hào): C07C51/265;B01D3/00;B01D3/14;C07C63/15;C07C63/00
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 王海川;樊衛(wèi)民

發(fā)明背景

芳族羧酸如苯甲酸、鄰苯二甲酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、苯偏三酸、苯均四酸、苯均三酸和萘二甲酸對于許多化學(xué)品和聚合物產(chǎn)物是重要中間產(chǎn)物。芳族羧酸可以用合適的芳族烴原料的液相氧化而制造。例如，美國專利第2,833,816號(hào)，這里參考地引入，公開了使用具有鈷和錳組分的催化劑、在溴的存在下、使二甲苯異構(gòu)體液相氧化成相應(yīng)的苯二甲酸。作為進(jìn)一步的例子，美國專利第5,103,933號(hào)，這里參考地引入，公開了二甲基萘液相氧化成萘二甲酸也可以在溴和具有鈷和錳組分的催化劑的存在下實(shí)現(xiàn)。通常地，例如在美國專利第3,584,039號(hào)、美國專利第4,892,972號(hào)和美國專利第5,362,908號(hào)中描述的，在隨后的過程中提純芳族羧酸，其涉及在還原環(huán)境中使粗芳族羧酸接觸催化劑和氫氣。

使用包含芳族烴和溶劑的反應(yīng)混合物進(jìn)行芳族烴液相氧化成芳族羧酸。通常地，溶劑包含C_1-8一元羧酸，例如乙酸或苯甲酸或它們與水的混合物。如這里使用的，??“芳族烴”是指由碳原子和氫原子構(gòu)成、并具有一個(gè)以上芳環(huán)的分子，例如苯環(huán)或萘環(huán)。為了本申請的目的，“芳族烴”包括具有一個(gè)以上的雜原子如氧或氮原子的這樣的分子。適合液相氧化制造芳族羧酸的芳族烴一般包含具有至少一個(gè)可氧化成羧酸基團(tuán)的取代基的芳族烴，例如烷基芳族烴如二甲基苯和二甲基萘。如這里使用的，??“芳族羧酸”是指具有至少一個(gè)羧酸基團(tuán)的芳族烴。

催化劑也存在于氧化反應(yīng)混合物中。通常地，催化劑包含助催劑如溴和至少一種合適的重金屬組分。合適的重金屬包括原子量在約23至約178范圍中的重金屬。例子包括鈷、錳、釩、鉬、鉻、鐵、鎳、鋯、鈰或鑭系金屬如鉿。這些金屬的合適形式包括例如乙酸鹽、氫氧化物和碳酸鹽。

分子氧的來源也引入到反應(yīng)器中。通常地，使用氧氣作分子氧的來源，起泡或以其他方式混合到液相反應(yīng)混合物中。一般使用空氣供應(yīng)氧氣。

隨后的提純過程通常包括在還原條件下使氧化的粗芳族羧酸產(chǎn)物的溶液與氫氣和催化劑接觸。用于該提純的催化劑通常包含合適載體如碳或二氧化鈦上的一種以上的活性加氫金屬如釕、銠、鈀或鉑。

對該液相氧化過程已經(jīng)進(jìn)行了許多修改和改進(jìn)，例如：授權(quán)給Jhung等的美國專利第6,194,607號(hào)公開了在二甲苯異構(gòu)體氧化成苯二甲酸中將堿金屬或堿土金屬加到反應(yīng)混合物中；授權(quán)給Belmonte等的美國專利第5,112,992號(hào)公開了將鉿加到氧化催化劑中；授權(quán)給Partenheimer等的美國專利第5,081,290號(hào)公開了操作乙酸鹽濃度以控制氧化的速率。

芳族烴在液相氧化中的氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)。反應(yīng)熱通常通過使液體反應(yīng)混合物沸騰而移出。結(jié)果，在反應(yīng)容器內(nèi)在液體上方形成蒸汽相。這樣的蒸汽相通常含有大量的反應(yīng)溶劑。通常從反應(yīng)容器移出頂部氣體以控制反應(yīng)放熱，但是這樣的移出帶來顯著的溶劑損失。顯著的溶劑損失將是不理想的，從該蒸汽相回收溶劑是有利的。移出的頂部氣體可以至少部分地冷凝并以冷凝液的形式循環(huán)到反應(yīng)容器或用在該過程的其它地方、下游過程步驟或集成操作中。

從氧化反應(yīng)移出的頂部氣體通常處于高壓下，含有相當(dāng)量的能量。從氧化反應(yīng)頂部氣體回收能量顯著地減少了芳族羧酸生產(chǎn)過程的整體能量需求。隨全球能量需求增長和隨對特定芳族羧酸的需求增長，這樣的能量回收的重要性繼續(xù)增長。對許多產(chǎn)能方法的越來越多的環(huán)境和管理約束進(jìn)一步提升回收該過程的能量的重要性。

已經(jīng)努力通過將上述流冷凝和對回收的熱進(jìn)行交換以產(chǎn)生中等壓力蒸汽，從而由高壓頂部氣體回收能量。在這樣的冷凝操作中，進(jìn)入冷凝器的氣態(tài)流中的所有或基本所有的水冷凝成液體形式。授權(quán)給Abrams的美國專利第5,723,656和5,612,007號(hào)，這里參考地引入，部分地公開了液相氧化過程，其中將氧化頂部氣體引導(dǎo)至高壓高效分離設(shè)備以從氧化頂部氣體移出至少95重量％的溶劑和形成高壓頂部氣態(tài)流，將高壓頂部氣態(tài)流引導(dǎo)至用于能量回收的機(jī)構(gòu)。

授權(quán)給Miller等的美國專利第6,504,051號(hào)，這里參考地引入，部分地公開了如在Abrams中的具有從反應(yīng)器廢氣回收能量的液相氧化過程，其中將氧化頂部氣體引導(dǎo)至水去除塔，從其得到包含氧氣消耗盡的廢氣、水和少量溶劑和反應(yīng)副產(chǎn)物的頂部蒸汽流。Miller等公開了將頂部蒸汽流分離成可以引導(dǎo)至能量回收裝置的第一部分和引導(dǎo)至冷凝器的第二部分，可冷凝組分從冷凝器返回水去除塔，剩下的氣體可以引導(dǎo)至能量回收裝置。