[發(fā)明專利]改進(jìn)的對(duì)苯二甲酸的制備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210236322.7
• 申請(qǐng)日: 2012-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN103524334A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 查志雄;鄧云輝;修國華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 琳德股份公司
• 主分類號(hào): C07C63/26
• 分類號(hào): C07C63/26;C07C51/265
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 項(xiàng)丹

發(fā)明背景

本發(fā)明涉及增加進(jìn)料到用于制備對(duì)苯二甲酸的反應(yīng)器中的氧量并改進(jìn)對(duì)苯二甲酸的整體制備的方法。

實(shí)施了許多方法以改進(jìn)純化對(duì)苯二甲酸（PTA）的制備。在這些方法中通過富氧空氣和純氧氣來氧化對(duì)二甲苯（PX）。

在傳統(tǒng)的Co-Mn-Br催化空氣或者基于富氧空氣的對(duì)二甲苯氧化工藝制備對(duì)苯二甲酸中，在約為170°C至225°的溫度以及100psig至300psig的壓力下運(yùn)行攪拌反應(yīng)器。將壓縮空氣或者富氧空氣（富集到含高至28體積％的氧氣）從底部引入到反應(yīng)器中。由于空氣或者富氧空氣流的大體積流速，對(duì)苯二甲酸氧化漿料中令人滿意的分散和氣泡循環(huán)需要強(qiáng)烈的機(jī)械攪動(dòng)。由于氧氣是超化學(xué)計(jì)量的，在反應(yīng)器頂部空間形成的連續(xù)氣體相中含殘留的氧氣。反應(yīng)器頂部空間中的氧氣濃度必須維持低于易燃限，實(shí)際上維持在低于8至9個(gè)體積以安全運(yùn)行，且通常小于5體積％以保證安全邊際。基于富氧空氣對(duì)二甲苯氧化過程中氧氣富集的程度，實(shí)際上高至28體積％，其受到液相中存在Br時(shí)氧對(duì)于反應(yīng)器材料的嚴(yán)重腐蝕的限制，并受到連續(xù)相中殘留氧濃度的限制。

為了消除對(duì)二甲苯氧化反應(yīng)器中蒸汽的可燃性，諸如美國專利第5,371,283號(hào)中所揭示的現(xiàn)有方法通過在液體氧化反應(yīng)器中用純氧來產(chǎn)生純化的對(duì)苯二甲酸，在所述反應(yīng)器中從擋板下方進(jìn)料氧氣并消除了氣相和液相之間的界面。然而該反應(yīng)器的設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)對(duì)二甲苯氧化反應(yīng)器復(fù)雜且還需要外部氮?dú)庖韵♂尫磻?yīng)器中的蒸汽。或者，美國專利第5,693,856號(hào)中說明了用于制備純化對(duì)苯二甲酸的具有二氧化碳再循環(huán)的氧氣富集和純化氧氣過程。該過程需要另外的裝置用于二氧化碳分離和再循環(huán)。

在傳統(tǒng)基于富氧空氣的純化對(duì)苯二甲酸制備過程中，由于空氣含有大部分的惰性氮?dú)猓M(jìn)入到反應(yīng)器中的空氣流的體積流速非常大。從反應(yīng)器底部以非常高的流速將空氣流引入到液相中，較大氣泡通過葉輪在反應(yīng)器中分散并循環(huán)。盡管可以優(yōu)化諸如葉輪和氣體分配器的反應(yīng)器設(shè)計(jì)以增加氧氣效率，但是反應(yīng)速率仍受到氣泡中低氧分壓和液相中小界面比表面積的限制。這些導(dǎo)致了反應(yīng)器頂部空間的連續(xù)氣相中高濃度的殘留氧氣。

本發(fā)明可以通過將輔助氧氣流注入到反應(yīng)器中來克服較早對(duì)苯二甲酸制備方法中的這些不足。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，揭示了用于制備對(duì)苯二甲酸的改進(jìn)的方法，該方法包括以下步驟：在催化劑的存在下，使對(duì)二甲苯和氧氣在基于空氣的對(duì)二甲苯氧化攪拌反應(yīng)器中反應(yīng)，所述改進(jìn)包括：向反應(yīng)器中加入了另外的氧氣流。

與對(duì)二甲苯反應(yīng)的氧氣作為空氣流直接進(jìn)料到反應(yīng)器中。通常在諸如乙酸的溶劑的存在下和諸如Co-Mn-Br的催化劑的存在下發(fā)生反應(yīng)。

在進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，可以再循環(huán)所述溶劑。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，另外的氧氣流可以與再循環(huán)溶劑一起加入到反應(yīng)器中。

無再循環(huán)溶劑時(shí)加入到反應(yīng)器中的另外的氧氣流選自：純氧氣、近純氧氣和富氧空氣。可以將所述另外的氧氣流預(yù)加熱到約等于向反應(yīng)器提供氧氣的空氣流的溫度。

以向反應(yīng)器提供氧氣的空氣流速的0.1％至20％的體積流速，將所述另外的氧氣流加入到反應(yīng)器中。將另外的氧氣流通過氣體擴(kuò)散器或者噴嘴進(jìn)料到反應(yīng)器中，以將所述另外的氧氣流分散于在反應(yīng)器中形成的對(duì)苯二甲酸氧化漿料中。

將諸如純氧氣的另外的氧氣流獨(dú)立注入具有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，相對(duì)于空氣流的流速，所述純氧氣流的體積流速較小。對(duì)于相同程度的氧氣富集，諸如15％氧氣富集（空氣流中為24.2％的氧氣），氧氣體積流速僅為空氣流速的約4.3％，其使得小氧氣氣泡在液相中的分散成為現(xiàn)實(shí)。

第二，可以在最佳的位置將另外的氧氣流與再循環(huán)溶劑通過噴嘴注入到反應(yīng)器中，抑制小氧氣氣泡與大空氣氣泡的過量凝結(jié)以及氧氣氣泡附著到反應(yīng)器壁上。可以顯著地提高氧氣效率。

第三，氧氣富集對(duì)二甲苯氧化反應(yīng)器的運(yùn)行更靈活且更安全，因?yàn)閷?duì)于氧氣富集程度的蒸汽中的殘留氧氣濃度的響應(yīng)更直接。或者，另外的含氧氣體可以立即被切換為氮?dú)狻⒍趸蓟蛘咂渌栊詺怏w以使得殘留氧氣濃度保持在安全運(yùn)行范圍內(nèi)。本方法提供了主動(dòng)措施以維持對(duì)二甲苯反應(yīng)器的安全運(yùn)行。