芳族二羧酸的制备制造技术

本发明专利技术提供了一种用于制备芳族二羧酸的方法，所述方法包括烃前体在有机溶剂中的催化氧化，所述方法包括以下步骤：i)将来自氧化段的排出气体在蒸馏段中分离为富含有机溶剂的液体流和富含水的蒸气流；以及ii)将包含有机化合物的含水纯化母液在分离段中从纯化的芳族二羧酸晶体分离，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：iii)将来自所述分离段的所述含水纯化母液传送至萃取段；iv)将所述有机化合物通过在所述萃取段中在至少90℃的温度使所述含水纯化母液与有机液体接触从所述含水纯化母液萃取，以形成水相和有机相，其中所述有机化合物在所述水相中的浓度低于所述有机化合物在所述含水纯化母液中的浓度；以及v)将所述水相传送至所述蒸馏段。本发明专利技术还提供了一种用于实施所述方法的设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于芳族二羧酸的制备的方法和设备。
技术介绍
芳族二羧酸通常通过烃前体在有机溶剂中的催化氧化制备。实例是对苯二甲酸(TA)，其广泛用于制备聚酯，如聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)。作为用于PET制备的反应物所需的TA被称为“纯化的对苯二甲酸”(PTA)，并且通常含有超过99.97重量％、优选地超过99.99重量％的对苯二甲酸，以及少于25ppm 4-羧基苯甲醛(4-CBA)。在工业规模上，适于在PET制造中使用的PTA通常以两段方法制备。首先，将对二甲苯在金属催化剂(例如，钴和/或锰盐或化合物)的存在下氧化(例如，在空气中)以提供“粗对苯二甲酸”(CTA)，如在例如US 2,833,816中所述。然后，将通过该氧化反应制备的CTA纯化，因为其通常被杂质如4-CBA、对甲基苯甲酸，以及赋予TA淡黄色的各种有色杂质所污染。CTA的纯化除了需要至少一个物理过程(例如，结晶、洗涤等)之外，通常还需要至少一种化学转化(例如，氢化)以产生PTA。PTA通常被视为批量商品项，其年产量有数百万吨，并且因此制造商期望降低其成本以使PTA制造的经济性和效率最大化。这可通过降低资本成本(例如，设备成本)和可变成本(例如，与废弃物处置、起始物质使用、有机溶剂、加热燃料和去离子水相关的成本)实现。EP-A-0962442公开了这样的方法，其中将已经将PTA晶体从其分离出的含水纯化母液引导至冷却容器中，并且冷却以使有机化合物如对甲基苯甲酸沉淀。将这些有机化合物在分离器中与母液分离，然后对其进行对二甲苯萃取并且作为浆状水使用，并且用作用于分离乙酸和水的蒸馏塔的中间部分的回流液。然而，该冷却和过滤方法不仅导致热从含水纯化母液以及从而从蒸馏塔的损失，而且还导致包括可以氧化为TA的化合物以及
少量TA自身的有价值的有机化合物从反应体系的移除。本专利技术的目的是提供一种用于制造芳族二羧酸的更经济且更有效的方法和设备并且，具体地，提供克服前述缺点的方法和设备。进一步的目的将从以下说明书易见。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于制备芳族二羧酸的方法，所述方法包括烃前体在有机溶剂中的催化氧化，所述方法包括以下步骤：i)将来自氧化段的排出气体在蒸馏段中分离为富含有机溶剂的液体流和富含水的蒸气流中；以及ii)将包含有机化合物的含水纯化母液在分离段中从纯化的芳族二羧酸晶体分离，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：iii)将来自所述分离段的所述含水纯化母液传送至萃取段；iv)将所述有机化合物通过在所述萃取段中在至少90℃的温度使所述含水纯化母液与有机液体接触从所述含水纯化母液萃取，以形成水相和有机相，其中所述有机化合物在所述水相中的浓度低于所述有机化合物在所述含水纯化母液中的浓度；以及v)将所述水相传送至所述蒸馏段。步骤iii)可以包括将所述含水纯化母液用含水液体(例如，水)稀释。步骤iii)可以包括将所述含水纯化母液加热。可以包括这些步骤，以溶解存在于含水纯化母液中的任何固体有机化合物，所述固体有机化合物不仅可以引起萃取段的堵塞，而且还可以导致萃取段中水相与有机相之间的界面的失控，导致在水相中遗留有机液体，反之亦然。对于步骤iii)，避免进料至萃取段的含水纯化母液中存在的少量固体有机化合物的另一个选择是包括将含水纯化母液过滤。然而，该选择是次优选的，因为它导致有机化合物从含水纯化母液的移除，防止这些有机化合物至有机相中的回收。因此，可以将含水纯化母液在不经过中间冷却步骤及后续的中间分离步骤的情况下在步骤iii)中从分离段传送至萃取段，从而通过该机制避免有机化合物从含水纯化母液的移除。本专利技术还提供了一种用于制备芳族二羧酸的设备，所述设备包括：a)蒸馏段，所述蒸馏段配置为将来自氧化段的排出气体分离为富含有机溶剂的液体流和富含水的蒸气流；以及b)分离段，所述分离段配置为将包含有机化合物的含水纯化母液与纯化的芳族二羧酸晶体分离；其特征在于，所述设备还包括：c)萃取段，所述萃取段配置为从所述分离段接收所述含水纯化母液，并且将所述有机化合物通过在至少90℃的温度使所述含水纯化母液与有机液体接触从所述含水纯化母液萃取，以形成水相和有机相，其中所述有机化合物在所述水相中的浓度低于所述有机化合物在所述含水纯化母液中的浓度；其中所述萃取段还配置为将所述水相传送到所述蒸馏段。该设备还可以包括将所述含水纯化母液在其由萃取段接收之前用含水液体稀释的装置。该设备还可包括将含水纯化母液在其由萃取段接收之前加热的装置。可以包括这些特征，以溶解存在于含水纯化母液中的任何固体有机化合物，所述固体有机化合物不仅可以引起萃取段的堵塞，而且还可以导致萃取段中水相与有机相之间的界面的失控，导致在水相中遗留有机液体，反之亦然。对于该设备，避免进料至萃取段的含水纯化母液中存在的少量固体有机化合物的另一个选择是进一步包括用于将含水纯化母液过滤的装置。然而，该选择是次优选的，因为它导致有机化合物从含水纯化母液的移除，防止这些有机化合物至有机相中的回收。因此，萃取段可以配置为在没有中间冷却步骤及后续的中间分离步骤的情况下从分离段接收含水纯化母液，从而通过该机制避免有机化合物从含水纯化母液的移除。本专利技术人已发现，可以将适于返回至蒸馏段的水相在至少90℃的温度从含水纯化母液萃取。本专利技术方法和设备允许重复使用水相，从而减少用水量并且消除可能的流出物流，同时避免对含水纯化母液进行中间冷却和分离步骤的资本成本和可变成本。附图说明图1为根据本专利技术的方法和设备的示意图。具体实施方式本文描述了本专利技术的多个实施方案。应当认识到，每个实施方案中指定的特征可以与其他指定特征结合以提供另外的实施方案。应当理解，用于通过烃前体在有机溶剂中的催化氧化制备芳族二羧酸的方法和设备的一般操作是众所周知的。例如，如上所述，适于在PET制备中使用的对苯二甲酸(即，纯化的对苯二甲酸)通常以两段方法制备。首先，将对二甲苯在金属催化剂(例如，钴和/或锰盐或化合物)的存在下氧化(例如，在空气中)以提供粗对苯二甲酸(上述步骤i)和段a)形成该段的一部分)。然后，将通过该氧化反应制备的粗对苯二甲酸纯化以去除杂质，如4-CBA和对甲基苯甲酸，以产生纯化的对苯二甲酸(上述步骤ii)和段b)构成该段的一部分)。粗对苯二甲酸的纯化除了需要至少一个物理过程(例如，结晶、洗涤等)之外，通常还需要至少一种化学转化(例如，氢化)。芳族二羧酸本专利技术的方法和设备中制备的芳族二羧酸优选选自对苯二甲酸、邻苯二甲酸和间苯二甲酸。芳族二羧酸优选为对苯二甲酸。烃前体为可氧化形成芳族二羧酸的化合物。因此，烃前体通常为在所需的最终产物中的羧酸取代基的位置被如C1-6烷基、甲酰基或乙酰基取代的苯或萘。优选的烃前体为C1-6烷基取代的苯，具体地，为对二甲苯。有机溶剂通常为脂族羧酸，如乙酸，或一种或多种此类脂族羧酸与水的混合物。氧化反应可在其中有氧气的任何条件下进行，例如，该反应可在空气中进行。反应催化剂通常包含可溶形式的钴和/或锰(例如，它们的乙酸盐)，使用溴源(如溴化氢)作为促进剂。氧化反应的温度通常在约100-250℃的范围内，优选地为约150-220℃。任何常规的压力都可用于该反应，以适当地将该反应混合物保持在液态下。从含水纯化母液中萃取的有机化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备芳族二羧酸的方法，所述方法包括烃前体在有机溶剂中的催化氧化，所述方法包括以下步骤：i)将来自氧化段的排出气体在蒸馏段中分离为富含有机溶剂的液体流和富含水的蒸气流；以及ii)将包含有机化合物的含水纯化母液在分离段中从纯化的芳族二羧酸晶体分离，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：iii)将来自所述分离段的所述含水纯化母液传送至萃取段；iv)将所述有机化合物通过在所述萃取段中在至少90℃的温度使所述含水纯化母液与有机液体接触从所述含水纯化母液萃取，以形成水相和有机相，其中所述有机化合物在所述水相中的浓度低于所述有机化合物在所述含水纯化母液中的浓度；以及v)将所述水相传送至所述蒸馏段。

【技术特征摘要】
2014.09.24 GB 1416838.91.一种用于制备芳族二羧酸的方法，所述方法包括烃前体在有机溶剂中的催化氧化，所述方法包括以下步骤：i)将来自氧化段的排出气体在蒸馏段中分离为富含有机溶剂的液体流和富含水的蒸气流；以及ii)将包含有机化合物的含水纯化母液在分离段中从纯化的芳族二羧酸晶体分离，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：iii)将来自所述分离段的所述含水纯化母液传送至萃取段；iv)将所述有机化合物通过在所述萃取段中在至少90℃的温度使所述含水纯化母液与有机液体接触从所述含水纯化母液萃取，以形成水相和有机相，其中所述有机化合物在所述水相中的浓度低于所述有机化合物在所述含水纯化母液中的浓度；以及v)将所述水相传送至所述蒸馏段。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括将所述有机液体在其与所述含水纯化母液接触之前加热。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中步骤iii)还包括将所述含水纯化母液用含水液体稀释。4.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中步骤iii)还包括将所述含水纯化母液加热。5.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述含水纯化母液在不经过中间冷却步骤及后续的中间分离步骤的情况下在步骤iii)中从所述分离段传送至所述萃取段。6.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述蒸馏段包括第一蒸馏塔。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述蒸馏段还包括第二蒸馏塔，其中所述第一蒸馏塔与所述第二蒸馏塔串联连接。8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中将所述水相在步骤v)中传送至所述第一蒸馏塔的上部区域。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一蒸馏塔包括多个理论塔板并且将所述水相在步骤v)中传送至所述第一蒸馏塔的顶部理论塔板。10.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中所述第一蒸馏塔包括多个塔盘并且将所述水相在步骤v)中传送至所述第一蒸馏塔的顶部塔盘。11.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述萃取段包括萃取塔。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述萃取塔包含规整填料。13.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述有机液体包括所述烃前体。14.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：vi)将所述有机相传送至所述氧化段。15.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述有机液体包括对二甲苯。16.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述芳族二羧酸是对苯二甲酸。17.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述有机化合物包括对甲基苯甲酸、对苯二甲酸、苯甲酸或它们的混合物。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述纯化的芳族二羧酸晶体包含少于或等于200ppm的对甲基苯甲酸。19.一种用于制备芳...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼·彼得·约翰·林巴赫，艾伦·麦克弗森·乌雷，
申请(专利权)人：因温斯特技术公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH