将烷基芳香烃化合物氧化为芳香族羧酸的工艺制造技术

本发明专利技术提供一种将对二甲苯氧化为对苯二甲酸的工艺。使用对二甲苯作为流体介质回收流体介质和重要化学物，对二甲苯还是起始原料。包含对二甲苯、乙酸和其他重要化学物的回收流再循环至氧化步骤。本发明专利技术披露的工艺能源高效并且经济。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过氧化烷基芳香烃化合物制备芳香族羧酸。具体来说，本专利技术涉及一种回收脂肪族羧酸并从中再循环为芳香族羧酸的生产工艺。
技术介绍
以脂肪族羧酸作为流体介质，在存在催化剂和助催化剂和的情况下氧化对二甲苯，生成对苯二甲酸。从工艺优化角度来看，务必回收和再循环脂肪族羧酸而不影响最终成品的质量。对苯二甲酸在多个工艺应用和化学工艺中有用，主要是聚酯领域。商业上通常在氧化反应器中生产对苯二甲酸，以乙酸为流体介质，在存在催化剂和助催化剂的情况下，使用氧气氧化对二甲苯。钴、锰、铬、铜、镍、钒、铁、钼、锡、铈、锆、铯和钛盐(如乙酸盐或溴化物)用作催化剂，无机溴化物(如氢溴酸和含有溴化物的离子液体)用作反应的助催化剂。此反应过程中生成水。此外，氧化反应过程中还生成其他有机化合物，如偏苯三酸、4-羧基苯甲醛、对甲基苯甲酸、溴代化合物等。水和这些副产物以可溶形态存在于反应混合物中。下游工艺的第一个步骤是使用一系列结晶器从反应混合物中结晶析出对苯二甲酸。获得沉淀的对苯二甲酸层。结晶后获得的母液含有对苯二甲酸、对苯二甲酸氧化中间产物、其他有机化学物，如乙酸中溶解的副产品、副产物、催化剂和水。偏苯三酸是氧化反应的一个副产物。浓度高于2000ppm的偏苯三酸与其他金属形成偏苯三锰和类似盐，在滤布上形成一层盐，并影响过滤器系统效果。此反应流的其他有机化学物包括间苯二甲酸、邻苯二甲酸、苯甲酸、其他溴代有机酸、4-羧基苯甲醛、对甲基苯甲酸、金属盐。这类高浓度杂质可在容器和循环加热器中形成水垢，需要定期用碱液清洗，因此影响设备的质量和利用。为保持有机化合物的更低浓度，结晶步骤获得的滤液分为两个部分。一个部分(80-95％)直接再循环至氧化流程，另一个反应流(5-20％)在再循环前送至净化，称为净化流。净化步骤去除净化流中的水和不需要的化学物。净化流送至流体介质回收区域，高温加热并快速蒸发以回收乙酸。高温快速蒸发是一个能量密集的过程。去除大部分的乙酸后，重要有机化学物(如对苯二甲酸、4-羧基苯甲醛、对甲基苯甲酸、苯甲酸等)丢弃或作为低价值产物出售。这导致对苯二甲酸产量低。为使工艺更加经济，需要将对苯二甲酸和氧化中间产物送回氧化反应器。将对苯二甲酸的氧化中间产物进一步氧化，产生对苯二甲酸以提高工艺产量。因此，需要开发一种将对二甲苯持续氧化为对苯二甲酸的工艺，并以能源高效的方式回收和再循环流体介质和重要化学物。此外，还需要持续去除氧化过程中产生的水和偏苯三酸。专利技术目的本专利技术的一些目的如下，并通过以下至少一种具体实施方式满足：本专利技术的一个目的是提供一种持续氧化烷基芳香烃化合物的工艺。本专利技术的另一个目的是以能源高效的方式从烷基芳香烃化合物持续氧化工艺中回收脂肪族羧酸。本专利技术的另一个目的是提供一种回收重要化学物的工艺，使烷基芳香烃化合物持续氧化工艺中的偏苯三酸数量降至最低。本专利技术的另一个目的是提供通过顺流萃取方法、逆流萃取方法或二者组合回收脂肪酸和其他重要化学物的工艺。本专利技术的另一个目的是提供通过单阶段或多阶段萃取方法回收脂肪酸和其他重要化学物的工艺。本专利技术的另一个目的是提供一种将回收的脂肪族羧酸和重要化学物再循环至烷基芳香烃化合物持续氧化工艺的的工艺。可通过配合附图阅读下列说明，获取对本公开的其他目的和优势更为清晰的理解，此类说明及附图并非旨在限定本公开的范围。
技术实现思路
按照本专利技术的一个方面，提供一种使用氧化剂将对二甲苯持续氧化为对苯二甲酸的工艺，以金属盐作为催化剂，提供助催化剂，并以脂肪族羧酸作为流体介质。流体介质和重要化学物(如对苯二甲酸的氧化中间产物)再循环至氧化流程。从氧化混合物中去除产生的偏苯三酸和水。反应混合物中的偏苯三酸浓度保持在2000ppm以下以避免堵塞过滤组件。使用对二甲苯作为有机流体介质进行萃取，回收流体介质和重要化学物，并去除净化流中的偏苯三酸和水。由于对二甲苯是氧化起始原料，萃取步骤获得的有机相直接再循环至氧化流程。附图简要说明下面将借助附图说明本专利技术，其中：图1显示本专利技术的一个典型工艺，其中对二甲苯(X)、催化剂、助催化剂和纯乙酸混合物(AAC)通过线路1和2分别送入氧化反应器(OR)。氧化剂(A)通过喷头从线路3引
入反应器底部。含有对二甲苯、对苯二甲酸氧化中间产物和乙酸的再循环流(MLR)和有机流(AAX)分别通过线路8和11送入反应器。来自氧化反应器的反应混合物通过线路4送至结晶器(C)。结晶后，反应混合物送至过滤装置(F)，获得粗制对苯二甲酸(CTA)层。来自过滤装置(F)的母液(ML)分为两个部分：再循环流(MLR)和净化流(MLP)。再循环流(MLR)通过线路8再循环回到氧化反应器段。净化流送至混合器(M)进行进一步处理。在混合器(M)中，净化流与线路9提供的对二甲苯(X)混合。混合器可以是单个或一系列反应器，如持续搅拌流反应器，静态混合器，活塞流反应器、堆积层萃取塔、多腔/间搅拌萃取塔等，以及上述反应器的组合。来自混合器(M)的出口流通过线路10进入倾析器(D)，分离为有机流(AAX)和水流(AQ)。含有乙酸、对苯二甲酸氧化中间产物和对二甲苯的有机流(AAX)通过线路11进入氧化反应器。水流(AQ)送至回收段，分裂乙酸、对二甲苯、金属盐和其他杂质和/或送至催化剂回收段以回收催化剂。图1显示本专利技术一个典型工艺的流程图。详细描述本专利技术涉及将对二甲苯氧化为对苯二甲酸。使用对二甲苯作为有机流体介质，通过萃取回收氧化混合物中的流体介质和其他重要化学物。由于对二甲苯是起始原料，可以直接再循环从萃取步骤获得的有机流，从而使整个工艺经济且能源高效。按照本专利技术的一个方面，提供一种将对二甲苯氧化为对苯二甲酸的工艺，包括以下步骤。第一个步骤使用至少一种氧化剂氧化对二甲苯，并使用至少一种金属盐作为催化剂和至少一种助催化剂，以至少一种脂肪族羧酸作为流体介质，获得的反应混合物包括对苯二甲酸、对苯二甲酸氧化中间产物、偏苯三酸、副产品、副产物、至少一种金属盐、助催化剂、脂肪族羧酸和水。对苯二甲酸氧化中间产物包括以下组中选择的至少一种化合物，该组包括对甲基苯甲醛、对甲基苯甲酸和4-羧基苯甲醛。第二个步骤是通过结晶和过滤从反应混合物中分离一部分对苯二甲酸，获得粗制对苯二甲酸和母液。粗制对苯二甲酸包含对苯二甲酸以及少量中间产物、副产品、副产物和金属盐。母液包含对苯二甲酸、对苯二甲酸氧化中间产物、副产品、副产物、偏苯三酸、助催化剂、至少一种金属盐以及脂肪族羧酸中溶解的水。第三个步骤是将滤液分离为再循环流和净化流。再循环流和净化流的数量比在19:1到4:1之间。再循环流再循环至第一个步骤。按照本专利技术的一个具体实施方式，再循环流和净化流的数量比为10:1。第四个步骤是从净化流中萃取对二甲苯可溶化学物，具体来说，将对二甲苯加入净化流，并以预先确定的温度混合以获得两相混合物，分离该混合物后获得有机流和水流。有机流包含脂肪族羧酸、对苯二甲酸氧化中间产物和对二甲苯，水流包含脂肪族羧酸、偏苯三酸、其
他有机和无机化学物、助催化剂和至少一种金属盐。本专利技术工艺中使用二甲苯萃取可以避免工艺改动或加强使用时可能产生的污染。第五个步骤是将含有脂肪族羧酸、对苯二甲酸氧化中间产物和对二甲苯的有机流再循环至第一个步骤。第六个步骤是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将对二甲苯氧化为对苯二甲酸的工艺，包括以下步骤：a)使用至少一种氧化剂氧化对二甲苯，并使用至少一种金属盐作为催化剂和至少一种助催化剂，以至少一种脂肪族羧酸作为流体介质，获得的反应混合物包括对苯二甲酸、对苯二甲酸氧化中间产物、偏苯三酸、至少一种金属盐、助催化剂、脂肪族羧酸和水；其中对苯二甲酸氧化中间产物包括以下组中选择的至少一种化合物，该组包括对甲基苯甲醛、对甲基苯甲酸和4‑羧基苯甲醛；b)通过结晶和过滤从反应混合物中分离一部分对苯二甲酸，获得粗制对苯二甲酸和母液；其中母液包含偏苯三酸、助催化剂、至少一种金属盐和脂肪族羧酸；c)将母液分离为再循环流和净化流；其中再循环流和净化流的数量比在19:1到4:1之间；将再循环流再循环至步骤(a)；d)从净化流中萃取对二甲苯可溶化学物，具体来说，将对二甲苯加入净化流，并以预先确定的温度混合以获得两相混合物，分离该混合物后获得有机流和水流；其中有机流包含对二甲苯、脂肪族羧酸和对苯二甲酸氧化中间产物，水流包含脂肪族羧酸、偏苯三酸、助催化剂和至少一种金属盐；e)将含有对二甲苯、脂肪族羧酸和对苯二甲酸氧化中间产物的有机流再循环至步骤(a)；f)从水流中回收至少一种金属盐，并将回收的金属盐再循环至步骤(a)；其中，反应混合物中的偏苯三酸浓度低于2000ppm。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.20 IN 597/MUM/20141.一种用于将对二甲苯氧化为对苯二甲酸的工艺，包括以下步骤：a)使用至少一种氧化剂氧化对二甲苯，并使用至少一种金属盐作为催化剂和至少一种助催化剂，以至少一种脂肪族羧酸作为流体介质，获得的反应混合物包括对苯二甲酸、对苯二甲酸氧化中间产物、偏苯三酸、至少一种金属盐、助催化剂、脂肪族羧酸和水；其中对苯二甲酸氧化中间产物包括以下组中选择的至少一种化合物，该组包括对甲基苯甲醛、对甲基苯甲酸和4-羧基苯甲醛；b)通过结晶和过滤从反应混合物中分离一部分对苯二甲酸，获得粗制对苯二甲酸和母液；其中母液包含偏苯三酸、助催化剂、至少一种金属盐和脂肪族羧酸；c)将母液分离为再循环流和净化流；其中再循环流和净化流的数量比在19:1到4:1之间；将再循环流再循环至步骤(a)；d)从净化流中萃取对二甲苯可溶化学物，具体来说，将对二甲苯加入净化流，并以预先确定的温度混合以获得两相混合物，分离该混合物后获得有机流和水流；其中有机流包含对二甲苯、脂肪族羧酸和对苯二甲酸氧化中间产物，水流包含脂肪族羧酸、偏苯三酸、助催化剂和至少一种金属盐；e)将含有对二甲苯、脂肪族羧酸和对苯二甲酸氧化中间产物的有机流再循环至步骤(a)；f)从水流中回收至少一种金属盐，并将回收的金属盐再循环至步骤(a)；其中，反应混合物中的偏苯三酸浓度低于2000ppm。2.如权利要求1所述的工艺，其中脂肪族羧酸为乙酸。3.如权利要求1所述的工艺，其中氧化剂从空气和氧气中选择。4.如权利要求1所述的工艺，其中金属盐从钴、锰、铬、铜、镍、钒、铁、钼、锡、铈、锆、铯和钛的乙酸盐和溴化盐中选择。5.如权利要求1所述的工艺，其中金属盐从乙酸钴、乙酸锰、溴化钴和溴化锰中选择。6.如权利要求1所述的工艺，其中助催化剂从有机溴化物和含有溴作为阴离子的离子液体中选择。7.如权利要求1所述的工...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·尚卡拉纳拉亚南，S·S·耆那，P·阿杜里，R·R·特达尔卡尔，N·H·帕蒂尔，P·尤帕拉，
申请(专利权)人：信实工业公司，
类型：发明
国别省市：印度;IN