优化的液相氧化制造技术

本发明专利技术公开了一种用于更有效和经济地实施可氧化化合物的液相氧化的优化方法和装置。所述液相氧化在鼓泡塔反应器中进行，所述反应器在相对低的温度下提供了高效的反应。当所述被氧化的化合物是对二甲苯并且来自所述氧化反应的产品被粗对苯二甲酸（ＣＴＡ）时，所述ＣＴＡ产品可以通过比可以被用于由常规高温氧化工艺所形成的ＣＴＡ更经济的技术来进行纯化和分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术 一般地涉及一种芳族化合物的液相催化氧化方法。本专利技术的一 方面涉及二烷基芳族化合物(例如对-二甲苯)的部分氧化来制备粗制芳族 二羧酸(例如粗制对苯二甲酸)，粗制芳族二羧酸随后可以进行纯化和分 离。本专利技术的另 一方面涉及提供更有效和更经济的液相氧化方法的改进型 鼓泡塔反应器。
技术介绍
各种现有商业方法中采用液相氧化反应。例如，液相氧化目前经常用 于醛氧化为酸(例如丙醛氧化为丙酸)，环己烷氧化为己二酸，和烷基芳烃 氧化为醇、酸或二酸。在后一类(烷基芳烃的氧化)中特别重要的商业氧化 工艺为对-二曱苯液相催化部分氧化为对苯二曱酸。对苯二曱酸是一种具 有多种应用的重要化合物。对苯二曱酸的主要用途为生产聚对苯二曱酸乙二醇酯(PET)的进料。PET为一种在全球范围内大量用于生产诸如瓶子、纤 维和包装的产品的公知塑料。在典型的液相氧化方法中，包括对-二曱苯部分氧化为对苯二曱酸， 将液相进料物流和气相氧化剂物流《1入反应器并且在反应器中形成多相 反应介质。^ 1入反应器的液相进料物流含有至少 一种可氧化的有机化合物 (例如对-二曱苯)，同时气相氧化剂物流含有分子氧。至少一部分引入反 应器的分子氧作为气体溶解到反应介质的液相中，由此提供液相反应可获 得的氧。如果多相反应介质的液相含有不足浓度的分子氧(例如，如果一 部分反应介质为"缺氧的")时，不期望的副反应可以产生杂质和/或预期 的反应的速率方面可被延迟。如果反应介质的液相含有太少可氧化的化合 物时，反应速率可能慢得不合需要。另外，如果反应介质的液相含有过高 浓度的可氧化的化合物时，额外的不期望的副反应可以产生杂质。传统的液相氧化反应器装配有用于混合其中所含的多相反应介质的 搅拌设备。提供反应介质的搅拌是为了促进分子氧溶解到反应介质的液相 中，在反应介质的液相中保持浓度相对均匀的溶解氧，和在反应介质的液相中保持浓度相对均匀的可氧化的有机化合物。进行液相氧化的反应介质的搅拌经常通过容器中的机械搅拌设备来提供，例如连续搅拌槽反应器(CSTR)。虽然CSTR可提供反应介质的彻底 搅拌，但是CSTR存在许多缺陷。例如，CSTR由于它们需要昂贵的电动机、 流体密封型轴承和传动轴、和/或复杂的搅拌机理而具有相对高的投资成 本。另外，传统CSTR的旋转和/或摆动机械元件需要定期维护。与该维护 相关联的劳动力和停车时间增加了 CSTR的操作成本。但是，即使进行定 期维护，CSTR中采用的机械搅拌系统也容易出现机械故障，并且经过相对 短的时间可能需要更换。鼓泡塔反应器提供了 CSTR和其它机械搅拌型氧化反应器的一种有吸 引力的替换方式。鼓泡塔反应器提供了反应介质的搅拌，不需要昂贵和不反应区。反应区中反应介质的搅拌主要通过上升穿过反应介质液相的气泡 本身的浮力来提供。相对于机械搅拌型反应器来说，这种在鼓泡塔反应器 中提供的自身浮力搅拌降低了投资和维护成本。另外，与鼓泡塔反应器相不容易出现机械故障的氧化系统。当在传统氧化反应器(CSTR或鼓泡塔)中进行对-二甲苯的液相部分氧 化时，从反应器中排出的产物通常为含有粗制对苯二甲酸(CTA)和母液的 浆料。CTA含有相对高浓度的杂质(例如4-羧基苯甲醛、对-甲苯甲酸、药 酮、和其它发色体)，使得其不适宜作为生产PET的进料。由此，通常将 传统氧化反应器中生成的CTA进行纯化工艺，将CTA转化为适用于生产PET 的纯化对苯二甲酸(PTA)。一种用于将CTA转化为PTA的典型纯化方法，包括下列步骤(1)用 水置换含有CTA的浆料的母液，(2)加热CTA/水浆料，以将CTA溶解于水 中，(3)催化氢化CTA/水溶液，由此将杂质转化为更期望的和/或容易分离 的化合物，(4)通过多级结晶步骤从氢化的溶液中沉淀获得的PTA,和(5) 从剩余液体中分离结晶的PTA。虽然有效，但是这类传统纯化方法可能是 非常昂贵的。导致传统CTA纯化方法的高成本的各种因素包括例如，促 进CTA溶解于水所需的热能，氢化所需的催化剂，氢化所需的氳气流，由 于一些对苯二曱酸的氢化而导致的产率(yield)损失，和多级结晶所需的 多个容器。由此，期望提供可以无需热量促进的溶解于水、氢化和/或多级结晶就可以纯化的CTA产物。专利技术目的由此，本专利技术的目的是，提供一种更有效的和更经济的液相氧化反应器今口方法。本专利技术的另一目的是，提供一种用于对-二曱苯液相催化部分氧化为 对苯二甲酸的、更有效的和更经济的反应器和方法。本专利技术的仍另一目的是，提供一种鼓泡塔反应器，其促进形成较少杂 质的改进的液相氧化反应。本专利技术的仍另一目的是，提供一种用于制备纯对苯二甲酸(PTA)的、 更有效的和更经济的系统，其通过液相氧化对_二甲苯制得粗制对苯二甲 酸(CTA)并且随后将CTA纯化为PTA。本专利技术的另一目的是，提供一种用于氧化对-二曱苯和生产CTA产品 的鼓泡塔反应器，其能够无需加热促进CTA溶解于水、氬化溶解的CTA、 和/或多步结晶氢化的PTA来进行纯化。应当指出的是，如所附权利要求所限定的本专利技术的范围，并非局限于 能够实现所有上述目的的方法或设备。而是，所要求的本专利技术的范围可以 包含未实现全部或任意上述目的的多种系统。在阅读下列详细说明和附图 的基础上，本专利技术的其它目的和优点对于本领域技术人员来说将是容易显 而易见的。专利技术概要本专利技术的一个实施方案涉及一种方法，其包含以下步骤(a)将芳族 化合物进料到氧化反应器；(b)在所述氧化反应器中所含的多相反应介质 的液相中氧化所述芳族化合物的至少 一部分，从而产生粗对苯二曱酸和一 种或多种碳氧化物；和(c)在所述氧化期间，将所产生碳氧化物的摩尔数 与所述进料芳族化合物的摩尔数的比例维持在约0. 02: 1 -约0. 24: 1的范 围内。本专利技术的另一个实施方案涉及一种方法，其包含以下步骤(a)将芳 族化合物进料到氧化反应器；(b)在所述氧化反应器中所含的多相反应介 质的液相中氧化所述芳族化合物的至少 一部分，从而产生粗对苯二甲酸和 二氧化碳；和(c)在所述氧化期间，将所产生二氧化碳的摩尔数与所述进 料芳族化合物的摩尔数的比例维持在约0. 01: 1 -约0. 21: 1的范围内。本专利技术的另一个实施方案涉及一种方法，其包含以下步骤(a)将芳 族化合物进料到氧化反应器；(b)在所述氧化反应器中所含的多相反应介 质的液相中氧化所述芳族化合物的至少一部分，从而产生粗对苯二甲酸和 一氧化碳；和(c)在所述氧化期间，将所产生一氧化碳的摩尔数与所述进 料芳族化合物的摩尔数的比例维持在约0. 005: 1 -约0. 09: 1的范围内。本专利技术的另一实施方案涉及一种方法，其包含以下步骤(a)将芳族 化合物进料到氧化反应器；(b)在所述氧化反应器中所含的多相反应介质 的液相中氧化所述芳族化合物的至少一部分，从而产生粗对苯二曱酸和二 氧化碳；和(c)在所述氧化期间，将所述芳族化合物的摩尔生存比维持在 约98°/。以上。本专利技术的另一个实施方案涉及一种方法，其包含以下步骤(a)将芳 族化合物进料到氧化反应器；(b)在所述氧化反应器中所含的多相反应介 质的液相中氧化所述芳族化合物的至少一部分，从而产生粗对苯二曱酸和 乙酸甲酯；和(c)在所述氧化期间，将所产生乙酸甲酯的摩尔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：　　　　（ａ）将芳族化合物进料到氧化反应器；　　　　（ｂ）在所述氧化反应器中所含的多相反应介质的液相中氧化所述芳族化合物的至少一部分，从而产生粗对苯二甲酸，其中所述氧化产生二氧化碳、一氧化碳、和／或乙酸甲酯；并且　　　　（ｃ）在所述氧化期间，将如下一种或多种操作比例维持在如下的特定范围内　　　　（ｉ）将所产生碳氧化物的摩尔数与所述进料芳族化合物的摩尔数的比例维持在约０．０２∶１－约０．２４∶１的范围内，　　　　（ｉｉ）将所产生二氧化碳的摩尔数与所述进料芳族化合物的摩尔数的比例维持在约０．０１∶１－约０．２１∶１的范围内，　　　　（ｉｉｉ）将所产生一氧化碳的摩尔数与所述进料芳族化合物的摩尔数的比例维持在约０．００５∶１－约０．０９∶１的范围内，　　　　（ｉｖ）将所产生乙酸甲酯的摩尔数与所述进料芳族化合物的摩尔数的比例维持在约０．００５∶１－约０．０９∶１的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AG旺德斯，GG拉沃伊，CE小萨姆纳，BW达文波特，M德夫里德，BA坦南特，
申请(专利权)人：伊士曼化工公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]