向芳族羧酸制备工艺提供气体制造技术

一个化学制备系统，包括一个空压机，其被设置为接收并压缩空气流至一选定压力；一个空分单元，其被设置为接收来自空压机的压缩空气，并从该压缩空气产生选定纯度的氧气流和氮气流；一个化学生成系统，其被设置为接收来自空分单元的至少一个氧气流；和一个反应物供给，其向化学生成系统提供反应物。在系统操作期间，该反应物在化学生成系统中被氧化，以形成一种产品。在一个实施方案中，该反应物为对二甲苯，该化学生成系统产生对苯二甲酸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及芳族羧酸和其它经氧化反应形成的化合物的制备。
技术介绍
纯对苯二甲酸(PTA)在包括聚酯纤维、薄膜和模制树脂在内的大量产品制备中用作原材料。纯对苯二甲酸通常通过两个工艺步骤生产，包括一个粗对苯二甲酸(TA)制备工艺和一个纯化工艺，该纯化工艺中粗TA被纯化形成PTA产品。粗对苯二甲酸通常由对二甲苯经化学反应和物理处理工艺而产生。在粗对苯二甲酸的常规生产工艺中，对二甲苯在氧化反应器中、在催化剂和溶剂的存在下被氧氧化(例如通过混合粗TA和空气)。TA的反应产物分散在液体中，并结晶、从其母液中分离出来(例如通过离心分离和/或过滤)。该粗对苯二甲酸能通过多种常规方法如液体萃取、杂质在水或其它溶剂中的溶解等之中的任一种而得以纯化。粗和纯的对苯二甲酸都是白色粉末，在空气中不反应。在制备粗TA的工艺中，对二甲苯和氧的反应典型地在液相中进行，其温度为约150℃～约230℃，压力为约150psia(1034kPa)～约425psia(2930kPa)。该氧化反应进一步地在作为催化剂的钴、锰、溴和作为溶剂的乙酸存在下进行。该反应中所需的氧典型地以压缩空气的形式供给反应器。另外，很多粗TA制备工艺需要惰性气体如氮或空气。在结晶和过滤步骤中系统压力可降至一较低的水平，但仍经常需要空气。粗TA产品在惰性气体如氮气或空气在产品上的吹扫下干燥。生产工艺中的乙酸溶剂也从该粗TA产品中分离，并被送入(例如由惰性气体送入)洗涤器中以进行回收。该干燥的PTA产品被气动地送入(例如由惰性气体送入)一个储仓或储存罐或容器中。因此，在用于结晶、离心分离/过滤、干燥和将产品和溶剂气动送入各种处理场所的TA纯化工艺期间，需要大量的氮气或其它惰性气体的流动。粗和纯对苯二甲酸生产所需的空气量非常大。特别地，为了以约700,000吨/年的量生产PTA，一个TA生产设备所需的压缩空气典型地为约250,000Nm3/h。为了提供如此大量的压缩空气，典型地在化学生产设备上提供一个配有空压机的空气供给站点，同时一个气体储存容器典型地将惰性氮气供入生产工艺中。该氮气储存容器可由载气卡车充入液氮，或者可选地，氮可经由一延伸至生产设备的管线从另一个场所连续供给。该空气供给也可被富集氧，使该富氧空气供给中的氧浓度为28体积％和更高。该富含氧的空气供给具有加速对二甲苯至TA的氧化反应的效果。在空气富含氧的情况下，氧是以类似于氮气供给的方式供给(例如通过罐和/或从另一场所供给)。由于TA生产所需的大量压缩空气和其它气体，与压缩空气和气体供给相关的投资和操作费用也非常高，例如占PTA工厂设备投资的20％或更高。例如，为了操作用于输送PTA生产中所需量压缩空气的空压机，能量费用将变得昂贵。此外，由于生产工艺中所需的大量压缩空气和其它气体，与生产其它芳族羧酸相关的费用也相当高。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是通过一种高效且使生产费用最小化的氧化工艺，制备化合物如芳族羧酸。本专利技术的另一个目的是以一种减少制备工艺中与供给压缩空气和富氧气流相关费用的高效方式，制备对苯二甲酸。前述和其它目的可单独和/或综合地实现，而且并不意味着本专利技术解释为需要两种或更多种目的的结合，除非通过所附的权利要求书而清楚要求。根据本专利技术，一个化学制备系统包括空压机，其被设置为接收并压缩空气流至选定压力；空分单元，其被设置为从该空压机接收压缩空气，并从该压缩空气中产生选定纯度的至少一个氧气流和至少一个氮气流；化学生成系统，其与空分单元相连接，以接收来自该空分单元的至少一个氧气流；和反应物供给，其向该化学生成系统提供反应物。在系统操作期间，该反应物在化学生成系统中被氧化，以形成产品。在一个示例性实施方案中，该反应物为对二甲苯，且该化学生成系统生产对苯二甲酸。在另一个实施方案中，该化学生成系统接收来自空压机的压缩空气。在本专利技术的另一个实施方案中，一种制备化学产品的方法包括用空压机将空气流压缩至选定压力，将至少一部分的该压缩空气流从该空压机引入空分单元中，并将输送至该空分单元的该至少一部分压缩空气流转化成选定纯度的至少一个氧气流和至少一个氮气流。氧气流从该空分单元输送到与该空分单元相连接的化学生成系统中，而且反应物(例如对二甲苯)从反应物供给中提供给该化学生成系统。该反应物在该化学生成系统中被氧化，以形成一种产品(例如对苯二甲酸)。考虑到下面对本专利技术具体实施方案的详细描述，特别是结合附图，本专利技术上述及其它目的、特征和优点将变得显而易见，在附图中，同样的附图标记用于表示同样的部件。附图说明图1是根据本专利技术对苯二甲酸生产系统的示例性实施方案的图。具体实施方案根据本专利技术，一化学生产系统与空分单元(ASU)结合形成一个整体系统，该整体系统中，空压机向氧化化学反应器和ASU二者提供压缩空气。采用用于ASU和化学反应器的共享空压机减少了设备费用。另外，本专利技术的系统通过来自ASU和/或化学反应器的废气膨胀，以下面描述的方式回收热能和机械能，而且这一回收的能量被用于空压机，以减少系统操作时用于提供压缩空气的能量需求。此外，某些来自ASU和/或化学反应器的废气能够再循环，从而在系统操作中用于ASU和化学反应器。输送入化学反应器的空气能通过将来自ASU的纯氧气流直接输入化学反应器而富集氧，这样就为化学反应器提供富氧的空气供给，以增强反应物形成所需化学产品的氧化，同时减少了输入化学反应器的气体供给管线，并使设备和生产费用最小化。优选地，根据本专利技术生产的化学产品是芳族羧酸。最优选地，纯对苯二甲酸(PTA)是根据本专利技术在适宜溶剂(如乙酸)和适宜催化剂(如钴、锰和溴的组合)的存在下，由对二甲苯的氧化制备的。能根据本专利技术生产的其它芳族羧酸产品的实例包括但不限于邻苯二甲酸酐(由邻二甲苯的氧化形成)、纯间苯二甲酸和1，2，4-苯三酸(二者通过间二甲苯的氧化形成)。结合ASU和反应器系统的化学生产系统的示例性实施方案描述在图1中。图1的系统被设置为生产对苯二甲酸(TA)。但是，本专利技术也能被设置用于任何其它的芳族羧酸生产系统，以及氧或富氧空气用于其中以产生氧化反应的任何化学反应器。系统2包括一个压缩机6，该压缩机6具有一入口，该入口被设置为从周围环境接收空气，或通过供给管线4从任何其它适当供给源接收空气。空气被压缩至适当的压力，以用于TA生产系统。例如，空气能被压缩机压缩至约150psia(1034kPa)～约425psia(2930kPa)范围内的压力。压缩空气从压缩机6经供给管线8引入纯化部分10中。该纯化部分包括任何合适量(例如一个或多个)、任何类型的纯化单元，以从该压缩气流中除去选定量的杂质，如水或湿气、二氧化碳、烃和气流中挟带的颗粒物质。适用于该纯化部分的纯化单元实例包括但不限于吸收单元、吸附单元(如分子筛)、蒸馏单元、洗涤器、聚结器和/或机械分离单元(如筛和/或其它类型的过滤器)。优选地，压缩空气在该纯化部分内被纯化，从而在被输送到TA生产系统和ASU之前，从该空气流中降低至少二氧化碳和水的浓度，或基本上去除之。连接到纯化部分10出口上的供给管线12将已纯化和压缩的空气输送到一个位置，在该位置处该供给管线分支成第一供给管线13和第二供给管线14。该第一供给管线13延伸至空分单元(ASU)16的入口，而第二供给管线14延伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学制备系统，包括：空压机，其被设置为接收并压缩空气流至选定压力；空分单元，其被设置为接收来自该空压机的压缩空气，并从该压缩空气产生选定纯度的至少一个氧气流和至少一个氮气流；化学生成系统，其与该空分单元相连接，以接收来自空分单元的至少一个氧气流；和反应物供给，其向该化学生成系统提供反应物；其中，在系统操作期间，该反应物在该化学生成系统中被氧化，以形成一种产品。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：奥维迪乌马兰，曼努埃尔比努瓦，许敏第，
申请(专利权)人：液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公，
类型：发明
国别省市：FR[法国]