[发明专利]用于制造粗对苯二甲酸的氧化反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造粗对苯二甲酸的反应器。特别是，接触在含氧空气和乙酸溶剂的存在下将对二甲苯氧化来制造粗对苯二甲酸，本发明涉及供应含氧空气的气体反应物供应管、供应对二甲苯的液体反应物供应管、叶轮之间的位置关系，并且还涉及一种改变了结构的新氧化反应器。

背景技术

对苯二甲酸(terephthalic acid：TA)，是一种将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET：polyethylene terephthalate)聚合的起始原料，PET是一种聚酯纤维、聚酯薄膜、用于瓶子及其他容器的树脂的主要聚合物。聚酯纤维用于纺织商品和工业用途，如轮胎代码，并且，用胶粘剂或乳液压膜的聚酯薄膜可用于包装用胶带、感光胶片、录音磁带。

现有的TA制备方法，众所周知，是在基于含有溴且包括钴、氧化锰等重金属的催化剂的催化剂体系的存在下，对二甲苯被乙酸溶剂中的氧分子氧化。

虽然现有方法在TA的工业制备中具有各种优势，但也存在以下问题，即，由于被用做溶剂的乙酸在反应中发生损耗而使溶剂的基本单元增加，且会形成不良的副反应产物。

用做溶剂的乙酸的损耗，在乙酸与气体反应物，如氧气，直接反应并燃烧时的燃烧(burning)现象中发生，或另外形成乙酸甲酯(Methyl acetate)时发生。

也就是说，为了生产TA，应发生以下主要反应，

对二甲苯+氧→TA。

但是，由于用做溶剂的乙酸被氧化并发生以下副反应，导致乙酸损耗。

乙酸+氧→乙酸甲酯，或

乙酸+氧→二氧化碳+水

乙酸氧化现象的原因，在于反应器的内部结构、低搅拌效果和由于乙酸和对二甲苯的氧化条件彼此相似发生的竞争反应(competitive reaction)。因此，众所周知，尽量减少与乙酸和空气接触是防止乙酸氧化最好的方式。

此外，根据以上所述的制备方法，TA有可包括有可能造成着色的大量杂质，如4-CBA(4-carboxybenz-aldehide)和对苯甲酸(para-toluic acid)等。因此，存在一个问题，即，需要一种高层次的精制工艺随后进行处理，以获取高纯度的TA。

具体来说，不同于TA的是，在TA的制备过程中形成的中间生成物4-CBA和对苯甲酸只有一个功能组，因此，它们作为在聚合过程中终止聚合反应的典型的有机杂质而闻名。

当TA中的4-CBA的浓度没有维持在低于250ppm时，4-CBA可能会使缩聚反应的反应终止。因此，存在可能无法获得高分子量聚酯的问题。

发明内容

发明目的

本发明的一个方面，提供一种最佳的氧化反应器，其可考虑气体反应物、液体反应物的流动模式和形成的粗对苯二甲酸CTA的分布，控制气体反应物的供应位置、液体反应物的供应位置、叶轮的位置之间的位置关系。由此，反应器内的搅拌作用增加，从而降低中间生成物、增加产量，并减少用做溶剂的乙酸的氧化。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种用于制造粗对苯二甲酸的序批式(sequencing batch)对二甲苯氧化反应器，包括：轴(shaft)，其位于所述反应器的中心；上部叶轮，其安装在所述轴上并执行旋转；下部叶轮，其安装在所述轴上并执行旋转，且位于所述上部叶轮和所述反应器的底部之间；液体反应物供应管，其向所述反应器供应液体反应物；气体反应物供应管，其向所述反应器供应气体反应物；和产品排放管，其将形成在所述反应器里面的产品排放至所述反应器外面，其中，所述液体反应物供应管的端部的截面的中心，与所述气体反应物供应管的端部的截面的中心，位于离反应器下部的相同高度。

此外，所述液体反应物供应管端部的截面的中心和所述气体反应物供应管端部的截面的中心，位于下部叶轮的集中搅拌区域。

此外，所述上部叶轮和下部叶轮高度差与所述叶轮的直径的比，在1.0至1.5之间。

在本发明的反应器的一个方面中，所述上部/下部叶轮的直径与反应器直径的比，在0.4至0.5之间。

在本发明的反应器的一个方面中，所述下部叶轮离反应器底部的高度与下部叶轮的直径的比，大于或等于0.5。

在本发明的反应器的一个方面中，产品排放管离反应器底部的高度，与上部叶轮和下部叶轮之间的高度差的比，在1.2至1.5之间。

在本发明的反应器的一个方面中，气体反应物供应管端部的延长线连接到由下部叶轮直径D形成的虚拟圆形。

在本发明的反应器的一个方面中，液体反应物供应管端部的延长线连接到由下部叶轮直径D形成的虚拟圆形。