[发明专利]一种均三甲苯连续氧化制备均苯三甲酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种均苯三甲酸的制备方法，特别涉及一种均三甲苯连续氧化制备均苯三甲酸的方法。

背景技术

均苯三甲酸，即1，3，5-苯三甲酸，外观为白色或微黄色结晶性粉末。由于均苯三甲酸分子具有三个对称的羧基官能团，因此它是一种理想的高分子合成的原材料。主要用作制备反渗透膜、高分子分离膜，用于海水淡化、水的高度提纯和气体分离等；在生物医药上用于制备抗癌药物、植物生长调节剂等；在航空工业上用作火箭推进器固体燃料的交联剂和制备耐高温的高分子材料等。此外，对塑料、人造纤维、水溶性烷基树脂、增塑剂等生产也具有重要意义。

目前，均苯三甲酸的生产主要采用间歇氧化法。中国专利CN1417193A公开了一种均三甲苯空气液相催化氧化制取均苯三甲酸的方法，该法的特点是间歇操作，生产工艺简单，但生产劳动强度大，不适于规模化生产，且间歇操作易造成产品质量不稳定，均苯三甲酸的收率低，该法的质量收率为115～120％。

中国专利CN1660762A公开了一种环流反应器及用之合成均苯三甲酸的方法，环流反应器的操作特性是利用一定进料流量下原料气的初始动能，驱动反应器环流区中的流体和固体产生相对有序的环流运动，替代机械搅拌。但环流反应器在用于粘度大或固含率高的流体中时搅拌混合不够均匀，且维持混合均匀需要的气体量与保证均三甲苯完全氧化所需的空气量很难保持一致，易造成氧化不完全或是尾气氧含量过高，不利于安全生产。该法生产的均苯三甲酸质量收率为135～155％，高于专利CN1417193A的间歇操作工艺。

发明内容

本发明的目的针对现有均苯三甲酸合成工艺中存在的不足，提供一种均三甲苯连续氧化制备均苯三甲酸的方法。解决现有工艺中的生产安全及规模化生产问题，并明显提高均苯三甲酸的收率，以均三甲苯计的均苯三甲酸质量收率可达155～160％。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种均三甲苯空气液相连续氧化制备均苯三甲酸的方法，它包括以下步骤：

步骤1.混合：将溶剂醋酸与均三甲苯以1.0～20.0∶1的质量比混合，加入催化剂醋酸钴和醋酸锰、助催化剂醋酸铈和促进剂溴化物，其中：钴、锰与均三甲苯的质量比例为0.0005～0.005∶0.0005～0.01∶1(以Co²⁺、Mn²⁺计)，铈与钴的质量比例为0.001～0.5∶1(以Ce³⁺、Co²⁺计)，钴与溴的质量比例为0.1～10∶1(以Co²⁺、Br^-计)；

步骤2.连续氧化：将步骤1所得的混合料泵入反应器，通入空气，氧化反应的温度控制在150～260℃，压力控制表压在0.5～3.5MPa，待反应引发后，连续泵入混合料和通入空气，通入空气的体积量与均三甲苯质量的比例为190～210标升∶1kg，均三甲苯氧化为均苯三甲酸，反应后的产物混合液连续地移出反应器，反应产生的热量，通过醋酸、水和均三甲苯的汽化，由冷凝器移出；由冷凝器冷凝下来的液体经回流泵返回反应器内，尾气中含氮气、氧气和二氧化碳的不凝气被直接放空，控制尾气中氧气的含量为0～8％(体积)；

步骤3.结晶：将步骤2反应器中移出的产物混合液送入带有搅拌器的结晶器中，结晶器由夹套冷却水降温至30～40℃，氧化产物中的均苯三甲酸在此完全结晶；

步骤4.离心分离：将步骤3所得的均苯三甲酸离心分离，得到粗均苯三甲酸。

上述的制备均苯三甲酸的方法，步骤1中所述的溴化物可以是四溴乙烷、溴化氢或溴化钠。

上述的制备均苯三甲酸的方法，步骤1中所述的溶剂醋酸与均三甲苯优选的质量比为2.0～10.0∶1；钴、锰与均三甲苯的质量的优选的比例为0.001～0.01∶0.001～0.02∶1；铈与钴优选的质量比为0.05～0.2∶1；钴与溴优选的质量比为0.5～5∶1。

上述的制备均苯三甲酸的方法，步骤2中所述的反应器可以是带有搅拌桨的釜式结构或塔式结构。

上述的制备均苯三甲酸的方法，步骤2中所述的尾气中优选的氧气含量控制在3～5％。

上述的制备均苯三甲酸的方法，步骤4所得的粗均苯三甲酸可以继续精制，方法如下：