[发明专利]通过控制过滤器进料浆液中的%水来提高对苯二甲酸的净化过滤速率

说明书

发明领域

 

本申请要求2010年8月20日提交的U.S.申请序列号12/860,128的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及通过控制过滤器进料浆液中的%水来提高对苯二甲酸的净化过滤速率并涉及利用加压过滤从羧酸(典型地为对苯二甲酸)合成中生成的氧化器净化料流回收金属催化剂。

发明背景

对苯二甲酸商业上通过在催化剂，例如，Co、Mn、Br和溶剂的存在下氧化对二甲苯来制备。聚酯纤维、薄膜、和树脂的生产中所用的对苯二甲酸必须被进一步处理以去除作为对二甲苯氧化的结果所形成的杂质。

对苯二甲酸（TPA）是用于塑料和纤维应用的聚酯生产中的一种中间产物。制造TPA的商业方法通常基于对二甲苯的重金属催化氧化，通常带有在醋酸溶剂中的溴化物促进剂。由于在实际氧化条件下TPA在醋酸中的有限溶解性，在氧化反应器中经常形成TPA结晶浆液。典型地，从反应器回收TPA氧化器浆液并使用传统的固液分离技术从氧化器母液中分离TPA固体。将含有所述方法中使用的大部分催化剂和促进剂的氧化器母液再循环至氧化反应器。除催化剂和促进剂之外，氧化器母液料流还含有溶解的TPA和许多副产物和杂质。这些副产物和杂质部分来自于对二甲苯进料料流中存在的微量杂质。其它杂质来源于导致产生部分氧化的产物的对二甲苯的不完全氧化。另一些副产物来自于作为对二甲苯至对苯二甲酸的氧化的结果形成的竞争副反应。公开了对苯二甲酸的生产的专利例如U.S专利#4,158,738和#3,996,271通过引用以其整体并入本文至它们不与本文陈述相矛盾的程度。

TPA固体经历固液分离，其中利用新鲜溶剂来置换氧化器母液的大部分液体组分。再循环的氧化器母液料流中的许多杂质对进一步的氧化是相对惰性的。这类杂质包括，例如，间苯二甲酸、邻苯二甲酸和偏苯三酸。也存在可经历进一步氧化的杂质，例如，4-羧基苯甲醛、p-甲苯甲酸和p-甲苯甲醛。氧化惰性杂质在循环时易于在氧化器母液中累积。在氧化器母液中这些惰性杂质的浓度将增加直至达到平衡，此时每种杂质经由TPA产物的去除速率与形成速率和加入到氧化过程中的速率平衡。商业的粗TPA中杂质的常规水平使得其不适于直接用于大多数聚酯应用。

按照惯例，粗TPA已通过转化二甲酯或通过溶解在水中并随后在标准的氢化催化剂上氢化来纯化。最近，二级氧化处理已被用以生产聚合物级TPA。最小化母液中的杂质浓度并从而促进随后的TPA纯化是合意的。在某些情况下，除非利用某些用于从氧化器母液料流中去除杂质的方式，否则不可能制备纯的、聚合物级TPA。

化学加工工业中常用的一种用于从再循环料流去除杂质的技术是抽出或“净化”某些部分的再循环料流。典型地，简单地丢弃净化料流或者，如果经济上有意义，使净化料流经受各种处理以去除不期望的杂质同时回收有价值的组分。一个实例是U.S. # 4,939,297，其通过引用以其整体并入本文至它们不与本文陈述相矛盾的程度。控制杂质所必需的净化量是方法依赖性的；不过，净化量等于总氧化器母液料流的10-40%通常对于生产适于作为商业聚合物生产原料的TPA是足够的。在TPA的生产中，维持可接受的杂质浓度（与氧化器净化料流中的金属催化剂和溶剂组分的经济价值相联系）所必需的氧化器母液料流净化百分数使得简单丢弃氧化器净化料流在经济上不具备吸引力。因此，需要一种回收氧化器净化料流中基本上所有有价值的金属催化剂和醋酸同时去除氧化器净化料流中存在的大部分杂质的方法。金属催化剂可以以适于通过直接再循环至对二甲苯氧化步骤而再利用的活化形式回收。

许多专利教导了包含净化方法的对苯二甲酸方法，所述净化方法包括浓缩、过滤、随后萃取。

蒸发浓缩包含醋酸和水的净化进料导致产生相对于净化进料具有更低wt%水含量的超浓缩净化浆液，因为水具有比醋酸低的沸点。例如，包含约94wt%（重量百分数）醋酸和约6wt%水的净化浆液进料在汽化掉净化浆液进料质量的约92wt%之后将仅包含约2.5wt%水。

已发现在对苯二甲酸净化方法中超浓缩净化浆液的过滤速率会根据超浓缩净化浆液中的水的重量百分数而大幅变化。超浓缩净化浆液过滤速率的可变性是该浆液的一种属性并与浆液中固体的粒径分布相关。在本公开中，本发明的有些实施方案公开了用于控制超浓缩净化浆液中的水的重量百分数的方法，其提高了超浓缩净化浆液的过滤速率。

发明概述

本发明涉及从羧酸合成中生成的氧化器净化料流中去除杂质和回收金属催化剂的方法，所述羧酸典型地为对苯二甲酸，该方法包括：