[发明专利]用于纯化酸溶液的工艺

说明书

发明背景

在化学工业中广泛制备和使用羧酸及其酸酐。包含羧酸及其相应羧酸酐的混合物的料流是常见的。羧酸酐用于很多导致羧酸生成的酯化工艺中，因此很多酯化工艺产生包含较低浓度的相应羧酸酐的羧酸溶液。此外，制备羧酸酐的很多制备工艺也得到这类料流。一些实例包括与乙酸甲酯、二甲基醚或两者（自身或与甲醇一起）的羰基化工艺相关的产物精制活动，以及涉及乙酸甲酯或二甲基醚的羰基化和所得到的乙酸酐的部分或全部与甲醇的后续反应的工艺。

包含其相应酸酐的羧酸溶液的纯化很有难度，因为通过蒸馏得到纯物料是困难且昂贵的，而且因为公开文献指出一些酸酐在其相应羧酸中的稀混合物比纯羧酸或在酸中包含更高浓度的羧酸酐的溶液的腐蚀性显著更高。因此，设计分离设备（例如蒸馏塔）以分馏这类产物的人员倾向于选择专门的耐腐蚀合金来处理具有腐蚀性更强的组成的蒸馏混合物。然而，由于这类合金的成本较高，因此这类塔会涉及显著更高的成本。

此外，一些羧酸的销售规格要求该羧酸略微含水，即水是羧酸中存在的最高浓度的杂质。羧酸和相应羧酸酐的混合物的常规蒸馏会得到无水的而不是含水的蒸馏产物，因为存在的最高浓度的杂质会是羧酸酐而非水。因此，将这类料流由无水变成含水会是有利的。

因此期望开发替代工艺以在不使用蒸馏塔、膜或其他设备集中的(intensive)分离工艺所需量的高成本耐腐蚀合金的情况下纯化包含羧酸和羧酸酐的料流，由其制备充分纯的羧酸。提供生成含水羧酸产物的工艺也会是有利的。

发明简述

本发明提供了在不使用蒸馏塔或其他设备集中的分离工艺所需量的高成本耐腐蚀合金的情况下纯化包含羧酸和羧酸酐的料流的工艺。本发明提供了如下方法，其中通过将包含羧酸和羧酸酐的料流与化学计量过量的水和任选的外加水解催化剂结合而使该料流经历水解过程。所得到的水解流随后经分离产生包含羧酸和水的分离流和包含羧酸的羧酸产物流。

在一些实施方案中，该方法进一步包括将包含羧酸和水的料流再循环到水解区。在所述分离是蒸馏工艺的情形中，例如，该料流可以是蒸馏的塔顶馏出物或侧馏分。这提供了将分离流中包含的羧酸返回所述过程中并更有效地利用水的额外优点。在将再循环流冷却（例如通过冷凝步骤）的情形中，将经冷却的再循环流引入到水解区还提供了热稳定，因为将额外物质引入水解区中缓和了放热水解反应给该过程带来的温度升高。这种温度升高的缓和可以为某些水解催化剂提供更长的催化剂寿命。

在一些实施方案中，所述工艺包括冷却过程，在其中对水解区自身、至水解区的一种或多种供料或两者施加冷却。该冷却过程意于部分抵销羧酸酐水解反应的放热性以及期望维持足够低的温度以保护催化剂或抑制蒸发。

详细描述

本发明提供了用于纯化羧酸流的方法，该羧酸流还包含至少一种羧酸酐。本发明提供了如下方法，其中通过将包含羧酸和羧酸酐的料流与化学计量过量的水和任选的外加水解催化剂结合而使该料流经受水解过程。所得到的水解流随后经分离产生包含羧酸和水的分离流和包含羧酸的产物流。该产物流还可以包含低浓度的水，得到含水产物流。该分离步骤使得能够降低产物流中过量的水。该方法还使得能够将无水羧酸流（其中酸酐是具有最高浓度的杂质或浓度最高的杂质之一）转化为含水流（其中水是具有最高浓度的杂质或浓度最高的杂质之一）。使用水解过程还减少了对在蒸馏或其他分离设备中使用更高成本的耐腐蚀合金的需求。在水解之后使用分离过程使得能够将过量的水从羧酸产物流中分离出来。通过在水解之后提供除去过量水的可能性，该方法使得水解过程能够以宽范围的水对酸酐的化学计量过量程度操作，由此降低了对于涉及供给到水解过程的水的供给速率的昂贵且困难的控制系统的需求。

在一些实施方案中，该方法进一步包括将所述分离流再循环到水解区。这提供了将分离流中包含的羧酸返回到所述过程中且更有效地利用水的额外优点。在一些实施方案中，通过富酸分离产物重复利用该水产生了提高工艺质量控制的效能的可能性，原因将在下面解释。在冷却所述分离流（例如通过冷凝蒸汽流）的情形中，引入再循环物料还在水解区提供了显著体积的冷却物料以抵销放热水解过程产生的热量。

除了以其他方式明确指出的情况，整个本申请中所用的百分比浓度都是以组合物的总重量计算的。

包含羧酸和羧酸酐的料流

供给水解过程的料流包含羧酸和该羧酸的酸酐。该料流包含高于0%的羧酸但包含少于100%的羧酸。在一些实施方案中，羧酸与羧酸酐的比例为至少80:10，但少于100%羧酸。该料流还包含其他组分，例如来自来源过程的可以与水反应或不反应的杂质。