[发明专利]用于回收芳香族单羧酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从残余物流回收芳香族单羧酸的方法和设备。

背景技术

芳香族聚羧酸通常通过被烷基取代的芳香族起始物质，通常为被甲基取代的苯和萘起始物质的液相氧化反应来制造，其中甲基取代基的位置与所需最终产物中的甲酸取代基的位置相对应。举例来说，聚酯制造中所广泛使用的对苯二甲酸(TA)通过使用包含钴和锰的溴促进催化剂(bromine-promoted catalyst)并且使用乙酸作为溶剂，用空气或另一种氧气源使对二甲苯进行液相氧化反应来制造。通常，将含有对二甲苯、乙酸和钴-锰-溴催化剂(这些化合物的典型比率为1:1:2)的进料混合物进给到含压缩空气的氧化反应器中并且在150-230℃下进行反应。

将包含粗TA和多种副产物(诸如对甲苯甲酸和4-羧基苯甲醛(4-CBA))的反应混合物冷却以产生TA晶体，所述TA晶体通过过滤与母液分离。母液通常包含水、乙酸、有机杂质和副产物(例如间苯二甲酸、苯甲酸、对甲苯甲酸和偏苯三甲酸)以及TA本身，以及无机组分(例如钴、锰和溴化合物)。尽管一部分母液直接或间接返回到氧化反应器以再循环这些材料，但另一部分母液被冲洗到溶剂回收系统以在可接受的限度内维持氧化反应器中的杂质、副产物和水的水平。

一部分乙酸和一部分水从冲洗流蒸发而离开残余物流。此类残余物流的典型组成为2-25重量百分比(wt％)乙酸、10-50wt％水、50-60wt％有机组分(包括20-40wt％苯甲酸、5-20wt％间苯二甲酸和4-5wt％邻苯二甲酸)以及包含0.2-1.5wt％钴、0.2-2wt％锰和2-5wt％氢溴酸(或其钠盐)的催化剂组分。

估算TA制造中所产生的这些残余物的量约为数十万公吨/年。因此，尽管这些残余物先前已作为废料而被消除(例如通过燃烧)，但这些残余物中所存在的有用化学物质的回收可带来显著的环境和财政益处。

以全文引用的方式并入本文中的WO 2011/119395 A1描述了一种使用单一提取步骤从这一残余物流回收芳香族单羧酸和催化剂组分的系统，其简化示意图展示于图1中。将残余物流进给到收集容器中并且与有机和水性溶剂合并。将混合物传送到过滤单元以产生滤饼和滤液，其将分离成有机层和含水层。将含水层传送到浓缩器并且将由这一单元获得的水性溶剂再循环到收集容器。将有机层传送到溶剂回收区并且将由这一区获得的有机溶剂再循环到收集容器。将来自溶剂回收区的底部物进给到分馏单元，其中从顶部产物回收苯甲酸并且通过另一个蒸馏塔从底部产物回收对甲苯甲酸。

然而，本发明人发现，即使在实现良好洗涤滤饼的情况下，典型的单级提取方法无法在有机相中回收大部分芳香族羧酸。具体来说，本发明人发现，对于来自用于制造对苯二甲酸的方法的典型残余物流而言，尽管在有机相中提取到大部分苯甲酸，但在水相中提取到大约11％苯甲酸(苯甲酸的另一组分仍处于固相中)。这构成有价值的苯甲酸的产量显著损失并且构成显著的排出物处理需求。

因此，本发明的一个目的在于提供一种提供有机组分，尤其诸如苯甲酸和对甲苯甲酸的芳香族单羧酸从这些残余物的提升的回收率的方法和设备。

发明内容

本发明的第一方面提供一种自残余物流回收芳香族单羧酸的方法和设备，所述第一方面包含先进行固体提取，后进行水提取。因此，本发明的这一方面提供一种从残余物流回收芳香族单羧酸的方法，所述方法包含以下步骤：

(i)将包含芳香族单羧酸的残余物流与水性液体和有机液体混合以产生包含溶解物质和悬浮物质的第一混合物，其中所述溶解物质包含芳香族单羧酸，

(ii)过滤来自步骤(i)的第一混合物，以产生滤液和固体，

(iii)将来自步骤(ii)的滤液分离成第一水相和第一有机相，和

(iv)从来自步骤(iii)的第一有机相回收芳香族单羧酸，其特征在于所述方法进一步包含以下步骤：

(v)将来自步骤(iii)的第一水相与有机液体混合以产生第二混合物，和

(vi)将来自步骤(v)的第二混合物分离成第二水相和第二有机相，其中所述第二有机相包含芳香族单羧酸。