[发明专利]一种偏苯三甲酸或均苯三甲酸的制备方法及应用

说明书

本发明属于有机合成工艺技术领域，具体涉及一种偏苯三甲酸或均苯三甲酸的制备方法及应用。本发明根据偏三甲苯或均三甲苯氧化反应过程的特点，采用两级反应器串联，分别采用不同的氧化反应工艺条件，特别是第二级反应器采用反应强化技术，通过采用富氧氧化的方式，强化氧化反应过程，提升偏苯三甲酸或均苯三甲酸的收率。

技术领域

本发明涉及有机合成工艺技术领域，具体涉及一种偏苯三甲酸或均苯三甲酸的制备方法及应用。

背景技术

偏苯三酸酐又名1,2,4-苯三酸酐，通常简称为偏酐(TMA)，TMA是有机合成工业重要的化工原料，其用途广泛，目前最主要的用途是作为生产PVC树脂的增塑剂，即TMA和异辛醇反应生成偏苯三酸三辛酯(TOTM)，TOTM作为一种无毒环保型增塑剂，具有耐高温、抗老化、耐腐蚀、耐迁移、绝缘性能优良等特性，在增塑剂行业已得到充分肯定和发展。均苯三甲酸即1，3，5-苯三甲酸是一种重要的化工原料，其用途十分广泛。它可与多元醇合成醇酸树脂、制成水溶性烘漆；可以用作不饱和树脂的固化交联剂；可以用于制造海水淡化和生产超纯水用的芳香族聚酰亚胺一聚砜反渗透膜；其酯类还是一种高级增塑剂。而且，均苯三酸还可用于军事工业，充当火箭固体燃料的交联剂。

TMA的生产方法主要是由偏三甲苯氧化得到偏苯三甲酸，然后偏苯三甲酸脱水生成TMA。TMA的工业化生产主要采用偏三甲苯液相空气氧化工艺，即在200℃～230℃、2.0～2.3MPa条件下，以醋酸为溶剂，Co-Mn-Br为催化剂，将偏三甲苯与空气进行液相氧化反应得到偏苯三甲酸，然后偏苯三甲酸经过脱水成酐工序得到TMA产品。但不同的氧化反应条件，会对TMA的产品质量和收率产生较大的影响。

中国专利CN1131223C公开了一种连续法氧化工艺生产偏苯三酸酐的方法，该方法与间歇法相比，取得了较大的进步，总收率为120％，但其反应过程在一个氧化反应器中进行，而单反应器连续化生产很难实现反应条件的优化。中国专利CN1594302A公开了一种逐级催化氧化连续生产偏苯三酸酐的方法，该方法解决了偏三甲苯氧化催化剂的自抑制作用，但由于偏三甲苯氧化过程中第三个甲基的氧化条件更为苛刻，因此该方法尚未达到优化的反应条件。需要在较大溶剂比条件下，才能实现较高的收率。中国专利CN1634907A公开了一种搅拌釜连续氧化成酐生产偏苯三酸酐的方法，采用多釜反应实现了不同反应阶段下的反应条件的优化，总收率为115～128％，但在多级反应釜串联，设备投资较大，操作过程可靠性下降。

均苯三甲酸的生产方法主要是由均三甲苯氧化得到均苯三甲酸。其典型的工业化生产方法是采用均三甲苯液相空气氧化工艺，即在200℃～230℃、2.0～2.3MPa条件下，以醋酸为溶剂，Co-Mn-Br为催化剂，将均三甲苯与空气进行液相氧化反应得到均苯三甲酸。但不同的氧化反应条件，会对TMA的产品质量和收率产生较大的影响。中国专利CN1417193A公开了一种均三甲苯液相氧化制取均苯三甲酸的方法，均三甲苯的转化率为99％，均苯三甲酸重量收率为120％。但该方法由于反应条件尚未优化，总收率偏低。

发明内容

本发明针对偏三甲苯或均三甲苯氧化反应存在反应条件不够优化，收率偏低的状况，发明一种新的偏三甲苯或均三甲苯氧化方法，对偏三甲苯或均三甲苯氧化过程进行强化和工艺优化，使得收率达到130％以上。本发明提出的技术方案为：根据偏三甲苯或均三甲苯氧化反应过程的特点，采用两级反应器串联，分别采用不同的氧化反应工艺条件，特别是第二级反应器采用反应强化技术，通过采用富氧氧化的方式，强化氧化反应过程，提升收率，从而提高偏苯三酸酐的收率，使得收率达到130％以上。

偏三甲苯或均三甲苯氧化成酸的过程是典型的连串反应过程，其反应过程可简化为一个羧基的生成、两个羧基的生成和三个羧基的生成。相关动力学研究结果表明，第三个羧基的生成是整个连串反应的速率控制步骤，因此通过强化第三个羧基生成的反应，有利于提高收率。

具体而言，本发明技术方案如下：

一种偏苯三甲酸或均苯三甲酸的制备方法，包括如下步骤：