[发明专利]用于使用铈助催化剂生产二羧酸的方法

说明书

一种用于氧化二甲基芳族化合物的方法，包括在催化剂和助催化剂的存在下在溶剂中使二甲基芳族化合物和氧化剂反应以产生包含芳族二羧酸的反应产物。该催化剂包含钴、锰和溴。钴与锰的重量比等于或大于1：1。该助催化剂包含铈或铁中的至少一种。基于二甲基芳族化合物和溶剂的总重量，助催化剂以10ppm至200ppm的范围内的量存在。基于反应产物中的固体的总重量，芳族二羧酸以等于或大于70wt.％或等于或大于90wt.％的量存在于反应产物中。

相关申请的引证

本国际申请要求于2019年1月8日提交的美国临时申请号62789583的优先权，该申请通过引用结合于此。

背景技术

芳族二羧酸(例如对苯二甲酸)可通过在催化剂存在下氧化二甲基芳族化合物(例如对二甲苯)来制备。该反应通常在溶剂例如乙酸存在下进行。二甲基芳烃氧化成相应的二羧酸通过多个中间步骤进行。低效的催化剂和/或氧化方法导致在产物中形成中间体杂质。此外，在高压和高温下进行的氧化过程导致通过最终产物(即芳族二羧酸)的过氧化形成COx并导致溶剂(例如乙酸)的燃烧。由于副产物形成和/或过氧化，二甲基芳族化合物和溶剂的消耗不期望地增加。

美国专利号5453538公开了一种用于制造芳族二羧酸的方法，该方法使用低溴与金属比值，该比值通过使用铈连同钴和锰催化剂促进。

附图说明

以下附图是示例性实施方式，其中同样的元件编号相同。

图1是用于氧化对二甲苯以获得对苯二甲酸的方法的实施方式的工艺流程图。

图2A是比较例A和实施例1中，基于反应产物的总摩尔数，形成的副产物一氧化碳和二氧化碳(统称为“COx”)的摩尔百分比；以及与比较例A相比，实施例1中COx的摩尔数的下降百分比的图示。

图2B是比较例B和实施例2中，基于反应产物的总摩尔数形成的副产物COx的摩尔百分比；以及与比较例B相比，实施例2中COx的摩尔数的下降百分比的图示。

图3是比较例A-B和实施例1-2中，基于反应产物的总重量，形成的副产物C₁₀₊烃的重量百分比；以及与比较例A相比，比较例B和实施例1-2中C₁₀₊烃的量的下降百分比的图示。

通过以下详细描述、实施例和权利要求来示例上述和其他特征。

具体实施方式

期望提供用于氧化二甲基芳族化合物以选择性生产芳族二羧酸的改进方法，特别是减少上述缺点的方法。因此，本文公开了用于氧化二甲基芳族化合物以获得芳族二羧酸的方法。期望地，该方法通过在包含重量比等于或大于1：1的钴和锰的催化剂以及包含铈的助催化剂的存在下氧化二甲基芳族化合物来减少不期望的副反应，该副反应消耗二甲基芳族化合物和溶剂形成副产物。以前的用于氧化二甲基芳族化合物的方法存在副反应，例如溶剂的氧化或二甲基芳族化合物的过氧化形成副产物诸如一氧化碳、二氧化碳或C₁₀₊烃(例如中间体或“重质物”)。这些副反应导致二甲基芳族化合物和溶剂的消耗增加。例如，与本公开的方法相比，以前的方法可能消耗大约0.010摩尔％或更多的二甲基芳族化合物和大约0.016摩尔％或更多的溶剂。

如在此使用的，短语“过氧化”是指将对苯二甲酸和乙酸氧化为COx。

在本公开的方法中，在包含重量比等于或大于1：1、或等于或大于2：1、优选等于或大于3：1的钴和锰的催化剂和包含铈的助催化剂的存在下氧化二甲基芳族化合物。令人惊讶地发现，与不存在这种催化剂和助催化剂(例如，包含小于1：1的钴与锰的重量比并且没有铈助催化剂)氧化二甲基芳族化合物的以前的方法相比，这种催化剂和助催化剂降低反应物和溶剂的损失，提高对芳族二羧酸的选择性，降低反应产物中一氧化碳、二氧化碳和C₁₀₊烃中至少一种的量，并提高芳族二羧酸的纯度。