[其他]制备苯羧酸或苯二羧酸酯的方法和设备

说明书

本发明涉及在高温高压和存在含重金属催化剂条件下，通过用氧或含氧气体氧化二甲苯或甲苯甲酸酯，制备苯羧酸或苯二羧酸酯或它们的混合物的改进方法和设备。

众所周知，对二酞酸二甲酯可通过在液相中用空气氧化对二甲苯（PX）制取。在这种制备条件下，先是在存在重金属催化剂下氧化PX上的甲基，生成对甲苯甲酸，然后用甲醇将其酯化为对甲苯甲酸甲酯（PT酯＝PTE），再与PX一起进一步氧化为对二酞酸一甲酯，最后用甲醇将其转化为对二酞酸二甲酯。

两个氧化过程尽可能一起进行。该液体反应相优先采用由新鲜的PX和由酯化产生的含大量PTE和副产物的工作酯制取，但在新鲜PX和工作酯的含量中，应以后者为主。用作起始混合物的该反应相在制取过程中可使所有参予反应的物质均成为液体状态。

由起始混合物氧化为含有所需最终产物的氧化室液体的进程是通过测量被称为“氧化室”的反应室中的酸值（mg KOH/g）测定的。氧化作用的选择是通过分析废气测定的，废气中CO和CO₂的含量可指示不需要的二羧酸化，残余O₂的含量可指示氧的利用率。

按常规方法进行大量处理时，是连续采用0.5-1.1MPa压力和135-170℃温度。因此，在尽可能使供给的氧充分转化和CO/CO₂分解或副产物的生成尽可能减少的条件下，转化时应力争供给大量空气或获得很高的时空得率;同时，在氧化区的与反应进程相适应的非常有限的温度范围中排除大量的反应热。氧化室可设计成例如高度在10米或10以上的泡罩塔，通过气体分配器将反应气体引入该反应室的立式液体塔中。

由于泡沫的形成和O₂的漏逸所造成的缺点，降低了操作安全，提高了操作成本。通过氧化室内外热交换系统中锅炉水的蒸发，可以排除和回收反应热。标准设备可用高度发展但价格昂贵的管式反应器。

另一个方法是采用气体喷嘴将氧化气体引入氧化室液体，使参予反应的物质充分交换，并按上所述方法传导反应热。但是，即使采用这种方法，由于废气中氧和燃烧产物的含量很高以及氧化室中不可避免地生成泡沫，从而使引入的空气量受到限制。为此，必须采用很高或很长的氧化室。

由于强烈的放热氧化反应，这两个方法不可避免地出现局部的温度峰值，从而增加了CO和CO₂、低脂肪酸和高分子氧化产物的形成，继而导致得率的减少。

因此，本发明的任务在于提高反应的选择性和产物得率，即提高PTE中对二酞酸一甲酯和PX中对甲苯甲酸的形成并根据可能提高氧化速度，通过降低液体产物在氧化室中的滞留时间降低其对热量的需要，并在最佳反应温度条件下控制由其产生的单位时间增加的热量。

本发明的任务在于提供按照权利要求1及其从属权利要求中所述的方法和实施该方法的氧化室。根据本发明，制取苯羧酸或苯二羧酸酯及其混合物的方法是在存在含重金属氧化催化剂条件下，在温度为110°-200℃，优先采用130°-170℃和高压为0.2-1.5，优先采用0.5-0.9MPa下，含催化剂的氧化室液体通过一个泵进行循环并由一个或多个涡动喷嘴喷入氧或含氧气体，使其成为高度分散的反应相进行反应并返回反应室。

业已发现，通过在涡动喷嘴内加入含氧气体使液体反应相或构成氧化室液体的起始材料转化，在由氧化气体和氧化室液体产生成为反应相的高分散相后，能够在大量供给空气和转化氧气或高时空得率时很好控制散热，同时降低燃烧消耗和不需要的副产物的形成，从而基本上克服了上述已知方法的缺点。

涡动喷嘴是一种“内”混合双料喷嘴（参阅ULLMANN，2卷，256页，右图4），在喷嘴内部将两种物料会聚在一起，仅有一个（狭小的）喷口，在其气液混合点上物料喷射达到最大速度。在内混合室中，气体与喷嘴轴线相平行或优先采用与喷嘴轴线成一个角度，在喷嘴的喷口上装有一个混料管（扩压管）。与此相反，还有一种由单料喷嘴组成的多口喷嘴，物料在喷嘴外的一个（很长的）混合区中进行“外”混合。本发明未采用“外”混合喷嘴，因为反应时产生气体漏逸，使转化量降低和生成副产品。