[发明专利]向结晶器组中加水以提纯对苯二酸产品

说明书

本发明涉及一种制备芳族多羧酸的方法。更具体地，它涉及一种降低对苯二酸产品的光密度的方法，该产品包含基本上为对苯二酸所饱和的液态水溶液，而且在约204℃（400°F）至288℃（550°F）的温度下含有约500至6000ppm的对甲苯甲酸。

工业粗对苯二酸含有约800-7000ppm重量的4-羧基苯甲醛和约200-1500ppm重量的对甲苯甲酸作为主要杂质，在有些粗对苯二酸中也含有较少量（约20-200ppm）具有苯偶酰、芴酮、或蒽醌结构的黄色芳族化合物，这些化合物具有特征性的黄色，它们是在对二甲苯氧化过程中发生的偶联副反应所产生的杂质。这些黄色芳族化合物在光谱的一些紫外区段和可见区段中吸收光，而在这些区段中对苯二酸是不显著地吸收光的。由于这些黄色化合物的吸收会使精制的对苯二酸溶液的“光密度”增大，因此，可用光密度来作为精制的对苯二酸中所含杂质的量度。

美国专利No.3，584，039（Delbert  H.Meyer）宣示了一种可行的、工业上有用的精制这类可从市场购得的对苯二酸产品的方法，该方法是在200℃（392°F）至374℃（705°F）的温度下，在有固态氢化催化剂（例如在碳载体上的金属钯）存在的条件下，用氢来处理产品的液相水溶液，并在50℃（123°F）至150℃（302°F）的温度范围内使对苯二酸从不含催化剂的液相溶液中结晶出来。催化加氢处理使4-羧基苯甲醛转化为对甲苯甲酸，并使对苯二酸脱色。

英国专利No.1，152，575的目的是将Meyer的专利方法开发于工业应用，它对从溶解粗对苯二酸的步骤至将对苯二酸从经过加氢处理的水溶液中结晶出来的步骤这整个过程，提供了改进的实施方式。对于上述的结晶过程，该英国专利宣示了使用溶剂蒸发来产生使对苯二酸结晶沉淀所需的冷却，但提醒注意在实施这种蒸发冷却时，应避免由于溶剂瞬时闪蒸而可能发生的溶液骤冷，因为这种骤冷会使所溶解的杂质共沉淀从而污染对苯二酸产品。为了避免这种骤冷的污染影响，该英国专利宣示了蒸发冷却应该通过使蒸发在平衡背压下进行来加以控制，例如在平衡压力下通过蒸汽废气的节流来控制。这实际上是一种可控制速率的蒸发冷却。

美国专利No.3，931，305认为是催化加氢处理使对苯二酸脱色，而且结晶器组是作为未反应的4-羧基苯甲醛及其氢化产物对甲苯甲酸与余下的对苯二酸分离开来的一种手段。现在已经将美国专利No.3，931，305所公开的方法进行了改进，使得产品的光密度减小了90%以上（通常为92%）。这是通过向一个或几个结晶区内加水而达到的，加水的数量是每1000克对苯二酸加入100-600克水，而各个结晶区在依次递降的温度下运行。这样将光密度值从最初的1.183最终改变为0.089。

根据上述英国专利，通过可控制速率的蒸发冷却而进行的结晶过程，被用于在所述条件下以三个串连阶段进行的连续结晶过程，该过程在3.4小时内形成168℃的温度降（华氏温度降302°F）将溶液从起始温度277℃（530°F）降至第三阶段的109℃（228°F）。上述结晶过程的这种实施方式，所得到的平均冷却速度是每分钟1.48°F，它不仅是太慢了，而且当应用于含有2400ppm对甲苯甲酸的对苯二酸水溶液时，所得的对苯二酸产品仍含有1200ppm对甲苯甲酸。这样的产品在聚酯纤维制造中用来与乙二醇直接反应是不能被接受的。

利用溶剂闪蒸而诱导对苯二酸从也含有500-6000ppm对甲苯甲酸（按对苯二酸的数量计算）的水溶液中结晶出来的方法，如果不恰当地实施的话，将会引起上述英国专利所提及的及其后的美国专利更普遍地说明的对甲苯甲酸污染现象。这种污染现象是有些反常的，因为虽然始终有足够的水溶剂来防止对甲苯甲酸的饱和或过饱和，但是对甲苯甲酸仍然从溶液中析出。上述较新的美国专利认为这污染现象是以某种方式依赖于结晶速率以及结晶与产品分离的最终温度，而不是仅仅依赖于对甲苯甲酸在溶液中的浓度。

美国专利No.3，497，552（George  P.Olsen）是针对存在高含量可溶性污染物条件下，对苯二酸的连续结晶过程的，其中利用一个大的循环回路将水注入到一组结晶器的每一结晶器内，结晶器的冷却发生于循环回路中。有机化合物溶质从溶液中结晶出来的过程，是在没有溶剂蒸发或是其它方式的溶剂去除的条件下，在含有有机化合物溶质的溶液不发生骤冷的条件下实施的。

现在已发明了一种降低对苯二酸产品的光密度的方法，在此方法中，直接将水加入到一组结晶器中的一个或几个结晶器内。