[发明专利]用于回收纯对苯二甲酸的改进方法

说明书

本申请是于1991年4月12日登记的申请系列NO.685,218的部分继续申请。

本发明涉及一种用于从含有对甲苯甲酸的含水浆液中回收纯对苯二甲酸(下文称为PTA)的方法。制备了一种纯对苯二甲酸，其中，对甲苯甲酸的重量浓度低于200ppmw。在将对二甲苯氧化成对苯二甲酸的过程中，生成一种作为中间产物的4-羧基苯甲醛。当在有水存在的条件下纯化对苯二甲酸时，4-羧基苯甲醛被氢化成一种更易于水溶的衍生物——对甲苯甲酸。用水洗涤含有残留对甲苯甲酸的纯对苯二甲酸以除去残留的水溶性对甲苯甲酸。将含有对甲苯甲酸的洗涤水再循环或者排放到废水处理设备中。为了减少洗涤水的用量，为了降低在纯对苯二甲酸中残留杂质的含量和/或为了减少在下游废水处理容量的负荷，采用了在加压下以溢流水洗涤纯对苯二甲酸的方法。为了从含水浆液中回收纯对苯二甲酸，本发明不采用在现有技术中使用的加压离心过滤、再造浆、常压闪蒸和常压分离步骤，而是采用一种单工序的操作，也就是压力过滤，因此也相应地具有较低的设备费用。

通常是借助液相氧化对二甲苯和/或对甲苯甲酸来制备对苯二甲酸。对苯二甲酸具有巨大的工业重要性并被广泛地应用于各种不同聚酯的生产，例如成纤维的聚酯。一种用于制备对苯二甲酸聚酯，特别是制备聚对苯二甲酸乙酯的方法是直接将对苯二甲酸与相应的多元醇进行直接缩合反应。例如，将对苯二甲酸与乙二醇反应以生成双(β-羟乙基)对苯二甲酸酯，然后在第二步再将此产物聚合。这种直接缩合的方法要简单于其他的已知方法，例如用一种合适的二元醇使对苯二甲酸二甲酯进行酯基转移的方法。然而，直接的酯化反应需要使用适中纯度或高纯的对苯二甲酸。为了适合于生产聚酯纤维，对苯二甲酸必须是基本上没有任何污染物的，这些污染物能降低所说聚酯的熔点和/或使聚酯着色。事实上，在粗对苯二甲酸中所含的某些杂质就是引起着色的先质。

尚没有对所有的这些杂质进行鉴定。然而，通常发现在粗对苯二甲酸中存在有4-羧基苯甲醛，它是一种中间的氧化产物，在下文中将它简称为4-CBA。已经发现，如果在对苯二甲酸中4-CBA的含量较低，则导致聚酯着色的程度也相应较低。虽然在聚合过程中纯的4-CBA本身并不一定促进着色作用，但是这种杂质仍然是用于评价经纯化的对苯二甲酸纯化度的一种方便的指示剂。一种能降低在对苯二甲酸中4-CBA含量的方法同样也能降低着色先质的含量。

工业的粗对苯二甲酸含有作为主要杂质的(按重量计)800至7,000ppm的4-羧基苯甲醛和200至1,500ppm的对甲苯甲酸。粗对苯二甲酸还含有少量的(20-200ppm的范围)具有苯偶酰、芴酮或蒽醌结构的黄色芳烃化合物，它们是在氧化对二甲苯的过程中由于偶合副反应而作为杂质生成的具有特征黄色的化合物。

授予Delbert H.Meyer的美国专利No.3,584,039提出了一种用于纯化这类工业上获得的粗对苯二甲酸产品的，工业上可行的方法，该方法是在有固体氢化催化剂(例如在碳载体上的金属钯)存在的条件下，于200°-374℃下用氢来处理粗对苯二甲酸的液相溶液，然后在50℃至150℃的温度范围内使对苯二甲酸从已除去催化剂的液相溶液中结晶出来。这种催化加氢处理可将4-羧基苯甲醛转变成对甲苯甲酸并使对苯二甲酸脱色。

英国专利No.1,152,575在其工业应用方面是Meyer专利方法的发展，该专利提供了从溶解粗对苯二甲酸的步骤开始直至将对苯二甲酸从氢化处理的水溶液中结晶出来的步骤为止的完整流程的改进模式。就所说的结晶步骤而论，所说的英国专利提出利用溶剂蒸发来进行所需的冷却作用以使结晶的对苯二甲酸沉淀下来，但他提出警告说，在进行这类蒸发冷却时，必须避免由于溶剂的瞬间闪蒸作用而引起的溶液的急冷，因为这种急冷能使一些污染对苯二甲酸产品的可溶杂质共沉淀下来。为了防止这种急冷所引起的污染作用，英国专利提出，这种蒸发冷却应通过一种克服平衡背压的蒸发作用来加以控制，例如，可以节制水蒸气的排放而使其处于平衡压力状态。这种方法能有效地控制蒸发冷却的速度。