[发明专利]对苯二甲酸的制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及芳香多酸的制备，特别是通过液相方法制备苯二甲酸，在这一方法中，从气体排出物分离二氧化碳并循环回到反应区。

发明背景

芳香多酸在化学工业广泛用作中间体。例如对苯二甲酸(TPA)，在聚酯聚合物制备中作为一个结构单元，其工业化制备方法为，使用一种脂族酸如冰醋酸作为溶剂和一种对对苯二甲酸制备有高选择性的催化剂，使对二甲苯与含氧气体进行液相部分氧化。反应在温度约为170-225℃，压力约为100-300psig(磅/英寸²表压)，在一个搅拌的单级或多垂直级反应器中进行。对二甲苯和酸溶剂从反应器顶部引入，含氧气体最好引入到反应器的最低一级或每一级。氧溶解在溶剂中与对二甲苯反应形成对苯二甲酸和各种副产物，如4-羧苯甲醛(4-CBA)。这些产物连续从反应器底部引出。由对二甲苯的过度氧化和乙酸溶剂的氧化也形成包括一氧化碳、二氧化碳的氧化碳。这些产物上升到反应器顶部，可连续从反应器引出。在美国专利4，329，493；4，593，122；4，827，025；4，835，307和5，087，741中描述了典型的芳香酸制备方法。

在上述方法中存在两个主要问题。反应通常需在超过化学计量的氧存在下进行。如上所述，一氧化碳作为反应副产物产生。另外，在反应中形成气态烃衍生物副产物如乙酸甲酯，并且由于反应在高温下进行，乙酸被挥发，尽管反应是在相对高的压力下进行的。因此，气相含有大量这类化合物。可想而知，在反应器气相空间和用于处理气相的管道和设备中极可能形成可燃气体混合物。这一问题由于反应在相对较高温度下进行而加剧，高温拓宽了属于可燃气体之列的气体混合物的范围。已研制出更有效的制备芳香酸的方法，用富氧空气或高纯度氧作为氧化剂。这些方法甚至更易在气相空间中形成可燃气体，因为当反应中使用空气时由氮气提供的稀释效应已不适用于以高纯度氧作为氧化剂的情况了。

美国专利5，371，283揭示了一种减小制备对苯二甲酸反应器的气相空间中气体的可燃性的方法，在该反应器中以氧气作为氧化剂，其方法是，将反应器设计成在反应器中无气相和液相的接触面，而且使惰性气体如氮气在反应中通过气相空间。虽然这一专利揭示了一种在对苯二甲酸制备过程中减少可燃性的危险的技术，但很明显在这一专利中揭示的反应器设计很复杂，并且必须向反应系统输入氮气。

寻找能有效减小可燃性和爆炸危险的生产法仍在继续。本发明揭示了一种二氧化碳循环法，该法可达到这一目的，而且该法还可在除去塔顶气的步骤中减少所损失的乙酸溶剂量。

发明概述

根据本发明，可在能使多烷基苯化合物部分氧化成芳香多羧酸的催化剂存在下使多烷基苯化合物进行反应而生成芳香多羧酸。反应是在液相中进行的，以低级脂族酸为溶剂，温度为150-250℃，压力则需足够高以便维持液相。

含有二氧化碳和一氧化碳的废气流从反应器最高部的气相空间除去。从废气流中形成的富含二氧化碳的气体循环回到反应器。富含二氧化碳的气体可循环回到气相空间、液相空间或上述两相。

在一个较好的实施方案中，富含二氧化碳的气体至少部分是由废气中的低级脂族酸缩合而形成的。本发明的方法特别适合分别由邻、间和对二甲苯的氧化制备邻苯二甲酸、间苯二甲酸或对苯二甲酸。在本发明的最好实施方案中，通过以乙酸作为溶剂，由对二甲苯的液相氧化制得对苯二甲酸。

根据一个实施方案，通过从废气中取出部分二氧化碳至少可部分形成富含二氧化碳的气流。最好通过吸收或吸附将二氧化碳从气流中取出。

根据另一个实施方案，富含二氧化碳气流至少部分是通过氧化一氧化碳或废气中的烃(如果存在的话)成为二氧化碳而形成的。

在一个较好的实施方案中，进行多烷基苯化合物部分氧化的反应器包括安置成垂直级的两个或多个液相反应区。富氧气体引入到最低级，在一个较好实施方案中也将富氧气体引入到反应器的一个或多个其他垂直级。可将富含二氧化碳的气体引入到反应器中的液相上方的气相空间和/或引入任何一个或多个垂直级。在一个较好实施方案中，二氧化碳被引入到气相空间和反应器上部的一个或多个垂直级。

附图的简述

图1是说明本发明一个实施方案的简图，此中，多烷基苯化合物的部分氧化反应在一个单级反应器中进行。

图2是说明本发明另一实施方案的简图，此中，部分氧化反应在一个多极反应器中进行。在此使用的相同参考数字用于代表各图中相同或相似的部分。

发明详述