專利名稱：使用來自木質(zhì)纖維素材料的酯化中的溶劑的羧酸生產(chǎn)方法
使用來自木質(zhì)纖維素材料的酯化中的溶劑的羧酸生產(chǎn)方法相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)要求了 2008年1月15日遞交的標(biāo)題為“CARBOXYLIC AC I DI3RODUCT ION PROCESS EMPLOYING SOLVENT FROMESTERIFICATION OF LIGN0CELLUL0SIC MATERIAL” 的美 國臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)No. 61/021，153的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部內(nèi)容被引入這里供參考。本發(fā)明的背景1.本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明一般性涉及羧酸生產(chǎn)方法。更具體地說，本發(fā)明涉及使用來源于包括木質(zhì) 纖維素材料的酯化的方法中的溶劑來生產(chǎn)羧酸類的設(shè)備和方法。2.現(xiàn)有技術(shù)的敘述在普通的對(duì)苯二甲酸(“TPA”)生產(chǎn)方法中，對(duì)二甲苯發(fā)生氧化形成粗對(duì)苯二甲 酸(“CTA”)顆粒。CTA顆粒的淤漿然后被提純，形成提純的對(duì)苯二甲酸(“PTA”)顆粒。 包含PTA顆粒和液相的提純淤漿然后在產(chǎn)品分離區(qū)段中進(jìn)行處理，以分離出至少一部分的 PTA顆粒。在TPA生產(chǎn)方法中，溶劑典型地與對(duì)二甲苯一起被引入該氧化劑中。另外，溶劑 能夠在提純步驟中被添加來補(bǔ)充由于脫羧而在氧化過程中所損失的溶劑。該溶劑最初用作 對(duì)二甲苯的載流液體和隨后用作在氧化反應(yīng)器中形成的TPA的載流液體。雖然這些方法一 般是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，但是考慮到它的高全球需求，仍然需要TPA的改進(jìn)生產(chǎn)方法。在另一種方法中，木質(zhì)纖維素材料(例如，木材)能夠發(fā)生酯化(例如，乙?；?， 尤其，為的是制造出尺寸更加穩(wěn)定的、更加耐候性和/或耐昆蟲的木質(zhì)纖維素材料。在典型 的木質(zhì)纖維素材料酯化方法中，該木質(zhì)纖維素材料與含有乙?；幕衔锶缫宜狒M(jìn)行接 觸。在木質(zhì)纖維素材料中的羥基能夠然后與酸酐的乙?；M(jìn)行反應(yīng)，因此形成乙?；哪?質(zhì)纖維素材料和含酸的組合物。當(dāng)乙酸酐用于該方法中時(shí)，乙酸是作為副產(chǎn)物生產(chǎn)的。一 部分的乙酸能夠再回用，以便通過例如裂化過程和與烯酮反應(yīng)形成更多酸酐。然而，該酸的 至少一部分能夠從該方法中除去，以便控制雜質(zhì)例如萜烯的量。本發(fā)明的概述在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供了生產(chǎn)羧酸的方法。這一實(shí)施方案的方法包括 將包括至少一種可氧化化合物和至少一種包含單羧酸的溶劑的氧化原料進(jìn)行氧化，其中該 單羧酸的至少一部分來源于木材乙?；^程。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，提供生產(chǎn)羧酸的方法。該實(shí)施方案的方法包括 (a)讓至少一種木質(zhì)纖維素材料與含有至少一個(gè)乙?；幕衔镞M(jìn)行接觸，以由此生產(chǎn)乙 ?；举|(zhì)纖維素材料和含酸的組合物；和(b)將含酸的組合物的至少一部分和可氧化的化 合物引入到羧酸生產(chǎn)方法中，其中該含酸的組合物包括乙酸。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案中，提供生產(chǎn)羧酸的方法。該實(shí)施方案的方法包括在 氧化反應(yīng)器中在至少一種溶劑存在下將可氧化化合物氧化。溶劑包括基于溶劑總重量的至 少0.01襯％的量的乙酸酐。附圖的簡述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案參考附圖來詳細(xì)描述，其中


圖1是木材乙?；椒ǖ墓に嚵鞒虉D，特別舉例說明了其中乙酸分裂形成乙酸酐 和水的構(gòu)型，和乙酸酐被引導(dǎo)至乙酰化反應(yīng)器中以便將木材乙?；缓蛨D2是舉例說明根據(jù)本發(fā)明所構(gòu)造的羧酸生產(chǎn)和提純的系統(tǒng)的工藝流程圖，特別 地舉例說明了構(gòu)型其中來自氧化反應(yīng)器的粗淤漿進(jìn)行提純，所得到的提純淤漿進(jìn)行產(chǎn)物 分離，和來自產(chǎn)物分離區(qū)段中的母液的一部分作為原料用于吹掃處理系統(tǒng)。詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，木質(zhì)纖維素材料(例如，木材)能夠進(jìn)行酯化(例 如，乙?；?過程以生產(chǎn)酯化的木質(zhì)纖維素材料(例如，乙?；静?和含酸的組合物。該 含酸組合物的至少一部分能夠用于生產(chǎn)羧酸(例如，對(duì)苯二甲酸(“TPA”))的方法中。用于本發(fā)明中的上述酯化方法能夠是用于產(chǎn)生酯化木質(zhì)纖維素材料和含酸的組 合物的任何已知的酯化方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，該酯化方法能夠是生產(chǎn)乙?；静牡娜?何已知的方法。在這里使用的術(shù)語“乙?；睉?yīng)該表示經(jīng)過化學(xué)改性之后含有一個(gè)或多個(gè) 乙?；奈镔|(zhì)。一般，本發(fā)明的酯化方法能夠包括讓木質(zhì)纖維素材料與能夠?qū)⒛举|(zhì)纖維素 材料酯化的浸漬化合物進(jìn)行接觸。正如下面進(jìn)一步詳細(xì)討論，該酯化能夠在壓力下和/或 在提高溫度的條件下進(jìn)行。此外，該酯化能夠在合適的反應(yīng)容器中進(jìn)行。在上述酯化方法中的木質(zhì)纖維素材料可以是能夠被酯化的任何木質(zhì)纖維素材料。 在這里使用的術(shù)語“木質(zhì)纖維素”應(yīng)該表示含有木質(zhì)素與纖維素和/或半纖維素的任何材 料。 在一個(gè)實(shí)施方案中，適合用于本發(fā)明中的木質(zhì)纖維素材料能夠是木材。當(dāng)木材用 作木質(zhì)纖維素材料時(shí)，適合用于本發(fā)明中的木材的形式?jīng)]有限制并且能夠以任何尺寸或形 狀使用。在一個(gè)實(shí)施方案中，該木材能夠是木片(veneer)，木板，木板條(planks)，方形木 材，梁或型材，木材顆粒，木材薄片，或木質(zhì)最終產(chǎn)品的形式。當(dāng)使用木材顆粒時(shí)，該木材碎 片能夠是木屑，木纖維，和從木材加工中獲得的刨花。木材碎片的混合物也可以使用。另外， 木材的品種不是關(guān)鍵的，因?yàn)槿魏畏N類的木材都能夠用于本發(fā)明中。在一個(gè)實(shí)施方案中，用 于本發(fā)明中的木材能夠包括闊葉或針葉樹材(一般而言，分別為堅(jiān)硬或軟的木材)。適合用于上述酯化方法中的木質(zhì)纖維素材料能夠含有水。在一個(gè)實(shí)施方案中， 該木質(zhì)纖維素材料能夠在酯化之前最初含有至少約15wt%水，至少約17wt%水，或至少 19wt%的水。在一個(gè)實(shí)施方案中，該木質(zhì)纖維素材料能夠被脫水以生產(chǎn)具有低于約15wt% 水，低于約10wt%水，或低于5襯％水的水含量的脫水木質(zhì)纖維素材料?，F(xiàn)有技術(shù)中已知的 任何方法能夠用于在酯化之前達(dá)到木質(zhì)纖維素材料的所需水含量。在一個(gè)實(shí)施方案中，窯 烘干和/或由乙酸浸漬聯(lián)合真空/壓力循環(huán)所進(jìn)行的干燥能夠用于達(dá)到所需的水含量。本發(fā)明的浸漬化合物是能夠與在木質(zhì)纖維素材料中的一個(gè)或多個(gè)羥基進(jìn)行反應(yīng) 以便由此形成酯化木質(zhì)纖維素材料和含酸的組合物的任何化合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，浸 漬化合物能夠是酸酐。適合用于本發(fā)明中的酸酐的例子包括，但不限于，乙酸酐，丙酸酐，丁 酸酐，戊酸酐，己酸酐，和它們的異構(gòu)體，以及含有乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和/或己酸結(jié)構(gòu)部 分的任何混合酐和它們的異構(gòu)體。在一個(gè)實(shí)施方案中，該浸漬化合物能夠主要包括乙酸酐。 在這里使用的，該術(shù)語“大部分”，“主要”和“占優(yōu)勢(shì)地”指大于50%。在另一個(gè)實(shí)施方案 中，該浸漬化合物能夠包括至少約70，至少約80，或至少95襯％的量的乙酸酐。在一個(gè)實(shí)施方案中，該浸漬化合物主要作為唯一的試劑用于本發(fā)明。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該浸漬化合物能夠與其它化合物例如叔胺，丙酮，吡啶，芳族烴，和/或氯化烴類 相結(jié)合使用。此外，該浸漬化合物能夠包括乙酸。另外，一種或多種催化劑能夠用于木質(zhì)纖 維素材料的酯化中。浸漬化合物的用量能夠是足以使起始木質(zhì)纖維素材料的總乙?；炕谀举|(zhì) 纖維素材料的總重量提高至少，至少2wt%，或至少3wt%的任何量。木質(zhì)纖維素材料 的總乙酰基含量能夠根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中已知的皂化法來測(cè)定。在一個(gè)實(shí)施方案中，被木質(zhì)纖 維素材料吸收的浸漬化合物的量，基于脫水木材的重量，能夠是在約50-約250wt%范圍， 在約65-約200wt %范圍，或在80-150wt %范圍。如上所述，用于本發(fā)明中的酯化方法能夠在升高的壓力和/或溫度下進(jìn)行。用于 本發(fā)明中的壓力和溫度能夠是適合使起始木質(zhì)纖維素材料的總乙?；炕谀举|(zhì)纖維 素材料的總重量提高至少lwt%，至少2wt%，或至少3wt%的任何壓力和溫度。在一個(gè)實(shí) 施方案中，該酯化能夠在至少約40°C，至少約65°C，或至少90°C的溫度下進(jìn)行。另外，該酯 化能夠在至少約20磅/平方英寸(psig)的壓力下，在約25-約150psig之間，在約35-約 125psig之間，或在50-100psig之間的壓力下進(jìn)行。來源于酯化過程的含酸的組合物能夠根據(jù)所選擇的浸漬化合物來改變。本發(fā)明的 含酸的組合物能夠包括上述浸漬化合物的任何酸衍生物。在一個(gè)實(shí)施方案中，含酸的組合 物能夠包括具有1到6個(gè)碳原子的有機(jī)低分子量單羧酸。例如，含酸的組合物能夠包括乙 酸，丙酸，丁酸，戊酸，和/或己酸。在一個(gè)實(shí)施方案中，該含酸的組合物主要包括乙酸。在 另一個(gè)實(shí)施方案中，該含酸的組合物能夠包括至少約70，至少約80，或至少95wt%的量的 乙酸。在酯化之后，酯化的木質(zhì)纖維素材料能夠進(jìn)行干燥過程，以便除去任何過量的浸 漬化合物和殘留在木質(zhì)纖維素材料中的殘留酸。在一個(gè)實(shí)施方案中，干燥過程能夠在與酯 化步驟相同的反應(yīng)容器中進(jìn)行。干燥過程是現(xiàn)有技術(shù)中已知的能夠?qū)Ⅴセ举|(zhì)纖維素材料 的游離酸含量降低至任何所需水平的任何干燥方法。能夠用于本發(fā)明中的干燥方法的例子 包括，但不限于，加熱與惰性氣體(例如，氮?dú)?流的使用，蒸汽在反應(yīng)容器中的添加，水在 反應(yīng)容器中的添加，或在窯(它能夠被安裝來收集經(jīng)由冷凝所除去的任何酸)中的干燥。圖1舉例說明了適合用于本發(fā)明中的木質(zhì)纖維素材料酯化過程的例子。尤其，圖 1描繪了木材乙?；^程，其中木材被插入到乙?；萜?0中。新鮮的乙酸能夠經(jīng)由管線 14被引入到存儲(chǔ)槽12中。在一個(gè)實(shí)施方案中，新鮮的乙酸能夠是冰乙酸。在這里使用的術(shù) 語“冰乙酸”表示具有至少99. 8襯％的純度的乙酸。正如下面將詳細(xì)討論，在存儲(chǔ)槽12中 的新鮮乙酸能夠與來自乙酰化容器10中的再循環(huán)乙酸一起摻混。一旦摻混，至少一部分的 乙酸能夠經(jīng)由管線18被引導(dǎo)至裂化容器16中。在裂化容器16中，至少一部分的乙酸能夠裂化產(chǎn)生水和中間體乙烯酮(ketene)； 其后，該乙酸和乙烯酮反應(yīng)形成乙酸酐。在一個(gè)實(shí)施方案中，被引入到裂化容器16中的乙 酸的至少約50，至少約70，或至少90wt%被裂化，最終形成水和乙酸酐。在裂化容器16中 乙酸的裂化能夠通過現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何裂化方法來進(jìn)行，該方法能夠?qū)⒁宜崃鸦罱K 形成乙酸酐和水。例如，乙酸的裂化能夠通過熱裂解和/或通過化學(xué)裂解例如催化裂化來 進(jìn)行。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該乙酸能夠經(jīng)歷現(xiàn)有技術(shù)中已知的適合將乙酸轉(zhuǎn)化成乙酸酐 的任何乙烯酮法。另外，應(yīng)該指出的是，用于本發(fā)明中的乙酸酐不受到其生產(chǎn)方法的限制，因?yàn)橛扇魏畏椒ㄉa(chǎn)的乙酸酐都能夠用于本發(fā)明的方法中。從裂化法生產(chǎn)的水能夠經(jīng)由管線20從裂化容器16中引出。在裂化容器16中生 產(chǎn)的乙酸酐能夠經(jīng)由管線22被引導(dǎo)至乙?；萜?0中。然而，應(yīng)該指出的是，可用于本發(fā) 明的酯化方法中的乙酸酐不局限于在鄰接的裂化容器中生產(chǎn)的乙酸酐，并且可來源于乙酸 酐的任何可利用的資源。此外，應(yīng)該指出的是，乙?；噭┎痪窒抻谝宜狒?yàn)槿魏我阴?化試劑都能夠用于本發(fā)明中。一旦在乙?；萜?0中，該乙酸酐根據(jù)下面的反應(yīng)使木材發(fā) 生乙?；?正如以上反應(yīng)式所舉例說明，木材用乙酸酐的乙?；缮a(chǎn)乙酰化木材和作為副 產(chǎn)物的乙酸。在一個(gè)實(shí)施方案中，在乙?；^程中生產(chǎn)的乙酸的至少一部分能夠經(jīng)由管線 24再循環(huán)回到存儲(chǔ)槽12，在此它能夠與經(jīng)由管線14引入的新鮮乙酸合并。因此，該乙酸副 產(chǎn)物的至少一部分能夠連續(xù)地再利用。然而，來源于以上過程的乙酸的一部分能夠從乙?；萜?0中除去。這可防止從 木材中提取出的污染物在圖1中所描繪的周期中積累。例如，來自木材的萜烯能夠被來自 乙酰化的乙酸所夾含。因此，含酸的組合物的至少一部分能夠作為非循環(huán)的含酸的組合物 從系統(tǒng)中除去。該非循環(huán)的含酸的組合物能夠經(jīng)由管線26從乙?；萜?0中排出。另外 地，該非循環(huán)的含酸的組合物能夠經(jīng)由管線26a從管線24中排出。然而，應(yīng)該指出的是，其 中非循環(huán)的含酸的組合物被抽出的位置不是關(guān)鍵的，并且能夠來源于該乙?；^程的任何 部分。經(jīng)由管線26和/或管線26a排出的含酸的組合物的量，基于從乙?；萜?0中排 出的含酸的組合物的總量，能夠是在約0. 01-約25wt%范圍內(nèi)，在約0. 05-約15wt%范圍 內(nèi)，或在0. 1_5 {%范圍內(nèi)。如上所述，來源于木質(zhì)纖維素材料的酯化中的含酸的組合物的至少一部分能夠用 于制造羧酸類的方法中。涉及到在溶劑存在下氧化可氧化化合物的任何羧酸生產(chǎn)方法都能 夠用于本發(fā)明中。在這里使用的“羧酸生產(chǎn)方法”和“TPA生產(chǎn)方法”被定義為從初始氧化 步驟開始和以羧酸產(chǎn)物結(jié)束，并且，但是沒有必要一定地，在其中能夠包括一個(gè)或多個(gè)提純 步驟，濃縮步驟，分離步驟，吹掃步驟，和/或附加的氧化步驟。圖2舉例說明適合用于本發(fā)明中的羧酸生產(chǎn)方法。在圖2中所示的實(shí)施方案中， 含有可氧化化合物(例如，對(duì)二甲苯)、溶劑(例如，乙酸和/或水)和催化劑體系(例如， 鈷，錳，和/或溴)的主要流體相原料流能夠被引入到氧化區(qū)段110中。含有分子氧的主要 氣相氧化劑流股也能夠被引入到氧化區(qū)段110中。流體相和氣相原料流在氧化區(qū)段110中 形成多相反應(yīng)介質(zhì)。該可氧化化合物能夠在氧化區(qū)段110中所含的反應(yīng)介質(zhì)的液相中發(fā)生 部分氧化。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，氧化區(qū)段110能夠包括攪拌反應(yīng)器。在氧化區(qū)段110 中反應(yīng)介質(zhì)的攪拌能夠通過現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何方式來提供。在這里使用的術(shù)語“攪拌” 應(yīng)該表示耗散到反應(yīng)介質(zhì)中引起流體流動(dòng)和/或混合的行為。在一個(gè)實(shí)施方案中，氧化區(qū) 段110能夠是裝有以機(jī)械方式攪拌反應(yīng)介質(zhì)的設(shè)備的機(jī)械攪拌式反應(yīng)器。在這里使用的術(shù)語“機(jī)械攪拌”應(yīng)該表示由剛性或柔性元件相對(duì)于反應(yīng)介質(zhì)或在反應(yīng)介質(zhì)內(nèi)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)所 引起的反應(yīng)介質(zhì)的攪拌作用。例如，機(jī)械攪拌能夠由位于反應(yīng)介質(zhì)中的內(nèi)部攪拌器、槳葉、 振動(dòng)器或聲波隔膜的旋轉(zhuǎn)、振蕩和/或震動(dòng)來提供。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，氧化區(qū) 段110能夠包括泡罩塔反應(yīng)器。在這里使用的術(shù)語“泡罩塔反應(yīng)器”應(yīng)該表示促進(jìn)在多相 反應(yīng)介質(zhì)中的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)器，其中反應(yīng)介質(zhì)的攪拌主要是由氣泡穿過反應(yīng)介質(zhì)的向上 運(yùn)動(dòng)所提供的。在被引入氧化區(qū)段110中的流體相原料流中存在的可氧化化合物能夠包括至少 一個(gè)烴基。同時(shí)，該可氧化化合物能夠包括芳族化合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，該可氧化化合 物能夠包括具有至少一個(gè)連接的烴基或至少一個(gè)連接的取代烴基或至少一個(gè)連接的雜原 子或至少一個(gè)連接的羧酸官能團(tuán)(-C00H)的芳族化合物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該可氧化 化合物能夠包括具有至少一個(gè)連接的烴基或至少一個(gè)連接的取代烴基的芳族化合物，其中 各連接的基團(tuán)包括1-5個(gè)碳原子。在又一個(gè)實(shí)施方案中，該可氧化化合物能夠是準(zhǔn)確地具 有兩個(gè)連接的基團(tuán)(其中各個(gè)連接的基團(tuán)準(zhǔn)確地包括一個(gè)碳原子并由甲基和/或取代甲基 組成)和/或至多一個(gè)羧酸基團(tuán)的芳族化合物?？裳趸衔锏暮线m例子包括，但不限于， 對(duì)二甲苯，間二甲苯，對(duì)-甲苯甲醛，間-甲苯甲醛，對(duì)-甲苯甲酸，間-甲苯甲酸，和/或乙 醛。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，該可氧化化合物包括對(duì)二甲苯。在這里定義的“烴基”是僅僅鍵接于氫原子和/或其它碳原子上的至少一個(gè)碳原 子。在這里定義的“取代烴基”是鍵接到至少一個(gè)雜原子和至少一個(gè)氫原子上的至少一個(gè)碳 原子。在這里定義的“雜原子”是除碳和氫原子之外的全部原子。在這里定義的“芳族化合 物”包括芳族環(huán)并且能夠包括至少6個(gè)碳原子和還能夠包括僅僅碳原子作為環(huán)的部分。該 芳族環(huán)的合適例子包括，但不限于，苯，聯(lián)苯，三聯(lián)苯，萘，和其它碳基的稠合芳族環(huán)。在被引入到氧化區(qū)段110中的流體相原料流中存在的可氧化化合物的量能夠是 在約4-約20wt%范圍內(nèi)，或在6-15 1%范圍內(nèi)。在被引入到氧化區(qū)段110中的流體相原料流中存在的溶劑能夠包括酸組分和水 組分。溶劑能夠以約60-約98wt %范圍內(nèi)，以約80-約96wt %范圍內(nèi)，或以85-94wt %范圍 內(nèi)的濃度存在于流體相原料流中。溶劑的酸組分是具有1-6個(gè)碳原子或2個(gè)碳原子的有機(jī) 低分子量單羧酸。在一個(gè)實(shí)施方案中，溶劑的酸組分包括乙酸。該酸組分能夠占溶劑的至 少約75wt%，溶劑的至少約80wt%，或溶劑的85-98wt%，余量主要是水。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，如上所述，在被引入到氧化區(qū)段110中的流體相原 料流中存在的溶劑的至少一部分能夠包括來源于木質(zhì)纖維素材料的酯化中的含酸的組合 物。此外，另外或此外，含酸的組合物能夠作為單獨(dú)的原料流股(沒有描繪)被引入到氧 化區(qū)段110中。如上所述，含酸的組合物能夠包括乙酸。另外，適合用于羧酸生產(chǎn)方法中的 含酸的組合物能夠包括乙酸酐和/或一種或多種萜烯。在一個(gè)實(shí)施方案中，基于在含酸的 組合物中的酸的重量，含酸的組合物能夠包括至少約0. Olwt %，至少約0. 05wt%，或至少 0. 的乙酸酐。另外，基于在含酸的組合物中的酸的重量，含酸的組合物能夠包括至少 約0. 01wt%，至少約0. 04wt%，或至少0. 08wt%的合計(jì)量的萜烯。此外，在含酸的組合物中 的一種或多種萜烯能夠包括苧烯。雖然不希望受理論束縛，但是可以相信，乙酸酐在氧化過程中所使用的溶劑中的 存在將消耗在氧化過程中產(chǎn)生的部分的水。這是因?yàn)樗菀着c乙酸酐反應(yīng)形成乙酸。如在圖2中所描繪，通常水與尾氣一起以蒸氣的形式經(jīng)由管線112從氧化區(qū)段110中除去。在 管線112中的尾氣具有至少約4wt%，至少約8wt%，或至少12wt%的水含量。在管線112中的尾氣能夠首先在冷凝器114中被處理，因此形成主要在液相中的 冷凝尾氣。冷凝的尾氣然后經(jīng)由管線116被引導(dǎo)至水柱118。在水柱118中，水能夠與隨 尾氣所一起分出的其它溶劑發(fā)生分離。與水柱118中的冷凝尾氣分離的溶劑能夠經(jīng)由管線 122被除去。在管線122中的溶劑能夠主要由乙酸組成。分離的水能夠作為廢水經(jīng)由管線 120從水柱118中除去。一般，在管線120中的廢水能夠具有至少約85wt %，至少約95wt %， 或至少99wt%的水含量。在一個(gè)實(shí)施方案中，雖然沒有描繪，能夠從管線120中的廢水回收能量，該能量至 少部分地呈現(xiàn)蒸汽的形式。在一個(gè)實(shí)施方案中，在管線120中的廢水能夠具有在約100°C至 約175°C之間，在約115°C至約160°C之間，或在130°C至145°C之間的溫度。另外，在管線 120中的廢水能夠具有在約60-約120絕對(duì)磅/平方英寸(psia)范圍內(nèi)，或在80-100psia 范圍內(nèi)的壓力?，F(xiàn)有技術(shù)中已知適合將蒸汽的能量的至少一部分轉(zhuǎn)化成功的任何方法都能夠用 于在本發(fā)明中的能量回收。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過將廢水的至少一部分引入到渦輪膨脹 機(jī)(turboexpander)(沒有描繪)中從管線120中的廢水回收能量，該渦輪膨脹機(jī)能夠?qū)U 水的能量的至少一部分轉(zhuǎn)化成功。在另一個(gè)實(shí)施方案中，通過使用在管線120中的廢水的 至少一部分來加熱在有機(jī)Rankine循環(huán)(沒有描繪)中的工作流體而能夠回收能量。除去水和處理來自氧化區(qū)段110的尾氣的上述方法則是費(fèi)時(shí)的和高花費(fèi)的。然 而，如果較少的水需要從氧化區(qū)段110中排出，則該方法能夠更快速地和以較低的成本來 進(jìn)行。如上所述，可以相信，在來自木質(zhì)纖維素材料的酯化過程中的含酸的組合物中的殘留 乙酸酐能夠通過消耗在氧化過程中產(chǎn)生的部分的水來完成該任務(wù)。因此，來自木質(zhì)纖維素 材料酯化過程中的含酸的組合物的使用具有與羧酸生產(chǎn)方法相關(guān)的降低生產(chǎn)成本的出乎 意外的益處。在一個(gè)實(shí)施方案中，在溶劑中的乙酸酐的至少約IOwt %，至少約50wt%，或至 少90襯％與水在氧化區(qū)段110中進(jìn)行反應(yīng)來生產(chǎn)酸。使用來自于木質(zhì)纖維素材料的酯化過程中的含酸的組合物的另一個(gè)出乎意外的 結(jié)果涉及萜烯的存在。通常，萜烯的存在使得溶劑不適合用于典型采用含酸的溶劑(例如， 含有乙酸的溶劑)的方法中。這是因?yàn)樵摲椒ㄍǔＲ疠葡┺D(zhuǎn)化成焦油或其它物質(zhì)，這些 能夠?qū)е略谶@些方法中所使用的設(shè)備結(jié)垢。然而，在本發(fā)明中，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)萜烯傾向于 在所使用的方法中氧化，因此典型地形成二氧化碳。此外，雖然不希望受理論束縛，可以相 信，一些萜烯將轉(zhuǎn)化成羧酸類。因此，萜烯在羧酸生產(chǎn)方法中的存在不認(rèn)為對(duì)所使用的設(shè)備 有損害。因此，盡管來自木質(zhì)纖維素材料的酯化過程中的含酸的組合物不適合許多其它方 法中，但是它出乎意料地適合用作在羧酸生產(chǎn)方法中使用的溶劑的至少一部分。如上所述，被引入氧化區(qū)段110中的流體相原料流也能夠包括催化劑體系。催化 劑體系能夠是均勻的、液相的催化劑體系，該體系能夠促進(jìn)可氧化化合物的至少部分氧化。 同時(shí)，催化劑體系能夠包括至少一種多價(jià)過渡金屬。在一個(gè)實(shí)施方案中，催化劑體系能夠包 括鈷，溴，和/或錳。當(dāng)鈷存在于催化劑體系中時(shí)，流體相原料流能夠包括一定量的鈷，使得在反應(yīng)介 質(zhì)的液相中鈷的濃度被維持在約300-約6，000份/每百萬份重量(ppmw)范圍內(nèi)，在約
9700-約4，200ppmw范圍內(nèi)，或在1，200-3, OOOppmw范圍內(nèi)。當(dāng)溴存在于催化劑體系中時(shí)，流 體相原料流能夠包括一定量的溴，使得在反應(yīng)介質(zhì)的液相中溴的濃度被維持在約300-約 5，OOOppmw范圍內(nèi)，在約600-約4，OOOppmw范圍內(nèi)，或在900-3，OOOppmw范圍內(nèi)。當(dāng)錳存在 于催化劑體系中時(shí)，流體相原料流能夠包括一定量的錳，使得在反應(yīng)介質(zhì)的液相中錳的濃 度被維持在約20-約1，OOOppmw范圍內(nèi)，在約40-約500ppmw范圍內(nèi)，或在50_200ppmw范 圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，鈷和溴能夠同時(shí)存在于催化劑體系中。在催化劑體 系中鈷與溴的重量比(Co Br)能夠是在約0.25 1-約4 1范圍內(nèi)，在約0.5 1至 約3 1范圍內(nèi)，或在0.75 1至2 1范圍內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，鈷和錳能夠同時(shí)存 在于催化劑體系中。在催化劑體系中鈷與錳的重量比(Co Mn)能夠是在約0.3 1-約 40 1范圍內(nèi)，在約5 1至約30 1范圍內(nèi)，或在10 1至25 1范圍內(nèi)。在氧化過程中，進(jìn)入氧化區(qū)段110中的溶劑的質(zhì)量流動(dòng)速率與可氧化化合物(例 如，對(duì)二甲苯)的質(zhì)量流動(dòng)速率的比率能夠維持在約2 1-約50 1范圍內(nèi)，在約5 1 至約40 1范圍內(nèi)，或在7. 5 1至25 1范圍內(nèi)。被引入氧化區(qū)段110中的主要?dú)庀嘌趸瘎┝鞴赡軌虬s5mol% -約40mol%范 圍內(nèi)的分子氧，在約15mol% -約30mol%范圍內(nèi)的分子氧，或在18-24mol%范圍內(nèi)的分子 氧。氧化劑流股的余量能夠主要由對(duì)氧化表現(xiàn)惰性的氣體如氮?dú)馑M成。在一個(gè)實(shí)施方案 中，該氧化劑流股主要由分子氧和氮?dú)饨M成。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該氧化劑流股能夠是干 燥空氣，后者包括約2Imol %的分子氧和約78-約Slmol %氮?dú)狻Ｔ诒景l(fā)明的備選實(shí)施方案 中，該氧化劑流股能夠主要包括純氧。在氧化區(qū)段110中的液相氧化過程中，該氧化劑流股能夠以一定的量被引入氧化 區(qū)段110中使得分子氧稍微超過化學(xué)計(jì)量需氧量。因此，進(jìn)入氧化區(qū)段110中的氧化劑流 股(例如空氣)的質(zhì)量流動(dòng)速率與可氧化化合物(例如，對(duì)二甲苯)的質(zhì)量流動(dòng)速率的比 率能夠維持在約0.5 1-約20 1范圍內(nèi)，在約1 1至約10 1范圍內(nèi)，或在2 1 至6 1范圍內(nèi)。在氧化區(qū)段110中進(jìn)行的液相氧化反應(yīng)能夠是產(chǎn)生固體的沉淀反應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施 方案中，在氧化區(qū)段110中進(jìn)行的液相氧化能夠引起被引入氧化區(qū)段110中的可氧化化合 物(例如，對(duì)二甲苯)的至少約10wt%將會(huì)在反應(yīng)介質(zhì)中形成固體(例如，粗對(duì)苯二甲酸 (“CTA”)顆粒)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在氧化區(qū)段110中進(jìn)行的液相氧化能夠引起被引 入氧化區(qū)段Iio中的可氧化化合物(例如，對(duì)二甲苯)的至少約50wt%將會(huì)在反應(yīng)介質(zhì)中 形成固體(例如，CTA顆粒)。在又一個(gè)實(shí)施方案中，在氧化區(qū)段110中進(jìn)行的液相氧化能 夠引起被引入氧化區(qū)段110中的可氧化化合物(例如，對(duì)二甲苯)的至少約90wt%將會(huì)在 反應(yīng)介質(zhì)中形成固體(例如，CTA顆粒)。在一個(gè)實(shí)施方案中，反應(yīng)介質(zhì)的固體含量能夠維 持在約I-約50wt %范圍，在約5-約40wt %范圍，在約10-約35wt %范圍，或在15_30wt % 范圍。在這里使用的術(shù)語“固體含量”應(yīng)該表示在多相混合物中的固體重量百分?jǐn)?shù)。在氧化區(qū)段110中的氧化過程中，多相反應(yīng)介質(zhì)能夠維持在在約125-約200°C范 圍內(nèi)，在約150-約180°C范圍內(nèi)，或在155-165°C范圍內(nèi)的升高溫度下。在氧化區(qū)段110中 的頂部空間壓力能夠維持在約1-約20巴(barg)范圍內(nèi)，在約2-約12barg范圍內(nèi)，或在 4-8barg范圍內(nèi)。
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在圖2的實(shí)施方案中，粗淤漿能夠經(jīng)由管線124從氧化區(qū)段110的輸出口排出。在 管線124中粗淤漿的固相能夠主要由CTA顆粒形成。在管線124中粗淤漿的液相能夠是包 括至少一部分的溶劑，一種或多種催化劑組分，和較少量的溶解的對(duì)苯二甲酸(“TPA”)的 液體母液。在一個(gè)實(shí)施方案中，在管線124中的粗淤漿能夠包括至少約10襯％的乙酸。在 管線124中粗淤漿的固體含量能夠與在氧化區(qū)段110中反應(yīng)介質(zhì)的固體含量相同，如以上 所討論。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在管線124中的粗淤漿能夠具有至少約15wt%的固體含量。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在管線124中的粗淤漿能夠包括雜質(zhì)。在這里使用 的術(shù)語“雜質(zhì)”被定義為除TPA，溶劑，催化劑和水之外的任何物質(zhì)。此類雜質(zhì)能夠包括在上 述可氧化化合物(例如，對(duì)二甲苯)的至少部分氧化過程中形成的氧化副產(chǎn)物，其中包括但 不限于，苯甲酸(BA)，溴苯甲酸，溴乙酸，間苯二酸，偏苯三酸，2，5，4'-三羧基聯(lián)苯，2，5， 4'-三羧基二苯甲酮，對(duì)甲苯甲酸(P-TAc)，4-對(duì)羧基苯甲醛(4-CBA)，單羧基芴酮，單羧基 芴，二羧基芴和/或二羧基芴酮。在從氧化區(qū)段110中排出之后，粗淤漿的至少一部分能夠經(jīng)由管線124被引入到 提純區(qū)段126中。在一個(gè)實(shí)施方案中，粗淤漿能夠在提純區(qū)段126中處理，使得在粗淤漿中 至少一種的上述雜質(zhì)的濃度被降低，因此生產(chǎn)出提純的淤漿。在TPA中雜質(zhì)濃度的降低能 夠通過氧化消化，氫化，和/或溶解/重結(jié)晶來進(jìn)行。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，加入到提純區(qū)段126中的粗淤漿能夠具有基于 在粗淤漿中固體重量的至少約lOOppm(ppmwcs)，在約200-約10，OOOppmwcs范圍內(nèi)，或 在800-5，OOOppmwcs范圍內(nèi)的4-CBA含量。加入到提純區(qū)段126中的粗淤漿能夠具有 至少約250ppmwcs，在約300-約5，OOOppmwcs范圍內(nèi)，或在400-1，500ppmwcs范圍內(nèi)的 P-TAc含量。離開提純區(qū)段126的提純淤漿能夠具有基于在提純淤漿中固體重量的低于約 150ppm(ppmwps)，低于約lOOppmwps，或低于50ppmwps的4-CBA含量。離開提純區(qū)段126的 提純淤漿能夠具有低于約300ppmwps，低于約200ppmwps，或低于150ppmwps的ρ-TAc含量。 在一個(gè)實(shí)施方案中，在提純區(qū)段126中粗淤漿的處理能夠引起所述的離開提純區(qū)段126的 提純淤漿具有比加入到提純區(qū)段126中的粗淤漿的4-CBA和/或p-TAc含量低了至少約 50 %，低了至少約85 %，或低了至少95 %的4-CBA和/或ρ-TAc含量。舉例來說，如果加入 到提純區(qū)段126中的粗淤漿的4-CBA含量是200ppmwCS和離開提純區(qū)段126的提純淤漿的 4-CBA含量是lOOppmwps，則提純淤漿的4-CBA含量比粗淤漿的4-CBA含量低了 50%。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，粗淤漿能夠通過在提純區(qū)段126中的氧化消化來提 純。在這里使用的術(shù)語“氧化消化”表示一個(gè)方法步驟或多個(gè)方法步驟，其中包含固體顆粒 的原料在足以允許最初夾含在固體顆粒中的雜質(zhì)的至少一部分發(fā)生氧化的條件下進(jìn)行氧 化。提純區(qū)段126能夠包括一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器或區(qū)段。在一個(gè)實(shí)施方案中，提純區(qū)段126能 夠包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)械攪拌反應(yīng)器。二級(jí)氧化劑流股_它能夠具有與加入到氧化區(qū)段110 中的氣相氧化劑流股相同的組成-能夠被引入到提純區(qū)段126中以提供為氧化消化所需要 的分子氧。如果必要，能夠添加附加的氧化催化劑。在本發(fā)明的備選實(shí)施方案中，包含氫氣 的流股能夠被引入到提純區(qū)段126中以便進(jìn)行粗淤漿的至少部分氫化。當(dāng)氧化消化用于提純區(qū)段126中時(shí)，進(jìn)行氧化消化的溫度能夠比氧化區(qū)段110中 的氧化溫度高了至少約10°C，高了在約20V至約80°C范圍內(nèi)的溫度，或高了在30°C至50V 范圍內(nèi)的溫度。提純區(qū)段126的操作所需要的附加熱能夠通過將蒸發(fā)溶劑供應(yīng)到提純區(qū)段126中并讓蒸發(fā)溶劑在其中冷凝而提供。在提純區(qū)段126中的氧化消化溫度能夠維持在約 180°C -約240°C范圍內(nèi)，在約190°C -約220°C范圍內(nèi)，或在200°C _210°C范圍內(nèi)。在提純 區(qū)段126中的氧化消化壓力能夠維持在約100-約350磅/平方英寸(psig)范圍內(nèi)，在約 175-約275psig范圍內(nèi)，或在185_225psig范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提純區(qū)段126能夠包括兩個(gè)消化反應(yīng)器/區(qū)段-初 始消化器和最終消化器。當(dāng)提純區(qū)段126包括初始消化器和最終消化器時(shí)，最終消化器能 夠在比初始消化器更低的溫度和壓力下操作。在一個(gè)實(shí)施方案中，最終消化器的操作溫度 能夠比初始消化器的操作溫度低了至少大約2°C的溫度，或比初始消化器的操作溫度低了 在約5°C -約15°C范圍內(nèi)的溫度。在一個(gè)實(shí)施方案中，最終消化器的操作壓力能夠比初 始消化器的操作壓力低了至少大約5psig的壓力，或比初始消化器的操作壓力低了在約 10-約50psig范圍內(nèi)的溫度。初始消化器的操作溫度能夠是在約195-約225°C范圍內(nèi)，在 205-215°C范圍內(nèi)，或約210°C。初始消化器的操作壓力能夠是在約215-約235psig范圍內(nèi)， 或約225psig。最終消化器的操作溫度能夠是在約190-約220°C范圍內(nèi)，在200-210°C范圍 內(nèi)，或約205°C。最終消化器的操作壓力能夠是在約190-210psig范圍內(nèi)，或約200psig。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提純區(qū)段126能夠包括任選的第一和第二溶劑交 換區(qū)段。任選的第一和第二溶劑交換區(qū)段能夠經(jīng)過操作來用替代溶劑替換在淤漿中的現(xiàn) 存溶劑的至少一部分。適合于該替代的設(shè)備包括，但不限于，潷析離心機(jī)，在它之后有用替 代溶劑的再淤漿化，盤組型離心機(jī)(disc stack centrifuge)，前進(jìn)式結(jié)晶器(advancing frontcrystallizer)，或具有任選的逆流洗滌的多個(gè)潷析離心機(jī)。該替代氧化溶劑能夠基 本上具有與被引入到氧化區(qū)段110中的溶劑相同的組成，如上所述。另外，該替代氧化溶劑 能夠包括來源于木質(zhì)纖維素材料的上述酯化中的含酸的組合物的至少一部分。在一個(gè)實(shí)施方案中，加入到提純區(qū)段126中的粗淤漿能夠在由上述氧化消化法進(jìn) 行粗淤漿的提純之前在任選的第一種溶劑交換區(qū)段中進(jìn)行處理。在另一個(gè)實(shí)施方案中，從 粗淤漿的氧化消化所得到的提純淤漿能夠在任選的第二個(gè)溶劑交換區(qū)段中進(jìn)行處理。在一 個(gè)實(shí)施方案中，來自任選的第一個(gè)和/或第二個(gè)溶劑交換區(qū)段中的替代氧化溶劑的至少一 部分能夠經(jīng)由管線128從提純區(qū)段126中排出。在管線128中的替代氧化溶劑的至少一部 分能夠經(jīng)由管線130被引導(dǎo)至吹掃處理區(qū)段162，和/或經(jīng)由管線132被引導(dǎo)至氧化區(qū)段 110。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，提純區(qū)段126能夠包括任選的結(jié)晶區(qū)段和/或任 選的冷卻區(qū)段。從粗淤漿的上述氧化消化中得到的提純淤漿能夠在任選的結(jié)晶區(qū)段中進(jìn)行 處理，以便至少部分地提高提純淤漿的粒度分布。任選的結(jié)晶區(qū)段能夠包括現(xiàn)有技術(shù)中已 知的、能夠經(jīng)過操作來提高提純淤漿的粒度分布的任何設(shè)備。當(dāng)使用任選的冷卻區(qū)段時(shí)，提 純淤漿能夠在其中冷卻至在約20°C到約195°C范圍內(nèi)的溫度。當(dāng)同時(shí)使用結(jié)晶區(qū)段和冷卻 區(qū)段時(shí)，提純淤漿能夠首先在結(jié)晶區(qū)段中進(jìn)行處理和隨后在冷卻區(qū)段中進(jìn)行處理。仍然參見圖2，提純淤漿能夠經(jīng)由管線134從提純區(qū)段126的出口排出。提純淤漿 的固相能夠主要由提純對(duì)苯二甲酸(PTA)顆粒組成，而液相能夠由母液形成。在管線134 中提純淤漿的固體含量能夠是在約I-約50wt %范圍內(nèi)，在約5-約40wt %范圍內(nèi)，或在 20-35襯％范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在管線134中提純淤漿的至少一部分能夠 用作分離原料淤漿，后者被引入到產(chǎn)物分離區(qū)段136中。
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產(chǎn)物分離區(qū)段136能夠?qū)⒋钟贊{和/或提純淤漿分離成主要的流體相母液和TPA 產(chǎn)物濕濾餅。產(chǎn)物分離區(qū)段136能夠包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的、能夠產(chǎn)生濕濾餅和母液流股 的任何固體/液體分離方法。另外，也希望產(chǎn)物分離區(qū)段136具有濕濾餅的洗滌的能力。 用于產(chǎn)品分離區(qū)段136中的合適設(shè)備包括，但不限于，壓力轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)，真空轉(zhuǎn)鼓吸濾機(jī) (vacuum drum filter)，真空帶式過濾器，帶有任選的逆流洗滌的多個(gè)無孔轉(zhuǎn)鼓式離心機(jī)， 或穿孔離心機(jī)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，洗滌流股能夠被引入到產(chǎn)物分離區(qū)段136中來洗滌 在產(chǎn)物分離區(qū)段136中產(chǎn)生的濕濾餅的至少一部分，因此生產(chǎn)洗滌的濕濾餅。在一個(gè)實(shí)施 方案中，該洗滌流股能夠包括乙酸和/或水。任選地，在洗滌該濕濾餅之后，所使用的洗液 能夠從產(chǎn)物分離區(qū)段136中排出，和洗液的至少一部分能夠直接或間接地被引導(dǎo)至氧化區(qū) 段110中。在產(chǎn)物分離區(qū)段136中產(chǎn)生的上述濕濾餅?zāi)軌蛑饕═PA的固體顆粒。固體TPA 顆粒能夠包括CTA和/或PTA顆粒。該濕濾餅?zāi)軌虬s5-約30wt %的液體，約10-約 25wt %的液體，或12-23wt %的液體。另外，該TPA產(chǎn)物濕濾餅?zāi)軌虬ㄑ趸碑a(chǎn)物，如以上 所討論。在一個(gè)實(shí)施方案中，該TPA產(chǎn)物能夠包括低于約l，000ppmw，低于約750ppmw，或低 于500ppmw的累計(jì)濃度的單官能氧化副產(chǎn)物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在產(chǎn)物分離區(qū)段136中生產(chǎn)的濕濾餅?zāi)軌虮灰氲?干燥區(qū)段(未顯示)中，因此生產(chǎn)包括固體TPA顆粒的干燥TPA顆粒產(chǎn)物。干燥區(qū)段能夠 包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的能夠生產(chǎn)包含低于約5wt%液體、低于約3wt%液體或低于1襯％液 體的干燥TPA顆粒產(chǎn)物的任何干燥設(shè)備。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在產(chǎn)物分離區(qū)段136中生產(chǎn)的濕濾餅?zāi)軌虮灰氲饺軇┙?換區(qū)段(未顯示)中，因此生產(chǎn)包括固體TPA顆粒的濕TPA顆粒產(chǎn)物。溶劑交換區(qū)段能夠 經(jīng)過操作來用替代溶劑替換在濕濾餅中的液體的至少一部分。適合于該替代的設(shè)備包括， 但不限于，潷析離心機(jī)，在它之后有使用替代溶劑的再淤漿化，盤組離心機(jī)，前進(jìn)式結(jié)晶器， 或具有逆流洗滌的多個(gè)潷析離心機(jī)。該濕TPA顆粒產(chǎn)物能夠包括約5-約30wt%的液體，約 10-約25wt%的液體，或12-23wt%&液體。仍然參見圖2，上述母液能夠經(jīng)由管線138從產(chǎn)物分離區(qū)段136中排出。在本發(fā)明 的一個(gè)實(shí)施方案中，在管線138中母液的至少一部分能夠任選被引入到固體除去區(qū)段(未 顯示)。固體除去區(qū)段能夠包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的能夠經(jīng)過操作可從母液中除去足夠量的 固體以生產(chǎn)貧固體的(solids-depleted)母液的任何設(shè)備，所述母液包括低于約5wt %固 體，低于約固體，或低于固體?？捎糜诠滔喑^(qū)段中的合適設(shè)備包括壓濾機(jī)， 例如過濾壓機(jī)，燭形過濾器，葉片式壓濾機(jī)，和/或筒式過濾器。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在管線138中任選的貧固體的母液當(dāng)中的至少一部 分能夠經(jīng)由管線140從管線138中排出以形成沖洗原料流。由管線140排出以形成沖洗原 料流的母液的量能夠是母液總重量的約I-約55wt%，約5-約45wt%，或10-35wt%。任 選，從管線130的提純區(qū)段126中排出的替換氧化溶劑的至少一部分能夠與沖洗原料流混 合并且基本上同時(shí)被引入到?jīng)_洗處理區(qū)段162中。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在管線138中的 剩余母液的至少一部分能夠經(jīng)由管線142直接或間接地引導(dǎo)至氧化區(qū)段110中。任選，從 產(chǎn)物分離區(qū)段136中排出的在管線144中的洗滌液的至少一部分能夠在被引入到氧化區(qū)段110中之前與在管線142中的母液的至少一部分混合。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在管線138中的母液，和因此在管線140中的沖洗原 料流，能夠包括溶劑，一種或多種催化劑組分，氧化副產(chǎn)物，和TPA。在管線138中的母液中 和在管線140中的沖洗原料流中的溶劑能夠包括單羧酸。在一個(gè)實(shí)施方案中，該溶劑能夠 包括水和/或乙酸。在管線138中的母液和在管線140中的沖洗原料流能夠包括至少約 85wt%，至少約95wt%，或至少溶劑。在管線138中的母液中和在管線140中的沖洗原料流中的催化劑組分能夠包括以 上對(duì)于被引入到氧化區(qū)段110中的催化劑體系所描述的催化劑組分(例如，鈷，錳，和/或 溴)。在管線138中的母液和在管線140中的沖洗原料流具有在約500-約20，OOOppmw范 圍內(nèi)，在約1,000-約15，OOOppmw范圍內(nèi)，或在1，500到10，OOOppmw范圍內(nèi)的累計(jì)濃度的 全部催化劑組分。在管線138中的母液中和在管線140中的沖洗原料流中的氧化副產(chǎn)物能夠包括以 上討論的一種或多種的氧化副產(chǎn)物。在一個(gè)實(shí)施方案中，在管線138中的母液中和在管線 140中的沖洗原料流中的氧化副產(chǎn)物能夠同時(shí)包括BA和非-BA副產(chǎn)物。在這里使用的術(shù) 語“非BA副產(chǎn)物”被定義為不是苯甲酸的任何氧化副產(chǎn)物。非BA副產(chǎn)物包括，但不限于， 間苯二酸(IPA)，鄰苯二甲酸(PA)，偏苯三酸，2，5，4'-三羧基聯(lián)苯，2，5，4'-三羧基二苯 甲酮，p-TAc，4-CBA，萘二甲酸，單羧基芴酮，單羧基芴，二羧基芴和/或二羧基芴酮。在一 個(gè)實(shí)施方案中，在管線138中的母液和在管線140中的沖洗原料流能夠包括基于沖洗原料 流的重量的約 500-約 150，OOOppmw,約 1，000-約 100，OOOppmw,或 2，000-50，OOOppmw 的 量的BA。另外，在管線138中的母液和在管線140中的沖洗原料流能夠具有在約500-約 50，OOOppmw范圍內(nèi)，在約1，000-約20，OOOppmw范圍內(nèi)，或在2，000-10, OOOppmw范圍內(nèi)的 累計(jì)濃度的非BA副產(chǎn)物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在管線138中的母液和在管線140中的沖洗原料流 能夠包括低于約5wt%，低于約2wt%，或低于Iwt %的固體。另外，該清洗原料流能夠具有 低于約240°C，在約20-約200°C范圍內(nèi)，或在50-100°C范圍內(nèi)的溫度。仍然參見圖2，沖洗原料流能夠經(jīng)由管線140被引入到?jīng)_洗處理區(qū)段162中。沖洗 處理區(qū)段162能夠?qū)_洗原料流分離成富含催化劑的流股和沖洗流股。富含催化劑的流股 能夠經(jīng)由管線150從沖洗處理區(qū)段162中排出，并且沖洗流股能夠經(jīng)由管線146排出。與在管線140中的沖洗原料流中的全部催化劑組分的累計(jì)濃度相比而言，在管線 150中的富含催化劑的流股能夠具有相對(duì)更高累計(jì)濃度(按重量)的全部催化劑組分。在本 發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在管線150中的富含催化劑的流股能夠具有一定累計(jì)濃度(按重 量)的全部催化劑組分，該濃度是在該沖洗原料流中的全部催化劑組分的累計(jì)濃度的至少 約1. 5倍(按重量)，該濃度是在該沖洗原料流中的全部催化劑組分的累計(jì)濃度的至少約5 倍(按重量)，或該濃度是在該沖洗原料流中的全部催化劑組分的累計(jì)濃度的至少約10倍 (按重量)。取決于離開沖洗處理區(qū)段162的富含催化劑的流股的溫度和壓力，在管線150 中的富含催化劑的流股能夠主要包括固體或流體。因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，在管線150 中的富含催化劑的流股能夠包括至少約50wt%流體，至少約70wt%流體，或至少90襯％流 體。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在管線150中的富含催化劑的流股能夠包括至少約50wt%固體， 至少約70wt%固體，或至少90wt%固體。
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在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在管線150中的富含催化劑的流股的至少一部分 能夠直接或間接地引導(dǎo)至氧化區(qū)段110，其中富含催化劑的流股的催化劑組分的至少約 50wt%、至少約60wt%或至少70wt%被引入到氧化區(qū)段110中。在一個(gè)實(shí)施方案中，在引 導(dǎo)進(jìn)去之前，液體能夠任選地被添加到在管線150中的富含催化劑的流股中以生產(chǎn)再淤漿 化的富含催化劑的流股。任選的再淤漿化的富含催化劑的流股能夠包括至少約35襯％液 體，至少約50wt%液體，或至少65wt%液體。被添加到富含催化劑的流股中的液體能夠例 如是乙酸和/或水。本領(lǐng)域中技術(shù)人員將會(huì)理解，每一個(gè)的上述實(shí)施方案以及這些實(shí)施方案的任何小 部分能夠以連續(xù)或非連續(xù)的方式操作。非連續(xù)的操作包括，但不限于，間歇操作，周期性操 作，和/或斷續(xù)的操作。在一些的以上實(shí)施方案中，為規(guī)定的操作提供溫度范圍。對(duì)于提 供溫度范圍的每一個(gè)上述實(shí)施方案，溫度被定義為在給定的區(qū)段或節(jié)段中的物質(zhì)的平均溫度。數(shù)值范圍本說明書采用數(shù)值范圍來定量與本發(fā)明相關(guān)的某些參數(shù)。應(yīng)該可以理解的是，當(dāng) 提供數(shù)值范圍時(shí)，該范圍被認(rèn)為是為僅僅列舉該范圍的下限值的權(quán)利要求限制值以及僅僅 列舉該范圍的上限值的權(quán)利要求限制值提供文字支持。例如，10-100的所公開數(shù)值范圍為 列舉“大于10” (沒有上限)的權(quán)利要求和列舉“低于100” (沒有下限)的權(quán)利要求提供 文字支持。定義在這里使用的術(shù)語“a”、“an”、“the”和“said”指一個(gè)或多個(gè)。在這里使用的術(shù)語“和/或”-當(dāng)在兩個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目的列表中使用時(shí)-指所列舉 項(xiàng)目中的任何一個(gè)能夠本身使用或所列舉項(xiàng)目中的兩個(gè)或多個(gè)的任何結(jié)合都能夠使用。例 如，如果組合物被描述為含有組分A、B和/或C，則組合物能夠含有單獨(dú)的A ；單獨(dú)的B ；單 獨(dú)的C ;A和B的結(jié)合；A和C的結(jié)合；B和C的結(jié)合；或A、B和C的結(jié)合。在這里使用的術(shù)語“comprising(包括)”、“comprises (包括)”和“comprise (包 括)”是開放式轉(zhuǎn)換術(shù)語，它用于將該術(shù)語之前所列舉的主題轉(zhuǎn)換成在該術(shù)語之后列舉的一 個(gè)或多個(gè)要素，其中在該轉(zhuǎn)換術(shù)語之后列舉的要素或多個(gè)要素不一定是構(gòu)成該主題的唯一 要素。在這里使用的術(shù)語“containing (含有)”、“contains (含有)，，和 “contain (含 有)”具有與以上提供的“comprisingWomprises”和“comprise”相同的開放式意義。在這里使用的術(shù)語“having (具有)”、“has (具有)”和“have (具有)”具有與以 上提供的“comprising", “comprises"和“comprise”相同的開放式意義。在這里使用的術(shù)語“including(包括)”、“includes (包括)”和“include (包括)” 具有與以上提供的“comprisingWomprises”和“comprise”相同的開放式意義。不限于所公開的實(shí)施方案的權(quán)利要求如上所述的本發(fā)明的優(yōu)選形式僅僅是舉例說明而已，不應(yīng)該以限制的意義來解釋 本發(fā)明的范圍。在不脫離本發(fā)明的精神的前提下，本領(lǐng)域中的那些技術(shù)人員能夠?qū)σ陨纤?述的示例性實(shí)施方案作改進(jìn)。發(fā)明人因此聲稱他們的目的是依賴于確定和分析本發(fā)明的公平合理范圍的等同原則，該本發(fā)明涉及沒有實(shí)質(zhì)上脫離但偏出了在所附權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的文字范圍 的任何裝置。
權(quán)利要求
生產(chǎn)羧酸的方法，該方法包括將包括至少一種可氧化化合物以及至少一種含單羧酸的溶劑的氧化原料進(jìn)行氧化，其中該單羧酸的至少一部分來源于木材乙?；^程。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，基于來源于木材乙?；^程的單羧酸的重量，該溶劑進(jìn)一 步包括至少0. 01襯％的量的乙酸酐。
3.權(quán)利要求2的方法，其中該氧化產(chǎn)生作為副產(chǎn)物的水，其中該乙酸酐的至少一部分 消耗該水的至少一部分。
4.權(quán)利要求1的方法，其中該單羧酸包括乙酸，其中該乙酸的至少5wt%是來源于木材 乙?；^程的乙酸。
5.權(quán)利要求1的方法，其中該溶劑進(jìn)一步包括一種或多種萜烯。
6.權(quán)利要求5的方法，其中，基于來源于木材乙?；^程的乙酸的重量，該溶劑包括至 少0. 01襯％的量的合計(jì)濃度的全部萜烯。
7.權(quán)利要求1的方法，該方法進(jìn)一步包括至少一個(gè)提純步驟。
8.權(quán)利要求1的方法，其中該可氧化化合物包括對(duì)二甲苯，其中該羧酸包括對(duì)苯二甲酸。
9.生產(chǎn)羧酸的方法，該方法包括(a)讓至少一種木質(zhì)纖維素材料與含有至少一個(gè)乙?；幕衔镞M(jìn)行接觸，以由此生 產(chǎn)乙?；举|(zhì)纖維素材料和含酸的組合物；和(b)將該含酸的組合物的至少一部分和可氧化的化合物引入到羧酸生產(chǎn)方法中，其中 該含酸的組合物包括乙酸。
10.權(quán)利要求9的方法，其中，基于在該含酸的組合物中該乙酸的重量，該含酸的組合 物進(jìn)一步包括至少0.01襯％的量的乙酸酐。
11.權(quán)利要求10的方法，其中該羧酸生產(chǎn)方法包括使用氧化反應(yīng)器，其中該方法進(jìn)一 步包括在該氧化反應(yīng)器中在含酸的組合物的至少一部分的存在下將可氧化化合物的至少 一部分進(jìn)行氧化，其中該氧化產(chǎn)生作為副產(chǎn)物的水，其中該乙酸酐的至少一部分消耗該水 的至少一部分。
12.權(quán)利要求9的方法，其中，基于在含酸的組合物中乙酸的重量，該含酸的組合物進(jìn) 一步包括至少0. 01wt%的量的一種或多種萜烯。
13.權(quán)利要求9的方法，其中該木質(zhì)纖維素材料包括木材，其中含有至少一個(gè)乙?；?該化合物包括至少50襯％的量的乙酸酐。
14.權(quán)利要求9的方法，其中該可氧化化合物包括對(duì)二甲苯，其中該羧酸包括對(duì)苯二甲酸。
15.權(quán)利要求9的方法，其中該羧酸生產(chǎn)方法進(jìn)一步包括至少一個(gè)提純步驟。
16.生產(chǎn)羧酸的方法，該方法包括在氧化反應(yīng)器中在至少一種溶劑存在下將可氧化化 合物進(jìn)行氧化，其中，基于溶劑的總重量，該溶劑包括至少0. Olwt%的量的乙酸酐。
17.權(quán)利要求16的方法，其中，基于溶劑的總重量，該溶劑包括至少0.05襯％的量的乙酸酐。
18.權(quán)利要求16的方法，其中，基于溶劑的總重量，該溶劑包括至少0.Olwt %的累積量 的萜烯。
19.權(quán)利要求18的方法，其中萜烯的至少一部分是在該氧化反應(yīng)器中被氧化形成二氧化碳。
20.權(quán)利要求16的方法，其中該氧化產(chǎn)生作為副產(chǎn)物的水，其中該乙酸酐的至少一部 分消耗該水的至少一部分。
21.權(quán)利要求16的方法，其中該溶劑的至少一部分來源于木材乙酰化過程。
22.權(quán)利要求16的方法，其中該溶劑進(jìn)一步包括乙酸和/或水，其中該羧酸包括對(duì)苯二 甲酸，其中可氧化化合物包括對(duì)二甲苯。
23.權(quán)利要求16的方法，該方法進(jìn)一步包括至少一個(gè)提純步驟。
全文摘要
使用來自木質(zhì)纖維素材料的酯化中的溶劑來生產(chǎn)羧酸的方法和裝置。來自木質(zhì)纖維素材料的酯化中的含酸的組合物能夠用于從對(duì)二甲苯到對(duì)苯二甲酸的氧化反應(yīng)中。該含酸的組合物能夠包括乙酸，乙酸酐，和一種或多種萜烯。
文檔編號(hào)D21C9/00GK101910092SQ200980102249
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月15日
發(fā)明者C·E·小薩姆納, M·古特, W·富爾納拉 申請(qǐng)人:伊士曼化工公司