專利名稱：在后氧化區(qū)通過水蒸汽的添加對粗品對苯二酸進(jìn)行純化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在后氧化區(qū)通過水蒸汽添加對羧酸漿液進(jìn)行加熱的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于在后氧化區(qū)通過水蒸汽添加對對苯二酸漿液進(jìn)行加熱，從而用于結(jié)晶產(chǎn)品的生產(chǎn)的方法。
背景技術(shù)：
通過在催化劑(例如，Co、Mn、Br)和溶劑的存在下，對對二甲苯進(jìn)行所氣化來對對苯二酸(TPA)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。用于聚酯纖維、膜和樹脂生產(chǎn)的對苯二酸必須被進(jìn)一步處理以除去由于對二甲苯初始的氧化而產(chǎn)生的雜質(zhì)。典型的商業(yè)方法通過分離粗品對苯二酸固體、將所述固體在高溫和高壓下溶解于水、對所得溶液進(jìn)行氫化、冷卻以及從所述液體中分離固體對苯二酸產(chǎn)品來去除雜質(zhì)，如在US 3,584,039中所討論的，這里引入作為參考。來自苯偶酰、蒽醌、和芴酮族的有色雜質(zhì)被氫化為無色的產(chǎn)物，并隨對苯二酸固體產(chǎn)物和廢水流離開所述工藝。
得到適于作用于聚酯生產(chǎn)起始物質(zhì)的對苯二酸產(chǎn)品的另外一個方法并不涉及氫化步驟。生產(chǎn)適于聚酯生產(chǎn)的對苯二酸產(chǎn)品的一個方法是在多階段氧化方法中使對二甲苯完全或接近完全反應(yīng)。在此發(fā)明中，提供了一種獨特和新穎的方法，其中通過芳香族進(jìn)料(典型地是對二甲苯)的氧化而產(chǎn)生的粗品對苯二酸在一個多步方法中被進(jìn)一步氧化，其中所述方法中通過水蒸汽添加向后氧化區(qū)提供熱。向初氧化區(qū)后的氧化區(qū)進(jìn)行的水蒸汽添加導(dǎo)致了與通常技術(shù)相比更高質(zhì)量的對苯二酸產(chǎn)品。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種通過在初氧化區(qū)后面的后氧化區(qū)注入流來從粗品羧酸漿液生產(chǎn)結(jié)晶產(chǎn)品的方法。
在本發(fā)明的第一實施方式中，提供了生產(chǎn)后氧化產(chǎn)品的方法，其包括(a)在后氧化區(qū)在水蒸汽的存在下對粗品羧酸漿液進(jìn)行氧化以形成后氧化產(chǎn)品；其中所述后氧化區(qū)包含至少一個后氧化裝置；其中所述粗品羧酸漿液包含至少一種羧酸；(b)純化所述后氧化產(chǎn)品以形成具有小于4.5的b*色度(b*color)的脫色的后氧化產(chǎn)品。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，提供了一種生產(chǎn)結(jié)晶產(chǎn)品的方法。所述方法包含如下步驟(a)在后氧化區(qū)，在水蒸汽存在下對粗品羧酸漿液進(jìn)行氧化以形成后氧化產(chǎn)品和尾氣流；其中所述后氧化區(qū)包含至少一個后氧化裝置；(b)在結(jié)晶區(qū)之前或之后純化所述后氧化產(chǎn)品，以形成具有小于4.5的b*色度的脫色的后氧化產(chǎn)品；和(c)在結(jié)晶區(qū)對所述后氧化產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)晶，其中所述結(jié)晶區(qū)包含至少一個結(jié)晶器。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，提供了一種用來生產(chǎn)結(jié)晶產(chǎn)品的方法。該方法包含，在后氧化區(qū)，在水蒸汽的存在下對粗品羧酸漿液進(jìn)行氧化以形成后氧化產(chǎn)品；其中所述粗品羧酸漿液包含對苯二酸；其中所述后氧化區(qū)包含至少一個后氧化裝置；其中所述后氧化產(chǎn)品具有小于約4.5的b*色度。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，提供了一種用來生產(chǎn)結(jié)晶產(chǎn)品的方法。所述方法包含如下步驟(a)在后氧化區(qū)，在水蒸汽的存在下對粗品羧酸漿液進(jìn)行氧化以形成后氧化產(chǎn)品；其中所述后氧化區(qū)包含至少一個后氧化裝置；其中所述后氧化區(qū)的壓力為約10barg-約50barg；和(b)在結(jié)晶區(qū)對所述后氧化產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)晶以形成結(jié)晶產(chǎn)品；其中所述結(jié)晶區(qū)包含至少一個結(jié)晶器；其中所述結(jié)晶器在約140℃-190℃的溫度下運行；并且所述結(jié)晶產(chǎn)品具有小于4.5的b*色度。
在閱讀了本公開之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚地理解本發(fā)明的上述目的及其它目的。
附圖的簡要說明

圖1是用于在后氧化區(qū)通過水蒸汽添加對粗品羧酸漿液進(jìn)行加熱來生產(chǎn)后氧化產(chǎn)品的方法的示意圖。
發(fā)明的詳細(xì)說明本發(fā)明提供了一種用來生產(chǎn)后氧化產(chǎn)品的方法，其包含在水蒸汽的存在下對粗品羧酸進(jìn)行氧化以形成后氧化產(chǎn)品120和尾氣流80的方法。
在本發(fā)明的第一實施方式中，提供了一種生產(chǎn)后氧化產(chǎn)品120的方法。所述方法包含，在后氧化區(qū)90，在水蒸汽100的存在下對粗品羧酸漿液30進(jìn)行氧化，以形成后氧化產(chǎn)品120和尾氣流80；其中所述后氧化區(qū)90包含至少一個后氧化裝置；其中所述羧酸漿液包含至少一種羧酸；并且其中所述后氧化產(chǎn)品具有小于4.5的b*色度。
隨后本公開將對該氧化步驟和所述后氧化區(qū)進(jìn)行具體描述。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，如圖1所示，提供了生產(chǎn)結(jié)晶產(chǎn)品180的方法。所述方法包含如下步驟。
步驟(a)包含，在后氧化區(qū)90，在水蒸汽100的存在下對粗品羧酸漿液30進(jìn)行氧化，以形成后氧化產(chǎn)品120。通常，所述粗品羧酸漿液30是通過在初氧化區(qū)20對芳香族進(jìn)料10進(jìn)行氧化而生產(chǎn)的。所述初氧化區(qū)20包含至少一個氧化反應(yīng)器，并且所述粗品羧酸漿液30包含至少一種羧酸。
在初氧化區(qū)20中氧化于反應(yīng)條件下完成，其從芳香族進(jìn)料10生產(chǎn)了粗品羧酸漿液30。典型地，所述粗品羧酸漿液30包含至少一種羧酸。通常，所述羧酸是對苯二酸。
因此，當(dāng)使用對苯二酸時，所述粗品羧酸漿液30指的是粗品對苯二酸漿液。但是，適合的羧酸包括，但不限于，對苯二酸、間苯二酸、萘二羧酸及其混合物。粗品對苯二酸漿液通常在金屬氧化催化劑存在下由對二甲苯的液相氧化而合成。合適的催化劑包括，但不限于，鈷、錳、和溴化合物，其溶于所選擇的溶劑中。合適的溶劑包括，但不限于，脂肪族單羧酸，優(yōu)選含有2-6個碳原子，或者是苯甲酸，及其混合物，以及這些化合物與水的混合物。優(yōu)選地，所述溶劑是與水以約5∶1-約25∶1，優(yōu)選約10∶1-約15∶1的比例混合的乙酸。但是，應(yīng)該認(rèn)為其它合適的溶劑，如這里所公開的，也可以被使用。公開了對苯二酸生產(chǎn)的專利，如4,158,738和3,996,271，被引入作為參考。
當(dāng)所述羧酸為對苯二酸時，所述初氧化區(qū)20具有小于約10重量％的水濃度，優(yōu)選所述水濃度小于約8重量％，且最優(yōu)選所述水濃度小于約6重量％。
所述后氧化區(qū)90包含至少一個后氧化裝置。所述粗品羧酸漿液30進(jìn)入后氧化區(qū)90。后氧化區(qū)90包含至少一個后氧化裝置。術(shù)語后氧化是指所述氧化發(fā)生在前面所述的初氧化區(qū)20之后。例如，所述后氧化區(qū)90可以包含串聯(lián)的后氧化裝置。
當(dāng)所述羧酸是對苯二酸時，在所述后氧化裝置中的所述粗品羧酸漿液30被水蒸汽100加熱到約180℃-約280℃，優(yōu)選地約190℃-約240℃，并且最優(yōu)選地為約195℃-約215℃，并且進(jìn)一步被通過管線115引入的空氣或分子氧源氧化從而產(chǎn)生后氧化產(chǎn)品120。所述溫度為所述后氧化裝置的內(nèi)部溫度。當(dāng)所述后氧化區(qū)包含一種以上的后氧化裝置時，對于每個后氧化裝置，所述溫度可以在特定范圍內(nèi)變化。水蒸汽100可以通過任何本領(lǐng)域中已知的方式來引入。例如，可以為所述水蒸汽制作一個連通，以將其直接引入到乙酸蒸汽管線中。這樣所述水蒸汽可以通過噴射環(huán)被注入到浸煮器中。除使用水蒸汽外，所述后氧化區(qū)90還可以用乙酸蒸汽來加熱。
額外的空氣或分子氧可以以將所述粗品羧酸漿液30中的部分氧化產(chǎn)物和4-對羧基苯甲醛(4-CBA)的基本部分氧化成相應(yīng)的羧酸所需要的量被引入到后氧化區(qū)90。通常，在后氧化區(qū)90，4-CBA的至少70重量％被轉(zhuǎn)化為對苯二酸。優(yōu)選至少80重量％的4-CBA在后氧化區(qū)90被轉(zhuǎn)化為對苯二酸。在對苯二酸產(chǎn)品中足夠高濃度的4-對羧基苯甲醛和甲基苯甲酸對于聚合工藝來說可以是特別有害的，因為在PET的生產(chǎn)中，它們在對苯二酸和乙二醇之間的縮合反應(yīng)中表現(xiàn)為鏈終止劑，并且它們對于對苯二酸氫化工藝的性能也是有害的。典型的對苯二酸產(chǎn)品按重量計含有小于百萬分之500(ppm)的4-對羧基苯甲醛和小于250ppm的對甲基苯甲酸。優(yōu)選地，后氧化區(qū)在足以使后氧化產(chǎn)品120的b*色度落在約0.5-約4.5范圍內(nèi)的溫度和壓力下運行。
步驟(b)包含在結(jié)晶區(qū)之前或之后純化所述后氧化產(chǎn)品以形成具有小于4.5的b*色度的脫色的后氧化產(chǎn)品。
所述后氧化產(chǎn)品的純化可以由任何本領(lǐng)域中已知的手段來實現(xiàn)。例如來自苯偶酰、蒽醌、和芴酮族的有色雜質(zhì)可以被氫化為無色的產(chǎn)物。此外，如果需要，在后氧化區(qū)與后氧化產(chǎn)品的純化和后氧化產(chǎn)品的分離或回收之間可以有任何數(shù)量的步驟。
在管路120中后氧化產(chǎn)品的b*色度為約0.5-約4.5。優(yōu)選地，在管路120中脫色的后氧化產(chǎn)品的b*色度為約0.5-2.0。最優(yōu)選地，在管路120中脫色的后氧化產(chǎn)品的b*色度為約0.5-1.5。b*色度為在基于光譜反射率的儀器所測得的三色分布中的一個。該顏色可以通過任何本領(lǐng)域中已知的裝置來測量。Hunter Ultrascan XE是典型的測量裝置。主動讀出表示為黃色度(或藍(lán)色吸收)，被動讀出表示為藍(lán)色度(或黃色吸收)。
來自后氧化區(qū)的尾氣通過管線80被回收，并被引入回收系統(tǒng)，在此將溶劑從所述尾氣中移除。所述溶劑包含可揮發(fā)有機化合物(VOC)。VOC和任何有害污染物將被焚燒。
步驟(c)包含在結(jié)晶區(qū)160對后氧化產(chǎn)品120進(jìn)行結(jié)晶，以形成結(jié)晶產(chǎn)品180；其中所述結(jié)晶產(chǎn)品180具有小于4.5的b*色度。
通常，所述結(jié)晶區(qū)160包含至少一個結(jié)晶器。來自結(jié)晶區(qū)160的蒸汽產(chǎn)品通過管線130回收，在包含至少一個冷凝器的冷凝區(qū)170冷凝，并返回結(jié)晶區(qū)160。任選地，管路140中的液體或冷凝區(qū)170中的蒸汽130可被再循環(huán)，或被回收或被送到能量回收裝置。此外，來自冷凝區(qū)170的液體結(jié)晶尾氣150通過管線150移除并且被引入回收系統(tǒng)，在此溶劑被移除并且包含VOC和污染物的結(jié)晶尾氣150被燃燒。
當(dāng)所述羧酸是對苯二酸時，來自后氧化區(qū)的90的后氧化產(chǎn)品120通過管線120回收，并且被引入到包含至少一個結(jié)晶器的結(jié)晶區(qū)160，在此其被冷卻到約110℃-約190℃，優(yōu)選約140℃-約180℃，最優(yōu)選150℃-170℃的溫度下，以形成結(jié)晶產(chǎn)品180。優(yōu)選地，在管路180中所述結(jié)晶產(chǎn)品的b*色度為約0.5-約4.5。更優(yōu)選地，在管路180中所述結(jié)晶產(chǎn)品的b*色度為0.5-2.0。最優(yōu)選地，在管路180中所述結(jié)晶產(chǎn)品的b*色度為0.5-1.5。
來自結(jié)晶區(qū)160的結(jié)晶產(chǎn)品180通過管線180回收。典型地，所述結(jié)晶產(chǎn)品180被直接引入到容器中，并被冷卻以形成冷卻的結(jié)晶產(chǎn)品。當(dāng)所述羧酸是對苯二酸時，所述冷卻的結(jié)晶產(chǎn)品在容器中典型地被冷卻到約90℃或比被引入到用于將羧酸以干粉或濕的塊體回收的工藝之前更低的溫度。
實施例通過對優(yōu)選實施方式的特別參考，本發(fā)明被詳細(xì)地描述，但應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)可以對其作出變化和修改。
實施例1在試驗設(shè)備中，水蒸汽被用于后氧化裝置的加熱。后氧化裝置的溫度被控制在約195℃-約215℃。設(shè)置空氣流的比率為約3.8kg空氣/每噸粗品羧酸漿液。流向后氧化裝置的水蒸汽為約6.5-約8.2噸/小時。觀察到用于生產(chǎn)對苯二酸的總能量降低了0.3GJ/噸。這代表了與不向后氧化裝置使用水蒸汽的運行相比能量降低5％。由于向后氧化裝置注入水蒸汽，在后氧化裝置燃燒和分解的酸下降了。酸損失(乙酸/每噸后氧化產(chǎn)品)下降了約10％。因此，通過向后氧化裝置使用水蒸汽，能量消耗和酸燃燒都下降了。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)后氧化產(chǎn)品的方法，其包含如下步驟(a)在后氧化區(qū)，在水蒸汽存在下對粗品羧酸漿液進(jìn)行氧化，以形成后氧化產(chǎn)品；其中所述后氧化區(qū)包含至少一個后氧化裝置；其中所述粗品羧酸漿液包含至少一種羧酸；(b)純化所述后氧化產(chǎn)品，以形成具有小于4.5的b*色度的脫色的后氧化產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述脫色的后氧化產(chǎn)品具有小于3.5的b*色度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述羧酸選自對苯二酸、間苯二酸、萘二羧酸及其混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述羧酸是對苯二酸。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述水蒸汽被用于將所述后氧化區(qū)加熱至約180℃-約280℃的溫度。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述后氧化區(qū)在約10barg-約50barg的壓力下運行。
7.一種生產(chǎn)結(jié)晶產(chǎn)品的方法，所述方法包含如下步驟(a)在后氧化區(qū)，在水蒸汽存在下對粗品羧酸漿液進(jìn)行氧化，以形成后氧化產(chǎn)品和尾氣流；其中所述后氧化區(qū)包含至少一個后氧化裝置；(b)在結(jié)晶區(qū)之前或之后純化所述后氧化產(chǎn)品，以形成具有小于4.5的b*色度的脫色的后氧化產(chǎn)品；和(c)在結(jié)晶區(qū)對所述后氧化產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)晶；其中所述結(jié)晶區(qū)包含至少一個結(jié)晶器。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述純化的后氧化產(chǎn)品具有小于3的b*色度。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述羧酸選自對苯二酸、間苯二酸、萘二羧酸及其混合物。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述羧酸是對苯二酸。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述水蒸汽被用于將所述后氧化區(qū)加熱至約180℃-約280℃的溫度。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述后氧化區(qū)在約10barg-約50barg的壓力下運行。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述結(jié)晶器在約140℃-190℃的溫度下運行。
14.一種用來生產(chǎn)后氧化產(chǎn)品的方法，該方法包含，在后氧化區(qū)，在水蒸汽的存在下對粗品羧酸漿液進(jìn)行氧化，以形成后氧化產(chǎn)品；其中所述粗品羧酸漿液包含對苯二酸；其中所述后氧化區(qū)包含至少一個后氧化裝置；其中所述后氧化產(chǎn)品具有小于約4.5的b*色度。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述水蒸汽被用于將所述后氧化區(qū)加熱至約180℃-約280℃的溫度。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述后氧化區(qū)在約10barg-約50barg的壓力下運行。
17.一種用來生產(chǎn)結(jié)晶產(chǎn)品的方法，所述方法包含如下步驟(a)在后氧化區(qū)，在水蒸汽的存在下對粗品羧酸漿液進(jìn)行氧化，以形成后氧化產(chǎn)品；其中所述后氧化區(qū)包含至少一個后氧化裝置；其中所述后氧化區(qū)的壓力為約10barg-約50barg；和(b)在結(jié)晶區(qū)對所述后氧化產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)晶，以形成結(jié)晶產(chǎn)品；其中所述結(jié)晶區(qū)包含至少一個結(jié)晶器；其中所述結(jié)晶器在約140℃-190℃的溫度下運行；并且所述結(jié)晶產(chǎn)品具有小于4.5的b*色度。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述結(jié)晶產(chǎn)品具有小于3的b*色度。
全文摘要
本發(fā)明涉及用水蒸汽加熱次級氧化器的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種在結(jié)晶產(chǎn)品的生產(chǎn)中用水蒸汽加熱次級氧化器的方法。一種生產(chǎn)結(jié)晶產(chǎn)品的方法，所述方法包含如下步驟(a)在初氧化區(qū)對芳香族進(jìn)料進(jìn)行氧化以生產(chǎn)粗品羧酸漿液；(b)在后氧化區(qū)在水蒸汽的存在下對所述粗品羧酸漿液進(jìn)行氧化以形成后氧化產(chǎn)品；(c)純化所述后氧化產(chǎn)品以形成脫色的后氧化產(chǎn)品；和(d)在結(jié)晶區(qū)對所述后氧化產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)晶以形成結(jié)晶產(chǎn)品。
文檔編號C07C63/26GK1780806SQ200480011137
公開日2006年5月31日 申請日期2004年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月25日
發(fā)明者林鑫, M·德弗里德, J·W·斯盧伊默斯, M·德貝爾, T·E·伍德拉夫 申請人:伊斯曼化學(xué)公司