專利名稱：對(duì)苯二甲酸的生產(chǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)苯二甲酸的生產(chǎn)。更具體說(shuō)，本發(fā)明涉及生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的改進(jìn)工藝。
在生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的典型的基于空氣或富氧空氣的工藝中，液體對(duì)二甲苯與用作溶劑的一元脂肪酸，典型地是乙酸，一起進(jìn)料到一個(gè)攪拌的罐式反應(yīng)器中。溶劑與反應(yīng)物的比例典型地為每體積反應(yīng)物用1-10重量的溶劑(1∶1-10∶1)。反應(yīng)用重金屬或多種重金屬的混合物催化，最常用的是呈醋酸鹽形式的鈷和錳。此外，通常用溴(以溴酸形式)作為引發(fā)劑。反應(yīng)器的操作溫度維持在170°-225℃之間。操作壓力通常為100-300磅/平方英寸表壓。將氧含量典型地為21-28%的壓縮空氣或富氧空氣噴入反應(yīng)器底部。來(lái)自空氣的氧溶解入液相中并與對(duì)二甲苯反應(yīng)產(chǎn)生所需的對(duì)苯二甲酸產(chǎn)物。同時(shí)依所用反應(yīng)條件而異也形成一定量的中間氧化產(chǎn)物和副產(chǎn)物。經(jīng)過1小時(shí)的停留時(shí)間后，對(duì)二甲苯的轉(zhuǎn)化率一般約為99%，所需的對(duì)苯二甲酸產(chǎn)品的產(chǎn)率大于96%。
在對(duì)苯二甲酸(TPA)生產(chǎn)中最重要的中間氧化產(chǎn)物是4-羧基苯甲醛(4C BA)，它是從對(duì)苯二甲酸中分出來(lái)的一個(gè)氧化步驟。在TPA產(chǎn)物中存在4CBA是所不希望的。它在隨后的TPA轉(zhuǎn)化成最重要的最終產(chǎn)物，即聚酯纖維和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂的聚合反應(yīng)中起著鏈終止劑的作用。對(duì)于某一給定的停留時(shí)間，已觀察到4BCA轉(zhuǎn)化成TPA隨溫度的升高而增加。因此，TPA產(chǎn)物中4CBA的濃度隨操作溫度的升高而減少，所以在較高的操作溫度下TPA產(chǎn)物的質(zhì)量可以提高。
另一方面，損失到所不希望的副產(chǎn)物上的原料也隨溫度的升高而增加。酸性的酸溶劑和對(duì)二甲苯在較小的程度上發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳、一氧化碳、甲基溴和乙酸甲酯，所有這些從環(huán)境上講都是敏感的物質(zhì)。由于必須維持高的反應(yīng)溫度以使產(chǎn)物對(duì)苯二甲酸能符合可應(yīng)用的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，所以乙酸的損失和各種副產(chǎn)氣體的同量產(chǎn)生在總的操作經(jīng)濟(jì)效益中常常是一個(gè)重要因素。
在這樣的已知操作方法中，進(jìn)料空氣必須壓縮到稍高于反應(yīng)器操作壓力的壓力，然后才能通過管道或其它潛管噴射器鼓入反應(yīng)器中。由于空氣泡分散在反應(yīng)器中并由攪拌裝置通過液體反應(yīng)物和溶劑主體而循環(huán)，所以氣泡中氧的濃度隨著氧的溶解及與TPA反應(yīng)而降低。剩下的空氣泡從液相脫出后收集在反應(yīng)器頂部的氣體空氣形成一個(gè)連續(xù)的氣相。這種廢氣必須排出以便給新鮮空氣進(jìn)料提供空間，同時(shí)維持反應(yīng)氣中足夠的氣體滯留量以便促進(jìn)所要求的氧氣從空氣中轉(zhuǎn)移到液相中。
為避免火災(zāi)和爆炸的可能性，反應(yīng)器頂部氣體空間中氧的濃度必須維持在低于可燃的極限內(nèi)。為便于實(shí)際操作起見，氧的濃度必須維持在低于8-9%(體積)。更典型地，該氣體空間中氧的濃度維持在低于5%(體積)以便提供一個(gè)低于可燃極限的安全系數(shù)。因此，在一個(gè)攪拌良好的罐式反應(yīng)器中，循環(huán)空氣泡中氧的平均濃度必須低于5%，以確保收集在反應(yīng)器頂部空間的氣體中氧的平均濃度是不可燃的。
氣體空間中氧濃度是空氣或富氧空氣進(jìn)料到反應(yīng)器中的速率和空氣中氧氣由于與對(duì)二甲苯反應(yīng)而消耗的速率的函數(shù)。反應(yīng)速率及因而每單位反應(yīng)器體積的TPA生產(chǎn)速率隨溫度、壓力、氣相中氧濃度、對(duì)二甲苯濃度、促進(jìn)劑濃度及催化劑濃度的增加而增加。由于液相中溶解氧的濃度和因而氧的反應(yīng)速率正比于氣相中的氧的濃度，所以對(duì)于給定的一組反應(yīng)條件而言，反應(yīng)器頂部空間中5%氧的這一限定有效地限制了氧的反應(yīng)速率。
隨著空氣泡在反應(yīng)器中循環(huán)，乙酸、水、揮發(fā)性有機(jī)化學(xué)品(VOC)以及諸如CO2、CO、甲基溴和乙酸甲酯之類的副產(chǎn)氣體會(huì)蒸發(fā)到空氣泡中并集中在要從反應(yīng)器中排出的連續(xù)氣相中。隨著排出氣一起離開反應(yīng)器的揮發(fā)物種總量正比于總的氣體流量，而總氣體流量又正比于空氣進(jìn)料速率。隨著排出氣一起離開反應(yīng)器的各種副產(chǎn)氣體的量取決于它們的生成速率。
適用于具體生產(chǎn)裝置的聯(lián)邦、州和地方的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了排出氣在釋放到大氣之前必須將這些化學(xué)種從其中除去的程度。在本工藝中乙酸是一種有價(jià)值的溶劑，所以通常要將它冷凝下來(lái)并循環(huán)到反應(yīng)器中。殘留的有機(jī)化合物通常從排出氣中汽提出來(lái)，這就從汽提塔底部產(chǎn)生一股廢液流。某些排出氣處理系統(tǒng)也可以包括COX和甲基溴的消除系統(tǒng)，以符合空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。由于必須從排出氣中除去的物質(zhì)總量正比于空氣進(jìn)料速率，所以排出氣處理設(shè)備的尺寸和工藝中所產(chǎn)生的廢料量也類似地正比于空氣進(jìn)料速率。
很清楚，基于空氣或所說(shuō)的富氧空氣(典型地含21-28%氧)的TPA裝置設(shè)計(jì)要求對(duì)溫度、壓力、催化劑負(fù)荷、空氣進(jìn)料速率、反應(yīng)器體積及排出氣處理設(shè)備加以優(yōu)化。例如，升高溫度可以增加每單位反應(yīng)器體積的生產(chǎn)量并提高產(chǎn)品的純度，但也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)率和溶劑的損失，以及由于過度氧化而形成氣體副產(chǎn)物。
上述基于空氣的對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)工藝要求較高的操作溫度以便使4CBA完全氧化成TPA，從而制得符合實(shí)用產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的TPA。產(chǎn)物純度所要求的高溫也會(huì)導(dǎo)致明顯的乙酸反應(yīng)，和較小程度的產(chǎn)物對(duì)二甲苯的反應(yīng)，生成不希望的副產(chǎn)物，如CO2、CO、甲基溴和乙酸甲酯，這正如上面所指出的。正如熟悉本技術(shù)的人們會(huì)明白的那樣，這種工藝存在著與提供補(bǔ)充的乙酸到工藝中、對(duì)二甲苯反應(yīng)物的損失以及廢棄物料的處置等有關(guān)的相當(dāng)大的操作費(fèi)用負(fù)擔(dān)問題。同時(shí)也存在著與COX、甲基溴、乙酸甲酯及其它排放物有關(guān)的相當(dāng)大的環(huán)境污染問題。
此外，在基于空氣的工藝中也存在著與進(jìn)料空氣流中氮?dú)獾膲嚎s有關(guān)的基本投資和操作費(fèi)用負(fù)擔(dān)的問題。氮是惰性的，因而對(duì)反應(yīng)過程的效率沒有貢獻(xiàn)。加之，還存在與排出氣處理有關(guān)的相當(dāng)大的投資和操作費(fèi)用負(fù)擔(dān)問題。這些費(fèi)用正比于進(jìn)料到反應(yīng)器的空氣進(jìn)料中氮?dú)獾臄?shù)量。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的改進(jìn)工藝。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能減少副產(chǎn)物數(shù)量和廢氣生成數(shù)量的對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)工藝。
考慮到這些和其它目的，下面將對(duì)本發(fā)明詳加敘述，其新的特點(diǎn)具體在所附權(quán)利要求書中指出。
本發(fā)明生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的反應(yīng)是用氧代替空氣進(jìn)料，并采用能降低與這種代替有關(guān)的易燃性危險(xiǎn)的反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)行的。所生產(chǎn)的對(duì)苯二甲酸的質(zhì)量與通常的基于空氣的工藝所生產(chǎn)的對(duì)苯二甲酸的質(zhì)量相同，但是，乙酸和對(duì)二甲苯的消耗較低，所不希望的副產(chǎn)物產(chǎn)量較少，氣體處理費(fèi)用較低，對(duì)環(huán)境的影響也較小。
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1是用于實(shí)施本發(fā)明的反應(yīng)器的一個(gè)具體實(shí)施的簡(jiǎn)略側(cè)視圖。
圖2是說(shuō)明操作溫度對(duì)乙酸燃燒的影響的圖表。
圖3是說(shuō)明操作溫度對(duì)對(duì)苯二甲酸產(chǎn)物中4-羧基苯甲醛(4CBA)濃度的影響的圖表。
圖4是本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)例的簡(jiǎn)略側(cè)視圖。
本發(fā)明的目的通過以下方法達(dá)到，即在能最大限度地減少對(duì)苯二甲酸產(chǎn)物中所存在的不希望的副產(chǎn)物的量和要處理的排出氣的量的獨(dú)特的TPA操作條件下，用氧氣代替空氣，在適于用來(lái)消除易燃易爆的可能性的反應(yīng)器中進(jìn)行所需要的對(duì)苯二甲酸的生產(chǎn)。因此本發(fā)明是在比通常的空氣氧化工藝更低的操作溫度和壓力下進(jìn)行的，而同時(shí)又達(dá)到了相同的TPA生產(chǎn)。此外，在本發(fā)明的較低的操作溫度條件下會(huì)消耗溶劑和反應(yīng)物的不希望的副反應(yīng)及副產(chǎn)氣體的產(chǎn)生都受到抑制。
在本發(fā)明的工藝中，通常采用所謂的液相氧化反應(yīng)器(LOR)系統(tǒng)以確保氧和液體主體能很好地混合和循環(huán)，而不會(huì)使氧氣明顯地?fù)p失到頂部氣相中。Litz等人的美國(guó)專利4，900，480描敘了這種LOR系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的一個(gè)較方便的具體實(shí)施方案是該專利圖2所示的方案。
這里的附圖1說(shuō)明了用于實(shí)施本發(fā)明的所述的LOR系統(tǒng)的方便的具體實(shí)施方案。在該方案中，液體主體21的主要部分22用隔板23與反應(yīng)容器25中液體的靜止部分24隔開。所述靜止部分24與頂部氣相27之間有一個(gè)氣液界面26。所述隔板23中的開孔28成為所述液體主體21的主要部分22和靜止部分24之間的流體通道。通過將中空牽引室29基本上放置在反應(yīng)器25的中心位置，使其開口端即30和31分別在其頂部和底部，并把攪拌裝置32放置在所述中空牽引室29中，來(lái)使主要部分22保持在處于循環(huán)流動(dòng)條件下。這種攪拌裝置32典型地是螺旋形攪拌裝置，適于用來(lái)促進(jìn)在牽引室中氧氣泡-液體混合物向下流動(dòng)，而在牽引室外則向上流動(dòng)。攪拌裝置32，如有需要，可以包括徑向流動(dòng)攪拌裝置33和下部的緩沖裝置40，類似于下面所稱的導(dǎo)流板，以便隨著液體主體21的主要部分22中的氧氣泡-液體混合物被強(qiáng)制向下通過中空牽引室29，并向上通過中空牽引室的29的外側(cè)時(shí)減少保持處于所指出的循環(huán)流動(dòng)條件下的氧氣泡的大小。較好是利用裝在隔板23下面所述的液體主體21的主要部分22上部的導(dǎo)流板34將氧氣泡-液體混合物引向頂部入口端30，以利于所述混合物流入所述中空牽引室29的頂端30并從其底部31流出。所述隔板23較理想的布置方式應(yīng)能避免氧氣泡在其下面積累。
進(jìn)料氧氣流通過導(dǎo)管35直接注入到液體主體21的主要部分22中，以便使液體中所形成的氧氣泡能在所述液體主體的主要部分中的再循環(huán)液體中容易地保持基本上分散的形式。氣體入口36和排氣出口37用來(lái)使氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w，如有必要的話，通過頂部氣相27以確保氧氣或其它易燃?xì)怏w的濃度保持在低于其自燃極限。攪拌裝置32包括一根適用的驅(qū)動(dòng)軸38，該軸向上延伸，通過隔板23中的開孔28以便與適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)39相連。要注意的是中空牽引室29在具體應(yīng)用中最好在其上端包括一個(gè)錐形擴(kuò)張部分30a，以進(jìn)一步有利于氧氣泡-液體混合物流進(jìn)所述牽引室，并向下通過該室。
如上所述的LOR系統(tǒng)及其各種變型能使純氧被安全地用來(lái)代替空氣以生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸。如果用氧氣代替空氣，那么用于先有技術(shù)空氣氧化對(duì)苯二甲酸生產(chǎn)工藝中的那種習(xí)用空氣噴射系統(tǒng)就不適用了，而且通常會(huì)是無(wú)效的。本發(fā)明的氧氣氧化工藝與空氣氧氣工藝比較，引入到工藝中的氮?dú)饬浚蚨彩潜仨毺幚淼呐懦鰵饬靠梢詼p少24倍。因此，與進(jìn)料氣體的壓縮和排出氣的處理有關(guān)的投資和操作費(fèi)用與空氣氧化工藝相比大大減少。
在本發(fā)明的氧氣氧化工藝的操作中，在LOR系統(tǒng)中，氧氣在能將循環(huán)液相與液體主體的靜止部分及反應(yīng)器的排氣空間隔開的隔板下面進(jìn)料，以所它可以與循環(huán)液體一起被牽引向下通過葉片并分散于整個(gè)循環(huán)液相中。水平隔板允許一些氣體泄漏以防止廢氣在反應(yīng)區(qū)中積累。氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w的吹掃氣流吹過靜止區(qū)的液體表面以減少頂部的氧氣濃度。調(diào)節(jié)吹掃氣流的流量使頂部氧氣濃度保持在低于爆炸極限。對(duì)于圖示的系統(tǒng)及通常在本發(fā)明的實(shí)施中，排出氣中氧的濃度適于保持在低于7.5%，典型地低于5%。
在TPA生產(chǎn)操作中，有大量的有機(jī)物質(zhì)和水從反應(yīng)混合物中蒸發(fā)出來(lái)。在本發(fā)明較好的具體實(shí)施方案中，排出氣較好是進(jìn)行冷卻，其中冷凝組分返回到反應(yīng)器中。一部分排出氣流較好是送去分析一氧化碳和氧。在實(shí)施本發(fā)明中觀察到的對(duì)二甲苯與氧反應(yīng)的氧的利用效率大于99%。即，進(jìn)料到反應(yīng)器中的氧不到1%未參與反應(yīng)而排放出去。
在整個(gè)適宜的操作條件范圍內(nèi)都觀察到由于按照本發(fā)明的實(shí)施方法用氧代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中的空氣來(lái)生產(chǎn)TPA所帶來(lái)的相對(duì)好處，且本發(fā)明基于氧的工藝的最佳操作條件通常比實(shí)施傳統(tǒng)的空氣氧化工藝的最佳操作條件更為有利。
在實(shí)施本發(fā)明中以重量/體積為基準(zhǔn)計(jì)，溶劑與反應(yīng)物的比例為約1∶1-約8∶1。對(duì)于較理想的氧化反應(yīng)來(lái)說(shuō)，催化劑應(yīng)是鈷和錳的混合物，較好是呈乙酸鹽形式。催化劑含量應(yīng)在500-3000ppm之間，以重量計(jì)，鈷與錳的比例應(yīng)為0∶1∶1-10∶1，較好為約3∶1。用溴作為引發(fā)劑，以溴化氫(HBr)形式加入較方便。以重量計(jì)，溴與催化劑總量之比為0.1∶1-1∶1，較好為0.3∶1。液體停留時(shí)間為30-90分鐘。操作溫度一般在150-200℃之間。操作壓力在100-200磅/平方英寸(表壓)之間。
必須注意的是，本發(fā)明具體實(shí)施方案的最佳操作條件主要取決于適用于該方案的經(jīng)濟(jì)效益。正如上面所指出的，提高操作溫度會(huì)增加溶劑損失并改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。溫度對(duì)這兩個(gè)參數(shù)的影響可從附圖2和3中所示的數(shù)據(jù)看出。圖2說(shuō)明了操作溫度對(duì)乙酸燃燒的影響。圖3說(shuō)明操作溫度對(duì)產(chǎn)物中4CBA濃度的影響。正如上面所指出的，隨著4CBA含量的增加，產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)降低。根據(jù)圖2和圖3所列出的數(shù)據(jù)，可知實(shí)施本發(fā)明的較好的操作溫度為約180℃，較好的操作壓力為130-150磅/平方英寸表壓。因此，實(shí)施本發(fā)明所用的操作條件比實(shí)施傳統(tǒng)空氣氧化工藝生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸時(shí)所用的操作條件更為溫和。
在用圖1所示的反應(yīng)器系統(tǒng)實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)說(shuō)明性實(shí)例中，經(jīng)受氧化反應(yīng)的各主要組分的相對(duì)流量如下(按總量流100磅計(jì))引入到反應(yīng)器的液體進(jìn)料含有20磅對(duì)二甲苯、70磅乙酸、10磅水、0.22磅乙酸鈷、0.08磅乙酸錳和0.02磅氫溴酸。氧氣進(jìn)料為18.5磅，產(chǎn)生的液體產(chǎn)物流含有69磅乙酸、30.5磅對(duì)苯二甲酸、17.5磅水、0.22磅乙酸鈷、0.08磅乙酸錳、0.02磅氫溴酸和0.08磅二甲苯。使用2磅氮吹洗氣，排出氣含2磅氮、1.20磅二氧化碳、0.60磅一氧化碳和0.23磅氧。
據(jù)報(bào)導(dǎo)在傳統(tǒng)的空氣氧化TPA生產(chǎn)工藝中，所不希望的乙酸甲酯的產(chǎn)率為約0.4磅/100磅TPA。在本說(shuō)明書中所述的及在權(quán)利要求書中所提出的氧氣氧化工藝中，這種乙酸甲酯的產(chǎn)率可以顯著減少，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明在本發(fā)明的具體實(shí)例中，乙酸甲酯的產(chǎn)率可以減少到小于0.2磅/100磅TPA。在實(shí)施本發(fā)明中一氧化碳和二氧化碳的產(chǎn)率幾乎同樣可以減少一個(gè)數(shù)量級(jí)。同樣，在實(shí)施本發(fā)明中，可以期望類似地減少對(duì)環(huán)境敏感的副產(chǎn)物，甲基溴的不希望的產(chǎn)率。
雖然圖1中所說(shuō)明的反應(yīng)容器及其各種變種是比較好的，但應(yīng)該理解的是，傳統(tǒng)的反應(yīng)器設(shè)計(jì)也可用于氧氣代替空氣的TPA生產(chǎn)工藝。這樣的一種反應(yīng)器系統(tǒng)圖示于附圖中的圖4。如圖中所示，反應(yīng)容器41包含液體反應(yīng)物本體42，氧氣由管線43加入。槳式攪拌器44或其它適宜的攪拌設(shè)備用來(lái)促進(jìn)氣泡分散于液相中。驅(qū)動(dòng)軸45向上伸展并伸出反應(yīng)容器41以便與適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)46相連。氮或其它排出氣通過入口管線48導(dǎo)入到所述反應(yīng)容器41中的頂部氣體空間47，而排出氣體則通過出口管線49從反應(yīng)容器41器排出。
在實(shí)施圖4所示具體方案中可以知道本發(fā)明較好的具體方案具有上述的許多優(yōu)點(diǎn)，即提高反應(yīng)速率、減少排出氣流量以及減少副產(chǎn)物的形成。但是，為了避免與諸如圖4所示的反應(yīng)器的氣體空間中的過量氧氣有關(guān)的安全問題，必須向該頂部氣體空間提供大的氮?dú)庖缌鳌４送?，這種系統(tǒng)的氧氣利用效率比本發(fā)明的LOR系統(tǒng)的具體方案要低得多，因?yàn)檫@種系統(tǒng)沒有用于未反應(yīng)氧氣循環(huán)的設(shè)備，而使用LOR系統(tǒng)來(lái)使液體本體的主要部分循環(huán)時(shí)就增強(qiáng)了未反應(yīng)氧氣泡的循環(huán)。這樣一來(lái)就需要更多的氧氣，因?yàn)橛懈嗟耐ǖ椒磻?yīng)器的氧氣沒有起反應(yīng)就被排放出去。就TPA生產(chǎn)操作的各種應(yīng)用而言，圖4的方式要求額外的氧氣和氮?dú)猓约坝嘘P(guān)費(fèi)用，這就使得圖4的具體方案更不理想，且也許是不經(jīng)濟(jì)的。
熟悉本技術(shù)的人們必定知道可以對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)作出各種改變和修改而不離開由所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍。例如，可以使用除乙酸以外的其它溶劑，如含有2-4個(gè)碳原子的脂族一元酸。盡管在本發(fā)明較好的具體實(shí)例中使用基本上純的氧是有利的，但是在本發(fā)明的各個(gè)具體實(shí)例中也可以使用氧含量明顯比空氣高的其它富氧氣體，即含有至少約50%，較好至少約90%氧的富氧空氣。
本發(fā)明使得TPA的生產(chǎn)在有工業(yè)意義的領(lǐng)域中取得了重大的進(jìn)展。由于副產(chǎn)物及廢氣生成都減少，同時(shí)氧氣利用率又得到提高，且能采用較溫和的操作條件，所以本發(fā)明比傳統(tǒng)的TPA生產(chǎn)操作在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)等方面都具有優(yōu)越性。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的改進(jìn)工藝，包括(a)使液體的主體部分在反應(yīng)容器中保持在循環(huán)流動(dòng)的條件下，所述液體包含對(duì)二甲苯反應(yīng)物、溶劑、催化劑和溴引發(fā)劑，液體主體的循環(huán)部分與頂部氣相之間沒有氣液界面，所述液體主體的循環(huán)部分用機(jī)械方法與該液體主體的相對(duì)靜止部分隔開，但與該部分流體相通，所述液體主體的靜止部分與頂部氣相之間有氣液界面，并能適應(yīng)由于在液體主體中幾乎沒有氣泡時(shí)的條件和在所述液體主體內(nèi)產(chǎn)生了所要求的氣泡濃度時(shí)的條件之間液體主體的體積變化而產(chǎn)生的液位變化；(b)將基本上純靜的氧，可含有至少50%氧的富氧空氣進(jìn)料流直接引入到所述液體主體的循環(huán)部分中，而不是引入到其靜止部分中，所述液體主體的循環(huán)部分的循環(huán)流動(dòng)路徑和流動(dòng)速度應(yīng)該是這樣的相對(duì)于液體主體的所述循環(huán)部分和靜止部分而言，在進(jìn)料流引入的液體主體的循環(huán)部分后所形成的氧氣泡能以分散形式保持在該循環(huán)液體中，便于氧氣溶解在液體主體循環(huán)部分中的對(duì)二甲苯中并與之反應(yīng)，而不會(huì)有顯著的氧氣泡通過液體主體的循環(huán)部分和其靜止部分之間的流體通道，因而通過該靜部分進(jìn)入氣液界面，因此氧氣不會(huì)損失到頂部氣相中；(c)使氧-液混合物在反應(yīng)容器中保持在約150℃-約200℃的溫度，和在約100-200磅/平方英寸表壓的壓力，停留時(shí)間為約30-約90分鐘；和(d)從反應(yīng)容器中回收所需的對(duì)苯二甲酸，從而生產(chǎn)出所述的對(duì)苯二甲酸，并減少了所不希望的副產(chǎn)物的生產(chǎn)量和氣體處理要求并減少了環(huán)境污染問題。
2.權(quán)利要求1的工藝，其中所述的溶劑是乙酸。
3.權(quán)利要求2的工藝，其中以重量/體積為基準(zhǔn)，溶劑與對(duì)二甲苯反應(yīng)物之比為約1∶1-約8∶1。
4.權(quán)利要求1的工藝，其中所述的催化劑是鈷和錳催化劑的混合物。
5.權(quán)利要求4的工藝，其中所述催化劑是乙酸鈷和乙酸錳的混合物，以液體反應(yīng)混合物的體積為基準(zhǔn)計(jì)，催化劑的用量為500-3000ppm之間。
6.權(quán)利要求5的工藝，其中鈷催化劑與錳催化劑的比例按重量計(jì)為0.1∶1-10∶1。
7.權(quán)利要求6的工藝，其中所述的鈷催化劑與錳催化劑之比為3∶1。
8.權(quán)利要求1的工藝，其中所述的引發(fā)劑是溴化氫。
9.權(quán)利要求1的工藝，其中所述的進(jìn)料流是基本上純凈的氧。
10.權(quán)利要求1的工藝，其中所述的進(jìn)料流是含有至少約50%氧的富氧空氣。
11.權(quán)利要求1的工藝，其中所述的溫度為約180℃，所述的壓力為約130-約150磅/平方英寸表壓。
12.權(quán)利要求11的工藝，其中所述的進(jìn)料流是基本上純凈的氧。
13.權(quán)利要求1的工藝，其中包括使惰性氣體通過反應(yīng)容器的頂部氣相以吹除其中氧氣。
14.權(quán)利要求1的工藝，其中所述的液體循環(huán)部分通過如下方法保持在循環(huán)流動(dòng)條件下將一個(gè)中空牽引室基本上放置在反應(yīng)器中央，其開口端在其底部和頂部，攪拌裝置放在所述中空牽引室內(nèi)以迫使液體主體主要部分中的氧-液混合物通過所述中空牽引管。
15.權(quán)利要求14的工藝，其中所述液體主體的循環(huán)部分通過放置在所述液體主體中的隔板與其靜止部分隔開，所述放置應(yīng)能避免各個(gè)氧氣泡在隔板下面積累。
16.一種生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的改進(jìn)工藝，包括(a)通過攪拌裝置使液體主體在反應(yīng)容器中保持在循環(huán)流動(dòng)的條件下，所述液體含有對(duì)二甲苯反應(yīng)物、溶劑、催化劑和溴引發(fā)劑;(b)將基本上為純氧，或含有至少約50%氧的富氧空氣引入到所述的循環(huán)的液體主體中，以便分散并溶解在液體主體中，從而與對(duì)二甲苯反應(yīng)物反應(yīng);(c)使氧-液混合物在反應(yīng)容器中保持約150℃-約200℃的溫度，和約100-200磅/平方英寸的壓力(表壓)，停留時(shí)間為約30-約90分鐘;(d)將足量的惰性氣體通過反應(yīng)容器中的頂部氣相以便吹除其中的氧氣;和(e)從反應(yīng)容器中回收所需的對(duì)苯二甲酸，從而以最少的不希望副產(chǎn)物生產(chǎn)量生產(chǎn)出對(duì)苯二甲酸，并由此減少環(huán)境污染問題。
17.權(quán)利要求16的工藝，其中所述溶劑是乙酸。
18.權(quán)利要求16的工藝，其中所述催化劑是重量比為約0.1∶1-10∶1的乙酸鈷和乙酸錳的混合物。
19.權(quán)利要求16的工藝，其中所述進(jìn)料流是基本上純凈的氧。
20.權(quán)利要求16的工藝，其中所述引發(fā)劑是溴化氫。
全文摘要
使用氧氣或富氧氣體在能減少與此有關(guān)的可燃性危險(xiǎn)的反應(yīng)系統(tǒng)中生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸。與傳統(tǒng)的空氣氧化生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的工藝相比達(dá)到了反應(yīng)物和溶劑消耗量較低，不希望的副產(chǎn)物產(chǎn)量較低，氣體處理費(fèi)用較低以及對(duì)環(huán)境的污染較小。
文檔編號(hào)C07C51/265GK1109047SQ9411700
公開日1995年9月27日 申請(qǐng)日期1994年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月22日
發(fā)明者J·P·金斯利, A·K·羅比, L·M·里茲 申請(qǐng)人:普拉塞爾技術(shù)有限公司