CN101600679A - 使用苯甲酸和水溶剂进行氧化和纯化来生产高纯度芳香族羧酸的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于生产至少一种高纯度芳香族羧酸的工艺方法，具体涉及一种使用苯甲酸和水溶剂进行氧化和纯化来生产高纯度芳香族羧酸的工艺方法，该方法通过在含有芳香族原料、促进剂、重金属催化剂和含有苯甲酸和水的溶剂的反应介质中，用氧气氧化芳香族原料产生了反应器流出物，其中基本上所有产生的芳香族羧酸都保留在溶液中；然后在存在催化剂和氢气的情况下对反应器流出物进行加氢。通过在氧化和纯化步骤中使用共同的溶剂，并消除了对中间工艺步骤和设备的需要，本工艺方法有效地、高效地生产了高纯度的芳香族羧酸。

Description

使用苯甲酸和水溶剂进行氧化和纯化来生产高纯度芳香族羧酸的工艺方法

发明领域

总的来说，本发明涉及纯化的芳香族羧酸的生产，更具体来说，涉及使用苯甲酸和水溶剂进行氧化和纯化来生产至少一种高纯度芳香族羧酸的工艺方法。

发明背景

对苯二甲酸和其它芳香族羧酸通常通过与乙二醇、较高级的烷撑二醇或其组合进行反应，来广泛用于生产聚酯，以转变成纤维、薄膜、容器、瓶子和其它包装材料以及模制物品。

在商业实践中，芳香族羧酸通常是通过在甲基取代的苯和萘原料的水性乙酸溶剂中，在存在含有钴和锰的溴促进的催化剂的情况下，使用空气或其它通常为气态的氧气源进行液相氧化来制造的，其中原料中甲基取代基的位置对应于所需芳香族羧酸产物中羧基基团的位置。氧化是放热的，并产生芳香族羧酸以及副产物，包括芳香族原料的部分或中间氧化产物以及乙酸反应产物，例如甲醇、乙酸甲酯和溴代甲烷。水也作为副产物产生。芳香族羧酸、典型地伴随有原料的氧化副产物，通常被形成为溶解的，或液相反应混合物中悬浮的固体，通常通过结晶和固相分离技术回收。

放热氧化反应通常在适当的反应容器中、在升高的温度和压力下进行。液相反应混合物被维持在容器中，作为放热氧化的结果形成的蒸汽相从液相蒸发并从反应器中移出，以控制反应的温度。蒸汽相含有水蒸气、蒸发的乙酸反应溶剂和少量的氧化副产物，包括溶剂和原料的副产物。它通常也含有在氧化中没有被消耗的氧气、少量未反应的原料、二氧化碳，以及当工艺使用的氧气源是空气或其它含有氧气的气态混合物时，还含有源气体中的氮气和其它惰性气体成分。

通过液相氧化产生的高温高压蒸汽相，是可回收的乙酸反应溶剂、未反应的原料和反应副产物、以及能量的具有潜在价值的来源。但是，它的显著的水含量、高的温度和压力、以及由于成分例如气态溴代甲烷、乙酸溶剂和水导致的腐蚀性本质，为分离或回收成分以便再利用和回收它的能量含量，提出了技术和经济上的挑战。此外，在回收的工艺物流中仍然未被分离的杂质，如果对其它工艺特点或产品质量有不利的影响，将可能阻止物流的再利用。

对于用于重要应用例如纤维和瓶子的聚酯的生产来说，纯化形式的芳香族羧酸通常是有利的，因为杂质例如在氧化过程中从芳香族原料产生的副产物、以及更常见为各种羰基取代的芳香族物质，已知将导致从酸制成的聚酯中颜色的形成或与其相关，并进而导致聚酯转变成的产品的颜色不正。

优选的具有较低杂质含量的纯化形式的对苯二甲酸和其它芳香族羧酸、例如纯化的对苯二甲酸或“PTA”，是通过对纯度较低形式的酸，例如含有芳香族羧酸和通过芳香族原料的液相氧化产生的副产物的粗产物、或所谓的中等纯度的产物，在升高的温度和压力下，使用贵金属催化剂在溶液中进行催化加氢来制造的。纯化不仅从粗的或中等纯度的产物中除去了杂质、特别是主要杂质4-羧基苯甲醛，而且降低了有色物体的含量和金属、乙酸和溴的量。在商业实践中，烷基芳香族原料液相氧化成粗的芳香族羧酸和粗产物的纯化，通常在连续的整合工艺中进行，其中从液相氧化产生的粗产物被用作纯化的起始材料。

随着时间的过去，对于生产高纯度芳香族羧酸的工艺方法进行了改进。例如，已发现苯甲酸是一种可行的可选氧化溶剂，因为它对氧化有相当的抗性。美国专利No.6,562,997公开了生产芳香族二羧酸或三羧酸的工艺方法，其中通过使用苯甲酸作为溶剂的一部分，溴代甲烷的形成与常规工艺相比显著减少了。该参考文献还讲述了水和苯甲酸更容易分离，这是由于它们的沸点的差异与水和乙酸的沸点的差异相比更大，从而显著降低了对酸和水进行分级的复杂性。

另一个值得注意的进展是消除了氧化与纯化之间的工艺步骤。美国专利No.4,675,438讲述了从在存在溴与钴和锰的组合以及含有85到97％苯甲酸和15到3％水的溶剂的情况下、用空气对间二甲苯或对二甲苯进行的氧化反应中，直接纯化间苯二甲酸或对苯二甲酸产物。直接纯化包括用水稀释流体氧化流出物以提供含有25到75％重量比的水和75到25％重量比的苯甲酸的溶剂系统，将稀释的流体流出物加热到所有氧化流出物中的固体溶解在溶剂系统中的温度，以及在存在第VIII族贵金属催化剂的情况下将溶液加氢。不幸的是，尽管因为水倾向于使催化剂失活，所以低水溶剂在氧化步骤中促进了氧化，但是它不能将间苯二甲酸或对苯二甲酸保留在溶液中。因此，为了通过氢化步骤加工氧化流出物，仍然需要其它的加工步骤和设备来添加水和加热流出物以溶解间苯二甲酸或对苯二甲酸。这种水的添加导致从氢化步骤产生的母液具有非常高的水含量，因此需要随后将它除去以维持氧化步骤中的低的水含量。

因此，希望能够提供用于生产至少一种高纯度的芳香族羧酸的工艺方法，它不仅消除了对氧化和纯化步骤之间的中间结晶和固液分离技术的需要，而且在氧化和纯化中使用同样的溶剂组成，并在这些步骤过程中将芳香族羧酸保持在溶液中。通过对两个步骤使用同样的溶剂，对于(1)向氧化流出物中添加水和热以及由此所需的附加工艺步骤和设备，以便在纯化前溶解芳香族羧酸，和(2)在纯化后除去水的需要，被消除了。

发明简述

本发明的工艺方法，在其实施方案和特点中，要求在含有芳香族原料、促进剂、重金属催化剂和含有苯甲酸和水的溶剂的反应介质中，用氧气氧化芳香族原料以产生反应器流出物，其中基本上所有产生的芳香族羧酸保留在溶液中；然后在存在催化剂和氢气的情况下对反应器流出物进行加氢。

本工艺方法通过在氧化和纯化中使用共同的溶剂，有效并高效地生产了高纯度的芳香族羧酸，并消除了对中间加工步骤和设备的需要。尽管使用了共同的溶剂，本发明在其实施方案中也消除了向氧化流出物中加入水和热量、以便在纯化前溶解芳香族羧酸的需要，以及对在纯化后除去水的需要。

在一个实施方案中，本发明的工艺方法还要求在产生含有水、气态副产物和气态苯甲酸的高压气态流的反应条件下进行氧化步骤，并进一步包括(a.)在分离装置中从高压气态流中除去至少大约95％重量比的苯甲酸，以形成含有水和氧化反应过程中形成的气态副产物的第二个高压气态流；以及(b.)将至少一部分第二个高压气态流导向用于从第二个高压气态流中回收能量的装置。

在另一个实施方案中，本发明提供了在产生含有水、气态副产物和气态苯甲酸的高压气态流的反应条件下进行氧化步骤，并进一步包括将至少一部分高压气态流导向用于从高压气态流中回收能量的装置。

在本发明的更具体的实施方案中，工艺方法要求在含有对二甲苯、促进剂、重金属催化剂和含有大约60％到大约40％重量比的苯甲酸和大约40％到大约60％重量比的水的溶剂的反应介质中，用氧气氧化对二甲苯以产生反应器流出物，其中基本上所有产生的对苯二甲酸保留在溶液中；然后在存在催化剂和氢气的情况下对反应器流出物进行加氢。

发明详述

本发明涉及用于生产至少一种高纯度芳香族羧酸的工艺方法。根据本发明，在含有芳香族原料、促进剂、重金属催化剂和含有苯甲酸和水的溶剂的反应介质中，用氧气氧化芳香族原料以产生反应器流出物，其中基本上所有产生的芳香族羧酸保留在溶液中；然后在存在催化剂和氢气的情况下对反应器流出物进行加氢。本文中使用的“基本上所有的”是指尽管可能存在少量固体，但反应器流出物适合于进料到氢化步骤中而不需要添加处理步骤和设备，例如不需要添加更多的溶剂或热量输入以进行溶解。

根据本发明的一个实施方案，可以使用的芳香族原料包括具有至少一个可氧化的烷基环取代基的苯、具有至少一个可氧化的烷基取代基的萘，及其混合物。优选的芳香族原料包括对二甲苯、间二甲苯、三甲基苯、邻二甲苯、2，6-二甲基萘、1，5-二甲基萘、2，7-二甲基萘，及其混合物。依赖于使用的芳香族原料，本发明可用于生产对苯二甲酸、间苯二甲酸、偏苯三酸、邻苯二甲酸、2，6-萘二羧酸、1，5-萘二羧酸、2，7-萘二羧酸，或其混合物。当本发明被用于生产对苯二甲酸(TA)时，芳香族原料是对二甲苯。除了上面列出的优选芳香族原料之外，这些原料的部分氧化的衍生物、例如p-甲基苯甲酸、p-甲基苯甲醛和p-羟甲基苯甲酸，也可以用在本发明的实践中。

按照本发明，可以通过将对二烷基苯例如对二甲苯、对甲基苯、对二乙基苯或其混合物，与单烷基苯例如甲苯、乙基苯、丙基苯或其混合物相混合，来利用较低成本的原料。原料可以含有最多大约10％摩尔比的单烷基苯，它们在对二烷基苯反应过程中被转化成苯甲酸，从而消除了对添加“补充的”苯甲酸溶剂的需要。可选地，较低成本和较低纯度的对二甲苯原料可用于本发明的实践中以生产较低成本的TA。使用苯甲酸和水溶剂以及含有例如大约75％到99％重量比的对二甲苯和较少量其它C8芳香族异构体(包括间二甲苯、邻二甲苯和乙基苯)的原料的优点是，乙基苯转化成溶剂，从而消除了对补充溶剂的需要和从常规技术中使用的乙酸和水溶剂中除去苯甲酸的困难。此外，可以回收到高质量的TA产物，以及适合用作某些聚合物的原料的间苯二甲酸和对苯二甲酸的混合物，或间苯二甲酸和对苯二甲酸联产物。按照本发明，通过对二甲苯和甲苯的共氧化，也可以共同生产TA和苯甲酸。苯甲酸联产物可以具有许多用途，但是优选通过氧化脱羧转化成苯酚。

可以用于本发明的实践的氧化催化剂优选可溶解在反应介质中，以促进催化剂、氧气和芳香族原料之间的接触，但是非均相催化剂或催化剂成分也可以使用。典型情况下，催化剂含有至少一种重金属成分，例如原子量在大约23到大约178范围内的金属。例子包括钴、锰、钒、钼、铬、铁、镍、锆、铈或镧系金属例如铪。优选情况下，使用含有钴和锰中的一种或两种的催化剂。这些金属的可溶形式包括溴化物、链烷酸盐和溴代链烷酸盐；具体的例子包括乙酸钴和溴化钴、乙酸锆和乙酸锰和溴化锰。

促进剂被用于促进催化剂金属的氧化活性，优选情况下不产生不需要的类型或水平的副产物，并且优选以可溶解在反应介质中的形式使用。优选情况下，促进剂含有溴，包括其元素、离子或有机形式。例子包括HBr、NaBr、KBr、NH₄Br、溴苯、溴代甲苯、溴代乙酸、二溴乙酸、四溴乙烷、二溴乙烷和溴乙酰溴。其它的促进剂包括醛和酮，例如乙醛和甲基乙基酮。

在氧化中芳香族原料、催化剂、氧气和溶剂的比例不是关键的，不仅随着所选的原料和目标产物而变化，而且随着所选的加工设备和操作因数而变化。典型情况下使用的氧气至少与原料等当量，但是不会多到使得从反应介质逸出到塔顶气相中的未反应的氧气与气相中的其它成分形成可燃性混合物。使用的催化剂的适合的重量是在反应器溶剂加上原料重量的基础上提供大约100到大约3000ppm的催化剂金属。促进剂的浓度范围一般也为反应器溶剂加上原料重量的大约100到大约3000ppm，使得每毫克原子催化剂金属适合地使用大约0.1到大约2毫克原子促进剂。

在本发明的实践中，氧化中的苯甲酸和水溶剂含有大约20％到大约80％重量比的水。优选情况下，苯甲酸和水溶剂含有大约40％到大约60％重量比的水。

用于本发明的氢化步骤中的适当催化剂可以是负载型或非负载型的。优选情况下，氢化催化剂包含含有碳和一种或多种金属的相对高表面积的载体，其中的金属具有将不纯的芳香族羧酸产物中的杂质(例如氧化中间体和副产物和/或芳香族羰基物质)加氢的催化活性。适合的催化剂金属是元素周期表(IUPAC版本)的第VIII族贵金属，包括钯、铂、铑、锇、钌、铱及其组合。钯或包含钯的这些金属的组合是最优选的。适合的金属载量一般为载体和催化剂金属或多种金属的总重量的大约0.1％到大约5％重量比。优选的用于将不纯的芳香族羧酸产物(包括通过对含有对二甲苯的原料进行液相氧化而获得的粗的对苯二甲酸)中存在的杂质进行转化的催化剂，含有大约0.1％到大约3％重量比、更优选大约0.2％到大约1％重量比的加氢金属。对于这种应用来说，金属最优选包含钯。

尽管本发明可以以分批或连续的工艺来进行，但在优选情况下，工艺物流以连续的方式从氧化步骤移向氢化步骤。优选情况下选择温度和压力条件，以便在液相中维持氧化反应。氧化步骤过程中的温度应该被维持在大约400°F到大约500°F的范围内，优选在大约425°F到大约475°F的范围内。为氧化步骤选择的压力应该至少为在液相中维持氧化反应所必需。为氧化步骤选择的温度和压力在氢化步骤过程中也被维持。本技术领域的专业人员将会认识到，苯甲酸和水溶剂的量可以被改变，以在选定的工艺条件下将TA保持在溶液中。

从氢化步骤的流出物中回收纯的形式的芳香族羧酸产物。将其中含有溶解了芳香族羧酸和氢化的芳香族杂质的苯甲酸和水溶剂的氢化反应流出物进行冷却，以便从反应混合物中分离出具有减少的杂质的纯的形式的固体芳香族羧酸，留下其中溶解有氢化的杂质的液体纯化母液。分离通常通过冷却到结晶温度来进行，结晶温度对于芳香族羧酸发生结晶来说足够低，从而在液相中产生晶体。结晶温度同样要足够高，使得溶解的杂质和从氢化产生的它们的还原产物保持溶解在液相中。在连续的操作中，分离一般包括从氢化步骤除去流出物，并在一个或多个结晶容器中结晶芳香族羧酸。当在一系列阶段或分离的结晶容器中进行时，不同的阶段或容器中的温度可以相同，也可以不同，优选从每个阶段或容器到下一个阶段或容器逐渐降低。典型情况下，结晶还导致液体从氢化步骤的流出物中闪蒸，它们可以通过冷凝进行回收，并重新循环到一个或多个上游结晶阶段中或到氧化步骤中。

然后，将结晶的、纯化的芳香族羧酸产物从包含了溶解在其中的氢化杂质的纯化母液中分离出来。结晶产物的分离通常通过离心或过滤来进行。一种分离方法包括将含有纯的形式的芳香族羧酸的料浆进行压滤，然后用含有水的液体清洗从过滤得到的滤饼，如同在美国专利No.5,175,355中描述的，在此引为参考。

在从氢化步骤的流出物中回收了固体的纯化的芳香族羧酸后剩余的纯化母液含有水、苯甲酸、促进剂、重金属催化剂和氧化反应器流出物中存在的副产物或杂质的氢化衍生物。母液通常也含有少量保留在溶液中的芳香族羧酸。这种氢化衍生物包括适合于通过液相氧化转化成芳香族羧酸的化合物，至少一部分这样的氢化衍生物被直接或间接转移到液相氧化中。在母液中存在的剩余的芳香族羧酸，在从这样的氢化衍生物中分离后或与氢化衍生物一起，也可以直接或间接转移到液相氧化中。这种衍生物和芳香族羧酸向氧化的转移，可以通过将分离出固体的纯的形式的芳香族羧酸后剩余的至少一部分纯化母液导向液相氧化步骤，来容易地实现。

氧化反应是高度放热的。本发明考虑到了这样的工艺条件，其中允许反应介质沸腾，从而产生高压气态流，它通常是塔顶物流。高压气态塔顶物流含有水、二氧化碳、一氧化碳、苯甲酸和其它氧化副产物。当氧气源包含空气时，气态塔顶物流还含有氮气、氩气和其它可能存在于氧气源中的不可冷凝的惰性气体。

高压气态塔顶物流的处理可以包括将高压气态塔顶物流导向分离装置，其中至少大约95％重量比的苯甲酸被除去并用于工艺中，例如重新循环到氧化步骤中或送到纯化步骤中。可以通过将所有或一部分第二个高压气态塔顶物流导向能量回收装置例如骤冷器或蒸气发生器，而从来自分离装置的第二个高压气态塔顶物流中回收能量。用于进行这种分离的装置可以是任何能够从苯甲酸和水溶剂中分离水的装置，例如蒸馏塔。可以使用任何适合的商业化的蒸馏塔，包括但不限于具有高效填料的塔或含有筛、阀门或泡罩塔板的塔。优选情况下，分离装置被设计成在升高的压力下进行水从苯甲酸和水溶剂中的分离。可选地，高压气态塔顶物流的处理可以包括冷凝以回收能量，例如通过带有或不带有分级的蒸汽发生。能量被有效地回收和使用，以例如产生电力或其它形式的有用的和可传输的能量。

在本发明的实践中，能量回收也可以通过使用热交换装置从反应介质中移除能量来进行。这样的装置包括但不限于反应器中的冷凝管、冷却夹套和热交换器。热交换装置可以与反应介质直接接触。

通过在氧化和纯化步骤中使用对氧化有抗性的共同的溶剂，并消除了对中间工艺步骤和设备的需要，本发明的工艺方法有效地、高效地生产了至少一种高纯度的芳香族羧酸。本发明的工艺方法在经济上也是有吸引力的，因为通过调整氧化和纯化的条件使其尽可能接近地匹配，导致了资本和操作成本的降低，从而实现了节约。此外，用于氧化和纯化的优选的溶剂和条件，需要对氧化流出物进行很少的或不需要进行操作来使其可用于纯化步骤。具体来说，含有苯甲酸和至少20％水的溶剂显著地增加了芳香族羧酸的溶解度，从而使芳香族羧酸保持在溶液中，并允许氧化和纯化步骤在低至大约400°F的温度下进行。此外，通过将基本上所有的芳香族羧酸保持在溶液中，可以从反应介质中容易地、方便地回收能量而不形成固体，随后转化成电能或其它形式的有用的和可传输的能量。苯甲酸和水溶剂的使用，导致了成本的进一步节约，因为它比常规的乙酸溶剂廉价，因为它也可以通过随着芳香族原料补加甲苯或其它单烷基苯而原位产生。

实施例

下面的实施例意图在于对本发明进行说明，并教会普通技术人员如何制造和使用本发明。这些实施例不打算以任何方式对本发明或其保护范围进行限制。

实施例1

在不同的温度下测定了在含有50％苯甲酸和50％水的溶剂中TA的溶解度，并显示在下面的表1中。

表1

TA溶解度

温度(°F)              (g TA/100g溶液)

397                    5.04

436                    8.58

446                    9.59

451                    9.77

455                    10.91

477                    13.49

5061                   8.71

实施例2

在2升反应器中装入442g苯甲酸和443g水。接下来，在反应器中加入0.67g乙酸钴形式的钴(II)、1.86g乙酸锰形式的锰(II)和1.8g 48％HBr溶液形式的溴化物离子。使用N2吹扫将反应器加压(700psig)，搅拌，并加热到大约455°F的反应温度。以4.1g/分钟的速度起始对二甲苯(pX)原料流，将气体进料(0.45标准立方英尺/分钟)改变到21％O2以提供氧化剂。在加入82g pX和大约20-30g额外的水后，终止原料的添加，将气体流改变到8％ O2，将搅拌和加热继续另外维持15分钟以提供15分钟的“后氧化”期。

下面的表2包含了氧化条件和产物分析结果的概要。通过首先将全部反应器流出物进行干燥以除去水分并获得芳香族成分的代表性样品，通过液相色谱(LC)分析样品，然后计算反应器中在原料中使用的水/苯甲酸浓度下成分的浓度，来获得“总产物”。实施例2中10.6％的反应器中TA浓度低于在实施例1中给出的TA的溶解度(455°F下为10.9％)，表明形成的所有TA都在溶液中，适合于直接进料到纯化步骤中而不需要额外的处理步骤和设备来溶解TA固体。

连续监测反应放出的气体中的O2、CO和CO2含量，从而为表2中的燃烧计算提供必需的信息。

在添加pX的时期内中途获取的反应器尾气样品的有机杂质分析表明，使用苯甲酸/水溶剂系统实际上消除了溴代甲烷、乙酸甲酯、甲烷和其它使用常规的乙酸溶剂时通常形成的成分。计算的每摩尔补料的pX形成的Cox总摩尔数是0.34，表明即使是在该反应的升高的温度下，也没有发生溶剂或原料的过量燃烧。因此，在本实施例的工艺条件下，发现当使用含有50％水的溶剂时，苯甲酸对氧化有相当的抗性。

实施例3

实施例3按照上面实施例2的指出的方法进行，除了一旦所有pX原料加入后，马上将氧化步骤过程中的气体吹扫从21％O2改变成纯N2、从而消除后氧化步骤之外。实施例3的条件和结果列于下面的表2中，说明了第二次氧化步骤对于高水平的pX转化来说不是必需的。实施例3中7.77％的反应器中TA浓度低于在实施例1中给出的TA的溶解度(455°F下为10.9％)，表明形成的所有TA都在溶液中，适合于直接进料到纯化步骤中而不需要额外的处理步骤和设备来溶解TA固体。每摩尔pX只形成0.255摩尔Cox，表明了在这些条件下溶剂和原料的所想要的燃烧抗性。

表2

实施例4和5

进行实施例4和5以证实在存在苯甲酸、金属和其它氧化杂质的情况下，来自氧化步骤的总反应器流出物中的4-羧基苯甲醛(4-CBA)中间产物发生了氢化。

为了实现这一点，将分别来自于实施例2和3的干燥的氧化总产物(其中包含了苯甲酸)的样品装入1加仑的反应器中，反应器带有篮子，其中含有老化过的市售的0.5％Pd/碳氢化催化剂。然后加入水以升高料浆的液面直到刚好低于催化剂篮子。将混合的料浆在N2下加热，直到达到指示的温度范围(与用于氧化步骤的温度范围相同，即450-460°F)。接下来在反应器中装入氢气，以提供大约100psi的氢气分压。然后使用外部控制器降低催化剂篮子以接触到混合的液体，氢化进行4小时。

在4小时的反应时间后，将温度降低，将反应器降压，然后回收全部产物。在通过干燥除去大部分水分后，该总产物的组成显示在下面的表3中。总产物中不含有可检测到的4-CBA，表明氢化催化剂对于该反应是有活性的。

将干燥过的来自氢化的总产物加热到大约300°F并进行热过滤，然后用乙酸清洗以减少苯甲酸(模拟高温水清洗)。该处理产生了表3中的从相应的总氢化产物获得的“热过滤的滤饼”。因此，从实施例2的产物获得实施例4a和4b，从实施例3的产物获得实施例5a和5b。结果表明使用该工艺方法获得了不含4-CBA的TA产物。

表3

尽管在上面结合优选或说明性的实施方案对本发明进行了描述，但这些实施方案不打算是穷举的或对本发明进行限制。相反，本发明意图覆盖其精神和范围内包含的所有可选方案、修改和等价物，正如在随附的权利要求书中所定义的。

Claims (20)

1.生产至少一种高纯度芳香族羧酸的工艺方法，该工艺方法包括下列步骤：

a.在含有芳香族原料、促进剂、重金属催化剂和含有苯甲酸和水的溶剂的反应介质中，用氧气氧化芳香族原料，从而产生了反应器流出物，其中基本上所有产生的芳香族羧酸保留在溶液中；以及

b.在存在催化剂和氢气的情况下对反应器流出物进行加氢。

2.权利要求1的工艺方法，其中芳香族原料选自具有至少一个可氧化的烷基环取代基的苯、具有至少一个可氧化的烷基取代基的萘，及其混合物。

3.权利要求2的工艺方法，其中芳香族原料选自对二甲苯、间二甲苯、三甲基苯、邻二甲苯、2，6-二甲基萘、1，5-二甲基萘、2，7-二甲基萘，及其混合物。

4.权利要求3的工艺方法，其中芳香族原料是对二甲苯，芳香族羧酸是对苯二甲酸。

5.权利要求1的工艺方法，其中促进剂包含溴。

6.权利要求1的工艺方法，其中重金属催化剂选自钴、锰及其混合物。

7.权利要求1的工艺方法，其中溶剂含有大约20重量％到大约80重量％的水。

8.权利要求1的工艺方法，其中溶剂含有大约40重量％到大约60重量％的水。

9.权利要求1的工艺方法，其中氢化催化剂是碳载体上的第VIII族贵金属催化剂。

10.权利要求9的工艺方法，其中贵金属是钯。

11.权利要求1的工艺方法，其中芳香族原料在大约400°F到大约500°F的温度范围内被氧化。

12.权利要求1的工艺方法，其中芳香族原料在大约425°F到大约475°F的温度范围内被氧化。

13.权利要求1的工艺方法，其中氧化步骤在能够产生含有水、气态副产物和气态苯甲酸的高压气态流的反应条件下进行，并进一步包含：

a.在分离装置中从高压气态流中除去至少大约95重量％的苯甲酸，以形成含有水和氧化反应过程中形成的气态副产物的第二个高压气态流；以及

b.将至少一部分第二个高压气态流导向用于从该第二个高压气态流中回收能量的装置。

14.权利要求13的工艺方法，其中用于从第二个高压气态流中回收能量的装置包括骤冷器。

15.权利要求13的工艺方法，其中用于从第二个高压气态流中回收能量的装置包括蒸汽发生器。

16.权利要求1的工艺方法，其中氧化步骤在能够产生含有水、气态副产物和气态苯甲酸的高压气态流的反应条件下进行，并进一步包含将至少一部分高压气态流导向用于从高压气态流中回收能量的装置。

17.权利要求16的工艺方法，其中用于从高压气态流中回收能量的装置包括蒸汽发生器。

18.权利要求1的工艺方法，其中使用热交换装置从反应介质中回收能量。

19.权利要求18的工艺方法，其中热交换装置与反应介质直接接触。

20.用于生产对苯二甲酸的工艺方法，包括下列步骤：

a.在含有对二甲苯、促进剂、重金属催化剂和含有大约60重量％到大约40重量％的苯甲酸和大约40重量％到大约60重量％的水的溶剂的反应介质中，用氧气氧化对二甲苯，以产生反应器流出物，其中基本上所有产生的对苯二甲酸保留在溶液中；以及

b.在存在催化剂和氢气的情况下对反应器流出物进行加氢。