CN105985235A - 芳族二羧酸的制备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于制备芳族二羧酸的方法，所述方法包括烃前体在有机溶剂中的催化氧化，所述方法包括以下步骤：i)将来自氧化段的排出气体在蒸馏段中分离为富含有机溶剂的液体流和富含水的蒸气流；以及ii)将包含有机化合物的含水纯化母液在分离段中从纯化的芳族二羧酸晶体分离，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：iii)将来自所述分离段的所述含水纯化母液传送至萃取段；iv)将所述有机化合物通过在所述萃取段中在至少90℃的温度使所述含水纯化母液与有机液体接触从所述含水纯化母液萃取，以形成水相和有机相，其中所述有机化合物在所述水相中的浓度低于所述有机化合物在所述含水纯化母液中的浓度；以及v)将所述水相传送至所述蒸馏段。本发明还提供了一种用于实施所述方法的设备。

Description

芳族二羧酸的制备
技术领域
本发明涉及一种用于芳族二羧酸的制备的方法和设备。
背景技术
芳族二羧酸通常通过烃前体在有机溶剂中的催化氧化制备。实例是对苯二甲酸(TA)，其广泛用于制备聚酯，如聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)。作为用于PET制备的反应物所需的TA被称为“纯化的对苯二甲酸”(PTA)，并且通常含有超过99.97重量％、优选地超过99.99重量％的对苯二甲酸，以及少于25ppm 4-羧基苯甲醛(4-CBA)。在工业规模上，适于在PET制造中使用的PTA通常以两段方法制备。首先，将对二甲苯在金属催化剂(例如，钴和/或锰盐或化合物)的存在下氧化(例如，在空气中)以提供“粗对苯二甲酸”(CTA)，如在例如US 2,833,816中所述。然后，将通过该氧化反应制备的CTA纯化，因为其通常被杂质如4-CBA、对甲基苯甲酸，以及赋予TA淡黄色的各种有色杂质所污染。CTA的纯化除了需要至少一个物理过程(例如，结晶、洗涤等)之外，通常还需要至少一种化学转化(例如，氢化)以产生PTA。
PTA通常被视为批量商品项，其年产量有数百万吨，并且因此制造商期望降低其成本以使PTA制造的经济性和效率最大化。这可通过降低资本成本(例如，设备成本)和可变成本(例如，与废弃物处置、起始物质使用、有机溶剂、加热燃料和去离子水相关的成本)实现。
EP-A-0962442公开了这样的方法，其中将已经将PTA晶体从其分离出的含水纯化母液引导至冷却容器中，并且冷却以使有机化合物如对甲基苯甲酸沉淀。将这些有机化合物在分离器中与母液分离，然后对其进行对二甲苯萃取并且作为浆状水使用，并且用作用于分离乙酸和水的蒸馏塔的中间部分的回流液。然而，该冷却和过滤方法不仅导致热从含水纯化母液以及从而从蒸馏塔的损失，而且还导致包括可以氧化为TA的化合物以及少量TA自身的有价值的有机化合物从反应体系的移除。
本发明的目的是提供一种用于制造芳族二羧酸的更经济且更有效的方法和设备并且，具体地，提供克服前述缺点的方法和设备。进一步的目的将从以下说明书易见。
发明内容
本发明提供了一种用于制备芳族二羧酸的方法，所述方法包括烃前体在有机溶剂中的催化氧化，所述方法包括以下步骤：
i)将来自氧化段的排出气体在蒸馏段中分离为富含有机溶剂的液体流和富含水的蒸气流中；以及
ii)将包含有机化合物的含水纯化母液在分离段中从纯化的芳族二羧酸晶体分离，
其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
iii)将来自所述分离段的所述含水纯化母液传送至萃取段；
iv)将所述有机化合物通过在所述萃取段中在至少90℃的温度使所述含水纯化母液与有机液体接触从所述含水纯化母液萃取，以形成水相和有机相，其中所述有机化合物在所述水相中的浓度低于所述有机化合物在所述含水纯化母液中的浓度；以及
v)将所述水相传送至所述蒸馏段。
步骤iii)可以包括将所述含水纯化母液用含水液体(例如，水)稀释。步骤iii)可以包括将所述含水纯化母液加热。可以包括这些步骤，以溶解存在于含水纯化母液中的任何固体有机化合物，所述固体有机化合物不仅可以引起萃取段的堵塞，而且还可以导致萃取段中水相与有机相之间的界面的失控，导致在水相中遗留有机液体，反之亦然。对于步骤iii)，避免进料至萃取段的含水纯化母液中存在的少量固体有机化合物的另一个选择是包括将含水纯化母液过滤。然而，该选择是次优选的，因为它导致有机化合物从含水纯化母液的移除，防止这些有机化合物至有机相中的回收。因此，可以将含水纯化母液在不经过中间冷却步骤及后续的中间分离步骤的情况下在步骤iii)中从分离段传送至萃取段，从而通过该机制避免有机化合物从含水纯化母液的移除。
本发明还提供了一种用于制备芳族二羧酸的设备，所述设备包括：
a)蒸馏段，所述蒸馏段配置为将来自氧化段的排出气体分离为富含有机溶剂的液体流和富含水的蒸气流；以及
b)分离段，所述分离段配置为将包含有机化合物的含水纯化母液与纯化的芳族二羧酸晶体分离；
其特征在于，所述设备还包括：
c)萃取段，所述萃取段配置为从所述分离段接收所述含水纯化母液，并且将所述有机化合物通过在至少90℃的温度使所述含水纯化母液与有机液体接触从所述含水纯化母液萃取，以形成水相和有机相，其中所述有机化合物在所述水相中的浓度低于所述有机化合物在所述含水纯化母液中的浓度；其中所述萃取段还配置为将所述水相传送到所述蒸馏段。
该设备还可以包括将所述含水纯化母液在其由萃取段接收之前用含水液体稀释的装置。该设备还可包括将含水纯化母液在其由萃取段接收之前加热的装置。可以包括这些特征，以溶解存在于含水纯化母液中的任何固体有机化合物，所述固体有机化合物不仅可以引起萃取段的堵塞，而且还可以导致萃取段中水相与有机相之间的界面的失控，导致在水相中遗留有机液体，反之亦然。对于该设备，避免进料至萃取段的含水纯化母液中存在的少量固体有机化合物的另一个选择是进一步包括用于将含水纯化母液过滤的装置。然而，该选择是次优选的，因为它导致有机化合物从含水纯化母液的移除，防止这些有机化合物至有机相中的回收。因此，萃取段可以配置为在没有中间冷却步骤及后续的中间分离步骤的情况下从分离段接收含水纯化母液，从而通过该机制避免有机化合物从含水纯化母液的移除。
本发明人已发现，可以将适于返回至蒸馏段的水相在至少90℃的温度从含水纯化母液萃取。本发明方法和设备允许重复使用水相，从而减少用水量并且消除可能的流出物流，同时避免对含水纯化母液进行中间冷却和分离步骤的资本成本和可变成本。
附图说明
图1为根据本发明的方法和设备的示意图。
具体实施方式
本文描述了本发明的多个实施方案。应当认识到，每个实施方案中指定的特征可以与其他指定特征结合以提供另外的实施方案。
应当理解，用于通过烃前体在有机溶剂中的催化氧化制备芳族二羧酸的方法和设备的一般操作是众所周知的。例如，如上所述，适于在PET制备中使用的对苯二甲酸(即，纯化的对苯二甲酸)通常以两段方法制备。首先，将对二甲苯在金属催化剂(例如，钴和/或锰盐或化合物)的存在下氧化(例如，在空气中)以提供粗对苯二甲酸(上述步骤i)和段a)形成该段的一部分)。然后，将通过该氧化反应制备的粗对苯二甲酸纯化以去除杂质，如4-CBA和对甲基苯甲酸，以产生纯化的对苯二甲酸(上述步骤ii)和段b)构成该段的一部分)。粗对苯二甲酸的纯化除了需要至少一个物理过程(例如，结晶、洗涤等)之外，通常还需要至少一种化学转化(例如，氢化)。
芳族二羧酸
本发明的方法和设备中制备的芳族二羧酸优选选自对苯二甲酸、邻苯二甲酸和间苯二甲酸。芳族二羧酸优选为对苯二甲酸。烃前体为可氧化形成芳族二羧酸的化合物。因此，烃前体通常为在所需的最终产物中的羧酸取代基的位置被如C1-6烷基、甲酰基或乙酰基取代的苯或萘。优选的烃前体为C1-6烷基取代的苯，具体地，为对二甲苯。有机溶剂通常为脂族羧酸，如乙酸，或一种或多种此类脂族羧酸与水的混合物。氧化反应可在其中有氧气的任何条件下进行，例如，该反应可在空气中进行。反应催化剂通常包含可溶形式的钴和/或锰(例如，它们的乙酸盐)，使用溴源(如溴化氢)作为促进剂。氧化反应的温度通常在约100-250℃的范围内，优选地为约150-220℃。任何常规的压力都可用于该反应，以适当地将该反应混合物保持在液态下。
从含水纯化母液中萃取的有机化合物通常包括对苯二甲酸自身、对甲基苯甲酸、苯甲酸或它们的混合物。可以将每种有机化合物的一部分或全部从含水纯化母液萃取。优选地，该有机化合物包括对甲基苯甲酸、苯甲酸或它们的混合物。
氧化段
氧化段通常包括氧化反应器，并且执行将烃前体在有机溶剂中催化氧化的功能，从而形成产物流和排出气体。产物流通常传送至结晶段，以形成粗芳族二羧酸晶体的第一浆液和塔顶蒸气。通常将粗芳族二羧酸晶体的第一浆液传递至分离段，其中将母液与粗芳族二羧酸晶体相分离，然后可以与含水液体混合以形成粗芳族二羧酸晶体的第二浆液。通常将该粗芳族二羧酸晶体的第二浆液传送至纯化装置，加热并且进行氢化，之后冷却以形成纯化的芳族二羧酸晶体的浆液。
在蒸馏段中，将来自氧化段的排出气体分离到富含有机溶剂的液体流和富含水的蒸气流中。来自蒸馏段的富含有机溶剂的液体流通常包含80-95％重量/重量的有机溶剂，并且通常返回氧化段。来自蒸馏段的富含水的蒸气流通常包含0.1-5.0％重量/重量的有机溶剂，并且通常在冷凝段中冷凝以形成冷凝物流和塔顶气体。冷凝物流的一部分通常用作用于形成上述粗芳族二羧酸晶体的第二浆液的含水液体源。冷凝物流的一部分通常还形成用于来自纯化装置的纯化的芳族二羧酸晶体的洗涤流体源。
蒸馏段
蒸馏段通常包括第一蒸馏塔。蒸馏段可以还包括第二蒸馏塔。优选地，第一蒸馏塔和第二蒸馏塔串联连接。蒸馏段可以还包括另外的蒸馏塔。此外，另外的蒸馏塔优选串联连接至第一蒸馏塔和第二蒸馏塔。
如果蒸馏段由一个蒸馏塔组成，第一蒸馏塔可以配置为接收来自氧化段的排出气体，并且将富含有机溶剂的液体流传递至氧化段，并将富含水的蒸气流传递至冷凝段。如果蒸馏段由两个蒸馏塔组成，第二蒸馏塔优选配置为接收来自氧化段的排出气体，并且将富含有机溶剂的液体流传递至氧化段，并将富含水的蒸气流传递至第一蒸馏塔，其优选配置为将富含水的液体流传递至第二蒸馏塔，并且将富含水的蒸气流传递至冷凝段(即，富含水的蒸气流从第二蒸馏塔行进至第一蒸馏塔，并且然后从第一蒸馏塔行进至冷凝段)。如果蒸馏段包括任何一个或多个另外的蒸馏塔，所述一个或多个另外的蒸馏塔优选配置接收来自氧化段的排出气体，并且将富含有机溶剂的液体流传递至氧化段，并且将蒸气流传递至第二蒸馏塔，其优选配置为将液体流传递至一个或多个另外的蒸馏塔，并且将富含水的蒸气流传递至第一蒸馏塔，其优选配置为将富含水的液体流传递至第二蒸馏塔，并且将富含水的蒸气流传递至冷凝段(即，富含水的蒸气流从一个或多个另外的蒸馏塔行进至第二蒸馏塔，并且然后从第二蒸馏塔行进至第一蒸馏塔，并且之后从第一蒸馏塔行进至冷凝段)。
一个或多个蒸馏塔通常为加压蒸馏塔，其也被称为精馏塔。一个或多个蒸馏塔通常包括本领域中称为理论塔板的多个塔板，其可以由塔盘(如筛板塔盘、浮阀塔盘或泡罩塔盘)、规整填料或提供用于塔内的气相与液相之间的质量传递的表面的其他合适的结构提供。
可以将来自萃取段的水相传送至第一蒸馏塔的上部区域。因此，如果第一蒸馏塔包括多个理论塔板，可以将水相传送至第一蒸馏塔的顶部理论塔板。因此，如果第一蒸馏塔包括至少10个理论塔板、至少20个理论塔板、至少30个理论塔板或至少40个理论塔板，可以将水相传送至第一蒸馏塔的顶部8个理论塔板之一、或顶部5个理论塔板之一、或顶部2个理论塔板之一。优选地，将水相传送至第一蒸馏塔的顶部理论塔板。类似地，如果第一蒸馏塔包括多个塔盘，可以将水相传送至第一蒸馏塔的顶部塔盘。因此，如果第一蒸馏塔包括至少20个、至少30个、至少40个、至少50个塔盘、至少60个塔盘或至少70个塔盘，可以将水相传送至第一蒸馏塔的顶部10个塔盘之一、或顶部5个塔盘之一、或顶部2个塔盘之一。优选地，将水相传送至第一蒸馏塔的顶部塔盘。对含水纯化母液进行的萃取减少或消除了存在于水相中的固体有机化合物，从而允许其至第一蒸馏塔的顶部塔板和/或塔盘的传送。因此，在第一蒸馏塔中不需要包括额外的塔板和/或塔盘以移除这些固体，以避免污染富含水的蒸气流。因此，避免了与这种额外的塔板和/或塔盘相关的资本成本。
分离段
分离段可以包括分离器，如离心机或过滤器。优选的过滤器为旋转过滤器，其提供允许在单件设备中进行大量处理步骤的优点。具体地，旋转过滤器可用于将纯化的芳族二羧酸晶体的浆液从含水纯化母液分离，然后对纯化的芳族二羧酸晶体经受后续处理(例如，洗涤和干燥)，并且之后将其排出。
通常，过滤器用于分离段中，并且将纯化的芳族二羧酸晶体在过滤器上用可来源于来自冷凝段的冷凝物流的洗涤流体(即，洗涤流体最终来源于来自蒸馏段的富含水的蒸气流)来洗涤。之后可以将洗涤流体与传送至萃取段的含水纯化母液合并。如上所述，在进入萃取段之前，可以将含水纯化母液用其他含水液体流(例如，水流)稀释，例如通过将含水纯化母液与这些流在收集桶中合并。
从分离段获得的纯化的芳族二羧酸晶体的纯度受到以下各项的影响：来自冷凝段的冷凝物流中有机化合物的水平(因为该冷凝物流通常作为用于形成上述粗芳族二羧酸晶体的第二浆液的含水液体源和/或用于纯化的芳族二羧酸晶体的洗涤流体的源使用)，以及上述粗芳族二羧酸晶体的第一浆液的纯度，其进而受到氧化段中的条件的影响。例如，对甲基苯甲酸为PTA晶体中常见的杂质。对甲基苯甲酸通过对二甲苯在氧化段中的氧化直接制备，并且也通过存在于CTA中的更多的杂质(即4-CBA)在纯化装置中的氢化制备。CTA中4-CBA的水平，并且因此PTA中对甲基苯甲酸的水平可以通过在更剧烈的条件下(例如，在更高温度下)进行氧化反应减少。然而，这些条件导致对二甲苯起始物质和乙酸溶剂的降解增加，从而增加与原料相关的可变成本。
本发明的方法和设备对送入蒸馏段的含水纯化母液进行萃取，其减少从蒸馏段传递至冷凝段的富含水的蒸气流中的有机化合物(如对甲基苯甲酸)的水平，并且从而减少来自冷凝段的冷凝物流中这些有机化合物的水平。冷凝物流的一部分通常用作为用于形成上述粗芳族二羧酸晶体的第二浆液的含水液体的源使用，并且冷凝物流的一部分还通常形成用于来自纯化装置的纯化的芳族二羧酸晶体的洗涤流体的源。因此，可以提高从纯化装置获得的纯化的芳族二羧酸晶体的纯度，和/或可以提高洗涤流体在从纯化的芳族二羧酸晶体去除不期望的有机化合物(如对甲基苯甲酸)中的效率。因此，本发明的方法和设备允许给定纯度规格的纯化的芳族二羧酸晶体(例如，包含少于200ppm对甲基苯甲酸的PTA)在更温和的氧化反应条件下获得，例如，在本发明的方法和设备中，CTA中可以容许更高的4-CBA含量。
萃取段
萃取段可包括萃取器，如萃取塔。与蒸馏塔相似，萃取塔包括多个理论塔板，其可由塔盘(如筛板塔盘、浮阀塔盘或泡罩塔盘)、无规或规整填料或提供用于塔内的两个液相之间的质量传递的表面的其他合适的结构提供。可以采用以十字交叉关系排列的波纹金属薄片的形式，以建立流动通道，从而使得它们的交叉点建立用于两个液相的混合点的规整填料是优选的。
通常将含水纯化母液进料至萃取塔的上部区域，同时通常将萃取段中采用的有机液体进料至萃取塔的下部区域。通常将水相从萃取塔的下部区域回收，具体地，从塔的底部回收。通常将有机相从萃取塔的上部区域回收，具体地，从塔的顶部回收。
可以将有机液体在其与含水纯化母液接触之前加热。这减少或消除了有机化合物从含水纯化母液的沉淀，并且增加了有机相与水相之间的密度差，从而减少萃取塔负荷所需的横截面积。有机液体的加热通常通过将热在一个或多个热交换器中将热量从其他工艺流(例如，水流)传送至有机液体完成。可以将有机液体加热至大约与含水纯化母液相同或相近的温度。因此，可以将有机液体在与含水纯化母液接触之前加热至至少90℃、至少100℃、至少110℃、至少120℃、至少130℃、至少140℃或至少150℃并且，通常小于200℃的温度。有机液体优选地包括烃前体。例如，如果芳族二羧酸是对苯二甲酸，有机液体可包括对二甲苯。优选地，将有机相从萃取段传送至氧化段。以这种方式，包括可以氧化为芳族二羧酸的化合物以及少量的芳族二羧酸自身的有价值的有机化合物不会从反应体系损失，而是被回收至氧化段，降低了可变成本。
含水纯化母液当其在萃取段中与有机液体接触时处于至少90℃的温度。含水纯化母液当其在萃取段中与有机液体接触时可以处于至少100℃、至少110℃、至少120℃、至少130℃、至少140℃或至少150℃并且，通常小于200℃的温度。通常，含水纯化母液当其在萃取段中与有机液体接触时处于约150℃的温度。如上所述，可以将含水纯化母液在不经过中间冷却步骤及后续的中间分离步骤的情况下(即，不存在使用用于该目的的一件设备对含水纯化母液的有意冷却)从分离段传送至萃取段。然而，含水纯化母液的温度在分离段与萃取段之间可能通过正常的热量损失过程(例如，来自连接管道)下降(例如，下降最多5℃)。如上所述，可以将含水纯化母液在进入萃取段之前加热，例如，通过将热在一个或多个热交换器中传送至含水纯化母液。如上所述，可以将含水纯化母液在进入萃取段之前用含水液体(例如，水)稀释。
如本文所使用，术语“纯化的”芳族二羧酸晶体是指经过纯化处理的芳族二羧酸晶体，如上所述，该纯化处理除了包括至少一个物理过程(例如，结晶、洗涤等)之外，通常还包括至少一个化学转化(例如，氢化)。因此，纯化的芳族二羧酸晶体(例如PTA晶体)优选包含少于200ppm对甲基苯甲酸、少于190ppm对甲基苯甲酸、少于180ppm对甲基苯甲酸、少于170ppm对甲基苯甲酸、少于160ppm对甲基苯甲酸或少于150ppm对甲基苯甲酸。
将参考附图进一步描述本发明。
图1是根据本发明的优选实施方案的方法和设备的示意图。氧化反应器10装有含水有机溶剂(优选含水乙酸)、反应催化剂和空气(入口未示出)，以及来自有机流70c的烃前体(优选对二甲苯)。将排出气体10a从氧化反应器10传递至第二蒸馏塔24，其与第一蒸馏塔22一起形成蒸馏段20。将富含有机溶剂的液体流24a从第二蒸馏塔24传递至氧化反应器10。将富含水的蒸气流24b从第二蒸馏塔24传递至第一蒸馏塔22。将富含水的液体流22a从第一蒸馏塔22传递至第二蒸馏塔24。将富含水的蒸气流22b从第一蒸馏塔22传递至冷凝段30，该冷凝段30包括一个或多个冷凝器。
将产物流10b从氧化反应器10传递至结晶段40，该结晶段40包括一个或多个结晶器。将粗芳族二羧酸浆液流40a从结晶段40传递至纯化装置50，其中将粗芳族二羧酸晶体与氧化母液分离，与来自冷凝段30的冷凝物流30a重新浆液化，并且传递至氢化反应器和一个或多个结晶器。将纯化的芳族二羧酸浆液体流50a从纯化装置50传递至分离器60，其中将纯化的芳族二羧酸晶体用来自冷凝段30的冷凝物流30b洗涤。将纯化的芳族二羧酸晶体流60a回收。
将含水纯化母液体流60b从分离器60传递至萃取塔70的顶部。将有机液体(优选对二甲苯)流70a进料至萃取塔70的底部。将含水流70b从萃取塔70的底部回收并将其进料至第一蒸馏塔22的顶部塔板。将有机料流70c从萃取塔70的顶部回收并将其进料至氧化反应器10。
通过以下示例性实施例进一步示例本发明，该实施例不意图限制本文所描述并要求保护的本发明的范围。
实施例
实施例1
使用直径为2英寸(约50mm)并且包含4m不锈钢规整填料的塔模拟本发明中使用的萃取塔。将代表含水纯化母液的含水进料流进料至塔的顶部，并且将对二甲苯进料流进料至塔的底部，上述两者均通过适当的分配器。塔内的流动为逆流。塔在大气压下进行操作。从塔的底部取出含水产物流。所测得的每个流的组成、流速和温度示于表1中。
表1
含水进料 有机进料 含水产物
乙酸(％重量/重量) 1.45 0 -
水(％重量/重量) 97.93 0 -
对二甲苯(％重量/重量) 0 100 -
乙酸甲酯(％重量/重量) 0.27 0 -
苯甲酸(％重量/重量) 0.0110 0 0.0053
对甲基苯甲酸(％重量/重量) 0.0473 0 0.0079
甲醇(％重量/重量) 0.29 0 -
总速率(kg/h) 64 16 64
温度(℃) 90 90 90
根据本公开的实施方案，提供以下方案。
方案1
一种用于制备芳族二羧酸的方法，所述方法包括烃前体在有机溶剂中的催化氧化，所述方法包括以下步骤：
i)将来自氧化段的排出气体在蒸馏段中分离为富含有机溶剂的液体流和富含水的蒸气流；以及
ii)将包含有机化合物的含水纯化母液在分离段中从纯化的芳族二羧酸晶体分离，
其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
iii)将来自所述分离段的所述含水纯化母液传送至萃取段；
iv)将所述有机化合物通过在所述萃取段中在至少90℃的温度使所述含水纯化母液与有机液体接触从所述含水纯化母液萃取，以形成水相和有机相，其中所述有机化合物在所述水相中的浓度低于所述有机化合物在所述含水纯化母液中的浓度；以及
v)将所述水相传送至所述蒸馏段。
方案2
根据方案1所述的方法，所述方法还包括将所述有机液体在其与所述含水纯化母液接触之前加热。
方案3
根据方案1或方案2所述的方法，其中步骤iii)还包括将所述含水纯化母液用含水液体稀释。
方案4
根据在前方案中的任一项所述的方法，其中步骤iii)还包括将所述含水纯化母液加热。
方案5
根据在前方案中的任一项所述的方法，其中所述含水纯化母液在不经过中间冷却步骤及后续的中间分离步骤的情况下在步骤iii)中从所述分离段传送至所述萃取段。
方案6
根据在前方案中的任一项所述的方法，其中所述蒸馏段包括第一蒸馏塔。
方案7
根据方案6所述的方法，其中所述蒸馏段还包括第二蒸馏塔，其中所述第一蒸馏塔与所述第二蒸馏塔串联连接。
方案8
根据方案6或方案7所述的方法，其中将所述水相在步骤v)中传送至所述第一蒸馏塔的上部区域。
方案9
根据方案8所述的方法，其中所述第一蒸馏塔包括多个理论塔板并且将所述水相在步骤v)中传送至所述第一蒸馏塔的顶部理论塔板。
方案10
根据方案8或方案9所述的方法，其中所述第一蒸馏塔包括多个塔盘并且将所述水相在步骤v)中传送至所述第一蒸馏塔的顶部塔盘。
方案11
根据在前方案中的任一项所述的方法，其中所述萃取段包括萃取塔。
方案12
根据方案11所述的方法，其中所述萃取塔包含规整填料。
方案13
根据在前方案中的任一项所述的方法，其中所述有机液体包括所述烃前体。
方案14
根据在前方案中的任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
vi)将所述有机相传送至所述氧化段。
方案15
根据在前方案中的任一项所述的方法，其中所述有机液体包括对二甲苯。
方案16
根据在前方案中的任一项所述的方法，其中所述芳族二羧酸是对苯二甲酸。
方案17
根据在前方案中的任一项所述的方法，其中所述有机化合物包括对甲基苯甲酸、对苯二甲酸、苯甲酸或它们的混合物。
方案18
根据方案17所述的方法，其中所述纯化的芳族二羧酸晶体包含少于或等于200ppm的对甲基苯甲酸。
方案19
一种用于制备芳族二羧酸的设备，所述设备包括：
a)蒸馏段，所述蒸馏段配置为将来自氧化段的排出气体分离为富含有机溶剂的液体流和富含水的蒸气流；以及
b)分离段，所述分离段配置为将包含有机化合物的含水纯化母液与纯化的芳族二羧酸晶体分离；
其特征在于，所述设备还包括：
c)萃取段，所述萃取段配置为从所述分离段接收所述含水纯化母液，并且将所述有机化合物通过在至少90℃的温度使所述含水纯化母液与有机液体接触从所述含水纯化母液萃取，以形成水相和有机相，其中所述有机化合物在所述水相中的浓度低于所述有机化合物在所述含水纯化母液中的浓度；其中所述萃取段还配置为将所述水相传送至所述蒸馏段。
方案20
根据方案19所述的设备，所述设备还包括将所述有机液体在其与所述含水纯化母液接触之前加热的装置。
方案21
根据方案19或方案20所述的设备，所述设备还包括将所述含水纯化母液在其由所述萃取段接收之前用含水液体稀释的装置。
方案22
根据方案19-21中的任一项所述的设备，所述设备还包括将所述含水纯化母液在其由所述萃取段接收之前加热的装置。
方案23
根据方案19-22中的任一项所述的设备，其中所述萃取段配置为在没有中间冷却步骤及后续的中间分离步骤的情况下从所述分离段接收所述含水纯化母液。
方案24
根据方案19-23中的任一项所述的设备，其中所述蒸馏段包括第一蒸馏塔。
方案25
根据方案24所述的设备，其中所述蒸馏段包括第二蒸馏塔，其中所述第一蒸馏塔与所述第二蒸馏塔串联连接。
方案26
根据方案24或方案25所述的设备，其中所述萃取段配置为将所述水相传送至所述第一蒸馏塔的上部区域。
方案27
根据方案26所述的设备，其中所述第一蒸馏塔包括多个理论塔板，并且所述萃取段配置为将所述水相传送至所述第一蒸馏塔的顶部理论塔板。
方案28
根据方案26或方案27所述的设备，其中所述第一蒸馏塔包括多个塔盘，并且所述萃取段配置为将所述水相传送至所述第一蒸馏塔的顶部塔盘。
方案29
根据方案19-28中的任一项所述的设备，其中所述萃取段包括萃取塔。
方案30
根据方案29所述的设备，其中所述萃取塔包含规整填料。
方案31
根据方案19-30中的任一项所述的设备，其中所述有机液体包括用于形成所述芳族二羧酸的烃前体。
方案32
根据方案19-31中的任一项所述的设备，其中所述萃取段配置为将所述有机相传送至所述氧化段。
方案33
根据方案19-32中的任一项所述的设备，其中所述有机液体包括对二甲苯。
方案34
根据方案19-33中的任一项所述的设备，其中所述芳族二羧酸为对苯二甲酸。
方案35
根据方案19-34中的任一项所述的设备，其中所述有机化合物包括对甲基苯甲酸、对苯二甲酸、苯甲酸或它们的混合物。
方案36
根据方案35所述的设备，其中所述纯化的芳族二羧酸晶体包含少于或等于200ppm的对甲基苯甲酸。
此外，在一些实施方案中，本公开还包括以下附加方案。
附加方案1
一种用于制备芳族二羧酸的设备，所述设备包括：
a)将来自氧化段的排出气体分离为富含有机溶剂的液体流和富含水的蒸气流的蒸馏段；以及
b)将包含有机化合物的含水纯化母液与纯化的芳族二羧酸晶体分离的分离段；
c)从所述分离段接收所述含水纯化母液，并且将所述有机化合物通过使所述含水纯化母液与有机液体接触从所述含水纯化母液萃取，并且将水相传送至所述蒸馏段的萃取段。
附加方案2
根据附加方案1所述的设备，所述设备还包括将所述有机液体在其与所述含水纯化母液接触之前加热的装置。
附加方案3
根据附加方案1或附加方案2所述的设备，所述设备还包括将所述含水纯化母液在其由所述萃取段接收之前用含水液体稀释的装置。
附加方案4
根据附加方案1至3中的任一项所述的设备，所述设备还包括将所述含水纯化母液在其由所述萃取段接收之前加热的装置。
附加方案5
根据附加方案1至4中的任一项所述的设备，其中所述萃取段在没有中间冷却段的情况下直接连接至所述分离段。
附加方案6
根据附加方案1至5中的任一项所述的设备，其中所述萃取段在没有中间冷却段并且没有中间分离段的情况下直接连接至所述分离段。
附加方案7
根据附加方案1至6中的任一项所述的设备，其中所述蒸馏段包括第一蒸馏塔。
附加方案8
根据附加方案7所述的设备，其中所述蒸馏段包括第二蒸馏塔，其中所述第一蒸馏塔与所述第二蒸馏塔串联连接。
附加方案9
根据附加方案7或附加方案8所述的设备，其中所述萃取段将所述水相传送至所述第一蒸馏塔的上部区域。
附加方案10
根据附加方案9所述的设备，其中所述第一蒸馏塔包括多个理论塔板，并且所述萃取段将所述水相传送至所述第一蒸馏塔的顶部理论塔板。
附加方案11
根据附加方案9或附加方案10所述的设备，其中所述第一蒸馏塔包括多个塔盘，并且所述萃取段将所述水相传送至所述第一蒸馏塔的顶部塔盘。
附加方案12
根据附加方案1至11中的任一项所述的设备，其中所述萃取段包括萃取塔。
附加方案13
根据附加方案12所述的设备，其中所述萃取塔包括多个理论塔板，所述理论塔板由塔盘、无规或规整填料或提供用于塔内的两个液相之间的质量传递的表面的其他合适的结构提供。
附加方案14
根据附加方案13所述的设备，其中所述塔盘是筛板塔盘、浮阀塔盘或泡罩塔盘。
附加方案15
根据附加方案1至14中的任一项所述的设备，其中所述萃取段将所述有机相传送至所述氧化段。
附加方案16
根据附加方案1所述的设备，其中所述分离段包括分离器。
附加方案17
根据附加方案16所述的设备，其中所述分离器是离心机或旋转过滤器。

Claims (36)

1.一种用于制备芳族二羧酸的方法，所述方法包括烃前体在有机溶剂中的催化氧化，所述方法包括以下步骤：
i)将来自氧化段的排出气体在蒸馏段中分离为富含有机溶剂的液体流和富含水的蒸气流；以及
ii)将包含有机化合物的含水纯化母液在分离段中从纯化的芳族二羧酸晶体分离，
其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
iii)将来自所述分离段的所述含水纯化母液传送至萃取段；
iv)将所述有机化合物通过在所述萃取段中在至少90℃的温度使所述含水纯化母液与有机液体接触从所述含水纯化母液萃取，以形成水相和有机相，其中所述有机化合物在所述水相中的浓度低于所述有机化合物在所述含水纯化母液中的浓度；以及
v)将所述水相传送至所述蒸馏段。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括将所述有机液体在其与所述含水纯化母液接触之前加热。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中步骤iii)还包括将所述含水纯化母液用含水液体稀释。
4.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中步骤iii)还包括将所述含水纯化母液加热。
5.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述含水纯化母液在不经过中间冷却步骤及后续的中间分离步骤的情况下在步骤iii)中从所述分离段传送至所述萃取段。
6.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述蒸馏段包括第一蒸馏塔。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述蒸馏段还包括第二蒸馏塔，其中所述第一蒸馏塔与所述第二蒸馏塔串联连接。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中将所述水相在步骤v)中传送至所述第一蒸馏塔的上部区域。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一蒸馏塔包括多个理论塔板并且将所述水相在步骤v)中传送至所述第一蒸馏塔的顶部理论塔板。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中所述第一蒸馏塔包括多个塔盘并且将所述水相在步骤v)中传送至所述第一蒸馏塔的顶部塔盘。
11.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述萃取段包括萃取塔。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述萃取塔包含规整填料。
13.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述有机液体包括所述烃前体。
14.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
vi)将所述有机相传送至所述氧化段。
15.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述有机液体包括对二甲苯。
16.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述芳族二羧酸是对苯二甲酸。
17.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述有机化合物包括对甲基苯甲酸、对苯二甲酸、苯甲酸或它们的混合物。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述纯化的芳族二羧酸晶体包含少于或等于200ppm的对甲基苯甲酸。
19.一种用于制备芳族二羧酸的设备，所述设备包括：
a)蒸馏段，所述蒸馏段配置为将来自氧化段的排出气体分离为富含有机溶剂的液体流和富含水的蒸气流；以及
b)分离段，所述分离段配置为将包含有机化合物的含水纯化母液与纯化的芳族二羧酸晶体分离；
其特征在于，所述设备还包括：
c)萃取段，所述萃取段配置为从所述分离段接收所述含水纯化母液，并且将所述有机化合物通过在至少90℃的温度使所述含水纯化母液与有机液体接触从所述含水纯化母液萃取，以形成水相和有机相，其中所述有机化合物在所述水相中的浓度低于所述有机化合物在所述含水纯化母液中的浓度；其中所述萃取段还配置为将所述水相传送至所述蒸馏段。
20.根据权利要求19所述的设备，所述设备还包括将所述有机液体在其与所述含水纯化母液接触之前加热的装置。
21.根据权利要求19或权利要求20所述的设备，所述设备还包括将所述含水纯化母液在其由所述萃取段接收之前用含水液体稀释的装置。
22.根据权利要求19-21中的任一项所述的设备，所述设备还包括将所述含水纯化母液在其由所述萃取段接收之前加热的装置。
23.根据权利要求19-22中的任一项所述的设备，其中所述萃取段配置为在没有中间冷却步骤及后续的中间分离步骤的情况下从所述分离段接收所述含水纯化母液。
24.根据权利要求19-23中的任一项所述的设备，其中所述蒸馏段包括第一蒸馏塔。
25.根据权利要求24所述的设备，其中所述蒸馏段包括第二蒸馏塔，其中所述第一蒸馏塔与所述第二蒸馏塔串联连接。
26.根据权利要求24或权利要求25所述的设备，其中所述萃取段配置为将所述水相传送至所述第一蒸馏塔的上部区域。
27.根据权利要求26所述的设备，其中所述第一蒸馏塔包括多个理论塔板，并且所述萃取段配置为将所述水相传送至所述第一蒸馏塔的顶部理论塔板。
28.根据权利要求26或权利要求27所述的设备，其中所述第一蒸馏塔包括多个塔盘，并且所述萃取段配置为将所述水相传送至所述第一蒸馏塔的顶部塔盘。
29.根据权利要求19-28中的任一项所述的设备，其中所述萃取段包括萃取塔。
30.根据权利要求29所述的设备，其中所述萃取塔包含规整填料。
31.根据权利要求19-30中的任一项所述的设备，其中所述有机液体包括用于形成所述芳族二羧酸的烃前体。
32.根据权利要求19-31中的任一项所述的设备，其中所述萃取段配置为将所述有机相传送至所述氧化段。
33.根据权利要求19-32中的任一项所述的设备，其中所述有机液体包括对二甲苯。
34.根据权利要求19-33中的任一项所述的设备，其中所述芳族二羧酸为对苯二甲酸。
35.根据权利要求19-34中的任一项所述的设备，其中所述有机化合物包括对甲基苯甲酸、对苯二甲酸、苯甲酸或它们的混合物。
36.根据权利要求35所述的设备，其中所述纯化的芳族二羧酸晶体包含少于或等于200ppm的对甲基苯甲酸。
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