CN106699541A - 制备对苯二甲酸的方法 - Google Patents

Abstract

一种由对二甲苯制备对苯二甲酸的方法。该方法包括形成包含对二甲苯、溶剂、溴来源、催化剂和乙酸铵的混合物；和通过使混合物与氧化剂在氧化条件下接触而将对二甲苯氧化以产生包含对苯二甲酸、对甲苯甲酸、4-羧基苯甲醛的固体氧化产物。溶剂包含具有1-7碳原子的羧酸，催化剂包含钴、钛、锰、铬、铜、镍、钒、铁、钼、锡、铈和锆中的至少一种。

Description

制备对苯二甲酸的方法

技术领域

本发明涉及由包含对二甲苯的原料制备对苯二甲酸的方法。更特别地，本发明涉及对二甲苯在溶剂、催化剂、溴来源和乙酸铵的存在下的氧化。

背景技术

烷基芳族化合物如甲苯和二甲苯的氧化是重要的商业方法。可得到多种氧化产物，包括芳族羧酸例如用于聚合物工业中的对苯二甲酸(1,4-苯二羧酸)。

US6,355,835公开了通过在乙酸作为溶剂、钴盐作为催化剂和引发剂的存在下氧化通过使用氧气或空气将二甲苯异构体液相氧化而制备苯二羧酸的方法。氧化步骤之后是将所述反应混合物闪蒸以除去挥发性物质以及冷却和过滤以得到作为固体产物的粗苯二羧酸和滤液。还公开了将粗苯二羧酸再结晶以得到至少99％纯度和滤液的再循环。

本领域中还已知氧化产物如芳族醛、芳族醇、芳族酮和芳族羧酸可在氧化条件下和/或当反应混合物冷却时固化或结晶。因此，可产生氧化产物的混合物，其可能需要进一步加工以提高所需产物的纯度。在对苯二甲酸的制备中，氧化产物通常称为粗对苯二甲酸，因为它含有杂质，包括发色体和中间氧化产物，尤其是4-羧基苯甲醛(4-CBA)。为得到聚合物品级或提纯的对苯二甲酸，各种提纯步骤是本领域中已知的，包括：用水和/或溶剂洗涤粗对苯二甲酸，其它氧化或结晶步骤，和使溶解的粗对苯二甲酸溶液与氢气在通常包括含有钯和碳的催化剂的氢化条件下反应。通常使用几个提纯步骤。

US7,692,036公开了用于更有效且经济地进行可氧化化合物的液相氧化的最佳方法和设备。该液相氧化在提供在相对低温下的高度有效的反应的泡罩塔反应器中进行。当氧化化合物为对二甲苯且氧化反应的产物为粗对苯二甲酸(CTA)时，可将该CTA产物通过比如果CTA通过常规高温氧化方法形成的话可能使用的更经济的技术提纯和分离。

本领域中仍需要制备对苯二甲酸的可选方法。另外，提纯较便宜且较少耗时的制备对苯二甲酸和对苯二甲酸组合物的方法是理想的。具有不同的污染物比的对苯二甲酸组合物可提供在其它应用中用作原料的新中间体。

发明内容

已发现在对二甲苯氧化成对苯二甲酸期间乙酸铵的存在可提供具有高纯度的固体对苯二甲酸产物。在一个实施方案中，固体对苯二甲酸产物具有比常规方法中所得更低的对甲苯甲酸含量和更低的4-羧基苯甲醛含量。

在一个实施方案中，本发明为一种一种由对二甲苯制备对苯二甲酸的方法，法包括：形成包含对二甲苯、溶剂、溴来源、催化剂和乙酸铵的混合物；和通过使混合物与氧化剂在氧化条件下接触而将对二甲苯氧化以产生包含对苯二甲酸、4-羧基苯甲醛和对甲苯甲酸的固体氧化产物。溶剂包含具有1-7碳原子的羧酸，且催化剂包含钴、钛、锰、铬、铜、镍、钒、铁、钼、锡、铈和锆中的至少一种。

本发明提纯步骤可进一步包括一个或多个溶剂接触步骤。溶剂接触步骤包括使固体对苯二甲酸组合物如洗涤的固体氧化产物与包含水、具有1-7碳原子的羧酸和母液中至少一项的第二溶剂接触以产生第二固体对苯二甲酸组合物。在一个实施方案中，第二溶剂选自母液、具有1-7碳原子的羧酸、水及其组合。溶剂接触可将杂质从固体对苯二甲酸组合物中滤出，和/或固体对苯二甲酸组合物可部分或完全溶于溶剂中。溶剂接触条件包括溶剂接触温度。溶剂接触温度可低于氧化温度。在一个实施方案中，溶剂接触温度比氧化温度低至少20℃。溶剂接触可例如在一个或多个结晶器中实践，所述结晶器在一些常规方法中在氧化反应器之后。第二对苯二甲酸组合物可在溶剂接触步骤的第二溶剂中固化、沉淀或结晶。第二对苯二甲酸组合物具有相对于引入溶剂接触步骤中的固体对苯二甲酸组合物的对苯二甲酸含量更高的对苯二甲酸含量，因为至少一些杂质已减少。可将通过本发明制备的固体氧化产物通过已知方法，包括使用氢化步骤提纯。在典型实施方案中，不需要氢化步骤。在一个实施方案中，本发明方法包括一个或多个不包括氢化步骤的提纯步骤。即，提纯工艺步骤可选自由洗涤、分离、干燥、溶剂接触及其组合组成的工艺步骤。

具体实施方式

提出实施例以进一步阐述本发明的一些方面和益处且不认为限制本发明的范围。

实施例1：

实验程序：在通风橱中，将Parr反应器中载入对于给定实验所述量的组分，密封反应器。Parr反应器包括气体分布器以通过1.6mm开孔将气体分散于液体中、机械气体运移搅拌器和挡板以确保彻底混合。在室温下将Parr反应器安装在加热器组件中并将供气管线连接在反应器上并将冷凝器连接在反应器出口。在操作期间，气体通过冷凝器，然后捕集器，然后背压调节器离开反应器。将具有防爆片的安全气孔，和热电偶连接在反应器上。将冷却水再循环器连接在冷凝器上并开始使冷却水再循环。在室温和1.4MPa(g)(200psig)下使用氮气压力测试Parr反应器直至不存在压力降低15分钟。将反应器出口的背压调节器设置为实验压力并在氮气下压力测试反应器。在氮气气氛下开始将反应器温度升高至实验温度。总是遵循具体反应器的所有使用说明，包括温度和压力极限。当反应器达到所需温度时，开始以实验速率加入空气并监控整个试验期间的反应器温度和压力。在试验期间，至反应器中的空气流保持在1250标准cm/分钟，压力保持在4.1MPa(g)，且搅拌器保持在31600rpm。在试验结束时关闭加热器，切断空气流并使反应器冷却。当反应器冷却至小于约35℃时，打开背压阀，停止冷却水并除去和排空反应器以得到固体氧化产物和母液。

将母液和产物在真空下过滤以分离固体和液体。然后将固体在室温下与约100cc去离子水混合并倾析。将室温去离子水混合和倾析重复另外两次。将第四次用去离子水洗涤加热至约95℃，保持30分钟，然后过滤。在分析以前将固体在80℃下干燥8-24小时。

Claims (3)

1.一种由对二甲苯制备对苯二甲酸的方法，所述方法包括：形成包含对二甲苯、溶剂、溴来源、催化剂和乙酸铵的混合物；和通过使混合物与氧化剂在氧化条件下接触而将对二甲苯氧化以产生固体氧化产物，所述固体氧化产物包含对苯二甲酸、4-羧基苯甲醛和对甲苯甲酸；其中溶剂包含具有1-7碳原子的羧酸和任选水，催化剂包含钴、钛、锰、铬、铜、镍、钒、铁、钼、锡、铈和锆中的至少一种。

2.根据权利要求1的方法，其中溶剂与烷基芳族化合物之比为约1.5:1至约6:1重量计。

3.根据权利要求1或2的方法，其中氧化条件包括约0至约6MPa(g)的压力和约125至约275℃的温度。