CN112521271A - 粗2,6-萘二甲酸的加氢精制方法 - Google Patents
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Abstract
粗2,6‑萘二甲酸的加氢精制方法,包括由n个固定床加氢反应器依次串联组成的加氢反应器序列,该加氢反应器序列中的反应器依次标记为A1至An;n≥2;向A1进料口输入粗2,6‑萘二甲酸浆料和氢气,A1出料口流出的2,6‑萘二甲酸浆料输入A2进料口,直至2,6‑萘二甲酸浆料从An出料口流出完成粗2,6‑萘二甲酸在加氢反应器序列中的加氢过程;设该加氢反应器序列中相邻的任意两个加氢反应器依次为Aj和Aj+1;Aj+1中催化剂装填量大于Aj中催化剂装填量,和/或Aj+1中钯炭催化剂钯含量小于Aj中钯炭催化剂钯含量,和/或Aj+1中加氢温度低于Aj中加氢温度,和/或Aj+1中氢气分压低于Aj中氢气分压。
Description
技术领域
本发明涉及粗2,6-萘二甲酸的加氢精制方法。
背景技术
2,6-萘二甲酸(简称2,6-NDCA)及其衍生物是制备各种聚酯、聚氨酯材料以及液晶聚酯树脂的重要单体,特别是2,6-NDCA与乙二醇反应得到的聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(poly ethylene-2,6-naphthalate,简称PEN-2,6)可用于制造纤维、磁带基、电子元件、食品和饮料的容器等。由于2,6-NDCA结构上高度对称性,使得PEN具有直链聚合物的特性,是一种刚性好、强度大、具有热加工性能的材料。它与目前常用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)相比,在机械性能、耐热性能、气体阻隔性、化学稳定性等方面更加优越,是新一代聚酯材料。目前已在食品、饮料、药品、化妆品等方面PEN已获得广泛应用,如小尺寸碳酸饮料瓶、婴儿食品(可蒸煮消毒)包装,要求高阻隔、耐辐射和耐化学药品性的医药包装,要求强度高、耐冲击、耐化学药品、高阻隔的工业包装等,是最近十年来开发应用发展最快的高分子材料之一。
作为生产PEN的主要原料,2,6-NDCA的需求量也将越来越大。目前2,6-NDCA的制备主要由2,6-二烷基萘在Co-Mn-Br催化体系中液相氧化制备,
粗2,6-NDCA中含有许多杂质,不同反应原料,由于反应历程不同,粗产物中杂质的种类和含量完全不同,主要的杂质有T MA、溴代-2,6-NDCA、醛衍生物(2-甲基-6-萘甲酸)、2-萘甲酸、有色物质、Co/Mn/Br残渣等,如果不除去,将严重影响聚酯质量。例如TM A会使聚合物中产生支链,影响其线性,使聚合物的机械强度降低;溴代-2,6-NDCA会降低聚合物的软化点;醛衍生物会使聚合链中断,影响聚合速度和分子量,还会使聚合物颜色变深,影响其外观质量。因此,粗2,6-NDCA必须提纯,使之达到聚合级的质量要求。
粗2,6-萘二甲酸加氢纯化法是粗2,6-萘二甲酸主要纯化方法之一,Amoco公司沿用对苯二甲酸的纯化方法,开发出催化加氢工艺,制得了聚合级2,6-NDCA。目前,在氧化反应结束后,将氧化反应液先进行高温处理(260~370℃),可明显地减少杂质。高温处理时可同时进行催化加氢。如采用0.5%Pd/C催化剂在316℃进行高温加氢,然后将氧化反应液冷却,使2,6-NDCA析出,得到2,6-NDCA粗品。经过高温加氢后溴化-2,6-NDCA几乎全部转化成2,6-NDCA;TMA 67%转化成对苯二甲酸和间苯二甲酸;22FNA的转化率为66%。因此提高了2,6-NDCA的质量和收率。其工艺条件是加氢催化剂:采用贵金属催化剂如P t、Pd、Rh、Rn等,载体为活性炭、Al2O3、SiO2、TiO2等;反应温度:225~350℃(不得超过370℃,否则2,6-NDCA会分解);反应压力:1.4~10MPa,反应压力随反应温度而变,以保持反应体系为液态;反应溶剂:为低分子羧酸如乙酸、丙酸、苯甲酸等。以乙酸或乙酸水溶液为好,溶剂用量为粗品的3~10倍;反应方式:间歇或连续,以连续反应为好。空速为1~25h-1,最好为2~15h-1(开万龙.2,6-萘二甲酸纯化技术进展[J].金山油化纤.2000,1:22-28)。
上述文献是以2,6-二甲基萘氧化得到的粗2,6-萘二甲酸加氢纯化,杂质中不含有与6-甲酰基-2-萘甲酸类似的6-乙酰基-2-萘甲酸,他们均会对后续PEN聚合性能(包括色泽、机械性能、化学性能)有重大影响,而相对于6-甲酰基-2-萘甲酸,6-乙酰基-2-萘甲酸采用加氢纯化的方法更难去除。粗2,6-萘二甲酸加氢纯化得到的精2,6-萘二甲酸,如果要满足聚合生产PEN,其所含的杂质种类及含量必须要达到一定标准才能符合要求。粗2,6-NDCA中含有许多杂质,不同反应原料,由于反应历程不同,粗产物中杂质的种类和含量也会千差万别,主要的杂质及种类有偏苯三酸(TMA)、溴代-2,6-NDCA、醛衍生物(2-甲/乙酰基-6-萘甲酸)、2-萘甲酸、有色物质、催化剂残渣(Co、Mn、Br)等,如果不除去,将会严重影响PEN性能指标。
由2,6-二烷基萘在Co-Mn-Br催化体系中液相氧化制备,产物中不可避免地含有多种杂质,主要有:偏苯三酸醛类衍生物(如6-甲酰基-2-萘酸)溴代-2,6-NDCA等,上述杂质将直接影响聚合反应和PEN的质量:例如2-FNA(系不完全氧化物)会使聚合链中断,限制聚合速度和相对分子质量,还会使聚合物的色泽变深,影响外观;溴代-2,6-萘二甲酸会降低聚合物的软化点;偏苯三酸会使聚合物产生支链,影响其线性,使聚合物机械强度降低。因此,2,6-萘二甲酸必须进行纯化,使之达到聚合级的质量要求(IWANE H,SUGAWARAT.Preparation of 2,6-Naphthalene dicarboxyli Acid[J].Polymer Engineering andScience,1999,54(5):235239.)。
以2,6-二甲基萘为原料生产的2,6-萘二甲酸为例,AMOCO对其氧化粗品粗2,6-萘二甲酸中的杂质含量有如下要求:偏苯三酸<5wt%,溴代2,6-萘二甲酸<3wt%,醛衍生物(2-甲酰基-6-萘甲酸)<1wt%。由于原料不同,以2,6-DIPN氧化生产2,6-NDCA(吴志强等.2,6-二异丙基萘液相氧化制2,6-萘二甲酸催化条件的研究[J].石油化工.2004,33(7):647-650),其杂质中主要是醛衍生物,包括2-甲酰基-6-萘甲酸和2-乙酰基-6-萘甲酸,这类杂质的含量对聚合物的性能及色泽影响很大,类似于对二甲苯(PX)氧化制对苯二甲酸(TA)中的对羧基苯甲醛(4-CBA)和对羧基苯甲酸(PT酸),而在PTA行业中,4-CBA、PT酸在加氢纯化前有严格的限定,含量分别为≤3500ppmw和PT酸≤1000ppmw;4-CBA、PT酸在加氢纯化后也有严格的限定,通常其含量为≤25ppmw和150ppmw。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有技术中难于协调既要抑制2,6-萘二甲酸发生过加氢反应又要尽可能加氢脱除醛衍生物的问题,提供粗2,6-萘二甲酸的加氢精制方法,该方法既能抑制2,6-萘二甲酸发生过加氢反应又能加氢脱除醛衍生物。
为解决上述技术问题本发明的技术方案如下:
粗2,6-萘二甲酸的加氢精制方法,包括由n个固定床加氢反应器依次串联组成的加氢反应器序列,固定床中装填有钯炭催化剂,该加氢反应器序列中的反应器依次标记为A1……An;n≥2;
向A1进料口输入粗2,6-萘二甲酸浆料和氢气,A1出料口流出的2,6-萘二甲酸浆料输入A2进料口,依此类推,直至2,6-萘二甲酸浆料从An出料口流出完成粗2,6-萘二甲酸在加氢反应器序列中的加氢过程;设该加氢反应器序列中相邻的任意两个加氢反应器依次为Aj和Aj+1;满足如下条件:
Aj+1中催化剂装填量Qj+1大于Aj中催化剂装填量Qj,和/或
Aj+1中钯炭催化剂钯含量Wj+1小于Aj中钯炭催化剂钯含量Wj,和/或
Aj+1中加氢温度Tj+1低于Aj中加氢温度Tj,和/或
Aj+1中氢气分压Pj+1低于Aj中氢气分压Pj。
当采用依次串联的固定床加氢反应器进行粗2,6-萘二甲酸的加氢精制,且催化剂装填量依次增大和/或钯催化剂中钯含量依次降低和/或加氢温度依次降低和/或氢气分压依次降低时,既有利于抑制2,6-萘二甲酸发生过加氢反应又有利于脱除醛衍生物等杂质。
上述技术方案中,对n所可能达到的上限没有特别限制,本领域技术人员能够根据本发明公开的内容合理选择,并不必付出创造性劳动,且均能取得可比的技术效果。但若综合考虑装置复杂程度、经济性等其它实际情况,n又不可能无限大。作为非限制性举例,n的数值通常为10以下,例如但不限于n值可以是2、3、4、5、6、7、8、9等等。
上述技术方案中,优选Qj+1与Qj比值为b,b=K×[1+sin((n+j)×π/2n)],K=0.5~4.0,例如但不限于K为0.6、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、3.9等等。K更优选0.6~3.8。
上述技术方案中,优选Wj+1与Wj比值为c,c=1/{L×[1+sin(j×π/2n)]},L=0.5~4.0,例如但不限于L为0.6、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、3.9等等。L更优选0.55~3.80。
上述技术方案中,优选Tj+1与Tj比值为d,d=1/{M×[1+sin(j×π/2n)]},M=0.5~3.0,例如但不限于M为0.6、0.9、1.2、1.5、1.8、2.1、2.4、2.7、2.9等等。M优选0.55~2.80。
上述技术方案中,优选Pj+1与Pj比值为e,e=1/{N×[1+sin(j×π/2n)]},N=0.5~20.0例如但不限于N为0.6、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0、14.0、16.0、18.0、19.5等等。N更优选0.55~18.00。
上述技术方案中,优选浆料中的溶剂为含0~10wt%乙酸的水溶液,例如但不限于浆料中的溶剂为0wt%乙酸的水溶液(此时溶剂实际为纯水)、0wt%乙酸的水溶液、1wt%乙酸的水溶液、2wt%乙酸的水溶液、3wt%乙酸的水溶液、4wt%乙酸的水溶液、5wt%乙酸的水溶液、6wt%乙酸的水溶液、7wt%乙酸的水溶液、8wt%乙酸的水溶液、9wt%乙酸的水溶液等等。更优选浆料中的溶剂为含0~5wt%乙酸的水溶液。
上述技术方案中,优选加氢反应器An中钯炭催化剂中钯含量Wn≥0.05wt%,加氢反应器A1中钯炭催化剂中钯含量W1≤1.0wt%。例如但不限于Wn至W1之间钯炭催化剂中钯含量取值范围可以是0.055wt%、0.06wt%、0.065wt%、0.07wt%、0.075wt%、0.08wt%、0.085wt%、0.09wt%、0.095wt%、0.1wt%、0.15wt%、0.2wt%、0.25wt%、0.3wt%、0.35wt%、0.4wt%、0.45wt%、0.5wt%、0.55wt%、0.6wt%、0.65wt%、0.7wt%、0.75wt%、0.8wt%、0.85wt%、0.9wt%、0.95wt%等等。
上述技术方案中,优选加氢反应器An中钯炭催化剂中钯含量Wn≥0.1wt%。
上述技术方案中,优选加氢反应器A1中钯炭催化剂中钯含量W1≤0.5wt%。
上述技术方案中,优选钯炭催化剂为5-8目。
上述技术方案中,优选浆料中粗2,6-萘二甲酸的含量为3~12wt%,例如但不限于3.5wt%、4wt%、4.5wt%、5wt%、5.5wt%、6wt%、6.5wt%、7wt%、7.5wt%、8wt%、8.5wt%、9wt%、9.5wt%、10wt%、10.5wt%、11wt%、11.5wt%等等。优选4~10wt%。
上述技术方案中,优选反应器An的加氢温度Tn≥270℃,反应器A1的加氢温度T1≤320℃,例如但不限于Tn至T1取值范围可以是275℃、280℃、285℃、290℃、295℃、300℃、305℃、310℃、315℃等等。
上述技术方案中,优选Tn≥285℃。
上述技术方案中,优选T1≤315℃。
上述技术方案中,优选反应器An的氢气分压Pn≥0.05,反应器A1的氢气分压P1≤2.0MPa,例如但不限于Pn至P1的取值范围可以是0.06MPa、0.07MPa、0.08MPa、0.09MPa、0.10MPa、0.12MPa、0.15MPa、0.20MPa、0.25MPa、0.30MPa、0.35MPa、0.40MPa、0.45MPa、0.50MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.2MPa、1.4MPa、1.6MPa、1.8MPa等等。
上述技术方案中,优选Pn≥0.3MPa。
上述技术方案中,优选P1≤1.5MPa。
上述技术方案中,除了A1以外的其它各反应器,本领域技术人员知道针对所需的氢气分压,决定对各反应器补加氢气和补加的量,对此不需付出创造性劳动。
上述技术方案中,优选反应器An的浆料液时重量空速LHSVn≥0.25h-1,反应器A1的浆料液时重量空速LHSV1≤10h-1;例如但不限于An至A1的浆料液时重量空速的取值范围可以是0.50h-1、0.75h-1、1.0h-1、1.5h-1、2.0h-1、2.5h-1、3.0h-1、3.5h-1、4.0h-1、4.5h-1、5.0h-1、5.5h-1、6.0h-1、6.5h-1、7.0h-1、7.5h-1、8h-1、8.5h-1、9h-1、9.5h-1等等。
上述技术方案中,优选反应器An的浆料液时重量空速LHSVn≥0.5h-1。
上述技术方案中,优选反应器A1的浆料液时重量空速LHSV1≤9h-1。
本发明的采用,取得较好的技术效果。
具体实施方式
【实施例1】
配制一定量的粗2,6-萘二甲酸浆料(以100份计,2份乙酸,4份粗2,6-萘二甲酸氧化料,94份纯水),上述粗2,6-萘二甲酸氧化料纯度为99.0wt%,杂质2-甲酰基-6-萘甲酸和2-乙酰基-6-萘甲酸的含量分别为1900ppmw,2000ppmw。上述粗2,6-萘二甲酸浆料预加热至280℃,使之成为溶液状态。
将3份每份50.0g纯水分别加入固定床加氢反应器A1、A2、A3中,再依次分别加入27.21g钯含量0.45wt%、57.14g钯含量0.35wt%和95.24g钯含量0.25wt%的5-8目钯炭催化剂(质量比为1:2.10:3.50),然后将固定床加氢反应器A1、A2和A3分别升温至280℃、275℃和270℃,分别向固定床加氢反应器A1、A2和A3通入氢气,氢分压分别控制在0.50MPa、0.30MPa和0.10MPa,将上述粗2,6-萘二甲酸溶液以7.41g/min的速率加入固定床加氢反应器A1中,在固定床加氢反应器A1开始第一段加氢精制反应;由固定床加氢反应器A1溢流出来的浆料物料B1再进入固定床加氢反应器A2中,在固定床加氢反应器A2开始第二段加氢精制反应;由固定床加氢反应器A2溢流出来的浆料物料B2再进入固定床加氢反应器A3中,在固定床加氢反应器A3开始第三段加氢精制反应,由固定床加氢反应器A3溢流出来的浆料物料B3。反应进行5h后开始收集加氢纯化物料B3,取上述加氢纯化物料(B3)2000g,采用正/负压滤或离心设备进行固液分离,得到固相物料(含约10wt%水,80.0g加氢纯化2,6-萘二甲酸),再加入到高温高压洗涤罐内,再加入160g纯水,开启搅拌(200rpm),密封试压后升温至185℃,过滤后得到固相物料再烘干后送样分析,其纯度为99.85wt%,过加氢产物2,6-二羧基-1、2、3、4-四氢化萘含量为87ppmw,杂质2-甲酰基-6-萘甲酸含量为≤10ppmw,2-乙酰基-6-萘甲酸含量为18ppmw。
为便于比较,将工艺条件和实验结果列于表1。
【实施例2】
配制一定量的粗2,6-萘二甲酸浆料(以100份计,2份乙酸,4份粗2,6-萘二甲酸氧化料,94份纯水),上述粗2,6-萘二甲酸氧化料纯度为99.0wt%,杂质2-甲酰基-6-萘甲酸和2-乙酰基-6-萘甲酸的含量分别为1900ppmw,2000ppmw。上述粗2,6-萘二甲酸浆料预加热至280℃,使之成为溶液状态。
将3份每份50.0g纯水分别加入固定床加氢反应器A1、A2、A3中,再依次分别加入27.21g钯含量0.45wt%、48.98g钯含量0.30wt%和97.96g钯含量0.15wt%的5-8目钯炭催化剂(质量比为1:1.80:3.60),然后将固定床加氢反应器A1、A2和A3分别升温至315℃、295℃和275℃,分别向固定床加氢反应器A1、A2和A3通入氢气,氢分压分别控制在1.5MPa、0.8MPa和0.1MPa,将上述粗2,6-萘二甲酸溶液以7.41g/min的速率加入固定床加氢反应器A1中,在固定床加氢反应器A1开始第一段加氢精制反应;由固定床加氢反应器A1溢流出来的浆料物料B1再进入固定床加氢反应器A2中,在固定床加氢反应器A2开始第二段加氢精制反应;由固定床加氢反应器A2溢流出来的浆料物料B2再进入固定床加氢反应器A3中,在固定床加氢反应器A3开始第三段加氢精制反应,由固定床加氢反应器A3溢流出来的浆料物料B3。反应进行5h后开始收集加氢纯化物料B3,取上述加氢纯化物料(B3)2000g,采用正/负压滤或离心设备进行固液分离,得到固相物料(含约10wt%水,80.0g加氢纯化2,6-萘二甲酸),再加入到高温高压洗涤罐内,再加入160g纯水,开启搅拌(200rpm),密封试压后升温至185℃,过滤后得到固相物料再烘干后送样分析,其纯度为99.89wt%,过加氢产物2,6-二羧基-1、2、3、4-四氢化萘含量为54ppmw,杂质2-甲酰基-6-萘甲酸含量为≤10ppmw,2-乙酰基-6-萘甲酸含量为12ppmw。
为便于比较,将工艺条件和实验结果列于表2。
【实施例3】
配制一定量的粗2,6-萘二甲酸浆料(以100份计,2份乙酸,4份粗2,6-萘二甲酸氧化料,94份纯水),上述粗2,6-萘二甲酸氧化料纯度为99.0wt%,杂质2-甲酰基-6-萘甲酸和2-乙酰基-6-萘甲酸的含量分别为1900ppmw,2000ppmw。上述粗2,6-萘二甲酸浆料预加热至280℃,使之成为溶液状态。
将2份每份50.0g纯水分别加入固定床加氢反应器A1、A2中,再依次分别加入27.21g钯含量0.45wt%和95.24g钯含量0.15wt%的5-8目钯炭催化剂(质量比为1:3.5),然后将固定床加氢反应器A1、A2分别升温至280℃、270℃,分别向固定床加氢反应器A1、A2通入氢气,氢分压分别控制在0.50MPa、0.10MPa,将上述粗2,6-萘二甲酸溶液以7.41g/min的速率加入固定床加氢反应器A1中,在固定床加氢反应器A1开始第一段加氢精制反应;由固定床加氢反应器A1溢流出来的浆料物料B1再进入固定床加氢反应器A2中,在固定床加氢反应器A2开始第二段加氢精制反应,由固定床加氢反应器A2溢流出来的浆料物料B2。反应进行5h后开始收集加氢纯化物料B2,取上述加氢纯化物料(B2)2000g,采用正/负压滤或离心设备进行固液分离,得到固相物料(含约10wt%水,80.0g加氢纯化2,6-萘二甲酸),再加入到高温高压洗涤罐内,再加入160g纯水,开启搅拌(200rpm),密封试压后升温至185℃,过滤后得到固相物料再烘干后送样分析,其纯度为98.86wt%,过加氢产物2,6-二羧基-1、2、3、4-四氢化萘含量为135ppmw,杂质2-甲酰基-6-萘甲酸含量为32ppmw,2-乙酰基-6-萘甲酸含量为61ppmw。
为便于比较,将工艺条件和实验结果列于表3。
【实施例4】
配制一定量的粗2,6-萘二甲酸浆料(以100份计,2份乙酸,4份粗2,6-萘二甲酸氧化料,94份纯水),上述粗2,6-萘二甲酸氧化料纯度为99.0wt%,杂质2-甲酰基-6-萘甲酸和2-乙酰基-6-萘甲酸的含量分别为1900ppmw,2000ppmw。上述粗2,6-萘二甲酸浆料预加热至280℃,使之成为溶液状态。
将2份每份50.0g纯水分别加入固定床加氢反应器A1、A2中,再依次分别加入27.21g钯含量0.45wt%和95.24g钯含量0.15wt%的5-8目钯炭催化剂(质量比为1:3.5),然后将固定床加氢反应器A1、A2分别升温至315℃、270℃,分别向固定床加氢反应器A1、A2通入氢气,氢分压分别控制在1.50MPa、0.10MPa,将上述粗2,6-萘二甲酸溶液以7.41g/min的速率加入固定床加氢反应器A1中,在固定床加氢反应器A1开始第一段加氢精制反应;由固定床加氢反应器A1溢流出来的浆料物料B1再进入固定床加氢反应器A2中,在固定床加氢反应器A2开始第二段加氢精制反应,由固定床加氢反应器A2溢流出来的浆料物料B2。反应进行5h后开始收集加氢纯化物料B2,取上述加氢纯化物料(B2)2000g,采用正/负压滤或离心设备进行固液分离,得到固相物料(含约10wt%水,80.0g加氢纯化2,6-萘二甲酸),再加入到高温高压洗涤罐内,再加入160g纯水,开启搅拌(200rpm),密封试压后升温至185℃,过滤后得到固相物料再烘干后送样分析,其纯度为99.40wt%,过加氢产物2,6-二羧基-1、2、3、4-四氢化萘含量为112ppmw,杂质2-甲酰基-6-萘甲酸含量为27ppmw,2-乙酰基-6-萘甲酸含量为43ppmw。
为便于比较,将工艺条件和实验结果列于表4。
【实施例5】
配制一定量的粗2,6-萘二甲酸浆料(以100份计,2份乙酸,4份粗2,6-萘二甲酸氧化料,94份纯水),上述粗2,6-萘二甲酸氧化料纯度为99.0wt%,杂质2-甲酰基-6-萘甲酸和2-乙酰基-6-萘甲酸的含量分别为1900ppmw,2000ppmw。上述粗2,6-萘二甲酸浆料预加热至280℃,使之成为溶液状态。
将4份每份50.0g纯水分别加入固定床加氢反应器A1、A2、A3和A4中,再依次分别加入27.21g钯含量0.45wt%、40.82g钯含量0.35wt%、62.58g钯含量0.25wt%和95.24g钯含量0.15wt%的5-8目钯炭催化剂(质量比为1:1.5:2.3:3.5),然后将固定床加氢反应器A1、A2、A3和A4分别升温至315℃、300℃、285℃和270℃,分别向固定床加氢反应器A1、A2、A3和A4通入氢气,氢分压分别控制在1.50MPa、1.00MPa、0.50MPa和0.10MPa,将上述粗2,6-萘二甲酸溶液以7.41g/min的速率加入固定床加氢反应器A1中,在固定床加氢反应器A1开始第一段加氢精制反应;由固定床加氢反应器A1溢流出来的浆料物料B1再进入固定床加氢反应器A2中,在固定床加氢反应器A2开始第二段加氢精制反应;由固定床加氢反应器A2溢流出来的浆料物料B2再进入固定床加氢反应器A3中,在固定床加氢反应器A3开始第三段加氢精制反应。由固定床加氢反应器A3溢流出来的浆料物料B3再进入固定床加氢反应器A4中,在固定床加氢反应器A4开始第四加氢精制反应,由固定床加氢反应器A4溢流出来的浆料物料B4。反应进行5h后开始收集加氢纯化物料B4,取上述加氢纯化物料(B4)2000g,采用正/负压滤或离心设备进行固液分离,得到固相物料(含约10wt%水,80.0g加氢纯化2,6-萘二甲酸),再加入到高温高压洗涤罐内,再加入160g纯水,开启搅拌(200rpm),密封试压后升温至185℃,过滤后得到固相物料再烘干后送样分析,其纯度为99.91wt%,过加氢产物2,6-二羧基-1、2、3、4-四氢化萘含量为48ppmw,杂质2-甲酰基-6-萘甲酸含量为≤10ppmw,2-乙酰基-6-萘甲酸含量为≤10ppmw。
为便于比较,将工艺条件和实验结果列于表5。
【比较例1】
配制一定量的粗2,6-萘二甲酸浆料(以100份计,2份乙酸,4份粗2,6-萘二甲酸氧化料,94份纯水),上述粗2,6-萘二甲酸氧化料纯度为99.0wt%,杂质2-甲酰基-6-萘甲酸和2-乙酰基-6-萘甲酸的含量分别为1900ppmw,2000ppmw。上述粗2,6-萘二甲酸浆料预加热至280℃,使之成为溶液状态。
将50.0g纯水加入固定床加氢反应器中,再依次加入179.29g钯含量0.45wt%的5-8目钯炭催化剂,然后再升温至280℃,通入氢气,氢分压控制在0.30MPa,将上述粗2,6-萘二甲酸溶液以7.41g/min的速率加入固定床加氢反应器中,开始反应,反应进行5h后开始收集加氢纯化物料,取上述加氢纯化物料2000g,采用正/负压滤或离心设备进行固液分离,得到固相物料(含约10wt%水,80.0g加氢纯化2,6-萘二甲酸),再加入到高温高压洗涤罐内,再加入160g纯水,开启搅拌(200rpm),密封试压后升温至185℃,过滤后得到固相物料再烘干后送样分析,其纯度为99.21wt%,过加氢产物2,6-二羧基-1、2、3、4-四氢化萘含量为1348ppmw,杂质2-甲酰基-6-萘甲酸含量为40ppmw,2-乙酰基-6-萘甲酸含量为70ppmw。
表1
(实施例1,n=3)
表2
(实施例2,n=3)
表3
(实施例3,n=2)
表4
(实施例4,n=2)-2
表5
(实施例5,n=4)
Q<sub>4</sub>,g | 95.24 |
Q<sub>4</sub>/Q<sub>3</sub> | 1.52 |
b<sub>43</sub> | 1.52 |
K<sub>4,3</sub> | 1.10 |
Q<sub>3</sub>/Q<sub>2</sub> | 1.53 |
b<sub>3,2</sub> | 1.53 |
K<sub>32</sub> | 0.89 |
Q<sub>2</sub>/Q<sub>1</sub> | 1.50 |
b<sub>2,1</sub> | 1.50 |
K<sub>2,1</sub> | 0.78 |
Q<sub>1</sub>,g | 27.21 |
W<sub>4</sub>,wt% | 0.15 |
W<sub>4</sub>/W<sub>3</sub> | 0.60 |
C<sub>4,3</sub> | 0.60 |
L<sub>4,3</sub> | 0.87 |
W<sub>3</sub>/W<sub>2</sub> | 0.71 |
c<sub>3,2</sub> | 0.71 |
L<sub>32</sub> | 0.82 |
W<sub>2</sub>/W<sub>1</sub> | 0.78 |
c<sub>2,1</sub> | 0.78 |
L<sub>2,1</sub> | 0.93 |
W<sub>1</sub>,wt% | 0.45 |
T<sub>4</sub>,℃ | 270 |
T<sub>4</sub>/T<sub>3</sub> | 0.95 |
D<sub>4,3</sub> | 0.95 |
M<sub>4,3</sub> | 0.55 |
T<sub>3</sub>/T<sub>2</sub> | 0.95 |
d<sub>3,2</sub> | 0.95 |
M<sub>3,2</sub> | 0.62 |
T<sub>2</sub>/T<sub>1</sub> | 0.95 |
d<sub>21</sub> | 0.95 |
M<sub>2,1</sub> | 0.76 |
T<sub>1</sub>,℃ | 315 |
P<sub>4</sub>,MPa | 0.10 |
P<sub>4</sub>/P<sub>3</sub> | 0.20 |
e<sub>4,3</sub> | 0.20 |
N<sub>4,3</sub> | 2.60 |
P<sub>3</sub>/P<sub>2</sub> | 0.50 |
e<sub>32</sub> | 0.50 |
N<sub>3,2</sub> | 1.17 |
P<sub>2</sub>/P<sub>1</sub> | 0.67 |
e<sub>2,1</sub> | 0.67 |
N<sub>2,1</sub> | 1.09 |
P<sub>1</sub>,MPa | 1.5 |
2,6-二羧基-1、2、3、4-四氢化萘含量,ppmw | 48 |
2-甲酰基-6-萘甲酸含量,ppmw | ≤10 |
2-乙酰基-6-萘甲酸含量,ppmw | ≤10 |
Claims (10)
1.粗2,6-萘二甲酸的加氢精制方法,包括由n个固定床加氢反应器依次串联组成的加氢反应器序列,固定床中装填有钯炭催化剂,该加氢反应器序列中的反应器依次标记为A1……An;n≥2;
向A1进料口输入粗2,6-萘二甲酸浆料和氢气,A1出料口流出的2,6-萘二甲酸浆料输入A2进料口,依此类推,直至2,6-萘二甲酸浆料从An出料口流出完成粗2,6-萘二甲酸在加氢反应器序列中的加氢过程;设该加氢反应器序列中相邻的任意两个加氢反应器依次为Aj和Aj+1;满足如下条件:
Aj+1中催化剂装填量Qj+1大于Aj中催化剂装填量Qj,和/或
Aj+1中钯炭催化剂钯含量Wj+1小于Aj中钯炭催化剂钯含量Wj,和/或
Aj+1中加氢温度Tj+1低于Aj中加氢温度Tj,和/或
Aj+1中氢气分压Pj+1低于Aj中氢气分压Pj。
2.根据权利要求1所述的加氢精制方法,其特征是Qj+1与Qj比值为b,b=K×[1+sin((n+j)×π/2n)],K=0.5~4.0。K优选0.6~3.8。
3.根据权利要求1所述的加氢精制方法,其特征是Wj+1与Wj比值为c,c=1/{L×[1+sin(j×π/2n)]},L=0.5~4.0。L优选0.55~3.8。
4.根据权利要求1所述的加氢精制方法,其特征是Tj+1与Tj比值为d,d=1/{M×[1+sin(j×π/2n)]},M=0.5~3.0。M优选0.55~2.80。
5.根据权利要求1所述的加氢精制方法,其特征是Pj+1与Pj比值为e,e=1/{N×[1+sin(j×π/2n)]},N=0.5~20.0。N优选0.55~18.0。
6.根据权利要求1所述的加氢精制方法,其特征是浆料中的溶剂为含0~10wt%乙酸的水溶液,优选0~5wt%;和/或优选加氢反应器An中钯炭催化剂中钯含量Wn≥0.05wt%,加氢反应器A1中钯炭催化剂中钯含量W1≤1.0wt%,更优选加氢反应器An中钯炭催化剂中钯含量Wn≥0.1wt%,和/或更优选加氢反应器A1中钯炭催化剂中钯含量W1≤0.5wt%;和/或优选钯炭催化剂为5-8目。
7.根据权利要求1所述的加氢精制方法,其特征是浆料中粗2,6-萘二甲酸的含量为3~12wt%。优选4~10wt%。
8.根据权利要求1所述的加氢精制方法,其特征是反应器An的加氢温度Tn≥270℃,反应器A1的加氢温度T1≤320℃;优选Tn≥285℃,和/或T1≤315℃。
9.根据权利要求1所述的加氢精制方法,其特征是反应器An的氢气分压Pn≥0.05,反应器A1的氢气分压P1≤2.0MPa;优选Pn≥0.3MPa,和/或P1≤1.5MPa。
10.根据权利要求1所述的加氢精制方法,其特征是反应器An的浆料液时重量空速LHSVn≥0.25h-1,反应器A1的浆料液时重量空速LHSV1≤10h-1;优选反应器An的浆料液时重量空速LHSVn≥0.5h-1,和/或反应器A1的浆料液时重量空速LHSV1≤9h-1。
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