CN113307733B - 邻甲基苯甲酸或间甲基苯甲酸的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及精细化工技术领域，特别涉及一种邻甲基苯甲酸或间甲基苯甲酸的生产方法，所述方法使用的生产系统包括：氧化装置100；脱轻装置200；脱重装置300；精馏装置400；以及精制装置500。所述生产方法包括：使二甲苯进行氧化反应，形成氧化反应液；对所述氧化反应液进行脱轻操作，分离轻组分，形成脱轻母液；对所述脱轻母液进行脱重操作，分离重组分，形成脱重轻组分；对所述脱重轻组分进行精馏，分离中间组分，形成精馏母液；以及对所述精馏母液进行精制，分离苯甲酸和精制残液，获得目标产物甲基苯甲酸。本发明所述生产系统和方法不仅可制得高纯度的甲基苯甲酸，而且废物量明显减少，这不仅降低了生产成本，还具有显著的环保效应。

Description

邻甲基苯甲酸或间甲基苯甲酸的生产方法

技术领域

本发明涉及精细化工技术领域，特别涉及一种高纯度邻甲基苯甲酸或间甲基苯甲酸的生产方法。本发明生产方法不仅可降低单一杂质苯甲酸的含量，制得高纯度的甲基苯甲酸，而且整个反应系统的废物量明显减少，这不仅降低了生产成本，还具有显著的环保效应。

背景技术

已知甲基苯甲酸(包括间甲基苯甲酸和邻甲基苯甲酸)的生产工艺基本相同，都可采用二甲苯空气氧化获得。根据二甲苯的氧化原理，在氧化过程中会产生甲基苯甲醇、甲基苯甲醛、甲基苯甲酸、羟甲基苯甲酸、羧基苯甲醛、苯二甲酸等氧化程度依次加深的产物。在实际生产中为了控制产品甲基苯甲酸的选择性，一般将二甲苯的转化率控制在不超过40％，因此在二甲苯的氧化反应液中会同时存在上述不同氧化程度的产物。

为了在上述氧化反应液中获得目标产物甲基苯甲酸，工业上一般对其进行精馏处理，依次蒸出沸点低于甲基苯基酸的组分，并循环回氧化阶段进行套用，然后蒸出甲基苯甲酸，为了尽可能多的蒸出目标产物甲基苯甲酸，一般会逐渐升高塔釜的温度并延长精馏的时间，精馏结束于塔釜排出精馏残渣。在精馏过程中，待分离体系中所有苯环上含羧基的化合物由于受热，会发生脱羧反应，生成苯甲酸、苯甲醛、苯甲醇、甲苯等降解产物，这些产物最终循环回氧化反应体系中后，会转化为苯甲酸，并逐渐累积，最终造成产品甲基苯甲酸的纯度降低。另外，在精馏过程中，塔釜液经历了长时间的精馏，导致醇、醛、酸在高温下发生醇酸酯化、羟醛缩合、醛简单二聚、羧基脱羧偶联、以及羧基脱羧等一系列深度副反应，形成高沸点酯、有色杂质、联苯类化合物以及苯甲酸等深度副产杂质。这使得精馏残渣增多，造成环保压力、增加生产成本。

本发明经研究发现甲基苯甲酸在生产下游产品过程中因杂质苯甲酸生成的杂质不易分离，对下游产品的品质产生较大的影响。在二甲苯的氧化过程中直接产生的杂质苯甲酸的占比较低(不超过1％)，未发现在进行精馏分离的过程中脱羧等副反应会造成苯甲酸的含量累积增加，在获得甲基苯甲酸之前只是以分离甲基苯甲醇为目的，认为甲基苯甲醇与苯甲酸的沸点相差较大不宜为分离少量苯甲酸而增加能耗等诸多原因在精馏过程中没有分离杂质苯甲酸导致获得的产品甲基苯甲酸因含有较高含量的苯甲酸，应用领域受限，使得在生产对原料甲基苯甲酸的纯度及苯甲酸的含量要求较高的产品时必须对其进一步精制，例如在生产避蚊胺这类产品时就要求原料间甲基苯甲酸的纯度至少高于99.5％。

为解决上述问题，本领域提出了多种方法从氧化液中提纯甲基苯甲酸。CN106831393A采用间二甲苯的空气氧化法生产间甲基苯甲酸，为了进一步提纯间甲基苯甲酸，其生产工艺中在蒸苯与精馏操作结束之后增加了甲醇精制过程。这种方法未控制单一杂质苯甲酸的含量，且不能直接获得高纯度的间甲基苯甲酸，而且废物量大、操作繁琐，经济性差。

CN1373117A提出通过空气氧化再精馏的常规方式获得的邻甲基苯甲酸存在纯度较低、不稳定等问题，并公开了一种通过对邻甲基苯甲酸粗品采用加碱成盐、萃取、活性炭脱色、加热重结晶的方式提高产品纯度的方法，虽然能够获得较高纯度的产品，但未控制单一杂质苯甲酸的含量，且精制过程流程长、操作复杂，大大增加了生产成本，经济效益低。

CN105061187A采用连续氧化与连续精馏工艺生产间甲基苯甲酸，包括将二甲苯氧化液输入二甲苯回收塔，加热后从塔顶回收并循环未反应的二甲苯；剩余的母液进入甲基苯甲醛回收塔，从塔顶回收甲基苯甲醛；产生的二级母液进入甲基苯甲酸精制塔，从塔侧线采出甲基苯甲酸产物。这种方法未控制单一杂质苯甲酸的含量，且获得的甲基苯甲酸纯度不高。

CN101177393A公开了一种处理对二甲苯的氧化反应液的方法，该方法的步骤依次包括：固液分离、蒸馏脱苯、真空蒸馏和真空精馏。具体来说，该方法首先将对二甲苯的氧化反应液进行固液分离，分离出对甲基苯甲醛、对羧基苯甲醛和对苯二甲酸等熔点较高的易结晶副产物，然后对滤液进行蒸馏脱苯，分离对二甲苯，然后进行真空蒸馏，分离轻组分(未说明轻组分的主要成分)，然后进行真空精馏，塔顶除杂(未说明杂质成分)后分离精制的对甲基苯甲酸，塔底分离重组分。此外，CN101177393A中对技术内容的描述存在错误：进行固液分离时，由于对甲基苯甲醛的熔点(-6℃)要低于对甲基苯甲酸的熔点(179℃)，对甲基苯甲醛实际应在滤液中出现。而且，CN101177393A中公开的方法适用于对二甲苯氧化获得对甲基苯甲酸，并不适用于本发明所述的邻二甲苯或间二甲苯。虽然邻二甲苯、间二甲苯与对二甲苯发生氧化反应的原理相同，但经氧化反应后生成的氧化产物的熔点和沸点以及氧化产物在原料中的溶解度等性质不同。在CN101177393A中，可以通过固液分离的方式分离对甲基苯甲醛、对羧基苯甲醛和对苯二甲酸等熔点较高的易结晶副产物。然而，邻二甲苯与间二甲苯在经过氧化反应后得到的氧化反应液在反应温度下是纯液体体系，无固体析出，是无法经固液分离的方法分离羧基苯甲醛、苯二甲酸等过氧化副产物的。因此，CN101177393A所述的工艺完全不适用于本发明的邻甲基苯甲酸与间甲基苯甲酸的生产。

CN108863757B公开了一种联产甲基苯甲酸、甲基苯甲腈和苯二甲腈方法，解决现有技术中存在的目标产物得率低、固废量大产品结构单一的问题。该方法依次经过二甲苯的氧化、氧化反应液初蒸、初蒸塔釜液的精馏来得到甲基苯甲酸。但是，CN108863757B在氧化反应液的初蒸阶段控制初蒸塔塔釜液中甲基苯甲醇含量达到0.01-0.15％时停止精馏，即氧化反应液的初蒸是对所有沸点低于甲基苯甲酸的物质进行的蒸馏操作；在对初蒸塔釜液精馏时控制精馏塔塔釜液中甲基苯甲酸含量达到30-90wt％停止精馏，从而得到甲基苯甲酸产品。该专利这种先对氧化反应液初蒸蒸出二甲苯、甲基苯甲醛、甲基苯甲醇然后对初蒸塔釜液精馏蒸出产品甲基苯甲酸的方案，塔釜液会经长时间受热，这样会导致醇、醛、酸在高温下发生醇酸酯化、羟醛缩合、醛简单二聚、羧基脱羧偶联、以及羧基脱羧等一系列深度副反应，形成高沸点酯、有色杂质、联苯类化合物以及苯甲酸等深度副产杂质。因此，CN108863757B所述的工艺虽然从整体上提高了甲基苯甲酸、甲基苯甲腈和苯二甲腈总的产品得率，但因存在大部分甲基苯甲酸未从初蒸塔釜液中精馏出来，导致最终单一产品甲基苯甲酸的得率低，并且因为舍弃了对甲基苯甲酸的制备过程中对产品进行精制的过程，导致产品甲基苯甲酸中杂质苯甲酸含量高、产品纯度低。

CN107903165A利用连续化的生产方式进行二甲苯的氧化，该专利意图将反应停留在间甲基苯甲酸这一步，以达到较高的收率及产品纯度，但根据本领域技术人员的常识，要想使间二甲苯的氧化停留在间甲基苯甲酸的过程，只能降低间二甲苯的单程转化率，一般不高于10％，这种操作会造成氧化过程及后处理过程的处理量大大增加，整体投资成本过高，并且控制二甲苯较低的转化率不能完全避免过氧化杂质的生成，在后处理的过程中还是需要对氧化反应进行精馏处理，该专利采用多级串联的精馏塔进行分离提纯，依然存在甲基苯甲酸因需溶解高沸点过氧化杂质造成的损失，也不可避免会产生杂质苯甲酸，尽管表观上单程废物量有所减少，但累积后整体废物量并未降低，也未能控制产品中杂质苯甲酸的含量。

CN108047034B公开了一种联产甲基苯甲酸、甲基苯甲酸酯和苯二甲酸二酯的方法，该方法包括：(1)氧化，得到氧化反应液；(2)氧化反应液的初蒸，得到低沸点组分和初蒸塔塔釜液；(3)初蒸塔釜液的精馏，得到甲基苯甲酸产品和精馏塔塔釜液；(4)酯化反应，得到酯化反应液；(5)产物分离，得到甲基苯甲酸酯和苯二甲酸二酯产品。就具体的操作过程而言，CN108047034B在氧化反应液的初蒸步骤中控制塔釜液中甲基苯甲醇的含量达到0.01-0.15％时停止精馏。根据沸点从低到高的顺序“二甲苯＜甲基苯甲醛＜甲基苯甲醇＜甲基苯甲酸”可知，对氧化反应液的初蒸是对氧化反应液中所有沸点低于甲基苯甲酸的物质进行的蒸馏操作。即，初蒸中分离出的是二甲苯、甲基苯甲醛和甲基苯甲醇。但是，这种初蒸分离步骤需要塔釜液经长时间受热，导致醇、醛、酸在高温下发生醇酸酯化、羟醛缩合、醛简单二聚、羧基脱羧偶联、以及羧基脱羧等一系列深度副反应，形成高沸点酯、有色杂质、联苯类化合物以及苯甲酸等深度副产杂质。而且，CN108047034B还缺乏在精馏之前预先进行的脱重步骤。这会造成沸点高于甲基苯甲酸的过氧化杂质(例如，苯二甲酸和羧基苯甲醛)一直在分离系统中受热，也会导致这些过氧化杂质在高温下发生醇酸酯化、羟醛缩合、醛的简单二聚、羧基脱羧偶联、以及羧基脱羧等一系列深度副反应，形成高沸点的酯、有色杂质、联苯类化合物以及苯甲酸等深度副产杂质。因此，CN108047034B中，不仅为后续分离目标产物额外增加了许多难回收的高沸点杂质，还会导致目标产物甲基苯甲酸的收率和纯度都较低。在CN108047034B中，通过将粗品即精馏塔釜液进行酯化反应以及对酯化反应液进行精馏，获得甲基苯甲酸酯和苯二甲酸二酯两种产品，从而提高产品得率，减少三废。但即便如此，单一产品甲基苯甲酸的收率与纯度都较低，虽然其额外获得了甲基苯甲酸酯和苯二甲酸二酯两种产品。

此外，现有技术还可以按照二甲苯氧化反应液中各组分的沸点顺序依次蒸出沸点低于甲基苯甲酸的轻组分，最后于精馏塔顶部收集产品甲基苯甲酸，并于精馏塔的底部脱除高沸点的精馏残液，但是这种处理方式不论是间歇操作还是连续操作都会造成沸点高于甲基苯甲酸的过氧化杂质一直在分离系统中受热。一方面，由于杂质苯甲酸的沸点低于产品甲基苯甲酸的沸点，若在生产系统中没有苯甲酸的出口，在分离产品甲基苯甲酸时，杂质苯甲酸会随甲基苯甲酸一同由塔顶收集到产品收集罐中，从而造成甲基苯甲酸的纯度较低，应用领域受限。另一方面，由于深度副反应增多造成难回收的高沸点杂质增多，也使得用于溶解这些高沸点杂质的甲基苯甲酸的用量增加，即难以蒸出的甲基苯甲酸的量增多，造成产品甲基苯甲酸的损失量增加，废物量增大。

为了进一步提高企业的利润空间，现有技术经改进后在分离甲基苯甲酸前增加了甲基苯甲醛回收塔对甲基苯甲醛进行分离回收，而在精馏分离的过程中将氧化反应液中占比较大的甲基苯甲醇与苯甲酸等副产杂质一起收集到低沸物废物罐中当做废物处理，增加了废物量，造成间二甲苯的利用率降低。

综上，现有甲基苯甲酸的生产方法存在的共性缺点为产品中关键杂质苯甲酸含量高，产品的应用领域受限，并且在生产过程中产生大量的精馏残渣，使得环保压力巨大，经济效益不显著。因此，目前需要简单合适的能够降低杂质苯甲酸的含量、获得高纯度产品、大幅降低精馏残渣的、既环保又经济的方法，这是本行业技术人员迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明示例实施方式的目的在于解决现有技术中存在的上述和其它的不足。

本发明提供一种甲基苯甲酸的生产方法，所述甲基苯甲酸是邻甲基苯甲酸或间甲基苯甲酸，其特征在于，所述生产方法使用的生产系统包括：

氧化设备(100)，所述氧化设备(100)具有气液反应装置、二甲苯(1)进口和氧化反应液(2)出口；

脱轻设备(200)，所述脱轻设备(200)具有蒸馏装置和/或精馏装置、氧化反应液(2)进口、轻组分(3)出口以及脱轻母液(4)出口，所述氧化反应液(2)进口与所述氧化设备(100)的氧化反应液(2)出口相连；

脱重设备(300)，所述脱重设备(300)具有蒸馏装置和/或精馏装置、脱轻母液(4)进口、脱重轻组分(5)出口以及重组分(6)出口，其中，所述脱轻母液(4)进口与所述脱轻设备(200)的脱轻母液(4)出口相连；

精馏设备(400)，所述精馏设备(400)具有精馏装置、脱重轻组分(5)进口、中间组分(7)出口以及精馏母液(8)出口，其中，所述脱重轻组分(5)进口与所述脱重设备(300)的脱重轻组分(5)出口相连；以及

精制设备(500)，所述精制设备(500)具有精馏装置、精馏母液(8)进口、副产杂质(9)出口、甲基苯甲酸(10)出口和精制残液(11)出口，其中，所述精馏母液(8)进口与所述精馏设备(400)精馏母液(8)出口相连；

所述生产方法包括如下步骤：

在氧化设备(100)中使二甲苯(1)进行氧化反应，形成氧化反应液(2)；

在脱轻设备(200)中，对所述氧化反应液(2)进行脱轻操作，分离包含二甲苯的轻组分(3)，形成脱轻母液(2)；

在脱重设备(300)中，对所述脱轻母液(2)进行脱重操作，分离包含苯二甲酸和羧基苯甲醛的重组分(6)，形成脱重轻组分(5)；

在精馏设备(400)中，对所述脱重轻组分(5)进行精馏操作，分离包含甲基苯甲醇和甲基苯甲醛的中间组分(7)，形成精馏母液(8)；以及

在精制设备(500)中，对所述精馏母液(8)进行精制操作，分离包含苯甲酸的副产杂质(9)和精制残液(11)，获得目标产物甲基苯甲酸(10)。

在本发明实施方式中，所述轻组分(3)出口与氧化设备(100)相连，用于将包含二甲苯的轻组分返回到氧化设备(100)中。

在本发明实施方式中，所述中间组分(7)出口与氧化设备(100)相连，用于将包含甲基苯甲醇和甲基苯甲醛的中间组分返回到氧化设备(100)中。

在本发明实施方式中，所述精制残液(11)出口与脱重设备(300)相连；或者所述精制残液(11)出口与系统外的蒸馏和/或精馏装置相连。

在本发明实施方式中，所述轻组分(3)出口位于脱轻设备(200)的顶部，和所述脱轻母液(4)出口位于脱轻设备(200)的底部；

所述脱重轻组分(5)出口位于脱重设备(300)的顶部，和所述重组分(6)出口位于脱重设备(300)的底部；

所述中间组分(7)出口位于精馏设备(400)的顶部，和所述精馏母液(8)出口位于精馏设备(400)的底部；以及

所述副产杂质(9)出口位于精制设备(500)的顶部，所述精制残液(11)出口位于精制设备(500)的底部，和甲基苯甲酸(10)出口位于精制设备(500)的中上部。

在本发明实施方式中，所述精制设备(500)包括第一精制塔和第二精制塔，其中，所述副产杂质(9)出口位于所述第一精制塔的顶部，所述甲基苯甲酸(10)位于所述第二精制塔的顶部，所述精制残液(11)出口位于所述第二精制塔的底部。

在本发明实施方式中，所述二甲苯是邻二甲苯时，所述氧化反应液包含邻二甲苯、邻甲基苯甲醛、邻甲基苯甲醇、邻甲基苯甲酸、苯甲酸、邻羧基苯甲醛、邻苯二甲酸，所述脱轻母液包含邻甲基苯甲醛、邻甲基苯甲醇、邻甲基苯甲酸、苯甲酸、邻羧基苯甲醛、邻苯二甲酸，所述脱重轻组分包含邻甲基苯甲醛、邻甲基苯甲醇、邻甲基苯甲酸、苯甲酸，所述中间组分包含邻甲基苯甲醛与邻甲基苯甲醇，所述精馏母液包含苯甲酸与邻甲基苯甲酸；和

所述二甲苯为间二甲苯时，所述氧化反应液包含间二甲苯、间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇、间甲基苯甲酸、苯甲酸、间羧基苯甲醛、间苯二甲酸，所述脱轻母液包含间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇、间甲基苯甲酸、苯甲酸、间羧基苯甲醛、间苯二甲酸，所述脱重轻组分包含间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇、间甲基苯甲酸、苯甲酸，所述中间组分包含间甲基苯甲醛与间甲基苯甲醇，所述精馏母液包含苯甲酸与间甲基苯甲酸。

在本发明实施方式中，所述方法还包括：将包含二甲苯的轻组分循环到所述氧化反应中。

在本发明实施方式中，所述方法还包括：将包含甲基苯甲醇和甲基苯甲醛的中间组分循环到所述氧化反应中。

在本发明实施方式中，所述方法还包括：将精制残液循环到所述脱重操作中；或者将精制残液再次进行蒸馏和/或精馏，获得目标产物甲基苯甲酸。

在本发明实施方式中，所述方法包括：

使二甲苯和空气发生氧化反应，形成包含二甲苯、甲基苯甲醛、甲基苯甲醇、甲基苯甲酸、苯甲酸、苯二甲酸、羧基苯甲醛的氧化反应液；

对氧化反应液进行蒸馏和/或精馏，其中，根据氧化反应液中包含的组分及各组分的含量确定蒸馏和/或精馏操作的操作温度及压力，使氧化反应液中沸点不高于二甲苯的轻组分富集到蒸馏装置和/或精馏装置的顶部，使沸点高于二甲苯的脱轻母液富集到底部，分离所述轻组分与脱轻母液；

对脱轻母液进行蒸馏和/或精馏，其中，根据脱轻母液中包含的组分及各组分的含量确定蒸馏和/或精馏操作的操作温度及压力，使脱轻母液中沸点不高于甲基苯甲酸的脱重轻组分富集到蒸馏装置和/或精馏装置的顶部，使沸点高于甲基苯甲酸的重组分富集到底部，分离所述脱重轻组分与重组分；

对脱重轻组分进行精馏，其中，根据脱重轻组分中包含的组分及各组分的沸含量确定精馏操作的操作温度及压力，使脱重轻组分中沸点低于苯甲酸的中间组分富集到精馏装置的顶部，使沸点不低于苯甲酸的精馏母液富集到底部，分离所述中间组分与精馏母液；以及

对精馏母液进行精馏，其中，根据精馏母液中包含的组分及各组分的含量确定精馏操作的操作温度及压力，使精馏母液中沸点低于甲基苯甲酸的苯甲酸富集到精馏装置的顶部，使沸点高于甲基苯甲酸的精制残液富集到底部，并在精馏装置的中上部收集目标产物甲基苯甲酸。

在本发明中，所述方法可将最终得到的产品甲基苯甲酸中最核心的单一杂质苯甲酸的含量降低至0.5wt％以下，产品纯度提高至本发明所述方法的99.5％以上，并且废物量至少降低20％，取得了巨大的经济效益和社会效益。

附图说明

通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明。在附图中，

图1示出了本发明第一具体实施方式中甲基苯甲酸的制备方法的示意图。

图2示出了本发明第二具体实施方式中甲基苯甲酸的生产系统的示意图。

图3示出了本发明第三具体实施方式中甲基苯甲酸的生产系统的示意图。

其中，附图标记说明如下。

1：二甲苯物流；

2：氧化反应液；

3：轻组分；

4：脱轻母液；

5：脱重轻组分；

6：重组分；

7：中间组分；

8：精馏母液；

9：副产杂质；

10：甲基苯甲酸；

11：精制残液；

100：氧化设备；

200：脱轻设备；

300：脱重设备；

400：精馏设备；

500：精制设备；

501：第一精制塔；

502：第二精制塔。

具体实施方式

本发明将参考其示例性实施方式在下文中更全面地进行描述。对这些示例性实施方式进行描述以使本发明完备和完整，并能够向本领域技术人员完全地展示本发明的范围。实际上，本发明可以以许多不同的形式实施，不应看作仅限于本文所述实施方式；并且，提供这些实施方式使得本发明可以满足适用的法律要求。

在本发明中，除非另有明确的规定或限定，各系统/装置之间的连接方式应做广义理解。例如，可以是直接管道连接，也可以是通过连接有泵送设备、计量设备、阀门管件等常规输送、计量、控制设备的管道连接，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接。对于本领域的技术人员，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

目前，已知二甲苯氧化法生产甲基苯甲酸的过程中不可避免地会产生甲基苯甲醇、甲基苯甲醛等中间产物，羟甲基苯甲酸、羧基苯甲醛和苯二甲酸等过度氧化产物，以及苯环上含羧基的化合物受热脱羧产生的苯甲酸。通常可根据各物质的沸点情况，通过精馏的方式对二甲苯的氧化反应液进行分离处理，得到目标产物甲基苯甲酸。

以邻二甲苯的氧化为例，在邻甲基苯甲酸生产过程中产生的主要副产杂质、原料邻二甲苯以及目标产物邻甲基苯甲酸的沸点(从高到低)情况为：邻苯二甲酸＞邻羧基苯甲醛＞邻甲基苯甲酸＞苯甲酸＞邻甲基苯甲醇＞邻甲基苯甲醛＞邻二甲苯。尽管理论上利用沸点差可分离氧化反应液中的各组分，但是工业上在实际分离过程会有多种因素需要纳入考量，例如待分离体系中所有苯环上含羧基的化合物由于受热会发生脱羧等一系列反应，从而会降低体系中产物的含量，同时会增加废物的量。

本发明的发明人经大量的研究发现，如果采用脱轻、脱重、精馏和精制的纯化路径，则可使最终得到的甲基苯甲酸产品具有显著降低的杂质苯甲酸含量改进的纯度和显著降低的废物量，本发明就是在该发现的基础上完成的。例如，采用本发明方法可将最终得到的甲基苯甲酸中最核心的单一杂质苯甲酸的含量降低至0.5wt％以下，产品纯度提高至本发明所述方法的99.5％以上，并且废物量至少降低20％，这可以取得巨大的经济效益和社会效益。

二甲苯的氧化

在本发明中，甲基苯甲酸的生产方法包括：使二甲苯进行氧化反应，形成氧化反应液。

在氧化二甲苯来制备甲基苯甲酸的过程中，为了控制目标产物甲基苯甲酸的选择性，必须使氧化反应停留在中间反应步骤，这导致二甲苯的转化率一般不超过40％。由此，就会有60％-70％的二甲苯未参与氧化反应而留在氧化反应液中。而且，在二甲苯的氧化过程中不可避免的会产生大量的中间产物，例如，苯甲酸、甲基苯甲醇、甲基苯甲醛以及过氧化副产杂质苯二甲酸与羧基苯甲醛。因此，本发明所述氧化反应液包含二甲苯、甲基苯甲醛、甲基苯甲醇、甲基苯甲酸、羧基苯甲醛、苯甲酸和苯二甲酸，或基本上由二甲苯、甲基苯甲醛、甲基苯甲醇、甲基苯甲酸、羧基苯甲醛、苯甲酸和苯二甲酸组成。

适用于本发明方法的二甲苯可以是邻二甲苯或间二甲苯，这取决于最终需要的产物是邻甲基苯甲酸还是间甲基苯甲酸。因此，在本发明中，氧化设备用于二甲苯的氧化反应得到氧化反应液，其中，当二甲苯为邻二甲苯时，氧化反应液包括邻二甲苯、邻甲基苯甲醛、邻甲基苯甲醇、邻甲基苯甲酸、邻羧基苯甲醛、苯甲酸和邻苯二甲酸；当二甲苯为间二甲苯时，氧化反应液包括间二甲苯、间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇、间甲基苯甲酸、间羧基苯甲醛、苯甲酸和间苯二甲酸。

适用于本发明方法的二甲苯氧化反应并无特别的要求，可以是本领域已知的氧化步骤。例如，可采用CN106831393A、CN1373117A公开的二甲苯氧化方法。

在本发明的一个具体实施方式中，采用已知的氧化设备进行二甲苯的氧化反应。所述氧化设备为气液反应装置，其主体设备包括鼓泡塔和其它配套的常规辅助设备，包括物料输送泵、换热器和分相器等。

在本发明的一个具体实施方式中，所述氧化反应包括催化氧化反应，采用的反应器可以是气液反应装置，选自鼓泡塔式反应器、鼓泡釜式反应器等。

在本发明的一个具体实施方式中，使二甲苯与空气在鼓泡塔中发生氧化反应，部分二甲苯转化为包括二甲苯、甲基苯甲醛、甲基苯甲醇、甲基苯甲酸、苯甲酸、苯二甲酸、羧基苯甲醛的氧化反应液。

在本发明的一个具体实施方式中，采用二甲苯作为反应物料的同时也将其作为反应系统的溶剂，采用的催化剂选自异辛酸钴、乙酸钴、乙酸锰或其混合物。

在本发明的一个具体实施方式中，所述氧化反应的温度可以是100-180℃、100-160℃、100-140℃、100-120℃、120-180℃、120-160℃、120-140℃、140-180℃、140-160℃、160-180℃或上述范围内的任意温度；所述氧化反应的压力可以是0.1-1.0MPa、0.1-0.9MPa、0.1-0.7MPa、0.1-0.5MPa、0.1-0.3MPa、0.3-1.0MPa、0.3-0.9MPa、0.3-0.7MPa、0.3-0.5MPa、0.5-1.0MPa、0.5-0.9MPa、0.5-0.7MPa、0.7-1.0MPa、0.7-0.9MPa、0.9-1.0MPa或上述范围内的任意压力。

脱轻操作

在本发明中，甲基苯甲酸的生产方法包括：对所述氧化反应液进行脱轻操作，得到轻组分和脱轻母液。

本发明中，所述脱轻操作是将氧化反应液中未参与氧化反应的二甲苯(轻组分)分离出来，获得脱轻母液，该脱轻母液包含目标产物甲基苯甲酸、以及甲基苯甲醛、甲基苯甲醇、苯甲酸、苯二甲酸、羧基苯甲醛等副产杂质。

适用于本发明脱轻操作的设备(包括塔板数等)、操作温度和/或操作压力等本身没有特别的要求。所述脱轻操作的设备可以是本领域已知的常规蒸馏(包括闪蒸)或精馏设备。通常，操作温度和/或操作压力根据氧化反应液中包含的组分及各组分的含量以及所选的蒸馏和/或精馏装置通过常规和本领域技术人员熟知的方式来确定。在一些具体实施方式中，用于本发明脱轻操作的设备、操作温度和/或操作压力可通过各种工业软件(如购自AspenTech公司的Aspen Plus)模拟来确定,可参照《化工流程模式实训-Aspen Plus》中描述的操作方法将氧化反应液包含的组分及各组分的含量输入到软件中，获得脱轻操作的温度及压力。例如，所述脱轻操作的温度/压力可以是100℃/20kPa、115℃/25kPa、130℃/30kPa、145℃/35kPa、160℃/40kPa等。

同时，脱轻操作的设备、操作温度和/或操作压力等的选择可以是将原料二甲苯从氧化反应液中分离的同时尽可能对脱轻母液产生小的影响，例如，操作温度和操作压力低至仅分离二甲苯(以及沸点不高于二甲苯的物质，若有的话)，而基本不会影响脱轻母液中的其它组分。例如，在进行脱轻操作中，当所述氧化反应液包含：63.7质量％的间二甲苯、2.6质量％间甲基苯甲醛、4.7质量％间甲基苯甲醇、26.3质量％间甲基苯甲酸、1.1质量％间苯二甲酸、0.7质量％间羧基苯甲醛以及0.9质量％苯甲酸等其它组分，将上述组分以及各组分的含量输入到Aspen Plus工业软件中，可以得知在30kPa的压力、148.5℃的温度下可以将原料二甲苯从氧化反应液中分离，同时基本上不影响脱轻母液。

在本发明的一个具体实施方式中，所述脱轻操作采用的脱轻设备包括常规的蒸馏装置、闪蒸装置和/或精馏装置。所述蒸馏装置的主体设备为具有简单蒸馏操作功能设备即蒸馏器的任意组合；所述闪蒸装置的主体设备为闪蒸塔；所述精馏装置的主体设备为精馏塔。所述蒸馏装置和/或精馏装置均包括配套的常规辅助设备，包括预热器、冷凝器、收集罐等。

在本发明的脱轻设备中，所述氧化反应液中沸点不高于二甲苯的物质发生汽化，富集到蒸馏装置和/或精馏装置的主体设备的顶部，形成轻组分。而沸点高于二甲苯的物质富集到主体设备的底部，形成包含目标产物甲基苯甲酸、以及甲基苯甲醛、甲基苯甲醇、苯甲酸、苯二甲酸、羧基苯甲醛、高沸点过氧化副产杂质的脱轻母液。上述轻组分排出脱轻设备，优选的，该轻组分可循环回到氧化设备中。上述脱轻母液则通过例如管道等的转移系统来转移到后续脱重设备中。

在本发明的一个具体实施方式中，所述脱轻操作在选自釜式蒸馏装置和/或塔式精馏装置的装置中进行。

在本发明的一个具体实施方式中，将脱轻操作得到的主要包括二甲苯的轻组分再循环至氧化反应系统，提高二甲苯的利用率。

脱重操作

在本发明中，甲基苯甲酸的生产方法包括：对所述脱轻母液进行脱重操作，得到重组分和脱重轻组分。

在本发明中，所述脱轻母液主要包括目标产物甲基苯甲酸、以及甲基苯甲醛、甲基苯甲醇、苯甲酸、苯二甲酸、羧基苯甲醛。本发明脱重操作的主要目的是将脱轻母液中沸点高于甲基苯甲酸的组分(例如，苯二甲酸、羧基苯甲醛等高沸点过氧化副产杂质)从脱轻母液中分离，分别得到主要包括苯二甲酸、羧基苯甲醛等的重组分以及主要包括甲基苯甲醛、甲基苯甲醇、苯甲酸和甲基苯甲酸的脱重轻组分。

本发明中，采用脱重设备对经脱轻设备处理获得的脱轻母液进行分离处理，得到重组分和脱重轻组分，目的是在分离获得产品甲基苯甲酸之前，预先将脱轻母液中沸点高于甲基苯甲酸的重组分分离出去，避免在分离过程中因重组分长时间受热不断产生苯甲酸以及难回收的高沸点杂质而增加废物量的同时降低产品甲基苯甲酸的纯度。

适用于本发明脱重操作的设备(包括塔板数等)、操作温度和/或操作压力等本身没有特别的要求。用于脱重操作的设备可以是本领域已知的常规蒸馏或精馏设备。与上述脱轻操作类似地，本发明脱重操作的操作温度和/或操作压力根据脱轻母液中包含的组分及各组分的含量以及所选的蒸馏和/或精馏装置通过常规和本领域技术人员熟知的方式来确定。在一些具体实施方式中，用于本发明脱重操作的设备、操作温度和/或操作压力可通过各种工业软件(如购自AspenTech公司的Aspen Plus)模拟来确定，可参照《化工流程模式实训-Aspen Plus》中描述的操作方法将脱轻母液包含的组分及各组分的含量输入到软件中，获得脱重操作的温度及压力。例如，所述脱重操作的温度/压力可以是140℃/1kPa、150℃/2.5kPa、160℃/4kPa、170℃/5kPa、180℃/6kPa、190℃/7kPa等。

在本发明的一个具体实施方式中，脱重设备包括蒸馏装置和/或精馏装置。蒸馏装置的主体设备可以是具有简单蒸馏操作功能的设备(即，蒸馏器)的任意组合。精馏装置的主体设备可以包括精馏塔。所述蒸馏装置和/或精馏装置包括配套的常规辅助设备，包括加热器、冷凝器、收集罐等。

在本发明的脱重设备中，所述脱轻母液中沸点不高于甲基苯甲酸的物质发生汽化，富集到蒸馏装置和/或精馏装置的主体设备的顶部，形成脱重轻组分。而所述脱轻母液中沸点高于甲基苯甲酸的物质富集到主体设备的底部，形成重组分。

为保证在脱重操作过程中所述重组分在蒸馏装置和/或精馏装置的主体设备的底部保持液体状态，一部分甲基苯甲酸会作为溶剂留在重组分中，不能完全与沸点高于甲基苯甲酸的物质分离。因此，在上述脱重步骤中通过精馏操作获得的重组分除了包含沸点高于甲基苯甲酸的物质外还包含一部分甲基苯甲酸。

精馏脱重轻组分

在本发明中，甲基苯甲酸的生产方法包括：对所述脱重轻组分进行精馏，得到中间组分和精馏母液。

在本发明中，所述精馏用于对脱重轻组分进行分离，所述中间组分包含沸点低于苯甲酸和甲基苯甲酸的甲基苯甲醇与甲基苯甲醛，所述精馏母液则包含苯甲酸和目标产物甲基苯甲酸。

在本发明中，所述精馏的目的是在获得高纯度甲基苯甲酸前，先将甲基苯甲醛与甲基苯甲醇分离出来，避免醇、醛等副产杂质在生产系统中长时间受热生成难以分离回收的高沸点副产杂质，提高二甲苯的利用率，同时降低甲基苯甲酸中醇、醛的含量，提高甲基苯甲酸的纯度。

在本发明中，用于精馏的精馏装置的主体设备为精馏塔以及配套的常规辅助设备，包括再沸器、冷凝器、收集罐等。

在所述精馏装置中，所述脱重轻组分中沸点低于苯甲酸的物质发生汽化富集到精馏塔的塔顶，形成包含甲基苯甲醇和甲基苯甲醛的中间组分。而沸点不低于苯甲酸的物质富集到精馏塔的塔底，形成包含苯甲酸和目标产物甲基苯甲酸的精馏母液。

适用于本发明精馏步骤的设备(包括塔板数等)、操作温度和/或操作压力等本身没有特别的要求。用于精馏步骤的设备可以是本领域已知的常规精馏设备。类似地，操作温度和/或操作压力根据脱重轻组分中包含的组分及各组分的含量以及所选的精馏装置通过常规和本领域技术人员熟知的方式来确定。在一些具体实施方式中，用于本发明精馏步骤的设备、操作温度和/或操作压力可通过各种工业软件模拟，如通过购自AspenTech公司的Aspen Plus软件来确定，可参照《化工流程模式实训-Aspen Plus》中描述的操作方法将脱重轻组分包含的组分及各组分的含量输入到软件中，获得精馏操作的温度及压力。例如，所述精馏操作的温度可以是160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、所述精馏操作的压力可以是1kPa、2kPa、3kPa、4kPa、5kPa等。

在本发明的一个具体实施方式中，所述中间组分可以循环回到二甲苯的氧化反应系统中，从而提高参与氧化反应的二甲苯的利用率。

对精馏母液进行精制

在本发明中，甲基苯甲酸的生产方法包括：对所述精馏母液进行精制，得到甲基苯甲酸。在本发明中，所述精制用于将精馏母液分别分离为产品甲基苯甲酸、副产杂质以及精制残液，其中，副产杂质主要包含苯甲酸，而精制残液则包含作为溶剂存在的一部分甲基苯甲酸。

在本发明一个具体实施方式中，采用精制设备对精馏母液进行精制，以分离出沸点低于甲基苯甲酸的组分(副产杂质)、目标产物甲基苯甲酸以及沸点高于甲基苯甲酸的组分(精制残液)。本发明中，因经精制设备对精馏母液进行精制后于精制塔底获得的精制残液在精馏塔中不能完全蒸干，造成一部分甲基苯甲酸作为溶剂留在精制残液中不能回收。

在本发明一个实施方式中，为了进一步降低废物量并提高原料利用率，所述精制残液可以循环回到脱重设备中，再次进行脱重操作，分离出重组分，这可以提高甲基苯甲酸的产率。在本发明一个优选实施方式中，在所述精制残液循环回到脱重设备之前，所述精制残液先和来自脱轻设备的脱轻母液混合，然后一并送入脱重设备中。

在本发明另一个具体实施方式中，所述精制残液可以进入额外的蒸馏装置或精馏设备(未显示在本发明的生产系统中)，使得本发明精制设备产生的精制残液可再次进行蒸馏或精馏，从而提高甲基苯甲酸的产率、降低甲基苯甲酸的损失量、并减少废弃物的处理量。

在本发明中，所述精制设备包括精馏装置。该精馏装置的主体设备包括精馏塔以及配套的常规辅助设备，包括再沸器、冷凝器、收集罐等。

在所述精制设备的精馏装置/精制塔中，精馏母液中沸点低于甲基苯甲酸的物质、沸点高于甲基苯甲酸的物质以及甲基苯甲酸发生分离。在精馏装置/精制塔的顶部，形成主要成分为苯甲酸的副产杂质，在精馏装置/精制塔的底部，形成包含高沸点杂质的精制残液，以及在精馏装置/精制塔的中上部位置(非顶部)，形成目标产品甲基苯甲酸。

在本发明的一个实施方式中，所述精制设备的精馏装置包括精制塔，其中，所述副产杂质出口位于所述精制塔的顶部，所述目标产物甲基苯甲酸出口位于所述精制塔的中上部，而所述精制残液出口位于所述精制塔的底部。

在本发明的另一个实施方式中，所述精制设备的精馏装置包括多级精制塔，其中，所述副产杂质出口位于第一精制塔的顶部，所述目标产物甲基苯甲酸出口位于最后一级精制塔的顶部或中上部，而所述精制残液出口位于所述最后一级精制塔的底部。在本发明优选的实施方式中，所述精制设备的精馏装置包括第一精制塔和第二精制塔，其中，所述副产杂质出口位于第一精制塔的顶部，所述目标产物甲基苯甲酸出口位于第二精制塔的顶部或中上部，而所述精制残液出口位于所述第二精制塔的底部。

适用于本发明精制步骤的设备(包括塔板数等)、操作温度和/或操作压力等本身没有特别的要求。用于精制步骤的设备可以是本领域已知的常规精馏设备。类似地，本发明精制步骤的操作温度和/或操作压力根据精馏母液中包含的组分及各组分的含量以及所选的精馏装置通过常规和本领域技术人员熟知的方式来确定。在一些具体实施方式中，用于本发明精制步骤的设备、操作温度和/或操作压力可通过各种工业软件模拟，如通过AspenPlus来确定，可参照《化工流程模式实训-Aspen Plus》中描述的操作方法将精馏母液包含的组分及各组分的含量输入到软件中，获得精制操作的温度及压力。例如，所述精制操作的温度/可以是170℃/1kPa、180℃/2kPa、190℃/3kPa、200℃/4kPa、210℃/5kPa等。

甲基苯甲酸的生产方法

在本发明中，所述甲基苯甲酸的制备方法包括：

使二甲苯进行氧化反应，形成氧化反应液；

对所述氧化反应液进行脱轻操作，分离包含二甲苯的轻组分，形成脱轻母液；

对所述脱轻母液进行脱重操作，分离包含苯二甲酸和羧基苯甲醛的重组分，形成脱重轻组分；

对所述脱重轻组分进行精馏，分离包含甲基苯甲醇和甲基苯甲醛的中间组分，形成精馏母液；以及

对所述精馏母液进行精制，分离苯甲酸和精制残液，获得目标产物甲基苯甲酸。

在本发明的实施方式中，所述脱轻操作包括在蒸馏装置、精馏装置或它们的组合中进行。

在本发明的实施方式中，所述脱重操作包括在蒸馏装置、精馏装置或它们的组合中进行。

在本发明的实施方式中，所述精馏操作包括在精馏装置中进行。

在本发明的实施方式中，所述精制操作包括在精馏装置中进行。

在本发明的实施方式中，所述方法还包括：将包含二甲苯的轻组分循环到所述氧化反应中。

在本发明的实施方式中，所述方法还包括：将包含甲基苯甲醇和甲基苯甲醛的中间组分循环到所述氧化反应中。

在本发明的实施方式中，所述方法还包括：将精制残液循环到所述脱重操作中；或者将精制残液再次进行蒸馏和/或精馏，获得目标产物甲基苯甲酸。

在本发明的实施方式中，所述方法包括：

使二甲苯和空气发生氧化反应，形成包含二甲苯、甲基苯甲醛、甲基苯甲醇、甲基苯甲酸、苯甲酸、苯二甲酸、羧基苯甲醛的氧化反应液；

对氧化反应液进行蒸馏和/或精馏操作，使氧化反应液中沸点不高于二甲苯的轻组分富集到蒸馏装置和/或精馏装置的顶部，使沸点高于二甲苯的脱轻母液富集到底部；

对脱轻母液进行蒸馏和/或精馏操作，使脱轻母液中沸点不高于甲基苯甲酸的脱重轻组分富集到蒸馏装置和/或精馏装置的顶部，使沸点高于甲基苯甲酸的重组分富集到底部；

对脱重轻组分进行精馏操作，使脱重轻组分中沸点低于苯甲酸的中间组分富集到精馏装置的顶部，使沸点不低于苯甲酸的精馏母液富集到底部；以及

对精馏母液进行精馏操作，使精馏母液中沸点低于甲基苯甲酸的苯甲酸富集到精馏装置的顶部，使沸点高于甲基苯甲酸的精制残液富集到底部，并在精馏装置的中上部收集目标产物甲基苯甲酸。

在本发明中，所述高纯度甲基苯甲酸的生产方法包括以下步骤：

(1)使(邻-、间-)二甲苯发生氧化反应，得到氧化反应液；

(2)对所述氧化反应液进行脱轻操作，得到轻组分和脱轻母液；

(3)对所述脱轻母液进行脱重操作，得到重组分和脱重轻组分；

(4)对所述脱重轻组分进行精馏，得到中间组分和精馏母液；和

(5)对精馏母液进行精制，分离得到甲基苯甲酸、副产杂质和精制残液。

在本发明的一个实施方式中，上述步骤(2)获得的主要成分为二甲苯的轻组分返回步骤(1)参与氧化反应。为减少废物量、提高产品甲基苯甲酸的得率，使发生氧化反应的二甲苯尽可能多的转化为甲基苯甲酸，上述步骤(4)获得的包含甲基苯甲醛与甲基苯甲醇的中间组分也可以返回步骤(1)参与氧化反应。

为了降低废物量、减少产品甲基苯甲酸的损失，在本发明一个优选的实施方式中，上述步骤(5)获得的精制残液返回步骤(3)参与脱重操作。在本发明另一个优选的实施方式中，上述步骤(5)获得的精制残液可进行额外的蒸馏或精馏分离，进一步分离得到甲基苯甲酸。

装置与系统

在本发明的一个实施方式中，所述脱轻设备和脱重设备可以均是蒸馏装置和/或精馏装置。在本发明的另一个实施方式中，所述脱轻设备为蒸馏装置，而所述脱重设备为精馏装置。在本发明的另一个实施方式中，所述脱轻设备为蒸馏装置，而所述脱重设备为蒸馏装置和精馏装置的组合。在本发明的另一个实施方式中，所述脱轻设备为精馏装置，而所述脱重设备为蒸馏装置。在本发明的另一个实施方式中，所述脱轻设备和脱重设备可以均是精馏装置/精馏器。在本发明的另一个实施方式中，所述脱轻设备为精馏装置，而所述脱重设备为蒸馏装置和精馏装置的组合。在本发明的另一个实施方式中，所述脱轻设备为蒸馏装置和精馏装置的组合，而脱重设备为蒸馏装置。在本发明的另一个实施方式中，所述脱轻设备为蒸馏装置和精馏装置的组合，而所述脱重设备为精馏装置。在本发明的另一个实施方式中，所述脱轻设备为蒸馏装置和精馏装置的组合物，而所述脱重设备为蒸馏装置和精馏装置的组合。

在本发明中，所述氧化设备的氧化反应液出口与脱轻系统的氧化反应液进口相连；所述脱轻设备的脱轻母液出口与脱重设备的脱轻母液进口相连；脱重设备中脱重轻组分出口与精馏设备中的脱重轻组分进口相连；以及精馏设备中的精馏母液出口与精制设备中的精馏母液进口相连。

在本发明的一个实施方式中，通过输送泵将二甲苯原料输送至氧化设备的鼓泡塔反应器中，通入空气，在加热加压的条件下，部分二甲苯在催化剂的作用下被空气氧化为不同程度的氧化产物。经分相器分离后，形成包含未反应的二甲苯以及各种不同程度氧化的产物的氧化反应液，备用或之后转移至脱轻设备。

在本发明的一个实施方式中，如图2所示，来自氧化设备的氧化反应液2通过输送泵输送至脱轻设备200。经预热器预热后，进入作为脱轻设备200的蒸馏装置和/或精馏装置的主体设备中，在受热和/或减压的条件下，氧化反应液2中沸点不高于二甲苯的轻组分在主体设备中发生汽化，富集到主体设备顶部，经冷凝器冷凝后一部分返回主体设备，另一部分则是主要成分为二甲苯的轻组分。该轻组分进入轻组分收集罐中，或者循环回到氧化设备中，进一步参与氧化反应。在本发明的一个实施方式中，在脱轻设备中富集到主体设备顶部的轻组分蒸汽通过管道直接返回氧化设备，或暂存在轻组分收集罐中，然后轻组分经输送泵打回氧化设备。另一方面，沸点高于二甲苯的组分则富集到主体设备的底部，并从主体设备底部采出包含甲基苯甲酸的脱轻母液。

在本发明的一个实施方式中，来自脱轻设备的脱轻母液通过输送泵进入脱重设备300中蒸馏装置和/或精馏装置的主体设备。在受热和/或减压的条件下，脱轻母液中沸点不高于甲基苯甲酸的脱重轻组分在主体设备中发生汽化，富集到主体设备顶部，蒸汽通过管道直接进入精馏设备400，或经冷凝器冷凝后进入脱重轻组分收集罐中，获得包含甲基苯甲酸与甲基苯甲醛、甲基苯甲醇的脱重轻组分。在本发明一个实施方式中，所述脱重轻组分经输送泵输送至精馏设备400。另一方面，沸点高于甲基苯甲酸的重组分富集到主体设备的底部，并从主体设备底部采出包含苯二甲酸和羧基苯甲醛的重组分，收集到重组分收集罐中暂存。

在本发明的一个实施方式中，来自脱重设备的脱重轻组分进入精馏设备的精馏塔中。在受热和负压的条件下，脱重轻组分中沸点低于苯甲酸的物质发生汽化，富集到精馏塔的顶部，经冷凝器冷凝后，一部分返回精馏塔，另一部分进入中间组分收集罐中，获得包含甲基苯甲醛与甲基苯甲醇的中间组分。另一方面，沸点不低于苯甲酸的组分富集到精馏塔的塔底，并从塔底采出包含甲基苯甲酸的精馏母液。

在本发明一个优选的实施方式中，在精馏设备中富集到精馏塔顶部的中间组分蒸汽通过管道直接返回氧化设备，或暂存在中间组分收集罐中，之后将中间组分经输送泵打回氧化设备。

在本发明的一个实施方式中，来自精馏设备获得的精馏母液通过输送泵进入精制设备的精馏塔中。在受热以及负压的条件下，精馏母液中沸点低于甲基苯甲酸的物质发生汽化，富集到精馏塔的顶部，并于精馏塔顶部采出沸点低于甲基苯甲酸的副产杂质，收集到副产杂质收集罐中暂存。同时，沸点高于甲基苯甲酸的高沸点杂质富集到精馏塔的塔底，于精馏塔底部采出包含高沸点杂质以及少量甲基苯甲酸的精制残液，置于精制残液收集罐中暂存。并且，在精馏塔顶部的中上部位置采出目标产品甲基苯甲酸。

在本发明的另一个实施方式中，如图3所示，来自精馏设备的精馏母液通过输送泵进入精制设备的第一精制塔501中。在受热以及负压的条件下，精馏母液中沸点低于甲基苯甲酸的物质发生汽化，富集到第一精制塔501的顶部，并于第一精制塔顶部采出沸点低于甲基苯甲酸的副产杂质9，收集到副产杂质收集罐中暂存。沸点高于苯甲酸的组分进入第二精制塔502继续减压精馏，于第二精制塔502的塔顶采出甲基苯甲酸10，并在第二精制塔502的塔底采出包含高沸点杂质以及少量甲基苯甲酸的精制残液11置于精制残液收集罐中暂存。

在本发明一个优选的实施方式中，在精馏塔底部采出的包含高沸点杂质以及少量甲基苯甲酸的精制残液11通过输送泵输送至脱重设备300中。在本发明一个优选的实施方式中，所述精制残液11可以先与离开脱轻设备的脱轻母液混合，然后送入脱重设备300中。

在本发明的另一个实施方式中，从精馏塔底部采出的包含高沸点杂质以及少量甲基苯甲酸的精制残液通过输送泵输送至额外蒸馏装置或精馏装置中，再次进行蒸馏或精馏操作，进一步分离获得甲基苯甲酸。

在本发明的第1方面中，所述甲基苯甲酸的生产系统包括：

氧化设备100，该氧化设备100具有二甲苯1进口以及氧化反应液2出口；

脱轻设备200，该脱轻设备200具有氧化反应液2进口、轻组分3出口以及脱轻母液4出口，其中，所述氧化反应液2进口与所述氧化设备100的氧化反应液2出口相连；

脱重设备300，该脱重设备300具有脱轻母液4进口、脱重轻组分5出口以及重组分6出口，其中，所述脱轻母液4进口与所述脱轻设备200的脱轻母液4出口相连；

精馏设备400，该精馏设备400具有脱重轻组分5进口、中间组分7出口以及精馏母液8出口，其中，所述脱重轻组分5进口与所述脱重设备300的脱重轻组分5出口相连；以及

精制设备500，该精制设备500具有精馏母液8进口、副产杂质9出口、甲基苯甲酸10出口和精制残液11出口，其中，所述精馏母液8进口与所述精馏设备400的精馏母液8出口相连。

在本发明的第2方面中，所述二甲苯是邻二甲苯或间二甲苯，相应形成目标产物邻甲基苯甲酸或间甲基苯甲酸。

在本发明的第3方面中，所述轻组分3出口与氧化设备100相连。

在本发明的第4方面中，所述中间组分7出口与氧化设备100相连。

在本发明的第5方面中，所述精制残液11出口与脱重设备300相连；或者所述精制残液11出口与额外的蒸馏和/或精馏装置相连。

在本发明的第6方面中，所述氧化设备100包括气液反应装置；

所述脱轻设备200包括蒸馏装置和/或精馏装置；

所述脱重设备300包括蒸馏装置和/或精馏装置；

所述精馏设备400包括精馏装置；以及

所述精制设备500包括精馏装置。

在本发明的第7方面中，所述轻组分3出口位于脱轻设备200的顶部，和所述脱轻母液4出口位于脱轻设备200的底部；

所述脱重轻组分5出口位于脱重设备300的顶部，和所述重组分6出口位于脱重设备300的底部；

所述中间组分7出口位于精馏设备400的顶部，和所述精馏母液8出口位于精馏设备400的底部；以及

所述副产杂质9出口位于精制设备500的顶部，所述精制残液11出口位于精制设备500的底部，和甲基苯甲酸10出口位于精制设备500的中上部。

在本发明的第8方面中，所述精制设备500包括第一精制塔和第二精制塔，其中，所述副产杂质9出口位于所述第一精制塔的顶部，所述甲基苯甲酸10位于所述第二精制塔的顶部，所述精制残液11出口位于所述第二精制塔的底部。

下面将结合附图来详细说明本发明。应该理解的是，本发明的所述附图并不构成对于本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明高纯度甲基苯甲酸的生产系统包括氧化设备100、脱轻设备200、脱重设备300、精馏设备400和精制设备500。其中，所述氧化设备100包括用于引入二甲苯物流1的二甲苯进口、供氧化反应进行的反应器以及用于输出氧化反应液2的出口。所述脱轻设备200具有用于引入氧化反应液2的进口、蒸馏装置和/或精馏装置、用于引出轻组分3的出口、以及用于输出脱轻母液4的出口，其中，所述用于引入氧化反应液2的进口与所述氧化设备的用于输出氧化反应液2的出口连通。在一些实施方式中，从脱轻设备200引出的轻组分3循环回到氧化设备100。所述脱重设备300具有用于引入脱轻母液4的进口、蒸馏装置和/或精馏装置、用于输出脱重轻组分5的出口、以及用于输出重组分6的出口。其中，所述用于引入脱轻母液4的进口与所述脱轻设备200的用于输出脱轻母液4的出口相连。所述精馏设备400具有用于引入脱重轻组分5的进口、精馏装置、用于输出中间组分7的出口、以及用于输出精馏母液8的出口；其中，用于引入脱重轻组分5的进口与所述脱重设备300的用于输出脱重轻组分5的出口相连。在一些实施方式中，从精馏设备400引出的中间组分7循环回到氧化设备100中。所述精制设备500具有用于引入精馏母液8的进口、精馏装置、用于输出副产杂质9的出口、用于输出目标产品甲基苯甲酸10的出口、以及用于输出精制残液11的出口；其中，用于引入精馏母液8的进口与所述精馏设备400的用于输出精馏母液8的出口相连。在一些实施方式中，从精制设备500引出的精制残液11循环回到脱重设备300中(图中未显示)。

在本发明的具体实施方式中，二甲苯物流1包括邻二甲苯或间二甲苯；相应地，所述甲基苯甲酸物流10包括邻甲基苯甲酸或间甲基苯甲酸。

在本发明中，高纯度甲基苯甲酸的生产系统中的各个部件如鼓泡塔、蒸馏装置与精馏装置等均可从市场商购获得，但本发明所述生产系统无法直接商购获得，也不是本领域技术人员已知的。本领域技术人员可选择常规的鼓泡塔、蒸馏装置与精馏装置按照本发明所述进行连接，获得该生产系统，并根据本领域技术人员掌握的常识灵活调节氧化反应过程的反应温度与压力以及蒸馏与精馏过程中的温度、压力、液位、采出率等工艺参数并进行间歇、半间歇或连续操作，以达到本发明中生产高纯度甲基苯甲酸的要求。

在本发明中，目标产品甲基苯甲酸的纯度高，且整个生产过程中废物量低。本发明先采用氧化设备生产二甲苯的氧化反应液，然后对该氧化反应液依次进行脱轻、脱重、精馏、精制等操作。一方面，在一定程度上避免了氧化反应过程中生成的醇、醛、酸尤其是过氧化副产杂质因长时间受热引发的一系列深度副反应，减少了高沸点废物的生成，降低了废物量，也避免了因含羧基的重组分在生产系统中长时间受热脱羧不断产生苯甲酸以至于苯甲酸一直不能得到清除的情况，在一定程度上降低了杂质苯甲酸的产生量。另一方面，本发明通过精制设备，主要分离杂质苯甲酸，显著降低了产品甲基苯甲酸中苯甲酸等杂质的含量，保证了产品甲基苯甲酸的纯度。相对现有技术，本发明可控制产品中最核心的单一杂质苯甲酸的含量降低至0.5％以下，且甲基苯甲酸产品纯度不低于99.5％，并且相比现有技术，本发明实现废物量至少降低20％。

按照本发明，二甲苯经氧化及处理后得到的主产物是甲基苯甲酸。二甲苯氧化获得的氧化反应液中各组分的量由液相色谱内标(以异丙苯为内标物)分析定量。本发明甲基苯甲酸的纯度由液相色谱检测分析。在本发明中，液相色谱检测使用购自安捷伦公司的安捷伦LC1260液相色谱仪。

本发明中废物指的是脱重操作分离的重组分与对精馏母液进行精制分离的精馏残液。

废物量占比＝生产获得1吨甲基苯甲酸时产生废物的质量/(1吨甲基苯甲酸的质量+生产获得1吨甲基苯甲酸时产生废物的质量)。

对比例1：

将间二甲苯用输送泵输送至鼓泡塔中，与空气在150℃、0.5MPa的条件下发生催化氧化反应，获得间二甲苯的氧化反应液。

将该氧化反应液经输送泵输送至脱间二甲苯精馏塔中，在压力30kPa、塔釜温度152℃的条件下减压精馏，于精馏塔塔顶采出主要成分为间二甲苯的轻组分返回鼓泡塔。富集在塔底的沸点高于间二甲苯的组分经输送泵输送至间甲基苯甲醛回收塔中，在压力3.5kPa、塔釜温度176℃的条件下进行减压精馏，于塔顶采出间甲基苯甲醛，收集到间甲基苯甲醛收集罐中暂存，再经输送泵输送至鼓泡塔参与氧化反应，于塔底采出包含间苯二甲酸、间羧基苯甲醛、间甲基苯甲酸、间甲基苯甲醇、苯甲酸等沸点高于间甲基苯甲醛的组分，经输送泵输送至间甲基苯甲酸精制塔中，在压力3.5kPa、塔釜温度198℃的条件下进行减压精馏，于塔顶采出包含间甲基苯甲醇、苯甲酸等沸点低于间甲基苯甲酸的轻组分返回鼓泡塔中，于塔底排出包含部分间甲基苯甲酸与沸点高于间甲基苯甲酸的精制残液，转移至废物生产系统，于精制塔的中上部采出产品间甲基苯甲酸。

在对比例1中，经液相色谱检测，间甲基苯甲酸的纯度为97.3％，杂质苯甲酸的含量高达0.97％。对比例1中生产间甲基苯甲酸的方法产生的废物量占31.9％。

对比例2：

将邻二甲苯用输送泵输送至鼓泡塔中，与空气在150℃、0.5MPa的条件下发生氧化反应，获得邻二甲苯的氧化反应液。

将该氧化反应液经输送泵输送至脱邻二甲苯精馏塔中，在压力30kPa、塔釜温度152℃的条件下减压精馏，于精馏塔塔顶采出主要成分为邻二甲苯的轻组分返回鼓泡塔。富集在塔底沸点高于邻二甲苯的组分经输送泵输送至邻甲基苯甲醛回收塔中，在压力3.5kPa、塔釜温度177℃的条件下减压精馏，于塔顶采出邻甲基苯甲醛收集到邻甲基苯甲醛收集罐中暂存，再经输送泵输送至鼓泡塔参与氧化反应。于塔底采出包含邻苯二甲酸、邻羧基苯甲醛、邻甲基苯甲酸、邻甲基苯甲醇、苯甲酸等沸点高于邻甲基苯甲醛的组分，经输送泵输送至邻甲基苯甲酸精制塔中，在压力3.5kPa、塔釜温度203℃的条件下进行减压精馏，于塔顶采出包含邻甲基苯甲醇、苯甲酸等沸点低于邻甲基苯甲酸的轻组分返回鼓泡塔中。于塔底排出包含部分邻甲基苯甲酸与沸点高于邻甲基苯甲酸的精制残液，转移至废物生产系统，于精制塔的中上部采出产品邻甲基苯甲酸。

在对比例2中，经液相色谱检测，邻甲基苯甲酸的纯度为97.7％，杂质苯甲酸的含量高达0.88％。对比例2中生产邻甲基苯甲酸的方法产生的废物量占33.1％。

实施例1：

将间二甲苯用输送泵输送至鼓泡塔中，在168℃、0.63MPa的条件下与空气发生氧化反应，获得间二甲苯的氧化反应液。对该氧化反应液进行检测，其组成如下表1所示。

表1：

将上述氧化反应液通过输送泵输送至脱轻设备中，经预热器预热后进入精馏塔中进行减压精馏。在压力30kPa、塔釜温度148.5℃的条件下，所述氧化反应液中的间二甲苯发生汽化富集到塔顶，随后经冷凝器冷凝后收集到轻组分收集罐中暂存，再经输送泵输送至氧化设备的鼓泡塔中。富集到塔底的包含间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇、间甲基苯甲酸、间苯二甲酸、间羧基苯甲醛等沸点高于间二甲苯的脱轻母液经输送泵连续输送至脱重设备的精馏塔中继续减压精馏。在压力1.5kPa、塔釜温度182.9℃的条件下，所述脱轻母液中沸点不高于间甲基苯甲酸的物质发生汽化富集到塔顶，于塔顶采出的包含间甲基苯甲酸、间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇的脱重轻组分经冷凝器冷凝后收集到脱重轻组分收集罐中，再通过输送泵输送至精馏设备的精馏塔中进行减压精馏。富集到塔底的包含间苯二甲酸与间羧基苯甲醛以及间甲基苯甲酸的重组分排到重组分收集罐中暂存。在压力3.5kPa、塔釜温度183℃的条件下，进入精馏设备的脱重轻组分中沸点低于苯甲酸的物质富集到塔顶，经冷凝器冷凝后于塔顶采出包含间甲基苯甲醛与间甲基苯甲醇的中间组分收集到回收中间组分收集罐中，再经输送泵输送至氧化设备的鼓泡塔中。富集在塔底包含间甲基苯甲酸的精馏母液通过输送泵输送至精制设备的精馏塔中通过减压精馏进行精制。在压力3.5kPa、塔釜温度190℃的条件下精馏母液中沸点低于间甲基苯甲酸的物质发生汽化富集到塔顶，于塔顶采出主要成分为苯甲酸的副产杂质，于塔底采出包含高沸点杂质与少量间甲基苯甲酸的精制残液，并将该精制残液通过输送泵输送至脱重设备中，于精馏塔的中上部采出产品间甲基苯甲酸。

对实施例1采出的产品间甲基苯甲酸进行液相色谱检测，产品间甲基苯甲酸的纯度为99.8％，其中，杂质苯甲酸的含量为0.11％。并且，实施例1中产生的废物量为20.2％。相比对比例1(即，31.9％)，实施例1的产品纯度提高，杂质苯甲酸的含量显著降低，且产生的废物量减少了36.7％。

实施例2：

将邻二甲苯用输送泵输送至鼓泡塔中在145℃、0.45MPa的条件下与空气发生氧化反应，获得邻二甲苯的氧化反应液。对该氧化反应液进行检测，其组成如下表2所示。

表2：

将上述氧化反应液通过输送泵输送至脱轻设备中，经预热器预热后进入闪蒸罐中负压闪蒸，在30kPa、125℃的条件下氧化反应液中的邻二甲苯迅速汽化于蒸汽出口采出主要成分为邻二甲苯的轻组分，直接通过管道输送至氧化设备的鼓泡塔中，于排液口采出包含邻甲基苯甲醛、邻甲基苯甲醇、邻甲基苯甲酸、邻苯二甲酸、邻羧基苯甲醛等沸点高于邻二甲苯的脱轻母液通过输送泵输送至脱重设备的蒸馏釜中继续减压蒸馏，脱轻母液在2.5kPa与158℃的条件下，沸点不高于邻甲基苯甲酸的物质发生汽化富集到蒸馏釜的顶部，于釜顶采出的包含邻甲基苯甲酸、邻甲基苯甲醛、邻甲基苯甲醇的脱重轻组分直接通过管道输送至精馏设备的精馏塔中减压精馏，富集到蒸馏釜底部的包含邻苯二甲酸与邻羧基苯甲醛以及邻甲基苯甲酸的重组分排到重组分收集罐中暂存。进入精馏设备的脱重轻组分中沸点低于苯甲酸的物质在压力3.5kPa、塔釜温度176.3℃的条件下富集到塔顶，于塔顶采出的包含邻甲基苯甲醛与邻甲基苯甲醇的回收中间组分蒸汽直接通过管道输送至氧化设备的鼓泡塔中，于塔底采出包含邻甲基苯甲酸的脱中间组分母液通过输送泵输送至精制设备的精馏塔中进行减压精馏，在压力3.5kPa、塔釜温度190℃的条件下脱中间组分母液中沸点低于邻甲基苯甲酸的物质发生汽化富集到塔顶，于塔顶采出主要成分为苯甲酸的副产杂质，于精馏塔的中上部采出产品邻甲基苯甲酸，于塔底采出的高沸点杂质与邻甲基苯甲酸的混合物，并通过输送泵输送至蒸馏釜中进行减压蒸馏。

对实施例2采出的产品邻甲基苯甲酸进行液相色谱检测，产品邻甲基苯甲酸的纯度为99.5％，其中，杂质苯甲酸的含量为0.42％。并且，实施例2中产生的废物量为22.5％。相比对比例2(即，33.1％)，实施例2的产品纯度提高，杂质苯甲酸的含量显著降低，且产生的废物量减少了32％。

实施例3：

将邻二甲苯用输送泵输送至鼓泡塔中在128℃、0.3MPa的条件下与空气发生氧化反应，获得邻二甲苯的氧化反应液。对该氧化反应液进行检测，其组成如下表3所示。

本实施例采用的高纯度甲基苯甲酸的生产系统除脱重设备采用蒸馏釜外，其它系统与实施例1中相同，对邻二甲苯氧化反应的处理过程中的脱轻操作、精馏操作以及精制操作的操作过程均与实施例1相同。

本实施例采用蒸馏釜进行脱重操作的具体过程为：于脱轻设备精馏塔塔底采出的包含邻甲基苯甲醛、邻甲基苯甲醇、邻甲基苯甲酸、邻苯二甲酸、邻羧基苯甲醛等沸点高于邻二甲苯的脱轻母液经输送泵连续输送至脱重设备的蒸馏釜中进行减压蒸馏，在压力2.5kPa、塔釜温度158℃的条件下脱轻母液中沸点不高于邻甲基苯甲酸的物质发生汽化富集到蒸馏釜顶部，于釜顶采出的包含邻甲基苯甲酸、邻甲基苯甲醛、邻甲基苯甲醇的脱重轻组分经冷凝器冷凝后收集到脱重轻组分收集罐中，再通过输送泵输送至精馏设备的精馏塔中进行减压精馏，富集到釜底的包含邻苯二甲酸与邻羧基苯甲醛以及邻甲基苯甲酸的重组分排到重组分收集罐中暂存。

对实施例3采出的产品邻甲基苯甲酸进行液相色谱检测，产品邻甲基苯甲酸的纯度为99.7％，其中，杂质苯甲酸的含量为0.13％。并且，实施例3中产生的废物量为26.6％。相比对比例2(即，33.1％)，实施例3的产品纯度提高，杂质苯甲酸的含量显著降低，且产生的废物量减少了20％。

实施例4：

将间二甲苯用输送泵输送至鼓泡塔中在141℃、0.4MPa的条件下与空气发生氧化反应，获得间二甲苯的氧化反应液。对该氧化反应液进行检测，其组成如下表4所示。

表4：

本实施例采用的高纯度甲基苯甲酸的生产系统除脱重设备采用蒸馏釜与精馏塔依次串联的组合装置外，其它系统与实施例1中相同，对间二甲苯氧化反应的处理过程中的脱轻操作、脱中间组分操作以及精制操作的操作过程均与实施例1相同。

本实施例采用蒸馏釜与精馏塔依次串联的组合装置进行脱重操作的具体过程为：于脱轻设备精馏塔塔底采出的包含间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇、间甲基苯甲酸、间苯二甲酸、间羧基苯甲醛等沸点高于间二甲苯的脱轻母液经输送泵连续输送至脱重设备的蒸馏釜中进行减压蒸馏，在1.5kPa与154℃的条件下脱轻母液中沸点不高于间甲基苯甲酸的物质发生汽化富集到蒸馏釜顶部，于釜顶采出的包含间甲基苯甲酸、间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇以及少量沸点高于间甲基苯甲酸的重组分的粗脱重轻组分经冷凝器冷凝后收集到粗脱重轻组分收集罐中，再经输送泵输送至精馏塔中，在压力3.5kPa、塔釜温度190℃的条件下进行减压精馏，脱除脱重轻组分中沸点高于间甲基苯甲酸的重组分，于精馏塔塔顶采出沸点不高于间甲基苯甲酸的脱重轻组分，再通过输送泵输送至精馏设备的精馏塔中进行减压精馏。脱重设备中蒸馏釜与精馏塔底部采出包含间苯二甲酸与间羧基苯甲醛以及间甲基苯甲酸的重组分排到重组分收集罐中暂存。

对实施例4采出的产品间甲基苯甲酸进行液相色谱检测，产品间甲基苯甲酸的纯度为99.9％，其中，杂质苯甲酸的含量为0.06％。并且，实施例3中产生的废物量为24.1％。相比对比例1(即，31.9％)，实施例4的产品纯度提高，杂质苯甲酸的含量显著降低，且产生的废物量减少了24.4％。

实施例5

将间二甲苯用输送泵输送至鼓泡塔中在156℃、0.6MPa的条件下与空气发生氧化反应，获得间二甲苯的氧化反应液。对该氧化反应液进行检测，其组成如下表5所示。

表5：

将上述氧化反应液通过输送泵输送至脱轻设备中，经预热器预热后进入蒸馏釜中减压蒸馏，在30kPa与128℃的条件下氧化反应液中的间二甲苯发生汽化富集到蒸馏釜顶部，随后经冷凝器冷凝后收集到轻组分收集罐中暂存，再经输送泵输送至氧化设备的鼓泡塔中，富集到蒸馏釜底部的包含间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇、间甲基苯甲酸、间苯二甲酸、间羧基苯甲醛等沸点高于间二甲苯的脱轻母液经输送泵连续输送至脱重设备的精馏塔中继续减压精馏，在压力3.5kPa、塔釜温度192℃的条件下脱轻母液中沸点不低于间甲基苯甲酸的物质发生汽化富集到塔顶，于塔顶采出的包含间甲基苯甲酸、间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇的脱重轻组分经冷凝器冷凝后收集到脱重轻组分收集罐中，再通过输送泵输送至精馏设备的精馏塔中进行减压精馏，富集到塔底的包含间苯二甲酸与间羧基苯甲醛以及间甲基苯甲酸的重组分排到重组分收集罐中暂存。进入精馏设备的脱重轻组分在压力3.5kPa、塔釜温度176℃的条件下，沸点低于苯甲酸的物质富集到塔顶，经冷凝器冷凝后于塔顶采出包含间甲基苯甲醛与间甲基苯甲醇的回收中间组分收集到回收中间组分收集罐中，再经输送泵输送至氧化设备的鼓泡塔中，富集在塔底包含间甲基苯甲酸的脱中间组分母液通过输送泵输送至精制设备的第一精制塔中通过减压精馏进行精制，在压力3.5kPa、塔釜温度181℃的条件下脱中间组分母液中沸点低于间甲基苯甲酸的物质发生汽化富集到塔顶，于第一精制塔的塔顶采出主要成分为苯甲酸的副产杂质，塔釜液转至第二精制塔中，在压力3.5kPa、塔釜温度187℃的条件下继续减压精馏，于第二精制塔的塔顶采出目标产物间甲基苯甲酸，于塔底采出包含高沸点杂质与少量间甲基苯甲酸的精制残液，并将该精制残液通过输送泵输送至精馏塔中再次精馏回收部分间甲基苯甲酸。

对实施例5采出的产品间甲基苯甲酸进行液相色谱检测，产品间甲基苯甲酸的纯度为99.9％，其中，杂质苯甲酸的含量为0.04％。并且，实施例5中产生的废物量为25.4％。相比对比例1(即，31.9％)，实施例5的产品纯度提高，杂质苯甲酸的含量显著降低，且产生的废物量减少了20.4％。

实施例6：

将间二甲苯用输送泵输送至鼓泡塔中在173℃、0.65MPa的条件下与空气发生氧化反应，获得间二甲苯的氧化反应液。对该氧化反应液进行检测，其组成如下表6所示。

表6：

本实施例采用的高纯度甲基苯甲酸的生产系统除脱重设备采用精馏塔与蒸馏釜依次串联组合外，其它系统与实施例1中相同，对间二甲苯氧化反应的处理过程中的脱轻操作、脱中间组分操作以及精制操作的操作过程均与实施例1相同。

本实施例采用精馏塔与蒸馏釜依次串联组合装置进行脱重操作的具体过程为：于脱轻设备精馏塔塔底采出的包含间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇、间甲基苯甲酸、间苯二甲酸、间羧基苯甲醛等沸点高于间二甲苯的脱轻母液经输送泵连续输送至脱重设备的精馏塔中进行减压精馏，在压力3.5kPa、塔釜温度177℃的条件下脱轻母液中沸点不高于间甲基苯甲酸的物质发生汽化富集到塔顶，于塔顶采出包含间甲基苯甲酸、间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇的脱重轻组分，经冷凝器冷凝后收集到脱重轻组分收集罐中，再经输送泵输送至精馏设备的精馏塔中，于塔底采出的包含间苯二甲酸、间羧基苯甲醛等沸点高于间甲基苯甲酸的组分与部分间甲基苯甲酸的粗重组分经输送泵输送至蒸馏釜中在1kPa与200℃的条件下继续减压蒸馏，于釜顶采出主要成分为间甲基苯甲酸的组分收集到收集罐中，也经输送泵输送至精馏设备的精馏塔中，于蒸馏釜的釜底采出接近蒸干的重组分排到重组分收集罐中暂存。

对实施例6采出的产品间甲基苯甲酸进行液相色谱检测，产品间甲基苯甲酸的纯度为99.8％，其中，杂质苯甲酸的含量为0.11％。并且，实施例6中产生的废物量为9.8％。相比对比例1(即，31.9％)，实施例6的产品纯度提高，杂质苯甲酸的含量显著降低，且产生的废物量减少了69.3％。

实施例7：

将间二甲苯用输送泵输送至鼓泡塔中在167℃、0.62MPa的条件下与空气发生氧化反应，获得间二甲苯的氧化反应液。对该氧化反应液进行检测，其组成如下表7所示。

表7：

本实施例采用的高纯度甲基苯甲酸的生产系统除脱轻设备采用蒸馏釜与精馏塔的串联组合外，其它系统与实施例1中相同，对间二甲苯氧化反应的处理过程中的脱重操作、脱中间组分操作以及精制操作的操作过程均与实施例1相同。

本实施例采用蒸馏釜与精馏塔的串联组合装置进行脱轻操作的具体过程为：将上述氧化反应液通过输送泵输送至脱轻设备的蒸馏釜中减压蒸馏，在30kPa与128℃的条件下氧化反应液中的间二甲苯发生汽化富集到塔顶，随后经冷凝器冷凝后收集到轻组分收集罐中暂存，富集到蒸馏釜底部的粗脱轻组分经输送泵输送至精馏塔中，在压力30kPa、塔釜温度150℃的条件下减压精馏，于塔顶进一步分离出沸点不高于间二甲苯的轻组分，经冷凝器冷凝后收集到轻组分收集罐中。富集到塔底的包含间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇、间甲基苯甲酸、间苯二甲酸、间羧基苯甲醛等沸点高于间二甲苯的脱轻母液经输送泵连续输送至脱重设备的精馏塔中进行减压精馏。

对实施例7采出的产品间甲基苯甲酸进行液相色谱检测，产品间甲基苯甲酸的纯度为99.8％，其中，杂质苯甲酸的含量为0.07％。并且，实施例7中产生的废物量为17.9％。相比对比例1(即，31.9％)，实施例7的产品纯度提高，杂质苯甲酸的含量显著降低，且产生的废物量减少了43.9％。

实施例8：

将间二甲苯用输送泵输送至鼓泡塔中在178℃、0.7MPa的条件下与空气发生氧化反应，获得间二甲苯的氧化反应液。对该氧化反应液进行检测，其组成如下表8所示。

表8：

本实施例采用的高纯度甲基苯甲酸的生产系统除脱重设备采用蒸馏釜与精馏塔的串联组合装置外，其它系统与实施例5中相同，对间二甲苯氧化反应的处理过程中的脱轻操作、脱中间组分操作以及精制操作的操作过程均与实施例5相同，本实施例采用蒸馏釜与精馏塔的串联组合装置进行脱重操作与实施例6中采用蒸馏釜与精馏塔的串联组合装置进行脱重操作的操作过程相同。

对实施例8采出的产品间甲基苯甲酸进行液相色谱检测，产品间甲基苯甲酸的纯度为99.9％，其中，杂质苯甲酸的含量为0.05％。并且，实施例8中产生的废物量为17.6％。相比对比例1(即，31.9％)，实施例8的产品纯度提高，杂质苯甲酸的含量显著降低，且产生的废物量减少了44.8％。

实施例9：

将邻二甲苯用输送泵输送至鼓泡塔中在169℃、0.63MPa的条件下与空气发生氧化反应，获得邻二甲苯的氧化反应液。对该氧化反应液进行检测，其组成如下表9所示。

表9

本实施例采用的高纯度甲基苯甲酸的生产系统除脱轻设备采用蒸馏釜与精馏塔的串联组合外，其它系统与实施例3中相同，对邻二甲苯氧化反应的处理过程中的脱重操作、脱中间组分操作以及精制操作的操作过程均与实施例3相同，本实施例采用蒸馏釜与精馏塔的串联组合装置进行脱轻操作与实施例7中采用蒸馏釜与精馏塔的串联组合装置进行脱轻操作的操作过程相同。

对实施例9采出的产品邻甲基苯甲酸进行液相色谱检测，产品邻甲基苯甲酸的纯度为99.7％，其中，杂质苯甲酸的含量为0.12％。并且，实施例9中产生的废物量为24.4％。相比对比例2(即，33.1％)，实施例9的产品纯度提高，杂质苯甲酸的含量显著降低，且产生的废物量减少了26.3％。

实施例10：

将邻二甲苯用输送泵输送至鼓泡塔中在169℃、0.5MPa的条件下与空气发生氧化反应，获得邻二甲苯的氧化反应液。对该氧化反应液进行检测，其组成如下表10所示。

表10：

本实施例采用的高纯度甲基苯甲酸的生产系统中脱轻设备采用蒸馏釜与精馏塔的串联组合，其它系统与实施例4中相同，本实施例采用蒸馏釜与精馏塔的串联组合装置进行脱轻操作与实施例7中采用蒸馏釜与精馏塔的串联组合装置进行脱轻操作的操作过程相同，对邻二甲苯氧化反应的处理过程中的脱重操作、脱中间组分操作以及精制操作的操作过程均与实施例3相同。

对实施例10采出的产品邻甲基苯甲酸进行液相色谱检测，产品邻甲基苯甲酸的纯度为99.8％，其中，杂质苯甲酸的含量为0.13％。并且，实施例10中产生的废物量为23.9％。相比对比例2(即，33.1％)，实施例10的产品纯度提高，杂质苯甲酸的含量显著降低，且产生的废物量减少了27.8％。

Claims (11)

1.一种甲基苯甲酸的生产方法，所述甲基苯甲酸是邻甲基苯甲酸或间甲基苯甲酸，其特征在于，所述方法使用的生产系统包括：

氧化设备(100)，所述氧化设备(100)具有气液反应装置、二甲苯(1)进口和氧化反应液(2)出口；

脱轻设备(200)，所述脱轻设备(200)具有蒸馏装置和/或精馏装置、氧化反应液(2)进口、轻组分(3)出口以及脱轻母液(4)出口，所述氧化反应液(2)进口与所述氧化设备(100)的氧化反应液(2)出口相连；

脱重设备(300)，所述脱重设备(300)具有蒸馏装置和/或精馏装置、脱轻母液(4)进口、脱重轻组分(5)出口以及重组分(6)出口，其中，所述脱轻母液(4)进口与所述脱轻设备(200)的脱轻母液(4)出口相连；

精馏设备(400)，所述精馏设备(400)具有精馏装置、脱重轻组分(5)进口、中间组分(7)出口以及精馏母液(8)出口，其中，所述脱重轻组分(5)进口与所述脱重设备(300)的脱重轻组分(5)出口相连；以及

精制设备(500)，所述精制设备(500)具有精馏装置、精馏母液(8)进口、副产杂质(9)出口、甲基苯甲酸(10)出口和精制残液(11)出口，其中，所述精馏母液(8)进口与所述精馏设备(400)的精馏母液(8)出口相连；

所述方法包括如下步骤：

在氧化设备(100)中使二甲苯(1)进行氧化反应，形成氧化反应液(2)；

在脱轻设备(200)中，对所述氧化反应液(2)进行脱轻操作，分离包含二甲苯的轻组分(3)，形成脱轻母液(2)；

在脱重设备(300)中，对所述脱轻母液(2)进行脱重操作，分离包含苯二甲酸和羧基苯甲醛的重组分(6)，形成脱重轻组分(5)；

在精馏设备(400)中，对所述脱重轻组分(5)进行精馏操作，分离包含甲基苯甲醇和甲基苯甲醛的中间组分(7)，形成精馏母液(8)；以及

在精制设备(500)中，对所述精馏母液(8)进行精制操作，分离包含苯甲酸的副产杂质(9)和精制残液(11)，获得目标产物甲基苯甲酸(10)。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述轻组分(3)出口与氧化设备(100)相连，用于将包含二甲苯的轻组分返回到氧化设备(100)中。

3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述中间组分(7)出口与氧化设备(100)相连，用于将包含甲基苯甲醇和甲基苯甲醛的中间组分返回到氧化设备(100)中。

4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述精制残液(11)出口与脱重设备(300)相连；或者所述精制残液(11)出口与系统外的蒸馏和/或精馏装置相连。

5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述轻组分(3)出口位于脱轻设备(200)的顶部，和所述脱轻母液(4)出口位于脱轻设备(200)的底部；

所述脱重轻组分(5)出口位于脱重设备(300)的顶部，和所述重组分(6)出口位于脱重设备(300)的底部；

所述中间组分(7)出口位于精馏设备(400)的顶部，和所述精馏母液(8)出口位于精馏设备(400)的底部；以及

所述副产杂质(9)出口位于精制设备(500)的顶部，所述精制残液(11)出口位于精制设备(500)的底部，和甲基苯甲酸(10)出口位于精制设备(500)的中上部。

6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述精制设备(500)包括第一精制塔和第二精制塔，其中，所述副产杂质(9)出口位于所述第一精制塔的顶部，所述甲基苯甲酸(10)位于所述第二精制塔的顶部，所述精制残液(11)出口位于所述第二精制塔的底部。

7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述二甲苯是邻二甲苯时，所述氧化反应液包含邻二甲苯、邻甲基苯甲醛、邻甲基苯甲醇、邻甲基苯甲酸、苯甲酸、邻羧基苯甲醛、邻苯二甲酸，所述脱轻母液包含邻甲基苯甲醛、邻甲基苯甲醇、邻甲基苯甲酸、苯甲酸、邻羧基苯甲醛、邻苯二甲酸，所述脱重轻组分包含邻甲基苯甲醛、邻甲基苯甲醇、邻甲基苯甲酸、苯甲酸，所述中间组分包含邻甲基苯甲醛与邻甲基苯甲醇，所述精馏母液包含苯甲酸与邻甲基苯甲酸，所述甲基苯甲酸为邻甲基苯甲酸；和

所述二甲苯为间二甲苯时，所述氧化反应液包含间二甲苯、间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇、间甲基苯甲酸、苯甲酸、间羧基苯甲醛、间苯二甲酸，所述脱轻母液包含间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇、间甲基苯甲酸、苯甲酸、间羧基苯甲醛、间苯二甲酸，所述脱重轻组分包含间甲基苯甲醛、间甲基苯甲醇、间甲基苯甲酸、苯甲酸，所述中间组分包含间甲基苯甲醛与间甲基苯甲醇，所述精馏母液包含苯甲酸与间甲基苯甲酸，述甲基苯甲酸为间甲基苯甲酸。

8.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述方法还包括：将包含二甲苯的轻组分循环到所述氧化反应中。

9.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述方法还包括：将包含甲基苯甲醇和甲基苯甲醛的中间组分循环到所述氧化反应中。

10.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述方法还包括：将精制残液循环到所述脱重操作中；或者将精制残液再次进行蒸馏和/或精馏，获得目标产物甲基苯甲酸。

11.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述方法包括：

使二甲苯和空气发生氧化反应，形成包含二甲苯、甲基苯甲醛、甲基苯甲醇、甲基苯甲酸、苯甲酸、苯二甲酸、羧基苯甲醛的氧化反应液；

对氧化反应液进行蒸馏和/或精馏，其中，根据氧化反应液中包含的组分及各组分的含量确定蒸馏和/或精馏操作的操作温度及压力，使氧化反应液中沸点不高于二甲苯的轻组分富集到蒸馏装置和/或精馏装置的顶部，使沸点高于二甲苯的脱轻母液富集到底部，分离所述轻组分与脱轻母液；

对脱轻母液进行蒸馏和/或精馏，其中，根据脱轻母液中包含的组分及各组分的含量确定蒸馏和/或精馏操作的操作温度及压力，使脱轻母液中沸点不高于甲基苯甲酸的脱重轻组分富集到蒸馏装置和/或精馏装置的顶部，使沸点高于甲基苯甲酸的重组分富集到底部，分离所述脱重轻组分与重组分；

对脱重轻组分进行精馏，其中，根据脱重轻组分中包含的组分及各组分的沸含量确定精馏操作的操作温度及压力，使脱重轻组分中沸点低于苯甲酸的中间组分富集到精馏装置的顶部，使沸点不低于苯甲酸的精馏母液富集到底部，分离所述中间组分与精馏母液；以及

对精馏母液进行精馏，其中，根据精馏母液中包含的组分及各组分的含量确定精馏操作的操作温度及压力，使精馏母液中沸点低于甲基苯甲酸的苯甲酸富集到精馏装置的顶部，使沸点高于甲基苯甲酸的精制残液富集到底部，并在精馏装置的中上部收集目标产物甲基苯甲酸。