RU2496764C2

RU2496764C2 - Способ (варианты) и системы получения изофталевой и терефталевой кислот

Info

Publication number: RU2496764C2
Application number: RU2010142410/04A
Authority: RU
Inventors: Джордж А. БОЛЛ; Джозеф Г. ДЖЕНТРИ; Джозеф П. УЭЛЛЕР; Чжун И. Дин; Вэйхуа ЦЗИНЬ
Original assignee: ДжиТиСи ТЕКНОЛОДЖИ, ЭлПи
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2013-10-27
Also published as: EP2276720B1; KR20160081992A; CN105732256B; PT2276720E; MX2010010112A; US20110057147A1; CN102015608A; WO2009117487A3; KR101704370B1; EP2276720A2; CN105732256A; WO2009117487A2; JP2011517667A; KR20100132981A; RU2010142410A; JP5514186B2; BRPI0909130A2; EP2276720A4; US9040746B2

Abstract

Изобретение относится к усовершенствованному способу конверсии потока сырья, содержащего по меньшей мере одно C₈-ароматическое соединение, орто-ксилол, мета-ксилол, пара-ксилол и этилбензол, по меньшей мере в один поток продуктов, содержащий изофталевую кислоту и терефталевую кислоту (IPA/TA), который включает стадии: a) удаление этилбензола из указанного потока сырья с образованием потока сырья, обедненного этилбензолом; b) удаление opmo-ксилола из указанного обедненного этилбензолом потока сырья с образованием потока сырья, обедненного opmo-ксилолом, содержащего мета-ксилол и пара-ксилол; c) окисление указанного обедненного opmo-ксилолом потока сырья с образованием потока продуктов, содержащего IPA/TA в соотношении от 0,5% до 99,5% IPA и от 0,5 до 99,5% TA; d) сушка указанного потока продукта в сушилке для удаления остаточных растворителя и воды; e) удаление по существу очищенного потока продуктов IPA/TA; f) растворение указанного потока продуктов; и g) отделение указанного IPA и указанного TA от указанного растворенного потока продуктов. Способ обеспечивает получение оптимальных количеств IPA и TA из потока сырья, содержащего по меньшей мере одно C₈-ароматическое соединение, с целью оптимизации выхода IPA и TA. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Уровень техники

Мета-ксилол и пара-ксилол являются ценными промежуточными продуктами в производстве очищенных или сырых изофталевой и терефталевой кислот (IPA/TA или (CIPA/CTA)), которые используют в производстве смол. В настоящее время существует большая необходимость в смолах, применяемых в производстве бутылок. Ожидается, что этот рынок в ближайшие годы будет расти.

Мета-ксилол можно получить из смесей ароматических углеводородов C₈, выделяемых из нефтяных сырьевых источников, особенно из продуктов риформинга, из которых ксилолы обычно получают фракционной перегонкой или селективной экстракцией растворителем. Состав ароматических углеводородов C₈ в таких смесях и их свойства таковы:

	Точка замерзания (°C)	Точка кипения (°C)	Плотность кг/м³
Этилбензол	-95.0	136.2	869.9
пара-ксилол	13.2	138.5	863.9
мета-ксилол	-47.4	138.8	866.3
орто-ксилол	-25.4	144.0	883.1

Известны различные источники смесей ароматических углеводородов C₈. Одним из таких источников являются продукты каталитического риформинга нефти и дистилляты продуктов пиролиза. Другие источники включают, но не ограничиваются ими, продукты алкилирования, деалкилирования или переноса алкильной группы, такие как продукты диспропорционирования толуола (TDP), алкилирования толуола, переалкилирования и/или им подобные. Фракции ароматических углеводородов C₈ из нефти и дистиллятов продуктов пиролиза сильно различаются по составу и обычно содержат 10-32 масс.% этилбензола (ЕВ) и смеси ксилолов, которые состоят примерно из 50 масс.% мета-ксилола и по 25 масс.% пара-ксилола и орто-ксилола.

Температура кипения этилбензола очень близка к температурам кипения пара-ксилола и мета-ксилола. Полное удаление этилбензола из сырья традиционными способами, например, перегонкой, обычно не проводят по соображениям экономии. Этилбензол можно удалить другими способами, такими как селективная адсорбция, например, способом, описанным в US 4021499; US 4079094; US 4108415 и US 4497972. Обычно этилбензол подвергают каталитическому превращению в циркуляционном реакторе изомеризации-разделения.

Во многих способах изомеризации ксилола не удается осуществить конверсию этилбензола, т.к. при этом по меньшей мере часть ксилолов также превращается в другие вещества. Так, хотя каталитическое удаление этилбензола в принципе возможно, рабочие условия приходится выбирать так, чтобы скомпенсировать недостатки, связанные с потерей ксилола за счет его деалкилирования или переалкилирования одновременно с конверсией этилбензола, что уменьшает количество мета-ксмлола или пара-ксилола, доступного для производства соответствующих изофталевой и/или терефталевой кислот (IPA и/или ТА(СТА)). Поэтому существует необходимость в сбалансированных системах и способах превращения сырья, содержащего по меньшей мере одно ароматическое соединение C₈, в поток продуктов, содержащих изофталевую и терефталевую кислоты (IPA/TA).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Различные варианты настоящего изобретения включают системы и способы превращения сырья, содержащего по меньшей мере одно ароматическое соединение C₈, в поток продуктов, содержащих изофталевую и терефталевую кислоты (IPA/TA). Один вариант способа по настоящему изобретению раскрывает превращение потока сырья, содержащего по меньшей мере мета-ксилол, пара-ксилол, этилбензол и необязательно орто-ксилол, по меньшей мере в один поток продуктов, содержащих изофталевую и терефталевую кислоты (IPA/TA), причем способ включает стадии:

a) удаление этилбензола из потока сырья с образованием обедненного этилбензолом потока сырья;

b) удаление орто-ксилола из обедненного этилбензолом потока сырья с образованием обедненного орто-ксилолом потока сырья;

c) окисление потока сырья, обедненного орто-ксилолом, с образованием потока продукта, содержащего IPA/TA в соотношении примерно 0.5-99.5% IPA и примерно 0.5-99.5% TA.

Другие варианты настоящего изобретения раскрывают способ превращения сырья, содержащего по меньшей мере мета-ксилол и пара-ксилол, по меньшей мере в один поток продуктов, содержащих изофталевую и терефталевую кислоты (IPA/TA), причем способ включает стадию:

окисление потока сырья, обедненного орто-ксилолом, с образованием потока продуктов, содержащего IPA/TA в соотношении примерно 0.5-99.5% IPA и примерно 0.5-99.5% TA.

Данное изобретение также предлагает системы для получения потока продуктов, содержащих изофталевую и терефталевую кислоты (IPA/TA), из потока сырья, содержащего по меньшей мере мета-ксилол и пара-ксилол, причем система включает:

a) зону удаления орто-ксилола;

b) зону совместного окисления,

причем в зоне удаления орто-ксилола возможно удаление компонентов более высококипящих, чем мета-ксилол, с образованием потока, обедненного орто-ксилолом, а в зоне совместного окисления возможно окисление как мета-ксилола, так и пара-ксилола в неочищенные изофталевую и терефталевую кислоты (С-IPA/C-TA).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Для того, чтобы показать вышеуказанные и другие преимущества и объекты данного изобретения, кратко описанное выше изобретение далее рассмотрено на прилагаемых рисунках более конкретно со ссылкой на конкретные иллюстрируемые варианты. Понимая, что эти рисунки описывают только типичные варианты изобретения и поэтому не могут считаться ограничивающими его объем, изобретение будет рассмотрено более конкретно и подробно с помощью сопровождающих рисунков, на которых:

На фигуре 1 показана блок-схема одного варианта способа по данному изобретению.

На фигуре 2 показана блок-схема системы предшествующего уровня техники для получения терефталевой кислоты (из п-ксилола) или изофталевой кислоты (когда сырье, содержащее п-ксилол, заменено сырьем, содержащим м-ксилол).

На фигуре 3 показан альтернативный вариант системы по настоящему изобретению.

На фигуре 4 показан альтернативный вариант системы по настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В описании приняты следующие определения и объяснения, которые далее можно регулировать в любых фразах, пока они не будут ясно и недвусмысленно модифицированы в последующем описании или пока использование этих терминов не лишит фразу смысла полностью или частично. В случаях, когда фраза с каким-либо термином потеряет смысл полностью или частично, определение следует брать из Словаря Вебстера, 3-е издание. Не следует использовать определения и/или интерпретации из других патентных заявок, патентов или публикаций, относящихся к данной или нет, пока это не указано конкретно в данном описании или их необходимо ввести для сохранения смысла.

Например, неограничивающие варианты и/или описания способа получения изофталевой кислоты и очищенной терефталевой кислоты включают, но не ограничиваются ими, патенты 7285684; 7271286; 6562997; 6187569; 6461840; 5739384; 5068406; 4978741; 4855492 и 4046782, содержание которых включено здесь ссылками и представлено здесь во всей полноте.

Использованный здесь термин «жидкость» означает непрерывное аморфное вещество, молекулы которого свободно движутся одна за другой и которое способно принимать форму сосуда, например, жидкость или газ.

Использованный здесь термин «мембранный аппарат» означает и относится к плоским мембранам, спирально закрученным листовым мембранам, трубным решеткам, трубчатым мембранам, мембранам из полого волокна и/или к другим мембранам, часто используемым в промышленности.

Использованный здесь термин «смешанный ксилол» или «смешанные ксилолы» означает поток ароматических углеводородов, содержащих примерно 20-80 масс.% мета-ксилола, примерно 10-60 масс.% пара-ксилола, необязательно примерно 10-60 масс.% орто-ксилола и необязательно примерно 0.1-30 масс.% этилбензола.

Помимо рабочих примеров или когда указано иное, все числа, отражающие количество компонентов, следует понимать во всех случаях как содержащие термин «примерно».

Терефталевую кислоту или особенно изофталевую кислоту обычно получают одними и теми же или весьма близкими способами в присутствии системы, приведенной на фигуре 2. Обычно из исходного сырья с пара-ксилолом получают терефталевую кислоту, а из сырья с мета-ксилолом получают изофталевую кислоту.

В варианте предшествующего уровня техники в присутствии системы для получения терефталевой или изофталевой кислот, как показано на фигуре 2, поток ксилола 5 подают в аппарат для окисления 10. Газ для окисления, обычно воздух или чистый кислород, подают в аппарат для окисления 10, в котором находится катализатор и растворитель. Затем отделяют поток 15 из аппарата для окисления 10 в виде кислотной формы потока 5, например, с помощью фильтра 20, а катализатор и/или растворитель можно вернуть в процесс или удалить/отдуть.

После отделения поток 35, содержащий неочищенную кислоту, образовавшуюся из ксилола в потоке 5, подают в аппарат для растворения, обычно содержащий воду или другой растворитель, при повышенной температуре для ускорения растворения. Необязательно поток 35 можно выдержать в накопителе продуктов 40 до использования в способе или при необходимости в других реакциях. Обычно продуктами этой стадии являются неочищенная терефталевая кислота (CTA) или неочищенная изофталевая кислота (C-IPA).

Поток 55 затем подают в систему 60 реактора гидрирования для удаления примесей. Обычно присутствующие в потоке 55 примеси реагируют с водородом и образующиеся продукты можно отделить от кислоты, например, с помощью фильтра, сита, центрифуги, циклонных сепараторов и/или т.п.

Поток 65, отведенный из системы 60, затем охлаждают и подвергают кристаллизации, например, в системе кристаллизации 70. Примеси можно удалить с помощью по меньшей мере одной системы разделения 80. Система разделения 80, если она имеется, может содержать несколько центрифуг или фильтров в системах промывки и/или т.п. Полученный поток продуктов 95 затем сушат в сушилке 90. Необязательно содержимое потока продуктов 95 можно выдержать в накопителе продуктов 100. Обычно продуктами этой стадии являются либо очищенная терефталевая кислота (PTA), либо чистая изофталевая кислота (IPA). Однако РТА и IPA не получают в одном и том же потоке продуктов.

Соответственно в целом различные варианты настоящего изобретения включают способ и/или систему для превращения потока сырья, содержащего по меньшей мере мета-ксилол, пара-ксилол и этилбензол и необязательно орто-ксилол по меньшей мере в один поток продуктов, содержащих изофталевую и герефталевую кислоты (IPA/TA), который включает стадии:

a) удаление этилбензола из потока сырья с образованием потока сырья, обедненного этилбензолом;

b) удаление орто-ксилола из потока сырья, обедненного этилбензолом, с образованием потока сырья, обедненного орто-ксилолом;

c) окисление потока сырья, обедненного орто-ксилолом, с образованием потока продуктов, содержащих IPA/TA в соотношении примерно 0.5-99.5% IPA и примерно 0.5-99.5% TA.

В альтернативном варианте получают поток продуктов, содержащих IPA/TA в соотношении 0.2-10.0% IPA и примерно 90-99.8% TA. В другом альтернативном варианте получают поток продуктов, содержащих IPA/TA в соотношении примерно 0.1-25.0% IPA и примерно 75-99.9% TA. В еще одном альтернативном варианте получают поток продуктов, содержащих IPA/TA в соотношении 0.1-99.9% IPA и примерно 1.0-99.9% TA. В целом вариант способа по настоящему изобретению можно модифицировать для получения IPA/TA в любом нужном соотношении.

В целом поток сырья содержит примерно 1-40 масс.% этилбензола, примерно 20-80 масс.% мета-ксилола, примерно 5-30 масс.% орто-ксилола и примерно 0.5-40 масс.% пара-ксилола. Альтернативно поток углеводородного сырья содержит примерно 1-20 масс.% этилбензола, примерно 50-65 масс.% мега-ксилола, примерно 20-30 масс.% орто-ксилола и примерно 0.5-5 масс.% пара-ксилола. В другом альтернативном варианте поток углеводородного сырья содержит примерно 0.1-50 масс.% этилбензола, примерно 0.1-99.9 масс.% мета-ксилола, примерно 0.1-99.9 масс.% орто-ксилола и примерно 0.1-99.9 масс.% пара-ксилола. В еще одном альтернативном варианте поток сырья содержит смесь ксилолов, состоящую примерно из 20% этилбензола, примерно 20% орто-ксилола, примерно 40% мета-ксилола и примерно 20% пара-ксилола.

Полученные IPA и/или ТА находят широкое применение. Весьма распространенным является производство полимеров и смол на основе IPA и TA. Широко известным примером является получение полимеров на основе IPA и PTA для изготовления полиэфирных бутылок.

На фигуре 1 приведена основная блок-диаграмма, описывающая стадии обобщенного способа. В целом различные варианты настоящего изобретения в зависимости от потока сырья включают стадии:

получение потока 115 смеси ксилолов 110, например, потока смешанных ксилолов;

удаление этилбензола 120 из потока смеси ксилолов 115 с образованием потока 125, обедненного этилбензолом;

удаление орто-ксилола 130 и более высококипящих компонентов из смеси ксилолов 115 с образованием потока 135, содержащего мета-ксилол и пара-ксилол;

необязательное добавление избытка пара-ксилола и/или мета-ксилола (не показано);

совместное окисление 150 потока, содержащего мета-ксилол и пара-ксилол 145, при котором полученный поток 155 содержит кислоты, образовавшиеся из мета-ксилола и пара-ксилола;

разделение/сушка 160 полученного потока 155;

необязательно очистка 170 полученного потока 165 с образованием потока продуктов 172, содержащего изофталевую и терефталевую кислоты (IPA/TA);

необязательно растворение 180 потока 175, при котором IPA и TA переходят в раствор;

необязательно удаление 190 потока 185 с образованием потока 192, содержащего TA, и/или потока 195, содержащего IPA.

Существует много других рабочих вариантов, очевидных для специалиста в данной области, например, но не ограничиваясь этим, расположение зоны удаления орто-ксилола перед зоной удаления этилбензола или использование одной и той же зоны для удаления орто-ксилола и этилбензола.

До окисления потока сырья, содержащего пара-ксилол и мета-ксилол, в различных вариантах настоящего изобретения предполагается устанавливать соотношение IP/TA путем добавления избыточного количества пара-ксилола или мега-ксилола к потоку сырья, обедненного орто-ксилолом. Избыток пара-ксилола и/или мега-ксилола позволяет установить условия процесса, и в результате окисление приводит к получению большего количества либо IPA, либо TA, что определяет важное для производителя полимеров соотношение этих кислот.

Обычно в различных вариантах настоящего изобретения можно использовать любой растворитель, что существенно для специалиста в данной области. Неограничивающий перечень растворителей, применяемых в окислении, включает уксусную кислоту, воду, другие кислоты и/или т.п. Аналогично в различных вариантах настоящего изобретения можно использовать все катализаторы окисления. Неограничивающий перечень катализаторов включает кобальт, марганец, бром, фтор и/или т.п.

После окисления поток мета-ксилола и пара-ксилола содержит катализатор и растворитель, которые следует удалить, например, на фильтре и в сушильном аппарате. Катализатор отделяют от потока продуктов и по возможности возвращают в процесс или выбрасывают. Собранный растворитель возвращают в процесс или отправляют в сточные воды. Для разделения и/или сушки можно использовать различные сушильные аппараты и/или фильтры. В этот момент поток продуктов содержит сырую, или неочищенную, C-TA и C-IPA.

C-TA и C-IPA можно затем обработать для получения потока продуктов, содержащих очищенные TA и IPA. В одном варианте неочищенные IPA/ТА снова растворяют в растворителе, разделяют и/или сушат и получают очищенный поток, содержащий IPA/ТА, или чистые IPA/PTA. В других вариантах очищенные IPA и РТА при необходимости можно разделить на отдельные продукты.

Также здесь раскрыты системы для получения потока продуктов, содержащего изофталевую и терефталевую кислоты (IPA/ТА), из потока сырья, содержащего по меньшей мере мета-ксилол и пара-ксилол, необязательно этилбензол и орто-ксилол, включающие:

a) зону удаления орто-ксилола;

b) зону совместного окисления, причем в зоне удаления орто-ксилола можно удалить более высококипящие компоненты, чем мета-ксилол и пара-ксилол, и получить поток, обедненный орто-ксилолом, а в зоне совместного окисления окислить как мета-ксилол, так и пара-ксилол в неочищенные изофталевую и терефталевую кислоты (C-IPA/C-TA). Другие варианты включают зону удаления этилбензола для удаления этилбензола. Другие варианты включают зону очистки, где можно удалить примеси из C-IPA/C-TA и получить очищенные IPA и TA.

Структуры и рабочие условия зоны удаления этилбензола, зоны удаления орто-ксилола, зоны совместного окисления, зоны очистки и т.п. могут быть любыми, которые используются в данной области/например, это могут быть колонны ректификации или разделения, сушильные аппараты, барабаны, они могут содержать перегородки, слои катализатора, устройства для варьирования давления и температуры, адсорбционные слои, кристаллизаторы и/или т.п.

В различных вариантах настоящего изобретения можно получать кислоты, которые можно превращать в полимер, например, полиэфирный полимер. Полиэфирные полимеры используют в производстве различных изделий, в том числе, но не ограничиваясь этим, бутылки, пленки, волокна или изделия, получаемые литьем под давлением.

В еще одном варианте раскрыт способ превращения потока сырья, содержащего по меньшей мере мета-ксилол и пара-ксилол, по меньшей мере в один поток продуктов, содержащих изофталевую и терефталевую кислоты (IPA/ТА), который включает стадии:

a) удаление орто-ксилола из потока сырья с образованием потока сырья, обедненного орто-ксилолом и

b) окисление потока сырья, обедненного орто-ксилолом, с образованием потока продуктов, содержащих IPA/TA в соотношении от 0.5% до примерно 99.5% IPA и примерно 0.5-99.5% TA.

Настоящее изобретение можно реализовать в других вариантах, не отклоняясь от его духа или существенных характеристик. Описанные варианты следует рассматривать во всех аспектах только как иллюстративные и неограничивающие. Поэтому объем данного изобретения определяется прилагаемой формулой, а не только вышеупомянутым описанием. Все изменения формулы в пределах ее смысла и области эквивалентности следует включать в ее объем. Кроме того, все указанные опубликованные документы, патенты и заявки включены здесь ссылками и представлены во всей полноте.

Примеры:

Сырье

В целом в способе по настоящему изобретению можно использовать в качестве сырья любые смеси ароматических соединений C₈, содержащие этилбензол и ксилол. Обычно поток сырья содержит примерно 1-25 масс.% этилбензола, примерно 20-80 масс.% мета-ксилола, примерно 5-30 масс.% орто-ксилола и примерно 0.5-20 масс.% пара-ксилола. В альтернативном варианте поток углеводородного сырья содержит примерно 1-20 масс.% этилбензола, примерно 50-65 масс.% мета-ксилола, примерно 20-30 масс.% орто-ксилола и примерно 0.5-5 масс.% пара-ксилола. В альтернативном варианте поток сырья содержит смесь ксилолов, содержащую примерно 20% этилбензола, примерно 20% орто-ксилола, примерно 40% мета-ксилола и примерно 20% пара-ксилола.

Способ

На фигуре 3 показан вариант системы для реализации способа по настоящему изобретению. Обычно поток сырья 201, содержащий сырье из мета-ксилола и пара-ксилола, подают в аппарат для окисления 200. В этом примерном варианте предполагается, что этилбензол плюс толуол и более высококипящие компоненты, такие как орто-ксилол, уже удалены и/или их содержание сведено к минимуму. В аппарате для окисления 200 находится по меньшей мере один растворитель и катализатор, а газ для окисления или воздух подают в виде потока 202. Сырье остается в аппарате для окисления 200 в течение времени, достаточного для окисления ксилолов в соответствующие кислоты, т.е. пара-ксилол окисляется в TA и мета-ксилол в IPA.

Верхний погон или отходящий газ из верхней части аппарата окисления 200 можно отвести в виде потока 202, который можно обработать, пропуская через холодильник 208 и/или другую установку, с тем чтобы уменьшить объем или полностью исключить поток экологически опасного отходящего газа.

После окисления отводят поток 205, содержащий поток окисленного сырья 201, катализатор и растворитель. Для удаления из потока 205 катализатора и/или растворителя используют аппарат разделения, такой как фильтр 210, Отделенный катализатор собирают в установке 220 и возвращают в потоке 221 в аппарат для окисления 200.

Затем поток 215 подвергают сушке в сушильном аппарате 230 для удаления остаточной влаги и/или растворителя. Высушенные неочищенные TA и IPA (сырой продукт) затем отводят в виде потока 235 и направляют в резервуар для хранения 240.

Если нужны очищенные TA и IPA, сырой продукт отводят в виде потока 245 и подают в аппарат для растворения 250, в котором для растворения сырого продукта можно традиционно использовать различные растворители, нагрев и/или давление.

Неочищенную кислоту подают в виде потока 255 в реактор гидрирования 260, где примеси вводят в реакцию с водородом и полученные продукты отделяют от кислоты. Затем полученный поток 265 кристаллизуют в последовательно расположенных кристаллизаторах 270 и подают как поток 275 в аппарат для разделения 280. Затем поток 285 сушат в сушильном аппарате 290, из которого извлекают смесь чистых терефталевой и изофталевой кислот в виде потока 295.

Способ настоящего изобретения предназначен для превращения потока сырья из смеси ксилолов, содержащего примерно 20% этилбензола, примерно 20% орто-ксилола, примерно 40% мета-ксилола и примерно 20% пара-ксилола, в изофталевую и терефталевую кислоты в соотношении примерно 2:1. В других вариантах поток сырья содержит ксилолы в соотношении примерно от 0.1 до примерно 10.0: от примерно 0.5 до примерно 10.0. В альтернативном варианте поток сырья содержит ксилолы в соотношении от примерно 1.0 до примерно 5.0: от примерно 1.0 до примерно 5.0.

Способ удаления смеси сырых TA и IPA проиллюстрирован на фигуре 4. Обычно смесь СТА и C-IPA из резервуара хранения или накопителя 300 подают в виде потока 305 в аппарат для растворения 310, в котором находятся кислоты и/или другие растворители, в которых растворяют СТА и C-IPA. Поток 315, отведенный из аппарата для растворения, подают в зону удаления 320, где вещество селективно кристаллизуют, отфильтровывают, центрифугируют и/или т.п., причем СТА отделяют в виде потока 325, который сушат в сушильном аппарате 340, и получают как продукт 350 либо подвергают дальнейшей очистке.

Поток 322 содержит C-IPA и растворитель. Для более легкого удаления растворителя из C-IPA используют систему замещения растворителя 360, такую как колонну 370. Поток 372, содержащий выделенный растворитель, возвращают в аппарат для растворения 310 и получают продукт C-IPA (380), который можно очищать дальше.

Условия процесса

Согласно настоящему изобретению, описанное выше сырье можно привести в контакт с каталитической системой в необходимых условиях конверсии для проведения гидрогенизации. Примеры таких условий включают температуру примерно 200-550°C, давление от 0 фунт/кв. дюйм до примерно 1000 фунт/кв. дюйм, объемную скорость WHSV примерно 0.1-200 ч^-1 и мольное соотношение H₂/HC примерно 0.2-10. Альтернативные условия могут включать температуру примерно 325-475°C, давление примерно 50-400 фунт/кв. дюйм, WHSV примерно 3-50 ч^-1 и мольное соотношение H₂/HC примерно 1-5. Величину WHSV определяют в расчете на массу каталитической композиции, т.е. на общую массу активного катализатора и носителя, если он имеется.

Окисление

В различных вариантах окисление ксилолов до СТА и C-IPA проводят в реакторе с перемешиванием, в который воздух подают через сопла. В реактор подают смесь ксилолов, растворитель типа уксусной кислоты и катализатор. Скорость подачи воздуха регулируют в зависимости от содержания O₂ в отходящем газе из реактора, которое отслеживают и записывают с помощью анализаторов газа. Температура реакции составляет примерно 200°C, а давление примерно 1.6 МПа. Генерируемое в реакторе окисления тепло отводят путем испарения растворителя и воды в реакторе.

Катализатор

Форма и размер частиц катализатора не критичны в данном изобретении и их можно варьировать в зависимости, например, от типа реакционной системы. Неограничивающие примеры катализаторов по данному изобретению включают шарики, гранулы, сферы, экструдаты, гофрированные блоки, сотовые блоки, микросферы, таблетки или катализаторы в форме лепестков, трилистников, четырехлистников, круглых таблеток, брикетов, сот, порошков, гранул и т.п., изготовленные традиционными способами, такими как экструзия или распылительная сушка.

В целом катализатор можно растворить в реакционной среде, содержащей растворитель и предшественники ароматических карбоновых кислот, или, альтернативно, можно использовать гетерогенный катализатор. Гомогенный или гетерогенный катализатор обычно содержит одно или несколько соединений тяжелых металлов, например, соединения кобальта и/или марганца, а также необязательно может содержать промотор гидрирования. В одном варианте катализатором является палладий.

Гетерогенный катализатор можно поместить в зону реакции, чтобы обеспечить контакт между непрерывно движущейся реакционной средой и катализатором. В этом случае для обеспечения такого контакта катализатор можно нанести на подложку и/или ограничить зоной реакции, не уменьшая поперечного сечения потока. Например, гетерогенный катализатор можно поместить или нанести или внедрить в неподвижные части реактора (например, участки с открытой структурой) внутри зоны реакции, через которые протекает реакционная среда. Такие неподвижные части реактора служат для дополнительного перемешивания реагентов при прохождении через зону реакции. Альтернативно катализатор может иметь вид подвижных таблеток, частиц, мелкораздробленных частиц, металлической губки или т.п. вместе с устройствами, помогающими удерживать катализатор в зоне реакции, чтобы при работе таблетки катализатора оказывались суспендированными или внедренными в реакционную среду, протекающую через зону реакции. Использование гетерогенного катализатора любым из этих способов создает то преимущество, что ограничивает каталитический эффект четко определенной зоной, и в результате при прохождении реакционной среды через зону дальнейшее гидрирование протекает с пониженной скоростью или заметно подавляется.

Носитель для катализатора гидрирования может быть менее каталитически активным или даже инертным в гидрировании. Носитель может быть пористым и обычно иметь поверхность, включая поверхность пор, по меньшей мере 15-500 м²/г, например, 50-200 м²/г, предпочтительно примерно 80-150 м²/г. Носители для катализатора должны быть практически устойчивыми к коррозии и окислению в типичных условиях. Носитель катализатора окисления может быть однокомпонентным или композитным материалом, причем последний используют, например, для придания катализатору нужных химических или физических свойств. В одном варианте носитель для катализатора включает диоксид циркония. В альтернативном варианте носителем является уголь. В целом в различных вариантах настоящего изобретения будет работать любой катализатор.

Claims

1. Способ конверсии потока сырья, содержащего по меньшей мере одно C8-ароматическое соединение, орто-ксилол, мета-ксилол, пара-ксилол и этилбензол, по меньшей мере в один поток продуктов, содержащий изофталевую кислоту и терефталевую кислоту (IPA/TA), который включает стадии:
a. удаление этилбензола из указанного потока сырья с образованием потока сырья, обедненного этилбензолом;
b. удаление орто-ксилола из указанного обедненного этилбензолом потока сырья с образованием потока сырья, обедненного орто-ксилолом, содержащего мета-ксилол и пара-ксилол;
c. окисление указанного обедненного орто-ксилолом потока сырья с образованием потока продуктов, содержащего IPA/TA в соотношении от 0,5% до 99,5% IPA и от 0,5 до 99,5% TA;
d. сушка указанного потока продукта в сушилке для удаления остаточных растворителя и воды;
e. удаление, по существу, очищенного потока продуктов IPA/TA;
f. растворение указанного потока продуктов; и
g. отделение указанного IPA и указанного TA от указанного растворенного потока продуктов.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий добавление одного из либо пара-ксилола, либо мета-ксилола, к указанному потоку сырья, обедненному этилбензолом и орто-ксилолом.

3. Способ по п.1, в котором стадию удаления этилбензола из указанного потока сырья проводят путем селективной адсорбции на материале типа молекулярных сит или с помощью дистилляционного аппарата.

4. Способ по п.1, в котором поток сырья содержит поток смешанных ксилолов, включающий 20% этилбензола, 20% орто-ксилола, 40% мета-ксилола и 20% пара-ксилола.

5. Способ по п.4, в котором поток сырья поступает по меньшей мере из одного из следующего: установки или процесса каталитического риформинга, установки или процесса крекинга с водяным паром, установки или процесса коксования, установки или процесса пиролиза нефти, установки или процесса алкилирования или переалкилирования ароматических углеводородов.

6. Способ по п.1, в котором поток продуктов содержит IPA/TA в соотношении 2,0% IPA и 98% TA.

7. Способ по п.1, в котором поток сырья содержит 1-25 мас.% этилбензола, 20-80 мас.% мета-ксилола, 5-30 мас.% орто-ксилола и 0,5-20 мас.% пара-ксилола.