TWI316932B - Process for production of a carboxylic acid/diol mixture suitable for use in polyester production - Google Patents

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Description

1316932 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種方法’藉由該方法可從脫色羧酸溶液 中得到護酸/二醇混合物，而無需分離出實質上無水的羧酸 固體。更特而言之，本發明係關於一種方法，藉由該方法 .可從脫色對苯二甲酸溶液中得到適合作為製造^醋=原料 的對苯二甲酸/乙二醇混合物，而無需分離出實質上無水的 對苯二曱酸固體。 【先前技術】 熱塑性聚醋為逐步加成之聚合4勿，當纟成為高分子量時 十分有用。在製造聚酯，如聚對苯二曱酸乙二酯，之 一般方法中，第一步驟為酯化或酯交換步驟，其係將二酸 (典型的為對苯二曱酸）與適合的二醇（典型的為乙二醇）反 應，產生雙（羥烷基）酯及一些直鏈低聚物。水於本階段生卷 且通常是以部分蒸餾將之去除。 ί 根據製造聚對笨二甲酸乙二酯及其他酯類之目的，許多 專利文獻指出，製備適合作為原料之對苯二曱酸/乙二醇、,θ 合物之描述方法《—般而言，這些發明描述了作為原料之 純對苯二甲酸固體及乙二醇液體之特定混合流程。此外， 有文獻指出，製造適用於製造ΡΕΤ之純的對苯二甲酸粉體。 本發明之目的係描述一方法，藉由該方法可從脫色對苯二 曱酸溶液中得到適合作為製造聚酯之原料的對苯二甲酸/ 乙二醇混合物，而無需分離出實質上無水的對笨二甲酸固 體0 O:\88\884U.DOC -6- 1316932 許多純的對苯二子酸固體之製造方法已發展出並可在市 面上取得。通常 '純的對苯二甲酸固體係以多重步驟的方 法製造，產生粗對苯二甲酸。該粗對苯二甲酸並不具有足 夠的品質可直接作為商業PET之原料。而，該粗對苯二甲酸 通常需經精練，將對苯二甲酸純化。 對二甲苯之液相氧化作用產生粗對笨二甲酸。將粗對苯 —甲酸溶解於水中並氫化，以便將4_羧基苯甲醛 (4-carboxybenzaldehyde)轉化為對甲苯甲酸（p_t〇luic acid)’其為一更易溶於水之衍生物，且可將特徵為黃色化 合物轉化為無色的衍生物。在最終純化的對苯二甲酸產物 中，任何4-羧基苯甲醛及對甲苯甲酸，當其在製造ρΕτ之苯 一甲S文及乙一醇間的縮合反應中作為鏈終止物，對聚合作 用之製程尤其有害。典型的純對苯二酸含有以重量計小於 百萬分之25 (ppm)的4-叛基苯甲搭及小於150 ppm之對甲-笨 曱酸。 1 該粗對苯二甲酸典型的含有以重量計從百萬分之8〇〇至 7000 (ppm)之4-羧基苯甲醛及200至1500 ppm之對甲苯曱酸 為主要雜質。該粗對苯二甲酸亦含有少量（2〇_2〇〇 ρριη範圍） 具有二苯乙二酮、芴酮及/或蒽酿結構之黃色芳香化合物， 特徵為黃色化合物，係從對二甲苯氧化期間發生之偶合副 反應所產生之雜質。當使用對苯二甲酸作為製造聚酯纖維 之原料時，則必須要將粗對笨二甲酸純化，製造聚酯纖維 需要純的對笨二曱酸作為原料。 該純化方法典型的包含將水加入粗對苯二甲酸中以形成
O:\88\88411.DOC 1316932 粗苯二曱酸溶液，其係加熱將粗對苯二曱酸溶解。然後將 該粗對苯二甲酸溶液通入反應器區，使其在異質性觸媒的 存在下於200至375°C的溫度將溶液與氫接觸。該還原步驟 在粗對苯二甲酸的存在下將各種有色體轉化為無色的產 物。主要雜質，4-羧基苯甲醛，轉化為對曱苯甲酸。 典型的粗對笨二曱酸含有以重量計過量的4_羧基苯曱醛 及對甲苯甲酸。因此，為了達到使純的對苯二曱酸有小於 24 Ppmw之4-羧基苯甲醛及小於15〇卯爪评之對甲苯甲酸， 則需要純化粗對苯二甲酸及去除污染物之反應機構。 後續分開及分離純化的對苯二曱酸可經由各種分離方法 來完成，其包括結晶法、離心法、過濾法、粹取法及其組 合，接著乾燥。這些方法係描述於美國專利4,5〇〇,732 ; 5，175,3 55及5,583,254;其所有内容係以引用的方式併入本 文中。因粗對苯二甲酸進料（feedst〇ck)對氫化製程之本質一， 所以進行分離步驟是必須的。 f 已發展出許多從粗對苯二甲酸製造純對苯二甲酸固體之 方法。一般而言，這些方法之共通的特性如下： 步驟（1)將粗對苯二甲酸脫色，通常係於水性介質中經由 氫化處理； 步驟（2)從部分氧化的產物中將對苯二曱酸純化/分離，通 常係經由部分結晶接著與無污染物的水進行液體交換；及 步驟（3)產生具有相同物質處理特性之固體純對苯二曱酸 產物，通常係經由從水中將對苯二甲酸結晶析出，接著將 該純對苯二甲酸乾燥。 O:\88\884U.DOC "8 - 1316932 該結果之純對苯二曱酸粉體與乙二醇係為製造聚酯，特 別是PET之原料。因處理、混合及溶解對苯二甲酸困難，該 純對苯二曱酸在導入酯化反應器系統前，通常先與乙二醇 混合形成糊狀物。 在本發明中，已發現一種新穎的方法，比現行使用的方 法具有更少的步驟。本發明主要的效用係降低資金及與分 離對苯二甲酸粉體相關之操作上的成本。在習知之對苯二 甲酸製造方法中，係將氫化後的水溶液通過一連串的結晶 器容器，藉由結晶作用達成純化對苯二甲酸及得到良好流 動性之對苯二甲酸粉體所必須之相同粒子大小分布之目 的。另外，從結晶製程而來受甲苯甲酸污染的母體溶液， 必須在乾燥步驟前去除掉，以便將純的對苯二甲酸分離出。 在本發明之一實施例中，將具有低濃度的對甲苯甲酸及 心羧基苯曱醛之粗對苯二甲酸溶液氫化形成脫色對苯二1 酸〉谷液。以具有低濃度的對曱苯曱酸及4_羧基苯甲醛之在 對苯二曱酸溶液為原料，則不需要將對苯二甲酸與受對甲 苯甲酸污染之母體溶液分離。因此，該脫色對笨二甲酸溶 液可直接在酯化區中與乙二醇混合，產生對苯二甲酸/乙二 醇混合物。藉由繞過習知方法製造對苯二甲酸粉體，則純 化及分離純的對苯二甲酸粉體所必須的設備，將不需要。 本發明另一個令人意外及似乎矛盾的觀點是額外大量的 水對醋化反應原料之益處。該觀點直接與所接受的酯化製 程相反。醋化反應 RCOOH + ROH — RCOOR，+ h2〇
O:\88\884ll.DOC -9- 1316932 通常是不完全的。在反應過程中所形成的水，會趨向於和 酯反應而將其水解，亦即重新產生原來的醇及酸。為了使 反應朝向酯化方向，先前技藝中教導以各種方法，例如蒸 餾或與親水性化合物進行脫水作用，從系統中去除水。根 據習知酯化程序，添加大量的水至酸/醇原料令為非直觀 的。 【發明内容】 本發明係關於一種方法，藉由該方法可從脫色羧酸溶液 中得到羧鷗/二醇混合物’而無需分離出實質上無水的羧酸 固體。更特而言之，本發明係M —種適用 原料之對苯二甲酸/乙二醇混合物之製造方法。該方I有 比目前使用方法較少的步驟，且可以較少的操作成本運作 及以較低資金成本建立。特別的，本發明併入以乙二醇直 接替代水之步驟接續於粗對苯二甲冑氯化處理之後。併、
該替代步驟需要分離純化的對苯二甲酸固體，因而J 需要-般商業上純化對苯二甲酸方法中常見之結晶、固體· 液體分離及處理固體之設備。 本發明之目的係提供無需分離出實f上無水的羧酸固體 之緩酸/二醇混合物之製造方法。 本發明另-目的係提供無需分離出實質上無水的對苯二 曱酸固體之對苯二甲酸/二醇混合物之製造方法。 本發明另一目的係提供無需分離出實質上無水的對苯二 甲酸固體之對笨二甲酸/乙二醇混合物之製造方法。 本發明另-目的係提供無需分離出實質上無水的對笨二
O:\88\884ll.DOC -10- 1316932 甲酸固體之對苯二甲酸/乙二醇混合物之製造方法，其係藉 由在酯化反應器中乙二醇所提供的焓，從脫色對苯二甲酸 >谷液將水蒸發。 本發明另一目的係提供無需分離出實質上無水的對苯二 甲酸固體之對苯二甲酸/乙二醇混合物之製造方法，其係使 用固體液體取代裝置，如離心器、過濾器或旋風分離器， 從脫色對苯二曱酸溶液將水移除。 在本發明之第一實施例中，提供一種羧酸/二醇混合物之 製造方法，.該方法包括將二酸添加至酯化反應器區内之脫 色羧酸溶液中，以去除水的部分，形成羧酸/二醇混合物； 其中該羧酸及二醇隨後於酯化區域中反應形成羥烷基酯 液。典型的’該羧酸係選自對苯二甲酸、異鄰苯二甲酸、 萘二甲酸、及其混合。 在本發明另一實施例中，提供一種羧酸/二醇混合物之-製 造方法，該方法包括下列步驟： ， (a) 於混合區中將粗羧酸粉體與水混合以形成粗羧酸溶 液，其中該羧酸係選自對苯二甲酸、異鄰苯二曱酸、萘二 曱酸、及其混合物； (b) 將粗羧酸溶液脫色以產生脫色羧酸溶液； (c) 視需要，將脫色羧酸溶液於閃蒸（flashing)區中閃蒸以 從脫色羧酸溶液中移除部分受污染之水；及 (d) 於酯化反應器區將二醇加入脫色羧酸溶液中，將部分 水蒸發以形成羧酸/二醇混合物；其中該羧酸及二醇隨後於 酯化區中反應，形成羥烷基酯流。 O:\88\88411.DOC -11 - 1316932 在本發明另一實施例中，提供一種對苯二甲酸/二醇混合 物之製造方法，該方法包括於酯化反應器區中蒸發含有二 醇之脫色對苯二甲酸溶液以除去水分，而形成對苯二甲酸/ 二醇混合物；其中該對苯二甲酸及二醇隨後於酯化區中反 應’形成經烧基酯液。 在本發明另一實施例中，提供一種對苯二曱酸/二醇混合 物之製造方法，該方法包括下列步驟： (a) 於混合區中將粗對苯二甲酸粉體與水混合以形成粗對 笨二甲酸溶:液； (b) 在反應器區中將粗對苯二甲酸溶液脫色以產生脫色對 苯二甲酸溶液； (c) 視需要’將脫色對苯二甲酸溶液於閃蒸區中閃蒸以從 脫色對苯二甲酸溶液中移除部分水；及 (d) 於醋化反應器區將二醇加入脫色對苯二曱酸溶液中1 將部分水移除以形成對苯二甲酸/二醇混合物；其中該對輩 二曱酸及二醇隨後反應，形成羥烷基酯流。 在本發明另一實施例中，提供一種羧酸/二醇混合物之製 造方法’該方法包括藉由添加二醇於液體去除區移除對苯 二甲酸水性漿液中部分受對曱苯曱酸污染之水，以形成羧 酸/二醇混合物。 在本發明另一實施例中，提供一種竣酸/二酵混合物之製 造方法，該方法包括下列步驟： (a)於混合區中將粗羧酸粉體與水混合以形成粗羧酸溶 液；
O:\88\884U.DOC -12- 1316932 (b) 將粗羧酸溶液於反應器區内脫色以產生脫色羧酸溶 液； (c) 於結晶作用區中將脫色羧酸溶液結晶，形成對苯二甲 酸水性漿液；及 (d) 藉由於液體去除區中添加二醇移除該對苯二甲酸水性 水液中部分党污染之水，以產生該羧酸/二醇混合物。 在本發明另一實施例中，提供一種對苯二甲酸/乙二醇混 口物之製造方法’該方法包括藉由添加二醇於液體去除區 中移除對笨二甲酸水性漿液中部分受對甲苯曱酸污染之 水，以產生對苯二曱酸/二醇混合物。 在本發明另一實施例中，提供一種對苯二甲酸/乙二醇混 合物之製造方法，該方法包括下列步驟： (a) 於混合區中將對苯二曱酸粉體與水混合以形成粗對苯 二甲酸溶液； _. (b) 將粗對苯二甲酸溶液於反應器區内脫色以形成脫色詩 苯二甲酸溶液； (c) 於結晶作用區中將脫色對苯二曱酸溶液結晶，形成對 苯二甲酸聚液；及 (d) 藉由於液體去除區中添加二醇移除該對苯二甲酸漿液 中部分受曱苯曱酸污染之水，以產生對苯二甲酸/二醇混合 物。 在閱讀本揭示内容後，其他熟習此項技藝者會更加明瞭 該等目的及其他目的。 【實施方式】
O:\88\884I1.DOC -13- 1316932 在本發明之第一實施例中，提供一種製造羧酸/二醇混合 物之方法’該方法包括於酯化反應器區中將二醇添加至脫 色缓酸溶液中，以從羧酸/二醇混合物中去除水分；其中該 羧酸係選自對苯二曱酸、異鄰苯二曱酸、萘二曱酸、及其 組合；其中該羧酸及二醇與酯化區中隨後反應，形成羥烷 基s旨液。 醋化反應器區、脫色羧酸溶液及羧酸溶液之製造方法， 隨後描述於本發明之第二實施例中。 本發明冬第二實施例中，提供一種羧酸/二醇混合物之製 造方法，如圖1所示。 步驟（1)包括將導管105中的粗羧酸粉體與導管U5中的水 於混合區110中混合，而於導管12〇中形成粗羧酸混合液； 典型的，該羧酸係選自對苯二曱酸、異鄰苯二曱酸、萘二 曱酸、及其混合物。導管丨05中的粗羧酸粉體與導管丨i5_中 的水，可用任何本項技藝中所已知之方法於混合區丨丨〇中旄 合。混合區110可以是任何可用來混合粗羧酸粉體之容器或 3X備。混合區1 1 〇之溫度及壓力需足以將導管丨〇5中的粗羧 酸粉體與導管115中的水完全溶液化。典型的，導管1〇5中 的粗缓酸粉體與導管115中的水於混合區110中溶液之濃度 為15-35%重量比。 v驟（2)為於反應器區丨25將導管丨2〇中粗羧酸混合液脫 色，以產生脫色粗羧酸混合液丨3 5。 導管m中粗羧酸溶液之脫色可用本項技藝中任何已知 之方法完成。較佳的，可藉由將導管12()中粗脫色叛酸溶液 O:\88\88411.DOC -14- 1316932 與導管130中的氫’在催化劑的存在下於反應器區125中反 應，產生脫色羧酸溶液。 對於反應器區1 25 ’在其形式或結構上並無特別之限制， 只要其排列可使導管130中所供應的氫’有效的導管12〇中 粗緩酸溶液與反應器區125中之催化劑緊密接觸。典型的， 該催化劑通常是單一第VIII族金屬或第VIII族金屬組合。較 佳的，該金屬係選自鈀、釕、铑及其組合。最佳的催化劑 為把。典型的’該催化劑最好是承載於多孔性碳上。 反應器暉125包括一氫化反應器，其係在足以氫化導管 120中粗羧酸溶液之黃色特徵化合物之溫度及壓力下操 作。藉由氫化處理，粗羧酸溶液中黃色特徵之化合物，可 轉化為無色的衍生物。導管135中脫色粗羧酸溶液之顏色b* 係介於0_5至4間。較佳的，導管135中脫色粗羧酸溶液之顏 色係介於0.5至2_0間。最佳的係介於〇5至工」間。y為一種 三色屬性，係以分光反射率為基準之儀器來測量。該顏| 可用本項技藝已知之任何裝置來測量。Hunter撕咖抓χΕ 儀為典型的測量裝置。正向讀數顯示黃色程度(或藍色吸收 率），同時負向讀數顯示藍色程度（或黃色吸收度）。 導g 130中的氫係以足以將導管12〇令粗竣酸聚液之黃色 特徵化合物減為無色衍生物之速率供料。纟中導管135中 脫色粗羧酸溶液之b*顏色係介於〇5至4間。 步驟（3)包括，視需要，將脫色叛酸溶液135於閃蒸區145 中閃蒸，以從導管135中脫色粗羧酸溶液去除水的部分。該 ㈣水溶液135之閃蒸可用任何本項技藝t已知之方法來
O:\88\88411.DOC -15- 1316932 完成。典型的，-種或許多容器皆可用來完成閃蒸。閃蒸 區145中，經由導管15〇可將水分及殘餘的氫以蒸氣方式去 除。該％蒸容器係在足以去除水的部分之溫度及壓力下操 作。另一種選擇為，閃蒸區145可以如導管14〇所示，將其 省略。 步驟（4)包括將導管ι7〇中的二醇添加至導管155中脫色羧 酸溶液。水的部分經由導管165從酯化反應器區16〇去除， 於酯化反應器區160中形成該羧酸/二醇混合物。該羧酸及 二醇隨後反應形成羥烷基酯液175。該羥烷基酯液175包括 一個羥烷基酯化合物。 導官170中的—醇係以替代水的方式導入，作為主要溶 液。其可經由導管170導入二醇飽和液體，在足以將水蒸發 的溫度下來完成。較佳的，導管17〇中的二醇，係以飽和或 過熱的瘵氣導入。該導管17〇中的二醇係選自乙二醇、二伸 乙甘醇、正丁二醇、異丁二醇、正聚乙二醇^心丁二醇、j 己烷二甲醇、及其混合物。較佳的，導管1 70中的二醇為乙 一醇。另外’外部熱源可用來導入足夠的焓將水蒸發，經 由導管165排出。該羥烷基酯液係經由導管175排出。 s亥酯化器區1 60係在足以從羧酸混合物中製造羥乙基之 咖度下操作。該酯化器區} 6〇包含一個酯化反應器。該酯化 作用可用任何本項技藝中已知之方法來完成。 本發明第三實施例中對笨二曱酸/二醇混合物之製造方 法包括蒸發酯化器區中之脫色對苯二曱酸溶液與二醇，以 從對笨二曱酸/二醇混合物中將水的部分去除；其中該對苯 O:\88V884ll.DOC -16- 1316932 二曱酸及二醇隨後於酯化區中反應形成羥烷基酯液。 酯化反應器區、脫色對苯二甲酸溶液及該脫色對苯二甲 酸浴液之製造方法卩逍後描述於本發明第四實施例中。 本發明第四實施例中提供一種對苯二甲酸/二醇混合物 之製造方法，如圖2所示。 步驟（1)包括將導管205中的粗對苯二甲酸粉體與導管215 中的水於混合區210中混合，而於導管22〇中形成粗對苯二 甲酸溶液。導管205中的粗對苯二曱酸粉體與導管215中的 水，可用任何本項技藝中所已知之方法混合。原料為導管 205中具有特定物性之粗對苯二曱酸，其不同於美國專利 5,095，146及5，175,355所描述的，該等專利係以引用的方式 併入本文中。特別的，導管205中的粗對苯二甲酸粉體之對 甲笨甲酸及4-羧基苯甲醛總量以重量為基準係低於9〇〇 ppm，較佳的係低於500 ppm，最佳的係低於25〇 ppm。導 管205中的粗對本一甲酸粉體之另一特性為其顏色以 係低於7。較佳的’其顏色以b*計係介於4和6間。 混合區210可以是任何能混合導管2〇5中之粗對笨二曱酸 叙體與導官215中之水的容器或設備。導管205中之粗對笨 二甲酸粉體與導管215中之水於混合區210中溶解，而於導 管220產生粗對苯二曱酸溶液。將混合區21 〇中之粗對苯二 曱酸及水加熱至230°C或更高的溫度以便於混合區2 1 〇中溶 解導管205中之粗對苯二曱酸粉體，而產生導管220中之粗 對本二甲酸溶液。較佳的，該混合區210中之粗對苯二曱酸 漿液係加熱至240°C至30(TC的溫度範圍。混合區的壓力為 O:\88\8841l.DOC -17- 1316932 900 (pSla)至140〇磅每平方吋絕對壓（psia)，以於混合區2i〇 中溶解導管2〇5中之粗對苯二甲酸粉體。一般而言，粗對苯 一甲酸溶液中之粗對苯二甲酸濃度為15%至30〇/〇重量比。較 佳的為20%至30%重量比。 步驟（2)包括於反應器區225將導管22〇中之粗對苯二甲酸 浴液脫色’以於導管235中形成脫色對苯二甲酸溶液。 導官220中粗對苯二甲酸溶液之脫色可用本項技藝中任 何已知之方法來完成。較佳的係在反應器區225中催化劑存 在下，將等管220中之粗對苯二甲酸溶液與導管23〇中氫反 應’產生脫色對苯二甲酸溶液。 對於反應器區225，在其形式或構造上並無特別限制，只 要疋其排列能讓導管230中氫氣之供應，有效將導管22〇中 之粗對笨一甲酸溶液與反應器區之催化劑緊密接觸。一般 而言，該催化劑通常單一的第VIII族金屬或第νπι族金屬冬 組合。較佳的該催化劑係選自鈀、釕、铑及其組合。最j 的催化劑為鈀。典型的，該催化劑最好是承載於多孔性碳 上。 反應器區225包括一個氫化反應器，其係在23(rc或更高 的溫度下操作。較佳的，該氫化反應器係在24(rc至3〇〇<5(： 範圍中操作。該氫化反應器係在90〇1^4至140〇1^4的壓力 下操作，且氫氣部分壓力至少為1〇〇 psia〇較佳的，氫氣部 分壓力係在100至300 psia範圍。藉由氫化處理，粗對笨二 甲酸溶液中之黃色特性化合物轉化為無色的衍生物。此 外’該反應器區將4-羧基苯甲醛轉化為對甲苯甲酸。導管 O:\88\884I1.DOC -18- 1316932 230中氫氣供料速率為，至少是i 5倍之將導管22〇中粗對苯 二甲酸溶液中的4-羧基苯甲醛轉化為對甲苯甲酸所需之莫 耳比率。較佳的，導管230中氫氣供料速率為，至少2倍之 將導管220中粗對苯二曱酸溶液之4_羧基苯曱醛轉化為對 甲苯甲酸所需之莫耳比率。導管235中對苯二甲酸脫色溶液 之b*顏色係介於〇.5至4間。較佳的，導管235中對苯二曱酸 溶液之b*顏色係介於〇_5至2間。最佳的’導管235中脫色對 苯二甲酸溶液之b*顏色係介於〇·5至1.5間。 步驟（3)包括，視需要，將脫色對苯二曱酸溶液235於閃蒸 區245中閃蒸，以從脫色粗對苯二甲酸水溶液235中去除水 250的部分。該對苯二甲酸水溶液235之閃蒸可用任何本項 技藝中已知之方法來完成。典型的，一種或許多容器皆可 用來完成閃蒸。閃蒸區245中，經由導管250可將水及殘餘 的氫以蒸氣方式去除。該閃蒸容器係在15〇t或更高之溫考 下操作。較佳的，該閃蒸容器係在155<t至26〇<t範圍下才| 作。閃蒸容器係在75 ?84至14〇〇 psia壓力下操作。各種特 定的操作範圍係依經由導管25〇所去除之水量而定。另一種 選擇為，閃蒸區245可以如導管240所示，將其省略。 步驟（4)包括將導管270中的二醇添加至導管255之脫色對 苯二甲酸溶液中，於酯化反應器區26〇中經由導管265將水 的部分去除，以於酯化反應器區26〇中形成該對苯二甲酸/ 二醇混合物。該對苯二甲酸及二醇反應形成羥烷基酯液 275該輕烧基酯液2 7 5包括一個經炫基g旨化合物。 導管270中的二醇係以替代水的方式導入，作為主要溶
O:\88\884I1.DOC -19- 1316932 液。其可經由導管270導入二醇飽和液體，在15(rc至3〇〇它 的溫度祀圍下來完成。較佳的，導管270中的二醇係以飽和 或過熱的蒸氣導人，其係在15代至3⑻。c溫度㈣以帶有 足夠焓之形式將水經由導管265排出。該導管27〇中的二醇 係選自乙二醇、二伸乙甘醇、正丁二醇、異丁二醇 '正聚 乙二醇M-丁二醇、環己烷二甲醇、及其混合物。較佳的， 導官270中之二醇為乙二醇。另外，外部熱源可用來導入足 夠的焓將水蒸發，經由導管265排出。該羥烷基酯液係經由 導管2 7 5排出。 酯化反應器區260係在240°C或更高的溫度下操作。較佳 的，該酯化反應器區260係在26(TC至28(TC的溫度下操作。 S曰化反應器區260係在40 psia至100 psia的壓力下操作，以 有效使對本一甲酸/二醇混合物2 7 5醋化，產生對苯二甲酸 之經乙基酯。 在本發明之第五實施例中，羧酸/二醇混合物之製造方 包括在液體去除區中加入二醇以將受污染水的部分去除， 而產生該羧酸/二醇混合物。 液體去除區、水溶液及該水溶液之製作方法，隨後描述 於本發明之第六實施例中。 本發明之第六實施例’提供一種叛酸/二醇混合物之製造 方法，如圖3所示。 步驟（1)包括將導管305中的粗羧酸粉體與導管315中的水 於混合區3 10中混合，而於導管320中形成粗羧酸混合液。 導管305中的粗羧酸粉體與導管315中的水，可用本項技蓺 O:\88\884ll.DOC -20- 1316932 中任何已知之方法於混合區310中混合。其原料為該導管 305中之粗羧酸。典型的，該羧酸係選自對苯二甲酸、異鄰 苯二曱酸、萘二甲酸、及其混合物。混合區3 1〇可以是能用 來混合導管305中粗羧酸粉體與導管315中之水的任何容器 或設備。 混合區310中之導管305中的粗羧酸粉體與導管3丨5中的 水，係加熱至足以將混合區310中之導管3〇5中的粗羧酸粉 體溶解之溫度，以產生導管320中粗羧酸溶液。混合區31〇 之壓力為足以將混合區310中之導管305中的粗羧酸粉體溶 解之壓力。一般而言，粗羧酸溶液中之粗羧酸濃度為丨5% 至3 5 °/。重量比。 '' 步驟（2)為於反應器區325將導管320中粗羧酸混合液脫 色’以於導管330中產生脫色羧酸混合液。 導管320中粗羧酸溶液之脫色可用本項技藝中任何已知 之方法完成。較佳的，可藉由將導管320中粗脫色羧酸溶赢 與導管330中的氫，在催化劑的存在下於反應器區325中反 應’產生脫色竣酸溶液。 對於反應器區3 2 5 ’在其形式或結構上並無特別限制，只 要其排列可使導管330中所供應的氫，有效的讓導管32〇中 粗羧酸溶液與反應器區中之催化劑緊密接觸。典型的，該 催化劑通常是單一第VIII族金屬或第VIII族金屬組合。較佳 的’該金屬係選自鈀、釕、铑及其組合。最佳的催化劑為 把。典型的，該催化劑最好是承載於多孔性碳上。 反應器區325包括一氫化反應器’其係在足以將導管320 O:\88\884ll.DOC -21 - 1316932 由導官370導入液體去除區360中。經由導管365將液體去除 區中又/亏染水去除，可用各種技術來完成，其包括（但不限 於）漩渦分離器、離心器、及過濾器。液體去除區36〇之主 要因素為溫度範圍的選取，典型的污染物較佳的係餘留在 母液内而不是餘留在羧酸中。最終的羧酸/二醇混合物係經 由導官375移出。該最終導管375中羧酸/二醇混合物適合作 為羧酸與二醇酯化產生羧酸酯之原料。 在本發明之第七實施例中，對苯二甲酸/二醇混合物之製 這方法包括在液體去除區中加入二酵以將受對曱苯甲酸污 染水的部分去除’而產生該對苯二曱酸/二醇混合物。 液體去除區、對苯二甲酸水性漿液及該水性漿液之製作 方法’隨後描述於本發明之第八實施例中。 本發明第八實施例中提供一種對苯二曱酸/二醇混合物 之製造方法，如圖4所示。 步驟（1)包括將導管405中的粗對苯二甲酸粉體與導管41;5 中的水於混合區410中混合’而於導管420中形成粗對苯二 曱酸溶液。導管405中的粗對苯二甲酸粉體與導管415中的 水，可用任何本項技藝中所已知之方法混合。起始原料為 導管405中之粗對苯二甲酸。導管4〇5中的粗對苯二甲酸粉 體之對曱苯曱酸及4-羧基苯曱醛總量以重量為基準係低於 6000 ppm。導管405中的粗對苯二甲酸粉體之另一特性為其 顏色以b*計係低於7。較佳的，其顏色以b*計係介於4和6 間。將導管405中的粗對苯二甲酸粉體導入混合區41〇中。 混合區410可以是任何能混合導管4〇5中之粗對苯二甲酸粉 O:\88\884I1.DOC -23- 1316932 體與導管415中之水的容器或設備。 將混合區41 〇中之粗對苯二曱酸及水加熱至23(rc或更高 的溫度以便於混合區410中溶解導管405中之粗對苯二甲酸 粉體’而產生導管420中之粗對苯二甲酸溶液。較佳的，該 混合區410中之粗對苯二甲酸溶液係加熱至240。〇至3〇〇。〇 的溫度範圍。混合區的壓力為900 (psia)至1400镑每平方对 絕對壓（psia)，以於混合區410中溶解導管405中之粗對苯二 曱酸粉體。一般而言，粗對苯二曱酸溶液42〇中之粗對苯二 甲酉文405濃寒為15%至35%重量比。較佳的為2〇%至3〇%重量 比。 步驟（2)包括將反應器區425中之導管420之粗對苯二曱酸 溶液脫色’以於導管435中形成脫色對苯二曱酸溶液。 導管420中粗對苯二曱酸溶液之脫色可用本項技藝中任 何已知之方法來完成。較佳的係在反應器區425中之催化劑 存在下，將導管420中之粗對苯二甲酸溶液與導管43〇中g 氫反應，產生脫色對苯二曱酸溶液。 對於反應器區425，在其形式或構造上並無特別限制，只 要是其排列能讓導管430中氫氣之供應，有效將導管42〇中 之粗對苯二甲酸溶液與反應器區之催化劑緊密接觸。一般 而言，該催化劑通常單一的第VIII族金屬或第νιπ族金屬之 組合。較佳的該催化劑係選自鈀、釕、铑及其組合。最佳 的催化劑為鈀。典型的，該催化劑最好是承載於多孔性碳 上。 反應器區425包括一個氫化反應器，其係在23〇它或更高 O:\88\884n.DOC _ 24 - 1316932 壓力範圍為從75至1400 psia。 步驟（4)包括藉由添加導管47〇中的二醇至液體去除區46〇 中經由導管465將水性漿液455中受對甲酸甲苯污染水的 部分去除，以於導管475中產生對苯二曱酸/二醇混合物。 液體去除區460之主要目的是以導管47〇中二醇來取代受 對曱苯曱酸污染的水。該導管470中的二醇係選自乙二醇、 二伸乙甘醇、正丁二醇、異丁二醇、正聚乙二醇M-丁二醇、 環己烧二曱醇、及其混合物。較佳的，導管470中之二醇為 乙二醇。導管470中二醇係經由導管470導入液體去除區460 中。經由導管465將液體去除區中受對曱苯曱酸污染水去 除’可用各種技術來完成’其包括（但不限於）旋渦分離法、 離心法、及過濾法。液體去除區460係在120。(3至270°C溫度 範圍下操作，較佳的係在120°C至150。(：範圍。受對曱苯曱 酸污染水係經由導管465移除。最終的對苯二甲酸/二醇免 合物係經由導管475移出。該最終導管475中對苯二曱酸/三 醇混合物適合作為對苯二甲酸與二醇酯化產生對苯二甲酸 酯之原料。 【圖式簡單說明】 圖1說明本發明之一實施例。其係提供一種利用羧酸粉體 產生羧酸/二醇混合物之方法，使羧酸及二醇隨後反應形成 經烧基酯液。 圖2說明本發明另一實施例。其係提供一種利用對苯二曱 酸粉體產生對苯二甲酸/二醇混合物之方法’使對苯二甲酸 及二醇隨後反應形成羥烷基酯液。 O:\88\88411.DOC -26- 1316932 種利用羧酸粉體 圖3說明本發明另一實施例。其係提供一 產生缓酸/一醇混合物之方法。 圖4說明本發明又另一實施例。其係提供一種利用粗對苯 二甲酸粉體產生對苯二甲酸/二醇混合物之方法。 【圖式代表符號說明】 105 導管 110 混合區 115 導管 120 導管 125 反應器區 130 導管 135 導管 140 導管 145 閃蒸區 150 導管 155 導管 160 酯化反應器區 165 導管 170 導管 175 經燒基酯液 205 導管 210 混合區 215 導管 220 導管
O:\88\884I1.DOC -27- 反應器區 導管 導管 導管 閃蒸區 導管 導管 酯化反應器區 導管 導管 羥烷基酯液 導管 混合區 導管 導管 反應器區 導管 導管 導管 結晶區 導管 導管 液體去除區 導管 -28- 導管 導管 導管 混合區 導管 導管 反應器區 導管 導管 導管 結晶區 導管 導管 液體去除區 導管 導管 導管 -29-

Claims (1)

  1. 彌128109號專利申請案 ：^請專利範圍替換本(98年6月 υ y---------- 年月曰修正本 拾、申請專利範圍： 1· 一種製造羥烷基醋流之方法，該方法包括將二醇添加至 s旨化反應器區内之脫色羧酸溶液中，以去除部分水而形 成該羧酸/二醇混合物；其中該羧酸及二醇隨後於該酯化 區中反應形成羥烷基酯液β 2. 根據申請專利範圍第丨項之方法，其中該羧酸係選自對 苯二曱酸、異鄰苯二曱酸、萘二甲酸、及其混合物。 3. 一種製造羥烷基酯流之方法，該方法包括下列步驟： (a) 於混合區中將粗羧酸粉體與水混合以形成粗缓酸 溶液’其中該羧酸係選自對苯二曱酸、異鄰苯二曱酸、 萘二曱酸、及其混合物； (b) 將粗羧酸溶液脫色以產生脫色羧酸溶液； (c) 視需要，將脫色缓酸溶液於閃蒸區中閃蒸以從脫色 幾酸溶液中移除部分受污染之水；及 (d) 於酯化反應器區將二醇加入脫色羧酸溶液中，將部 分水蒸發以形成羧酸/二醇混合物；其中該羧酸及二醇隨 後於醋化區中反應，形成經烧基g旨流。 4· 一種製造羥烷基酯流之方法，該方法包括於酯化反應器 區中將二醇添加至該脫色對苯二曱酸溶液中以除去部 分水，形成該對苯二曱酸/二醇混合物；其中該對苯二曱 酸及二醇隨後於該酯化區中反應，形成羥烷基酯流。 5. —種製造羥烷基酯流之方法，該方法包括下列步驟： (a)於混合區中將粗對苯二曱酸粉體與水混合以形成 88411-980609.doc 1316932 粗對苯二甲酸溶液，· (b) 在反應器區中將粗對苯二甲酸溶液脫色以產生脫 色對苯二甲酸溶液； (c) 視需要’將脫色對苯二曱酸溶液於閃蒸區中閃蒸以 從脫色對苯二曱酸溶液中移除部分水；及 (d) 於醋化反應器區將二醇添加至脫色對苯二曱酸溶 液中’將部分水移除以形成對苯二甲酸/二醇混合物；其 中該對苯二甲酸及二醇隨後於該酯化區中反應，形成羥 烧基醋流。 6·根據申請專利範圍第5項之方法，其中該脫色作用係藉 由在催化劑的存在下於該反應器區中將該粗對苯二甲 酸溶液與氫反應，產生脫色羧酸溶液來完成。 7 ·根據申請專利範圍第5項之方法，其中該對苯二甲酸粉 體含有以重量計低於900 ppm之對甲苯甲酸及4-叛基苯 甲醛濃度。 8. 根據申請專利範圍第5項之方法，其中該閃蒸係於75 psia與1400 psia壓力間及高於150。(：溫度下發生。 9. 根據申請專利範圍第5項之方法’其中該添加作用係在 咼於240 C溫度下及40 psia至100 psia壓力間發生。 1 〇 ·根據申請專利範圍第5項之方法，其中該二醇係以介於 150°C至300°C溫度間導入該酯化反應器中。 11. 一種製造羧酸/二醇混合物之方法，該方法包括藉由於液 體去除區添加二醇移除對苯二曱酸水性漿液中部分受 對曱苯曱酸污染之水，以產生該羧酸/二醇混合物。 88411-980609.doc -2- 1316932 12. —種製造羧酸/二醇混合物之方法，該方法包括下列步 驟： (a) 於混合區中將粗羧酸粉體與水混合以形成粗羧酸 溶液； (b) 將粗羧酸溶液於反應器區内脫色以產生脫色羧酸 溶液； (c) 於結晶作用區中將脫色羧酸溶液結晶，形成對苯二 曱酸水性漿液；及 (d) 藉由於液體去除區中添加二醇移除該對苯二甲酸 水性漿液中部分受污染之水，以產生該羧酸/二醇混合 物。 13. 根據申請專利範圍第3或12項之方法，其中該脫色係藉 由在催化劑的存在下於該反應器區中將該粗羧酸溶液 與氫反應’產生脫色羧酸溶液來完成。 14. 根據申請專利範圍第12項之方法，其中該粗羧酸溶液中 之粗羧酸ί農度係介於15 %至3 5 °/。重量比之範圍間。 15. 根據申請專利範圍第π項之方法，其中該反應係在氫的 供應速率足以產生b*顏色介於〇.5至4間之脫色羧酸溶液 情況下發生。 16. —種製造對苯二曱酸/二醇混合物之方法，該方法包括藉 由於液體去除區中添加二醇移除對苯二曱酸水性毂液 中部分受對曱苯曱酸污染之水，以產生對苯二曱酸/二醇 混合物。 17. —種對苯二曱酸/二醇混合物之製造方法，該方法包括下 88411-980609.doc -3 - 1316932 列步驟： (a) 於混合區中將對苯二曱酸粉體與水混合以形成粗 對苯二曱酸溶液； (b) 將粗對苯二甲酸溶液於反應器區内脫色以形成脫 色對苯二甲酸溶液； (c) 於結晶作用區中將脫色對苯二甲酸溶液結晶，以從 該脫色對苯二甲酸溶液去除部分水形成對苯二甲酸水 性漿液；及
    (d) 藉由於液體去除區中添加二醇移除該對苯二甲酸 水性漿液中部分受甲苯曱酸污染之水，以產生對苯二曱 酸/二醇混合物。 18.根據中請專利範圍第17項之方法，其中該脫色係藉由在 催化劑的存在下於該反應器區中將該粗對苯二甲酸溶 液與氫反應，產生該脫色羧酸溶液來完成。 19·根射請專利範圍第17項之方法，其中該對苯二甲酸粉
    體含有以重量計低於_〇 ppm之對甲苯甲酸及心缓基苯 甲醛濃度。 12、16或17項之 乙甘醇、正丁二 醇、環己烷二甲 20.根據申請專利範圍第丨、3、4、$、u 方法，其中該二醇係選自乙二醇、二 醇、異丁二醇、正聚乙二醇、1，4_ 丁 醇、及其混合物。 21. 根據申請專利範圍第5或17項 X項之方法，其中該粗對苯二 曱酸粉體具有低於7之b*顏色。 22. 根據申請專利範圍第5或17 . . ^ a ^ 貝 < 方法’其中該混合係發 88411-980609.doc -4- 1316932 生於900 Psia至1400 psia壓力間。 23. 根據申請專利範圍第項之方法其中該粗對苯二 曱酸溶液中之粗對苯二甲酸濃度係介於15%至洲重量 比之範圍間。 24. 根據申請專利範圍第6或18項之方法，其中該反應係在 高於23(TC溫度下及9〇〇 _至丨4〇〇 _壓力間發生。 25. 根據中請專利範圍第㈣叫之方法，其中該反應係在 氫的流速為至少h5倍之將該粗對苯二甲酸溶液中之4_ 羧基苯甲酸轉化為對甲苯甲酸所需之莫耳比率之情況 下發生。 26. 根據申請專利範圍第6或18項之方法，其中該反應器區 中催化劑包括一種第VIII族金屬或其組合。 27·根射請專利範圍第17項之方法，其中該結晶係於高於 150°C溫度下及介於75psi^14〇〇psia壓力間發生。 28. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中該二醇之添加係 在介於120°C至270°C溫度間發生。 29. 根據巾請專利範圍第17項之方法，其中該二醇係在介於 至300C溫度間導入液體去除區中。 3〇·根據申請專利範圍第12或17項之方法，其中該液體去除 區中包3至）-種選自璇渦分離器、過遽器及離心器等 物之裝置。 3!•㈣申請專利範圍第17項之方法，其中該對苯二甲酸水 冷液中之對苯二甲酸濃度係介於2〇%至6〇%重量比間。 32. -種對苯二甲酸水性漿液，其包括咖至儀重量比之 88411-980609.doc -5- 1316932 對苯二甲酸，範圍為60至90°/。重量比之水及脫色體；其 中該脫色體之總組合物係低於200 ppm ;其中該脫色體 含有芴酮二叛酸（fluorenonedicarboxylic acid) ° 3 3. —種製造羥烷基酯流之方法，其包含將二醇加入對苯二 曱酸水性漿液中，形成包含對苯二甲酸二醇及水之對苯 二甲酸/二醇混合物；其中該對苯二曱酸之量係大於40 重量％ ;其中水與二醇之質量比範圍為〇.〇1:1至1.5:1。 3 4. —種無需分離出實質上無水的羧酸固體而由粗羧酸粉 體製造對苯二甲酸/二醇混合物之方法。 3 5. —種無需分離出實質上無水的對苯二曱酸固體而由粗 對苯二曱酸粉體製造對苯二甲酸/二醇混合物之方法。
    88411-980609.doc 6-
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