專利名稱：制備芳香羧酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備芳香羧酸的方法。
背景技術(shù)：
通常，由對(duì)二甲苯等氧化制得對(duì)苯二甲酸粗品，通過固液分離步驟得到餅狀的含有作為溶劑的醋酸的對(duì)苯二甲酸粗品，然后干燥得到作為產(chǎn)品的對(duì)苯二甲酸粗品。并且，通過將該對(duì)苯二甲酸粗品溶解在水中，還原雜質(zhì)，進(jìn)行結(jié)晶，然后進(jìn)行固液分離步驟，制得餅狀經(jīng)純化的含水對(duì)苯二甲酸。通過干燥該餅狀的純化對(duì)苯二甲酸，得到純化對(duì)苯二甲酸產(chǎn)品。
而且，在上述所有情況下，都是使用干燥機(jī)進(jìn)行干燥。通過這種于燥機(jī)干燥時(shí)，蒸發(fā)的溶劑如醋酸和水伴隨該干燥機(jī)所用的通風(fēng)氣流，排到干燥機(jī)外。
然而，很多情況下，對(duì)苯二甲酸細(xì)粉組成的固體混合在所述干燥機(jī)排出的氣化溶劑中。如果以這種方式將該固體棄去，會(huì)使各步驟的產(chǎn)率降低，這樣對(duì)該固體的處理就成為問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是回收干燥步驟的廢氣中含有的固體并設(shè)計(jì)對(duì)其再利用。
本發(fā)明為解決上述問題，采用包括下述步驟(A)-(D)的制備方法制備芳香羧酸(A)氧化步驟，在催化劑存在下，用主成分為醋酸的溶劑中的分子氧來氧化烷基芳香化合物，得到芳香羧酸；(B)固液分離步驟，通過固液分離，將制得的芳香羧酸漿液分離成芳香羧酸濾餅以及主成分為醋酸的母液；(C)清洗步驟，用清洗液清洗制得的芳香羧酸濾餅；以及(D)干燥步驟，清洗后蒸發(fā)除去芳香羧酸濾餅上殘留的附著液，得到芳香羧酸晶體；其中，將廢氣中挾帶的芳香羧酸晶體在回收裝置中與液體接觸并回收，所述廢氣中含有因蒸發(fā)除去而產(chǎn)生的溶劑蒸氣，然后部分或全部的該回收物質(zhì)被送到前述步驟(A)。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方案的流程圖，包括對(duì)苯二甲酸粗品的制備步驟(第一制備步驟)以及高純度對(duì)苯二甲酸的制備步驟(第二制備步驟)；圖2是表示本發(fā)明的干燥機(jī)與回收裝置之間關(guān)系的示意圖。
具體實(shí)施例方式
順便提一下，關(guān)于附圖中的參考數(shù)字和標(biāo)記，1表示氧化反應(yīng)器；2和13表示結(jié)晶槽；3和14表示固液分離機(jī)；4和15表示干燥機(jī)；5和16表示回收裝置；11表示混合槽；21表示溶劑成分除去裝置；22表示管道；23表示噴霧裝置；A表示烷基芳香化合物；B表示溶劑；C、D和K表示芳香羧酸漿液；E和L表示芳香羧酸濾餅；F和M表示分離母液；G表示芳香羧酸晶體；H表示水介質(zhì)；I表示溶液；J表示還原處理液；N表示高純度芳香羧酸晶體；P和Q表示廢氣；R和S表示液體；X和Y表示回收漿液。
下面將詳細(xì)描述本發(fā)明。
通常，本發(fā)明的芳香羧酸制備方法包括第一制備步驟和第二制備步驟，所述第一制備步驟是氧化烷基芳香化合物以制備含雜質(zhì)的芳香羧酸，所述第二制備步驟是還原第一制備步驟制得的含雜質(zhì)的芳香羧酸中的雜質(zhì)，并在結(jié)晶后固液分離以制備純化的芳香羧酸。
這里，所述烷基芳香化合物可舉出對(duì)二甲苯等；所述雜質(zhì)可舉出4-羧基苯甲醛等；所述芳香羧酸可舉出對(duì)苯二甲酸。
所述第一制備步驟由圖1所示的下述步驟構(gòu)成。
(A)氧化步驟，將烷基芳香化合物A和主成分為醋酸的溶劑B加入到氧化反應(yīng)器1中并進(jìn)行混合，在催化劑存在下用前述溶劑B中的分子氧來氧化烷基芳香化合物，得到芳香羧酸；(A’)選擇性的結(jié)晶步驟，將得到的芳香羧酸漿液C加入到結(jié)晶槽2中，通過降壓冷卻而結(jié)晶，使溶解在母液中的芳香羧酸結(jié)晶；(B)固液分離步驟，將制得的芳香羧酸漿液D加入到固液分離機(jī)3中，進(jìn)行固液分離，分離出芳香羧酸濾餅以及主成分為醋酸的母液F；(C)清洗步驟，用清洗液清洗制得的芳香羧酸濾餅；以及(D)干燥步驟，前述的清洗后用干燥機(jī)4蒸發(fā)除去芳香羧酸濾餅E上殘留的附著液體，得到芳香羧酸晶體G。
由前述步驟(A)形成的芳香羧酸漿液C含有作為氧化中間體的所述雜質(zhì)。
前述步驟(B)和(C)可在一個(gè)裝置中進(jìn)行。采用這樣的方法可減少需要的設(shè)備，由此提高生產(chǎn)效率。
所述第二制備步驟中，首先，在混合槽11中混合通過所述烷基芳香化合物的氧化反應(yīng)制得的含雜質(zhì)的芳香羧酸晶體G和含水的水介質(zhì)H，在高溫高壓的條件下將所述芳香羧酸晶體G溶解在水介質(zhì)H中。然后，將得到的溶液I加入到氫化反應(yīng)器12中，用氫氣還原前述雜質(zhì)。接著，將得到的還原處理液J加入到結(jié)晶槽13中，通過降壓冷卻進(jìn)行結(jié)晶步驟。然后，將得到的芳香羧酸漿液K加入到固液分離機(jī)14中，進(jìn)行固液分離步驟，同時(shí)清洗得到的濾餅，得到主要由固體成分組成的含有純化芳香羧酸的濾餅L，以及主要由液體構(gòu)成的分離母液M。使該芳香羧酸濾餅L在干燥機(jī)15中蒸發(fā)溶劑成分，將蒸發(fā)的溶劑成分排出干燥機(jī)，以制備純化的芳香羧酸N。
在前述的第一制備步驟和第二制備步驟任意之一中，在干燥機(jī)4或15中，飛散的芳香羧酸晶體細(xì)粉挾帶在廢氣P或Q中，所述廢氣中含有因蒸發(fā)除去而產(chǎn)生的溶劑蒸氣。通過將該廢氣P或Q送入回收裝置并與液體接觸來回收前述芳香羧酸晶體細(xì)粉。如圖1中I或I’所示，部分或全部芳香羧酸晶體作為回收物質(zhì)被送到所述步驟(A)或混合槽11中。借此，飛散的芳香羧酸細(xì)粉由干燥機(jī)4或15回收，以便對(duì)其進(jìn)行再利用。
對(duì)于所述回收裝置，如圖1所示，可列舉出使用所述液體R或S的回收裝置5或16。
使用了所述液體R或S的回收裝置5或16是使所述液體R或S噴射到所述廢氣P或Q中的裝置，由此使所述廢氣P或Q中的細(xì)粉狀芳香羧酸吸附到所述液體R或S上，并將其回收。當(dāng)使用液體R或S時(shí)，優(yōu)選使用相應(yīng)的溶劑。具體地，優(yōu)選使用醋酸等脂肪族羧酸或者水作為液體R或S。特別地，更優(yōu)選醋酸等脂肪族羧酸用作液體R，更優(yōu)選水用作液體S。使用上述液體時(shí)，即使回收物質(zhì)如后所述被返回到氧化步驟或溶解步驟，也不會(huì)產(chǎn)生問題。
作為使用液體R或S的所述回收裝置5或16，可使用吸附塔。吸附塔可舉出可使液體R或S分散在廢氣P或Q中的液體分散型吸收塔；以及相反的，可使廢氣P或Q分散在液體R或S中的氣體分散型吸收塔等。
所述液體分散型吸收塔的例子可舉出填充塔、噴霧塔、旋風(fēng)洗滌器和文丘里洗滌器等。并且，所述氣體分散型吸收塔的例子可舉出板式塔(如盤式塔和濕板塔等)以及噴射洗滌器等。
芳香羧酸晶體作為回收物質(zhì)被所述回收裝置5或16回收，成為漿液狀態(tài)。如圖1中II或II’所示，部分或全部芳香羧酸漿液作為回收物質(zhì)被送到所述步驟(C)或固液分離機(jī)14中，并作為清洗液或懸浮洗滌液使用。將上述清洗形成的清洗廢液(未圖示)送到步驟(A)或混合槽11中。通過這種方式，使通過干燥機(jī)4或15飛散的芳香羧酸晶體細(xì)粉返回而形成芳香羧酸濾餅E或L，從而被回收。此外，這里所指的懸浮洗滌液是一種形成漿狀并用于懸浮和清洗的液體，其作用是清洗芳香羧酸濾餅E或L。
而且，當(dāng)如前所述的每個(gè)制備步驟中使用溶劑B或水介質(zhì)H作為液體R或S時(shí)，可以采用回收的漿液X或Y中的一部分作為所述液體。該方法可減少新液體的使用量。
現(xiàn)在，第一制備步驟中，由固液分離機(jī)3分離出的分離母液F含有溶劑B和微量芳香羧酸。通過將該分離母液F返回到所述氧化步驟，可回收并再利用溶劑B和芳香羧酸。
并且，第二制備步驟中，由固液分離機(jī)14分離出的分離母液M含有溶劑H、所述雜質(zhì)的還原物質(zhì)(對(duì)甲苯甲酸)以及芳香羧酸。對(duì)于分離后的母液M，通過使溶解在其中的所述芳香羧酸和所述還原物質(zhì)沉淀，回收并除去沉淀，將得到的第二分離母液或經(jīng)水軟化的其它母液返回到所述溶解步驟，從而可回收并再利用溶劑H。
關(guān)于所述干燥機(jī)，可列舉出圖2所示的使用通風(fēng)氣體的旋轉(zhuǎn)式干燥機(jī)。所述通風(fēng)氣體通過的路線是一個(gè)循環(huán)路線，其中通風(fēng)氣體從所述干燥機(jī)4或15經(jīng)過所述回收裝置5或16，又返回到干燥機(jī)4或15。更具體地，如流程III所示形成了循環(huán)路線，其中通風(fēng)氣體從所述干燥機(jī)4或15經(jīng)過所述回收裝置5或16，然后經(jīng)過溶劑成分除去裝置21返回到所述干燥機(jī)4或15。所述通風(fēng)氣體可舉出惰性氣體如氮?dú)狻?br> 所述通風(fēng)氣體按照所述循環(huán)路線流動(dòng)，溶劑蒸氣作為所述廢氣與所述通風(fēng)氣體一起，從所述干燥機(jī)4或15按照所述循環(huán)路線被送入所述回收裝置5或16。于是，將所述回收裝置5或16中經(jīng)過回收處理的通風(fēng)氣體送入溶劑成分除去裝置21，在此處，通過冷卻、冷凝及其它操作除去挾帶的溶劑成分后，將得到的通風(fēng)氣體返回到干燥機(jī)4或15中，又與所述廢氣一起送入所述干燥機(jī)4或15中。
而且，可在構(gòu)成循環(huán)路線的管道22的通道中使用噴射所述液體的噴霧裝置23，在該循環(huán)路線中，所述通風(fēng)氣流從所述干燥機(jī)4或15流到所述回收裝置5或16。由該噴霧裝置23噴射所述液體時(shí)，可將所述廢氣中挾帶的至少一部分芳香羧酸晶體吸附到所述液體上并回收，由此阻止所述芳香羧酸附著在管道22的內(nèi)壁上。
如上所述，此時(shí)優(yōu)選使用醋酸等脂肪族羧酸或者水作為液體。而且，也可使用通過所述回收裝置回收的回收物質(zhì)中的一部分作為所述液體。
并且，所述管道22在所述回收裝置5或16一側(cè)的部分，即與所述回收裝置5或16連接的部分，朝所述回收裝置5或16向下傾斜，可將噴射到所述噴霧裝置23上的液體R或S送到所述回收裝置5或16內(nèi)，因此優(yōu)選上述方式。
此時(shí)，管道22所述部分的傾斜角(圖2中的θ)優(yōu)選與水平面向上呈30～60°。傾斜角小于30°時(shí)，用所述噴霧裝置23噴射的液體向所述回收裝置5或16的流動(dòng)變慢，從而滯留在管道22內(nèi)。另一方面，傾斜角超過60°時(shí)，由于管道21內(nèi)分布的液體R或S的范圍受限制，效率易降低。
所述管道22的所述部分使用傾斜角時(shí)，所述噴霧裝置23的優(yōu)選安裝方式為將該管道22彎曲以使其形成上述傾斜角，所述噴霧裝置23在該管道22的所述部分能對(duì)著回收裝置5或16噴射。特別地，在液體R或S不落入干燥機(jī)4或15內(nèi)的范圍內(nèi)，優(yōu)選將噴霧裝置23盡可能設(shè)置在上游側(cè)。借此，由所述噴霧裝置23噴射的液體對(duì)所述管道22的細(xì)粉的回收效率更高。
關(guān)于所述液體的使用量與所述廢氣P或Q的處理量的比，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(0℃和0.1013Pa(1大氣壓))，相對(duì)于1m3的所述廢氣P或Q，所述液體的量為1-10kg，優(yōu)選為3-6kg。所述液體量低于1kg時(shí)，廢氣P或Q中的芳香羧酸細(xì)粉將不能充分回收。另一方面，該量超過10kg時(shí)，與廢氣P或Q中的芳香羧酸細(xì)粉的回收率相比，液體使用量增大以致產(chǎn)生后處理的問題。
盡管參照具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，在不超出本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化和修改。
本申請(qǐng)基于2003年1月8日提交的日本專利申請(qǐng)(日本申請(qǐng)?zhí)?003-002141)，在此以參見的方式引入其全部內(nèi)容。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，由于廢氣中含有的由芳香羧酸組成的固體通過回收裝置回收，所以能將回收固體返回到氧化步驟或在固液分離步驟中將其用作清洗液，并返回成固體以形成濾餅。因此，由芳香羧酸組成的固體可返回到制備芳香羧酸的主要步驟，然后再利用，如此不僅能提高收率，還可避免對(duì)廢品的處理。
權(quán)利要求
1.一種制備芳香羧酸的方法，包括下述步驟(A)-(D)(A)氧化步驟，在催化劑存在下，用主成分為醋酸的溶劑中的分子氧來氧化烷基芳香化合物，得到芳香羧酸，(B)固液分離步驟，通過固液分離，將制得的芳香羧酸漿液分離成芳香羧酸濾餅以及主成分為醋酸的母液，(C)清洗步驟，用清洗液清洗制得的芳香羧酸濾餅，以及(D)干燥步驟，清洗后蒸發(fā)除去芳香羧酸濾餅上殘留的附著液，得到芳香羧酸晶體，所述方法的特征在于，將廢氣中挾帶的芳香羧酸晶體在回收裝置中與液體接觸并回收，所述廢氣中含有因蒸發(fā)除去而產(chǎn)生的溶劑蒸氣，然后部分或全部的該回收物質(zhì)被送到前述步驟(A)。
2.如權(quán)利要求1所述的制備芳香羧酸的方法，其特征在于，所述回收物質(zhì)為漿液狀態(tài)，將部分或全部的該回收物質(zhì)用作所述步驟(C)中的清洗液，并且步驟(C)得到的清洗廢液被送到步驟(A)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制備芳香羧酸的方法，其特征在于，使用一個(gè)裝置進(jìn)行所述步驟(B)和步驟(C)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的制備芳香羧酸的方法，其特征在于，所述液體為醋酸和/或水。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的制備芳香羧酸的方法，其特征在于，使用吸附塔作為所述回收裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的制備芳香羧酸的方法，其特征在于，所述吸附塔為液體分散型吸收塔或氣體分散型吸收塔。
7.如權(quán)利要求6所述的制備芳香羧酸的方法，其特征在于，所述液體分散型吸收塔為填充塔、噴霧塔、旋風(fēng)洗滌器或文丘里洗滌器中的任意之一。
8.如權(quán)利要求6所述的制備芳香羧酸的方法，其特征在于，所述氣體分散型吸收塔為板式塔或噴射洗滌器。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的制備芳香羧酸的方法，其特征在于，由所述蒸發(fā)除去產(chǎn)生的溶劑蒸氣通過通風(fēng)氣體被送到所述回收裝置。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的制備芳香羧酸的方法，其特征在于，在可將所述廢氣送到所述回收裝置的管道的通道中，利用噴霧裝置噴射所述液體，以吸附廢氣中挾帶的至少一部分芳香羧酸晶體。
11.如權(quán)利要求10所述的制備芳香羧酸的方法，其特征在于，所述管道在所述回收裝置一側(cè)的部分朝所述回收裝置向下傾斜。
12.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的制備芳香羧酸的方法，其特征在于，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，相對(duì)于1m3所述廢氣，所述液體的使用量為1-10kg。
13.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的制備芳香羧酸的方法，其特征在于，所述回收裝置回收的部分回收物質(zhì)被用作所述液體。
14.如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的制備芳香羧酸的方法，其特征在于，所述烷基芳香化合物為對(duì)二甲苯，所述芳香羧酸為對(duì)苯二甲酸。
全文摘要
本發(fā)明的課題是回收干燥步驟的廢氣中含有的固體，并對(duì)其再利用。本發(fā)明涉及制備芳香羧酸的方法，包括(A)氧化步驟、(B)固液分離步驟、(C)清洗步驟以及(D)干燥步驟，其特征在于，將廢氣中挾帶的芳香羧酸晶體在回收裝置中與液體接觸并回收，所述廢氣中含有因蒸發(fā)除去而產(chǎn)生的溶劑蒸氣，然后部分或全部的該回收物質(zhì)被送到前述步驟(A)。
文檔編號(hào)C07C51/265GK1692092SQ20038010039
公開日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2003年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月8日
發(fā)明者西尾勝, 福井勝彥, 仰木啟訓(xùn) 申請(qǐng)人:三菱化學(xué)株式會(huì)社