专利名称：制备芳香羧酸的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备芳香羧酸的方法。
背景技术：
通常，由对二甲苯等氧化制得对苯二甲酸粗品，通过固液分离步骤得到饼状的含有作为溶剂的醋酸的对苯二甲酸粗品，然后干燥得到作为产品的对苯二甲酸粗品。并且，通过将该对苯二甲酸粗品溶解在水中，还原杂质，进行结晶，然后进行固液分离步骤，制得饼状经纯化的含水对苯二甲酸。通过干燥该饼状的纯化对苯二甲酸，得到纯化对苯二甲酸产品。
而且，在上述所有情况下，都是使用干燥机进行干燥。通过这种于燥机干燥时，蒸发的溶剂如醋酸和水伴随该干燥机所用的通风气流，排到干燥机外。
然而，很多情况下，对苯二甲酸细粉组成的固体混合在所述干燥机排出的气化溶剂中。如果以这种方式将该固体弃去，会使各步骤的产率降低，这样对该固体的处理就成为问题。
发明内容
因此，本发明的目的是回收干燥步骤的废气中含有的固体并设计对其再利用。
本发明为解决上述问题，采用包括下述步骤(A)-(D)的制备方法制备芳香羧酸(A)氧化步骤，在催化剂存在下，用主成分为醋酸的溶剂中的分子氧来氧化烷基芳香化合物，得到芳香羧酸；(B)固液分离步骤，通过固液分离，将制得的芳香羧酸浆液分离成芳香羧酸滤饼以及主成分为醋酸的母液；(C)清洗步骤，用清洗液清洗制得的芳香羧酸滤饼；以及(D)干燥步骤，清洗后蒸发除去芳香羧酸滤饼上残留的附着液，得到芳香羧酸晶体；其中，将废气中挟带的芳香羧酸晶体在回收装置中与液体接触并回收，所述废气中含有因蒸发除去而产生的溶剂蒸气，然后部分或全部的该回收物质被送到前述步骤(A)。
图1是表示本发明实施方案的流程图，包括对苯二甲酸粗品的制备步骤(第一制备步骤)以及高纯度对苯二甲酸的制备步骤(第二制备步骤)；图2是表示本发明的干燥机与回收装置之间关系的示意图。
具体实施例方式
顺便提一下，关于附图中的参考数字和标记，1表示氧化反应器；2和13表示结晶槽；3和14表示固液分离机；4和15表示干燥机；5和16表示回收装置；11表示混合槽；21表示溶剂成分除去装置；22表示管道；23表示喷雾装置；A表示烷基芳香化合物；B表示溶剂；C、D和K表示芳香羧酸浆液；E和L表示芳香羧酸滤饼；F和M表示分离母液；G表示芳香羧酸晶体；H表示水介质；I表示溶液；J表示还原处理液；N表示高纯度芳香羧酸晶体；P和Q表示废气；R和S表示液体；X和Y表示回收浆液。
下面将详细描述本发明。
通常，本发明的芳香羧酸制备方法包括第一制备步骤和第二制备步骤，所述第一制备步骤是氧化烷基芳香化合物以制备含杂质的芳香羧酸，所述第二制备步骤是还原第一制备步骤制得的含杂质的芳香羧酸中的杂质，并在结晶后固液分离以制备纯化的芳香羧酸。
这里，所述烷基芳香化合物可举出对二甲苯等；所述杂质可举出4-羧基苯甲醛等；所述芳香羧酸可举出对苯二甲酸。
所述第一制备步骤由图1所示的下述步骤构成。
(A)氧化步骤，将烷基芳香化合物A和主成分为醋酸的溶剂B加入到氧化反应器1中并进行混合，在催化剂存在下用前述溶剂B中的分子氧来氧化烷基芳香化合物，得到芳香羧酸；(A’)选择性的结晶步骤，将得到的芳香羧酸浆液C加入到结晶槽2中，通过降压冷却而结晶，使溶解在母液中的芳香羧酸结晶；(B)固液分离步骤，将制得的芳香羧酸浆液D加入到固液分离机3中，进行固液分离，分离出芳香羧酸滤饼以及主成分为醋酸的母液F；(C)清洗步骤，用清洗液清洗制得的芳香羧酸滤饼；以及(D)干燥步骤，前述的清洗后用干燥机4蒸发除去芳香羧酸滤饼E上残留的附着液体，得到芳香羧酸晶体G。
由前述步骤(A)形成的芳香羧酸浆液C含有作为氧化中间体的所述杂质。
前述步骤(B)和(C)可在一个装置中进行。采用这样的方法可减少需要的设备，由此提高生产效率。
所述第二制备步骤中，首先，在混合槽11中混合通过所述烷基芳香化合物的氧化反应制得的含杂质的芳香羧酸晶体G和含水的水介质H，在高温高压的条件下将所述芳香羧酸晶体G溶解在水介质H中。然后，将得到的溶液I加入到氢化反应器12中，用氢气还原前述杂质。接着，将得到的还原处理液J加入到结晶槽13中，通过降压冷却进行结晶步骤。然后，将得到的芳香羧酸浆液K加入到固液分离机14中，进行固液分离步骤，同时清洗得到的滤饼，得到主要由固体成分组成的含有纯化芳香羧酸的滤饼L，以及主要由液体构成的分离母液M。使该芳香羧酸滤饼L在干燥机15中蒸发溶剂成分，将蒸发的溶剂成分排出干燥机，以制备纯化的芳香羧酸N。
在前述的第一制备步骤和第二制备步骤任意之一中，在干燥机4或15中，飞散的芳香羧酸晶体细粉挟带在废气P或Q中，所述废气中含有因蒸发除去而产生的溶剂蒸气。通过将该废气P或Q送入回收装置并与液体接触来回收前述芳香羧酸晶体细粉。如图1中I或I’所示，部分或全部芳香羧酸晶体作为回收物质被送到所述步骤(A)或混合槽11中。借此，飞散的芳香羧酸细粉由干燥机4或15回收，以便对其进行再利用。
对于所述回收装置，如图1所示，可列举出使用所述液体R或S的回收装置5或16。
使用了所述液体R或S的回收装置5或16是使所述液体R或S喷射到所述废气P或Q中的装置，由此使所述废气P或Q中的细粉状芳香羧酸吸附到所述液体R或S上，并将其回收。当使用液体R或S时，优选使用相应的溶剂。具体地，优选使用醋酸等脂肪族羧酸或者水作为液体R或S。特别地，更优选醋酸等脂肪族羧酸用作液体R，更优选水用作液体S。使用上述液体时，即使回收物质如后所述被返回到氧化步骤或溶解步骤，也不会产生问题。
作为使用液体R或S的所述回收装置5或16，可使用吸附塔。吸附塔可举出可使液体R或S分散在废气P或Q中的液体分散型吸收塔；以及相反的，可使废气P或Q分散在液体R或S中的气体分散型吸收塔等。
所述液体分散型吸收塔的例子可举出填充塔、喷雾塔、旋风洗涤器和文丘里洗涤器等。并且，所述气体分散型吸收塔的例子可举出板式塔(如盘式塔和湿板塔等)以及喷射洗涤器等。
芳香羧酸晶体作为回收物质被所述回收装置5或16回收，成为浆液状态。如图1中II或II’所示，部分或全部芳香羧酸浆液作为回收物质被送到所述步骤(C)或固液分离机14中，并作为清洗液或悬浮洗涤液使用。将上述清洗形成的清洗废液(未图示)送到步骤(A)或混合槽11中。通过这种方式，使通过干燥机4或15飞散的芳香羧酸晶体细粉返回而形成芳香羧酸滤饼E或L，从而被回收。此外，这里所指的悬浮洗涤液是一种形成浆状并用于悬浮和清洗的液体，其作用是清洗芳香羧酸滤饼E或L。
而且，当如前所述的每个制备步骤中使用溶剂B或水介质H作为液体R或S时，可以采用回收的浆液X或Y中的一部分作为所述液体。该方法可减少新液体的使用量。
现在，第一制备步骤中，由固液分离机3分离出的分离母液F含有溶剂B和微量芳香羧酸。通过将该分离母液F返回到所述氧化步骤，可回收并再利用溶剂B和芳香羧酸。
并且，第二制备步骤中，由固液分离机14分离出的分离母液M含有溶剂H、所述杂质的还原物质(对甲苯甲酸)以及芳香羧酸。对于分离后的母液M，通过使溶解在其中的所述芳香羧酸和所述还原物质沉淀，回收并除去沉淀，将得到的第二分离母液或经水软化的其它母液返回到所述溶解步骤，从而可回收并再利用溶剂H。
关于所述干燥机，可列举出图2所示的使用通风气体的旋转式干燥机。所述通风气体通过的路线是一个循环路线，其中通风气体从所述干燥机4或15经过所述回收装置5或16，又返回到干燥机4或15。更具体地，如流程III所示形成了循环路线，其中通风气体从所述干燥机4或15经过所述回收装置5或16，然后经过溶剂成分除去装置21返回到所述干燥机4或15。所述通风气体可举出惰性气体如氮气。
所述通风气体按照所述循环路线流动，溶剂蒸气作为所述废气与所述通风气体一起，从所述干燥机4或15按照所述循环路线被送入所述回收装置5或16。于是，将所述回收装置5或16中经过回收处理的通风气体送入溶剂成分除去装置21，在此处，通过冷却、冷凝及其它操作除去挟带的溶剂成分后，将得到的通风气体返回到干燥机4或15中，又与所述废气一起送入所述干燥机4或15中。
而且，可在构成循环路线的管道22的通道中使用喷射所述液体的喷雾装置23，在该循环路线中，所述通风气流从所述干燥机4或15流到所述回收装置5或16。由该喷雾装置23喷射所述液体时，可将所述废气中挟带的至少一部分芳香羧酸晶体吸附到所述液体上并回收，由此阻止所述芳香羧酸附着在管道22的内壁上。
如上所述，此时优选使用醋酸等脂肪族羧酸或者水作为液体。而且，也可使用通过所述回收装置回收的回收物质中的一部分作为所述液体。
并且，所述管道22在所述回收装置5或16一侧的部分，即与所述回收装置5或16连接的部分，朝所述回收装置5或16向下倾斜，可将喷射到所述喷雾装置23上的液体R或S送到所述回收装置5或16内，因此优选上述方式。
此时，管道22所述部分的倾斜角(图2中的θ)优选与水平面向上呈30～60°。倾斜角小于30°时，用所述喷雾装置23喷射的液体向所述回收装置5或16的流动变慢，从而滞留在管道22内。另一方面，倾斜角超过60°时，由于管道21内分布的液体R或S的范围受限制，效率易降低。
所述管道22的所述部分使用倾斜角时，所述喷雾装置23的优选安装方式为将该管道22弯曲以使其形成上述倾斜角，所述喷雾装置23在该管道22的所述部分能对着回收装置5或16喷射。特别地，在液体R或S不落入干燥机4或15内的范围内，优选将喷雾装置23尽可能设置在上游侧。借此，由所述喷雾装置23喷射的液体对所述管道22的细粉的回收效率更高。
关于所述液体的使用量与所述废气P或Q的处理量的比，标准状态下(0℃和0.1013Pa(1大气压))，相对于1m3的所述废气P或Q，所述液体的量为1-10kg，优选为3-6kg。所述液体量低于1kg时，废气P或Q中的芳香羧酸细粉将不能充分回收。另一方面，该量超过10kg时，与废气P或Q中的芳香羧酸细粉的回收率相比，液体使用量增大以致产生后处理的问题。
尽管参照具体实施方式
对本发明进行了详细描述，但本领域的技术人员应当清楚，在不超出本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种变化和修改。
本申请基于2003年1月8日提交的日本专利申请(日本申请号2003-002141)，在此以参见的方式引入其全部内容。
工业实用性根据本发明，由于废气中含有的由芳香羧酸组成的固体通过回收装置回收，所以能将回收固体返回到氧化步骤或在固液分离步骤中将其用作清洗液，并返回成固体以形成滤饼。因此，由芳香羧酸组成的固体可返回到制备芳香羧酸的主要步骤，然后再利用，如此不仅能提高收率，还可避免对废品的处理。
权利要求
1.一种制备芳香羧酸的方法，包括下述步骤(A)-(D)(A)氧化步骤，在催化剂存在下，用主成分为醋酸的溶剂中的分子氧来氧化烷基芳香化合物，得到芳香羧酸，(B)固液分离步骤，通过固液分离，将制得的芳香羧酸浆液分离成芳香羧酸滤饼以及主成分为醋酸的母液，(C)清洗步骤，用清洗液清洗制得的芳香羧酸滤饼，以及(D)干燥步骤，清洗后蒸发除去芳香羧酸滤饼上残留的附着液，得到芳香羧酸晶体，所述方法的特征在于，将废气中挟带的芳香羧酸晶体在回收装置中与液体接触并回收，所述废气中含有因蒸发除去而产生的溶剂蒸气，然后部分或全部的该回收物质被送到前述步骤(A)。
2.如权利要求1所述的制备芳香羧酸的方法，其特征在于，所述回收物质为浆液状态，将部分或全部的该回收物质用作所述步骤(C)中的清洗液，并且步骤(C)得到的清洗废液被送到步骤(A)。
3.如权利要求1或2所述的制备芳香羧酸的方法，其特征在于，使用一个装置进行所述步骤(B)和步骤(C)。
4.如权利要求1-3中任一项所述的制备芳香羧酸的方法，其特征在于，所述液体为醋酸和/或水。
5.如权利要求1-4中任一项所述的制备芳香羧酸的方法，其特征在于，使用吸附塔作为所述回收装置。
6.如权利要求5所述的制备芳香羧酸的方法，其特征在于，所述吸附塔为液体分散型吸收塔或气体分散型吸收塔。
7.如权利要求6所述的制备芳香羧酸的方法，其特征在于，所述液体分散型吸收塔为填充塔、喷雾塔、旋风洗涤器或文丘里洗涤器中的任意之一。
8.如权利要求6所述的制备芳香羧酸的方法，其特征在于，所述气体分散型吸收塔为板式塔或喷射洗涤器。
9.如权利要求1-8中任一项所述的制备芳香羧酸的方法，其特征在于，由所述蒸发除去产生的溶剂蒸气通过通风气体被送到所述回收装置。
10.如权利要求1-9中任一项所述的制备芳香羧酸的方法，其特征在于，在可将所述废气送到所述回收装置的管道的通道中，利用喷雾装置喷射所述液体，以吸附废气中挟带的至少一部分芳香羧酸晶体。
11.如权利要求10所述的制备芳香羧酸的方法，其特征在于，所述管道在所述回收装置一侧的部分朝所述回收装置向下倾斜。
12.如权利要求1-11中任一项所述的制备芳香羧酸的方法，其特征在于，标准状态下，相对于1m3所述废气，所述液体的使用量为1-10kg。
13.如权利要求1-11中任一项所述的制备芳香羧酸的方法，其特征在于，所述回收装置回收的部分回收物质被用作所述液体。
14.如权利要求1-13中任一项所述的制备芳香羧酸的方法，其特征在于，所述烷基芳香化合物为对二甲苯，所述芳香羧酸为对苯二甲酸。
全文摘要
本发明的课题是回收干燥步骤的废气中含有的固体，并对其再利用。本发明涉及制备芳香羧酸的方法，包括(A)氧化步骤、(B)固液分离步骤、(C)清洗步骤以及(D)干燥步骤，其特征在于，将废气中挟带的芳香羧酸晶体在回收装置中与液体接触并回收，所述废气中含有因蒸发除去而产生的溶剂蒸气，然后部分或全部的该回收物质被送到前述步骤(A)。
文档编号C07C51/265GK1692092SQ20038010039
公开日2005年11月2日 申请日期2003年12月22日 优先权日2003年1月8日
发明者西尾胜, 福井胜彦, 仰木启训 申请人:三菱化学株式会社