Способ (варианты) и системы получения изофталевой и терефталевой кислот



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

 


Владельцы патента RU 2496764:

ДжиТиСи ТЕКНОЛОДЖИ, ЭлПи (US)

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.

 

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.

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.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к способу модификации поверхности гранулята полиэтилентерефталата для повышения термо-. фото-, износо- и гидролитической стойкости, а также снижения газопроницаемости полимерных материалов.

Настоящее изобретение относится к способу модификации поверхности гранулята полиэтилентерефталата для повышения термо-, фото-, износо- и гидролитической стойкости, а также снижения газопроницаемости полимерных материалов.
Настоящее изобретение относится к способу получения модифицированных полимерных изделий на основе полиэтилентерефталата, которые могут найти применение в текстильной промышленности, строительстве, изделиях специального назначения, медицине, а также в других отраслях промышленности.

Изобретение относится к полимерным смесям, включающим один или несколько полимеров, например, полимолочную кислоту и полиэтилентерефталат. .

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения композиции поликарбоновой кислоты, включающему: (а) проведение окисления многофазной реакционной среды, содержащей окисляемое исходное ароматическое соединение, растворитель и воду, в зоне первичного окисления с получением в результате исходной суспензии, содержащей сырую терефталевую кислоту; (b) проведение окислительного сжигания, по меньшей мере, части указанной исходной суспензии в зоне сжигания с получением в результате суспензии продукта сжигания, имеющей одну или более из следующих характеристик: (i) содержит менее чем 9000 частей на млн.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения композиции ароматической дикарбоновой кислоты, включающему (а) проведение окисления многофазной реакционной среды в реакторе первичного окисления с получением в результате первой суспензии; (b) проведение дополнительного окисления, по меньшей мере, части указанной первой суспензии в реакторе вторичного окисления, где указанный реактор вторичного окисления представляет собой реактор по типу барботажной колонны, причем способ дополнительно включает введение ароматического соединения в указанный реактор первичного окисления, где, по меньшей мере, приблизительно 80% мас.
Изобретение относится к способу получения алкидных смол и может быть использовано для получения полимерных соединений, в частности для получения высококачественного битума.

Изобретение относится к усовершенствованному способу эффективного повторного использования рафинационного маточного раствора из аппаратурного комплекса производства очищенной терефталевой кислоты РТА, включающему в себя следующие стадии: (1) охлаждение рафинационного маточного раствора с применением способа теплообмена; (2) обработка охлажденного рафинационного маточного раствора посредством ультрафильтрации и повторное использование ультрафильтрационно сконцентрированного раствора для окислительной установки; (3) проведение ионообменной обработки фильтрата, полученного при ультрафильтрации: селективная адсорбция ионов Со и ионов Mn в фильтрате, повторное использование десорбционного раствора Со и Mn в качестве катализатора и последующая адсорбция ионов металлов, таких как ионы Fe, ионы Ni, ионы Na; и (4) применение раствора после ионного обмена в качестве эндотермической среды на стадии (1) для обмена теплом с рафинационным маточным раствором, при котором большую часть раствора направляют в пульверизационную сушилку башенного типа, а избыточную часть после теплообмена отбрасывают; раствор, пульверизированный в пульверизационной сушилке башенного типа, повторно используют в рафинационной системе.

Изобретение относится к способу получения ароматической карбоновой кислоты. .

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения композиции поликарбоновой кислоты, включающему: (а) проведение окисления многофазной реакционной среды, содержащей окисляемое исходное ароматическое соединение, растворитель и воду, в зоне первичного окисления с получением в результате исходной суспензии, содержащей сырую терефталевую кислоту; (b) проведение окислительного сжигания, по меньшей мере, части указанной исходной суспензии в зоне сжигания с получением в результате суспензии продукта сжигания, имеющей одну или более из следующих характеристик: (i) содержит менее чем 9000 частей на млн.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения неочищенной терефталевой кислоты для применения на стадии гидрогенизационной очистки посредством проведения жидкофазного окисления кислородсодержащим газом в реакторе окисления, снабженном мешалкой, с использованием в качестве исходного материала пара-ксилола в растворителе - уксусной кислоте, в присутствии металлсодержащего катализатора, включающего кобальт (Co), марганец (Mn) и бром (Br) в качестве промотора окисления, где температуру реакции окисления регулируют так, что она находится в интервале от 185 до 197°С, среднее время пребывания в реакторе исходной смеси для жидкофазного окисления составляет от 0,7 до 1,5 часов, содержание воды в реакционном растворителе регулируют так, чтобы оно составляло от 8 до 15 мас.%, а состав катализатора в растворе регулируют в интервале содержания, определенного в зависимости от температуры реакции так, что он включает: (1) каталитически активный металл (Co+Mn) в количестве от 2650 част./млн.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения композиции ароматической дикарбоновой кислоты, включающему (а) проведение окисления многофазной реакционной среды в реакторе первичного окисления с получением в результате первой суспензии; (b) проведение дополнительного окисления, по меньшей мере, части указанной первой суспензии в реакторе вторичного окисления, где указанный реактор вторичного окисления представляет собой реактор по типу барботажной колонны, причем способ дополнительно включает введение ароматического соединения в указанный реактор первичного окисления, где, по меньшей мере, приблизительно 80% мас.

Изобретение относится к усовершенствованным способам производства ароматических карбоновых кислот, включающим контактирование сырья, содержащего по меньшей мере один исходный замещенный ароматический углеводород, заместители которого способны окисляться до групп карбоновой кислоты, с газообразным кислородом в реакционной смеси жидкофазного окисления, содержащей монокарбоновую кислоту в качестве растворителя и воду, в присутствии каталитической композиции, содержащей по меньшей мере один тяжелый металл, эффективный для катализации окисления замещенного ароматического углеводорода до ароматической карбоновой кислоты, в секции реакции при повышенной температуре и давлении, эффективных для поддержания в жидком состоянии реакционной смеси жидкофазного окисления и образования ароматической карбоновой кислоты и примесей, содержащих побочные продукты окисления исходного ароматического углеводорода, растворенные или суспендированные в реакционной смеси жидкофазного окисления, и паровой фазы высокого давления, содержащей растворитель - монокарбоновую кислоту, воду и небольшие количества исходного ароматического углеводорода и побочных продуктов; перенос паровой фазы высокого давления, отведенной из секции реакции в секцию разделения, орошаемую жидкой флегмой, содержащей воду и способную практически полностью разделить растворитель - монокарбоновую кислоту и воду в паровой фазе высокого давления с образованием жидкости, обогащенной растворителем - монокарбоновой кислотой и обедненной водой, и газа высокого давления, содержащего водяной пар; перенос газа высокого давления, содержащего водяной пар, отведенного из секции разделения, без обработки для удаления органических примесей в секцию конденсации и конденсацию газа высокого давления с образованием жидкого конденсата, содержащего воду, и отходящего газа из секции конденсации под давлением, содержащего неконденсируемые компоненты газа высокого давления, перенесенного в секцию конденсации; выделение из секции конденсации жидкого конденсата, содержащего воду и пригодного для использования без дополнительной обработки в качестве по меньшей мере одной жидкости, содержащей воду, в способе очистки ароматических карбоновых кислот; и подачу жидкого конденсата, содержащего воду, выделенного в секции конденсации, в процесс очистки ароматической карбоновой кислоты, в котором по меньшей мере одна стадия включает: (а) приготовление реакционного раствора очистки, содержащего ароматическую карбоновую кислоту и примеси, растворенные или суспендированные в жидкости, содержащей воду; (b) контактирование реакционного раствора очистки, содержащего ароматическую карбоновую кислоту и примеси в жидкости, содержащей воду, при повышенных температуре и давлении с водородом в присутствии катализатора гидрирования с образованием жидкой реакционной смеси очистки; (с) выделение твердого очищенного продукта, содержащего карбоновую кислоту, из жидкой реакционной смеси очистки, содержащей ароматическую карбоновую кислоту и примеси в жидкости, содержащей воду; и (d) промывку по меньшей мере одной жидкостью, содержащей воду, полученной очищенной твердой ароматической карбоновой кислоты, выделенной из жидкой реакционной смеси очистки, содержащей ароматическую карбоновую кислоту, примеси жидкость, содержащую воду; так что жидкость, содержащая воду, по меньшей мере на одной стадии способа очистки включает жидкий конденсат, содержащий воду и не требующий обработки по удалению органических примесей.

Изобретение относится к усовершенствованному способу сушки ароматической карбоновой кислоты, включающему непрерывную сушку осадка ароматической карбоновой кислоты с помощью сушилки с псевдоожиженным слоем, причем осадок вводят в сушилку при скорости 50 кг/час или выше, и сушильный газ, имеющий температуру 80-160°С, подают в сушилку при приведенной скорости 0,3-1 м/сек, с тем, чтобы содержание жидкости в осадке составило 14% по массе или ниже; а также к усовершенствованному способу получения сухой ароматической карбоновой кислоты, включающему непрерывную сушку осадка ароматической карбоновой кислоты с помощью сушилки с псевдоожиженным слоем с получением готовой ароматической карбоновой кислоты, где осадок вводят в сушилку при скорости 50 кг/час или выше, и сушильный газ, имеющий температуру 80-160°С, подают в сушилку при приведенной скорости 0,3-1 м/сек, с тем, чтобы содержание жидкости в осадке составило 14% по массе или ниже.

Изобретение относится к усовершенствованному способу утилизации энергии при получении ароматических карбоновых кислот жидкофазным окислением ароматических углеводородов, при котором в верхней части реактора образуется пар, содержащий растворитель реакции и воду, способ включает стадии: а) высокоэффективное разделение пара из верхней части реактора с образованием по меньшей мере газового потока высокого давления, содержащего воду и органические примеси; b) утилизацию тепла газового потока высокого давления путем теплообмена с теплопоглотителем, при котором образуется конденсат, содержащий примерно 20-60 мас.% воды, присутствующей в газовом потоке высокого давления, и отходящий газ высокого давления, содержащий примерно 40-80 мас.% воды, присутствующей в газовом потоке высокого давления, остается неконденсированным, и температура или давление теплопоглотителя повышается; и с) расширение отходящего газа высокого давления, неконденсированного на стадии (b), содержащего примерно 40-80 мас.% воды, присутствующей в газовом потоке высокого давления для утилизации энергии отходящего газа высокого давления в виде работы; и d) направление теплопоглотителя, температура и давление которого повышаются на стадии (с), на другую стадию способа для нагревания или использования вне способа.

Изобретение относится к усовершенствованному непрерывному способу получения терефталевой кислоты, включающему (а) подачу пара-ксилола в реактор окисления; (b) окисление, по меньшей мере, части упомянутого пара-ксилола в жидкой фазе многофазной реакционной среды, содержащейся в упомянутом реакторе окисления, до получения таким образом сырой неочищенной терефталевой кислоты, где упомянутое окисление приводит к получению диоксида углерода, монооксида углерода и/или метилацетата; и выдерживание во время упомянутого окисления соотношения между молями полученных оксидов углерода и молями подаваемого упомянутого пара-ксилола в диапазоне от 0,02:1 до 0,24:1.

Изобретение относится к технологии органического и нефтехимического синтеза, конкретно - к технологии получения изофталевой кислоты (ИФК) и сопутствующего продукта - муравьиной кислоты (МК) жидкофазным окислением О2-газом в среде уксусной кислоты в присутствии катализатора солей Со и Mn при повышенной температуре и давлении с последующим выделением ИФК и ее очисткой перекристаллизацией в водно-уксусном растворителе, выделением МК методом дистилляции из обводненного уксуснокислою конденсата.
Наверх