RU2458946C2 - Method for ethanolysis of poly(ethylene terephthalate) (pet) with formation of diethylene terephthlate (det) - Google Patents
Method for ethanolysis of poly(ethylene terephthalate) (pet) with formation of diethylene terephthlate (det) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2458946C2 RU2458946C2 RU2008130998/05A RU2008130998A RU2458946C2 RU 2458946 C2 RU2458946 C2 RU 2458946C2 RU 2008130998/05 A RU2008130998/05 A RU 2008130998/05A RU 2008130998 A RU2008130998 A RU 2008130998A RU 2458946 C2 RU2458946 C2 RU 2458946C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reaction
- ethanol
- mixture
- ethylene glycol
- aromatic
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Данное изобретение предлагает способ окисления ароматических сложных этиловых эфиров и утилизации поли(этилентерефталата) (PET) и других полимеров, содержащих этиленовые мономеры и сложноэфирные мономеры, в частности ароматические сложноэфирные мономеры. Изобретение также предлагает способ переработки отходов полимеров, содержащих PET и необязательно другие полимеры. Настоящее изобретение предлагает способ выделения этиленгликоля и сложных этиловых эфиров из отходов полимеров и получения из них полимеров. Изобретение также предлагает сырье с компонентами из этиловых эфиров ароматических кислот для получения ароматических карбоновых кислот и способ получения уксусной кислоты и ароматических карбоновых кислот.The present invention provides a method for oxidizing aromatic ethyl esters and utilizing poly (ethylene terephthalate) (PET) and other polymers containing ethylene monomers and ester monomers, in particular aromatic ester monomers. The invention also provides a method for processing waste polymers containing PET and optionally other polymers. The present invention provides a method for isolating ethylene glycol and ethyl esters from polymer wastes and preparing polymers from them. The invention also provides raw materials with components from ethyl esters of aromatic acids to produce aromatic carboxylic acids and a method for producing acetic acid and aromatic carboxylic acids.
PET и другие сополимеры, например полиэтиленизофталат (PEI), полиэтиленнафталат (PEN) и другие, обычно используют в пленках, волокнах, упаковках и во многих других областях применения. Широкое применение таких полимеров породило повышенный интерес к утилизации продуктов, изготовленных из них. Многие официальные документы требуют или предлагают стимулы для утилизации полимеров. Кроме того, потребители и бизнес, ориентированный на потребление, все более заинтересованы в применении или продаже продуктов утилизации. Используемый здесь термин «полимеры» включает сополимеры. Используемый термин «сложноэфирный этиленовый полимер» означает полимер, содержащий по меньшей мере сложноэфирные мономеры и этиленовые мономеры, который может содержать другие мономерные компоненты. Термин «ароматический сложноэфирный этиленовый полимер» относится к сложноэфирному этиленовому полимеру, в котором сложноэфирные мономеры содержат один или несколько ароматических циклов.PET and other copolymers, for example polyethylene isophthalate (PEI), polyethylene naphthalate (PEN) and others, are commonly used in films, fibers, packaging and many other applications. The widespread use of such polymers has generated increased interest in the disposal of products made from them. Many white papers require or offer incentives for recycling polymers. In addition, consumers and the consumer-oriented business are increasingly interested in using or selling recycling products. The term "polymers" as used herein includes copolymers. As used herein, an “ester ethylene polymer” means a polymer containing at least ester monomers and ethylene monomers, which may contain other monomer components. The term “aromatic ester ethylene polymer” refers to an ester ethylene polymer in which the ester monomers contain one or more aromatic rings.
Одним из способов утилизации таких полимерных продуктов является смешение отходов полимеров со свежеполученным полимером. К сожалению, полимерные продукты и, следовательно, отходы полимеров часто содержат значительные количества примесей, которые существенно ограничивают возможности их переработки. Часто отходы полимеров содержат адгезивы, металлы, красители и многие другие загрязнители, которые делают такие отходы непригодными для многих способов переработки. В некоторых случаях полимерные продукты содержат много разных полимеров или сополимеров, которые увеличивают трудности переработки. Например, в случае PET считается, что примеси PEI и производных фталевого ангидрида часто делают невозможным их переработку. Для продуктов, которые включают несколько разных типов полимеров, смешение отходов и свежего полимера может быть неприемлемым. Кроме того, смешение отходов и свежего продукта часто приводит к заметному разложению под действием отходов, что делает полученный смешанный полимер непригодным для многих способов переработки.One way to utilize such polymer products is to mix polymer wastes with freshly prepared polymer. Unfortunately, polymer products and, consequently, polymer wastes often contain significant amounts of impurities, which significantly limit their processing capabilities. Often polymer wastes contain adhesives, metals, dyes and many other pollutants that make such wastes unsuitable for many processing methods. In some cases, the polymer products contain many different polymers or copolymers, which increase the difficulty of processing. For example, in the case of PET, it is believed that impurities of PEI and phthalic anhydride derivatives often make it impossible to process them. For products that include several different types of polymers, mixing waste and fresh polymer may not be acceptable. In addition, the mixing of waste and fresh product often leads to significant decomposition under the action of waste, which makes the resulting mixed polymer unsuitable for many processing methods.
Альтернативным способом переработки является метанолиз, при котором PET вводят в реакцию с метанолом и получают диметилтерефталат (DMT) и этиленгликоль. Хотя способы метанолиза допускают несколько бóльшие количества примесей, эти способы чрезвычайно ограничены в своих возможностях по утилизации загрязненных продуктов. Кроме того, продукты, содержащие несколько разных типов полимеров, вообще не пригодны для метанолиза или заметно понижают эффективность метанолиза; примерами могут служить продукты, содержащие смесь PET с поливинилхлоридом или другими галогенированными полимерами или полимерами, содержащими значительное количество металлов. Метанолиз PET имеет другие существенные недостатки, в том числе сложности при отделении DMT от этиленгликоля. Кроме того, хранение и обращение с DMT может быть затруднено из-за его высокой температуры плавления.An alternative processing method is methanolysis, in which PET is reacted with methanol to give dimethyl terephthalate (DMT) and ethylene glycol. Although methanolysis methods allow slightly larger amounts of impurities, these methods are extremely limited in their ability to dispose of contaminated products. In addition, products containing several different types of polymers are generally not suitable for methanolysis or significantly reduce the efficiency of methanolysis; examples are products containing a mixture of PET with polyvinyl chloride or other halogenated polymers or polymers containing a significant amount of metals. PET methanolysis has other significant disadvantages, including difficulties in separating DMT from ethylene glycol. In addition, the storage and handling of DMT may be difficult due to its high melting point.
Этанолиз представляет собой переэтерификацию PET этанолом с образованием этиленгликоля и диэтилтерефталата (DET). В некоторых патентных источниках по метанолизу PET упоминалась возможность использования других низших спиртов, однако сведения о реализации этого способа с этанолом отсутствуют. Кроме того, не проводилась оценка значительных различий между метанолизом PET и его этанолизом. Также отсутствует понимание заметных преимуществ этанолиза PET по сравнению с метанолизом. Например, DET можно превратить в терефталевую кислоту (ТА) путем жидкофазного окисления на существующем оборудовании для получения ТА жидкофазным окислением пара-ксилола. Кроме того, DET имеет более низкую температуру плавления, чем DMT, поэтому операции с жидкой фазой, такие как отделение от жидкого этиленгликоля, можно осуществить легче. Более низкая температура плавления образующегося DET облегчает также его хранение и обращение с ним по сравнению с DMT.Ethanolysis is the transesterification of PET with ethanol to form ethylene glycol and diethyl terephthalate (DET). The possibility of using other lower alcohols was mentioned in some patent sources on PET methanolysis; however, there is no information on the implementation of this method with ethanol. In addition, significant differences between the methanolysis of PET and its ethanolysis were not evaluated. There is also a lack of understanding of the appreciable advantages of PET ethanolysis compared to methanolysis. For example, DET can be converted to terephthalic acid (TA) by liquid phase oxidation on existing equipment to produce TA by liquid phase oxidation of para-xylene. In addition, DET has a lower melting point than DMT, so liquid phase operations, such as separation from liquid ethylene glycol, can be carried out more easily. The lower melting point of the resulting DET also facilitates its storage and handling compared to DMT.
Другим способом переработки PET является деполимеризация. При деполимеризации сложноэфирная связь рвется и полимер распадается на мономерные компоненты. Обычно желательно очистить мономеры. Однако в существующих способах деполимеризации такая очистка приводит к тому, что утилизация полимера оказывается более трудной и дорогой, чем получение свежего полимера.Another method for processing PET is depolymerization. During depolymerization, the ester bond breaks and the polymer decomposes into monomeric components. It is usually desirable to purify the monomers. However, in existing depolymerization processes, such purification leads to the fact that recycling the polymer is more difficult and expensive than obtaining fresh polymer.
Реакция PET с этиленгликолем с образованием бис(гидроксиэтил)терефталата (ВНЕТ) представляет собой один из способов переработки PET путем деполимеризации. Способы очистки полученного мономера ВНЕТ ограничены, т.к. он обладает низкой летучестью и полимеризуется в PET при повышенных температурах. Такие свойства не позволяют осуществлять дистилляцию мономера ВНЕТ, а это означает, что при деполимеризации путем гликолиза можно использовать для переработки только очень чистое сырье из PET. Это сильно ограничивает применение гликолиза в качестве способа утилизации PET.The reaction of PET with ethylene glycol to form bis (hydroxyethyl) terephthalate (BNET) is one way of processing PET by depolymerization. The purification methods of the obtained BNET monomer are limited since It has low volatility and polymerizes in PET at elevated temperatures. Such properties do not allow distillation of the BNET monomer, which means that during depolymerization by glycolysis only very pure PET raw materials can be used for processing. This severely limits the use of glycolysis as a recycling method for PET.
Авторы нашли способ переработки отходов полимеров, в частности PET и других сложноэфирных этиленовых полимеров, путем этанолиза с образованием сложных этиловых эфиров и этиленгликоля, оксиления полученного сложного этилового эфира до карбоновой кислоты и уксусной кислоты, из которой можно получать PET и другие полимеры.The authors found a method for processing waste polymers, in particular PET and other ester ethylene polymers, by ethanolisation with the formation of ethyl esters and ethylene glycol, oxidation of the obtained ethyl ester to carboxylic acid and acetic acid, from which PET and other polymers can be obtained.
Ароматические карбоновые кислоты, такие как бензойная, фталевая, терефталевая, изофталевая, тримеллитовая, пиромеллитовая, тримезиновая и нафталиндикарбоновая, являются важными промежуточными продуктами синтеза многих химических и полимерных веществ. Для получения PET и PEI используют терефталевую и изофталевую кислоты соответственно. Нафталиндикарбоновую кислоту используют для получения PEN. Фталевую кислоту в виде ангидрида широко используют для получения пластификаторов, красителей, отдушек, сахарина и многих других химических соединений.Aromatic carboxylic acids, such as benzoic, phthalic, terephthalic, isophthalic, trimellitic, pyromellitic, trimesin and naphthalenedicarboxylic, are important intermediates in the synthesis of many chemical and polymeric substances. To obtain PET and PEI, terephthalic and isophthalic acids are used, respectively. Naphthalenedicarboxylic acid is used to produce PEN. Phthalic acid in the form of an anhydride is widely used to obtain plasticizers, dyes, fragrances, saccharin and many other chemical compounds.
Обычно ароматические карбоновые кислоты можно получить окислением соответствующего предшественника - диметилароматического углеводорода. Например, терефталевую кислоту обычно получают окислением пара-ксилола, а изофталевую кислоту окислением мета-ксилола. Фталевую кислоту получают окислением орто-ксилола. Нафталиндикарбоновую кислоту обычно получают окислением 2,6-диметилнафталина.Typically, aromatic carboxylic acids can be obtained by oxidation of the corresponding precursor, dimethyl aromatic hydrocarbon. For example, terephthalic acid is usually produced by the oxidation of para-xylene, and isophthalic acid by the oxidation of meta-xylene. Phthalic acid is obtained by the oxidation of ortho-xylene. Naphthalenedicarboxylic acid is usually obtained by oxidation of 2,6-dimethylnaphthalene.
Пример такого способа можно найти в патенте США №2833816, включенном здесь ссылкой, в котором описано жидкофазное окисление изомеров ксилола в соответствующие бензолдикарбоновые кислоты в присутствии брома и кобальтмарганцевого катализатора. В следующем примере, патент США №5103933, включенный здесь ссылкой, раскрыто, что жидкофазное окисление диметилнафталинов в нафталиндикарбоновые кислоты можно осуществить в присутствии брома и кобальтмарганцевого катализатора.An example of such a method can be found in US Pat. No. 2,833,816, incorporated herein by reference, which describes the liquid phase oxidation of xylene isomers to the corresponding benzenedicarboxylic acids in the presence of bromine and a cobalt-manganese catalyst. In the following example, US Pat. No. 5,103,933, incorporated herein by reference, discloses that liquid phase oxidation of dimethylnaphthalenes to naphthalenedicarboxylic acids can be carried out in the presence of bromine and a cobalt-manganese catalyst.
Обычно ароматические карбоновые кислоты затем очищают. Например, способ, включающий контактирование сырой ароматической карбоновой кислоты с катализатором и водородом в восстановительной атмосфере, описан в патентах США №3584039, 4892972 и 5362908.Typically, aromatic carboxylic acids are then purified. For example, a process comprising contacting a crude aromatic carboxylic acid with a catalyst and hydrogen in a reducing atmosphere is described in US Pat. Nos. 3,538,039, 4,892,972 and 5,362,908.
Способы последующей очистки обычно включают контактирование раствора продукта окисления - сырой ароматической карбоновой кислоты - с водородом и катализатором в восстановительных условиях. Используемые для такой очистки катализаторы обычно содержат один или несколько активных гидрирующих металлов, таких как рутений, родий, палладий или платина, на подходящем носителе - угле или оксиде титана.Subsequent purification methods typically include contacting a solution of the oxidation product — a crude aromatic carboxylic acid — with hydrogen and a catalyst under reducing conditions. The catalysts used for such purification usually contain one or more active hydrogenating metals, such as ruthenium, rhodium, palladium or platinum, on a suitable support — carbon or titanium oxide.
Использованный термин «ароматический углеводород» означает молекулу, состоящую из атомов углерода и водорода и содержащую один или несколько ароматических циклов, например бензольный или нафталиновый цикл. В целях данного применения термин «ароматический углеводород» включает такие молекулы, которые содержат один или несколько гетероатомов, например атомы кислорода или азота. «Метилароматический углеводород» означает молекулу ароматического углеводорода с одной или несколькими метильными группами, соединенными с одним или несколькими ароматическими циклами. «Ароматические сложные этиловые эфиры» означают этиловые эфиры ароматических кислот с одной или несколькими этильными группами. Термин «ароматическая карбоновая кислота» означает ароматическую кислоту с одной или несколькими карбоксильными группами.Used the term "aromatic hydrocarbon" means a molecule consisting of carbon atoms and hydrogen and containing one or more aromatic cycles, such as benzene or naphthalene cycle. For the purposes of this application, the term “aromatic hydrocarbon” includes those molecules that contain one or more heteroatoms, for example, oxygen or nitrogen atoms. “Methyl aromatic hydrocarbon” means an aromatic hydrocarbon molecule with one or more methyl groups connected to one or more aromatic rings. "Aromatic ethyl esters" means aromatic acid ethyl esters with one or more ethyl groups. The term "aromatic carboxylic acid" means an aromatic acid with one or more carboxyl groups.
Жидкофазное окисление диметилароматических углеводородов в ароматические карбоновые кислоты обычно проводят с использованием реакционной смеси, содержащей метилароматические углеводороды и растворитель в присутствии источника молекулярного кислорода. Обычно растворитель представляет собой монокарбоновую кислоту C1-C8, например уксусную или бензойную кислоту или их смеси с водой. Такие способы обычно включают добавление некоторого количества растворителя, т.к. растворитель расходуется, например, в результате сгорания, побочных реакций, неэффективного разделения или других потерь. Такие потери растворителя могут быть нежелательными, и часто предпринимаются попытки для минимизации потерь и максимально полного выделения растворителя для уменьшения необходимого количества добавляемого растворителя.The liquid phase oxidation of dimethyl aromatic hydrocarbons to aromatic carboxylic acids is usually carried out using a reaction mixture containing methyl aromatic hydrocarbons and a solvent in the presence of a molecular oxygen source. Typically, the solvent is C 1 -C 8 monocarboxylic acid, for example, acetic or benzoic acid, or mixtures thereof with water. Such methods typically include adding a certain amount of solvent, as the solvent is consumed, for example, as a result of combustion, side reactions, inefficient separation or other losses. Such solvent losses may be undesirable, and attempts are often made to minimize losses and to isolate the solvent as completely as possible to reduce the amount of solvent to be added.
В окислительной реакционной смеси также присутствует катализатор. Обычно катализатор включает промотор, например бром, и по меньшей мере один подходящий тяжелый металл. Подходящие тяжелые металлы включают тяжелые металлы с атомной массой в интервале примерно 23-178. Примеры включают кобальт, марганец, ванадий, молибден, хром, железо, никель, цирконий, гафний или лантанид, например церий. Подходящие формы этих металлов включают, например, ацетаты, гидроксиды и карбонаты.A catalyst is also present in the oxidizing reaction mixture. Typically, the catalyst includes a promoter, for example bromine, and at least one suitable heavy metal. Suitable heavy metals include heavy metals with an atomic mass in the range of about 23-178. Examples include cobalt, manganese, vanadium, molybdenum, chromium, iron, nickel, zirconium, hafnium or lanthanide, for example cerium. Suitable forms of these metals include, for example, acetates, hydroxides and carbonates.
В реакционную смесь также вводят источник молекулярного кислорода. Обычно в качестве источника молекулярного кислорода используют газообразный кислород, который барботируют или смешивают иным способом с жидкой реакционной смесью. Для подачи кислорода обычно используют воздух. Обычно для превращения метилароматического углеводорода в соответствующую ароматическую карбоновую кислоту необходимы 1.5 моля O2 на каждую метильную группу, при этом образуется один моль H2O. Например, для превращения одного моля диметилароматического углеводорода в один моль ароматической карбоновой кислоты нужно минимум 3.0 моля О2 и образуются два моля H2O.A molecular oxygen source is also introduced into the reaction mixture. Typically, gaseous oxygen is used as the source of molecular oxygen, which is bubbled or otherwise mixed with the liquid reaction mixture. Usually air is used to supply oxygen. Typically, 1.5 moles of O 2 for each methyl group are needed to convert methyl aromatic hydrocarbon to the corresponding aromatic carboxylic acid, and one mole of H 2 O is formed. For example, to convert one mole of dimethyl aromatic hydrocarbon into one mole of aromatic carboxylic acid, a minimum of 3.0 moles of O 2 and two moles of H 2 O are formed.
Авторы установили, что ароматические сложные этиловые эфиры могут быть подходящим сырьем для получения ароматических карбоновых кислот и их можно даже использовать в тех же или аналогичных способах получения ароматических карбоновых кислот из метилароматических углеводородов. Применение ароматических сложных этиловых эфиров особенно оправдано в том случае, когда растворитель реакции представляет собой уксусную кислоту, т.к. при окислении ароматические сложные этиловые эфиры окисляются с образованием соответствующей ароматической дикарбоновой кислоты и уксусной кислоты. В случаях, когда растворитель представляет собой уксусную кислоту, использование ароматических сложных этиловых эфиров позволяет уменьшить количество добавляемого растворителя или даже совсем его не добавлять.The authors found that aromatic ethyl esters can be a suitable raw material for the production of aromatic carboxylic acids and can even be used in the same or similar methods for producing aromatic carboxylic acids from methyl aromatic hydrocarbons. The use of aromatic ethyl esters is especially justified when the reaction solvent is acetic acid, because during oxidation, aromatic ethyl esters are oxidized to form the corresponding aromatic dicarboxylic acid and acetic acid. In cases where the solvent is acetic acid, the use of aromatic ethyl esters makes it possible to reduce the amount of added solvent or even not to add it at all.
При использовании метанолиза PET для получения DMT и этиленгликоля полученный DMT обычно превращают в ТА и метанол путем гидролиза. К сожалению, такой гидролиз требует специального оборудования как для самой реакции, так и для выделения побочных продуктов метанолиза. Чаще ТА получают жидкофазным окислением пара-ксилола, но в таких способах жидкофазного окисления нельзя использовать DMT, т.к., помимо прочих причин, метильные группы превращаются в СО, CO2, метилацетат или другие нежелательные побочные продукты. Напротив, DET можно применять в способах жидкофазного окисления для превращения пара-ксилола в ТА.When using methanolysis of PET to produce DMT and ethylene glycol, the resulting DMT is usually converted to TA and methanol by hydrolysis. Unfortunately, such hydrolysis requires special equipment both for the reaction itself and for the isolation of methanolysis by-products. Most often, TA is obtained by liquid-phase oxidation of para-xylene, but DMT cannot be used in such liquid-phase oxidation methods, because, among other reasons, methyl groups are converted to CO, CO 2 , methyl acetate or other undesirable by-products. In contrast, DET can be used in liquid phase oxidation processes to convert para-xylene to TA.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Авторы установили, что ароматические сложные этиловые эфиры можно использовать в качестве сырья для получения ароматических карбоновых кислот. Ароматические сложные этиловые эфиры, предпочтительно включающие ароматические сложные диэтиловые эфиры, можно использовать в способах жидкофазного окисления для получения ароматических карбоновых кислот. Такой механизм особенно применим в случае DET, диэтилизофталата (DEI) и диэтилнафталата (DEN), которые можно использовать в существующих способах окисления ксилола для получения терефталевой и изофталевой кислот. Ароматические сложные этиловые эфиры можно также использовать для получения уксусной кислоты или даже совместного получения ароматической карбоновой кислоты и уксусной кислоты. Ароматические сложные этиловые эфиры можно выделить при переработке полимеров, полученных из ароматических карбоновых кислот, и карбоновые кислоты можно использовать для получения полимеров, как это раскрыто в авторских патентных заявках, озаглавленных «Этанолиз PET и получение диэтилтерефталата» и «Способ утилизации PET», обе от 29 декабря 2005 г., включенных здесь ссылкой. В частности, этанолиз можно использовать для отделения DET и DEI от PET и PEI соответственно.The authors found that aromatic ethyl esters can be used as raw materials for the production of aromatic carboxylic acids. Aromatic ethyl esters, preferably including aromatic diethyl esters, can be used in liquid phase oxidation processes to produce aromatic carboxylic acids. This mechanism is especially applicable in the case of DET, diethyl isophthalate (DEI) and diethyl naphthalate (DEN), which can be used in existing xylene oxidation processes to produce terephthalic and isophthalic acids. Aromatic ethyl esters can also be used to produce acetic acid or even co-production of aromatic carboxylic acid and acetic acid. Aromatic ethyl esters can be isolated by processing polymers derived from aromatic carboxylic acids, and carboxylic acids can be used to make polymers, as disclosed in copyright patent applications entitled “Ethanolysis of PET and Preparation of Diethyl Terephthalate” and “Method for Utilization of PET”, both from December 29, 2005, incorporated herein by reference. In particular, ethanolysis can be used to separate DET and DEI from PET and PEI, respectively.
В некоторых вариантах данное изобретение предлагает сырье для получения ароматической карбоновой кислоты, содержащее по меньшей мере один ароматический сложный этиловый эфир, предпочтительно ароматический сложный диэтиловый эфир. В расчете на весь предшественник ароматической карбоновой кислоты для получения нужной ароматической карбоновой кислоты или кислот предпочтительно, чтобы сырье содержало по меньшей мере примерно 1 мас.% по меньшей мере одного ароматического сложного этилового эфира, более предпочтительно по меньшей мере примерно 5 мас.% и еще более предпочтительно по меньшей мере примерно 10 мас.% по меньшей мере одного ароматического сложного этилового эфира. Предпочтительно, чтобы ароматический сложный диэтиловый эфир представлял собой DET, DEI, DEN или их комбинацию. Сырье может также включать диметилароматический углеводород, например пара-ксилол.In some embodiments, the present invention provides a feed for producing an aromatic carboxylic acid comprising at least one aromatic ethyl ester, preferably an aromatic diethyl ester. Based on the entire aromatic carboxylic acid precursor, in order to obtain the desired aromatic carboxylic acid or acids, it is preferred that the feed contains at least about 1% by weight of at least one aromatic ethyl ester, more preferably at least about 5% by weight and still more preferably at least about 10 wt.% at least one aromatic ethyl ester. Preferably, the aromatic diethyl ester is DET, DEI, DEN, or a combination thereof. The feed may also include a dimethyl aromatic hydrocarbon, for example para-xylene.
В другом варианте данное изобретение предлагает способ получения терефталевой кислоты, включающий окисление диэтилтерефталата с образованием терефталевой кислоты.In another embodiment, the invention provides a method for producing terephthalic acid, comprising oxidizing diethyl terephthalate to form terephthalic acid.
В других вариантах данное изобретение предлагает способ получения ароматических карбоновых кислот, включающий стадию взаимодействия с кислородом в зоне реакции по меньшей мере одного ароматического сложного этилового эфира, предпочтительно ароматического сложного диэтилового эфира, в присутствии растворителя, содержащего уксусную кислоту. Для получения нужной ароматической карбоновой кислоты или кислот из предшественника - ароматической карбоновой кислоты - предпочтительно, чтобы сырье в зоне реакции содержало по меньшей мере примерно 1 мас.% по меньшей мере одного ароматического сложного этилового эфира, более предпочтительно по меньшей мере примерно 5 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере примерно 10 мас.%. Предпочтительно, чтобы ароматический сложный диэтиловый эфир представлял собой DET, DEI, DEN или их комбинацию. Способ может также включать стадию взаимодействия с кислородом в зоне реакции по меньшей мере одного диметилароматического углеводорода в присутствии растворителя. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один диметилароматический углеводород представлял собой пара-ксилол. Предпочтительно, чтобы в зоне реакции присутствовал катализатор, содержащий по меньшей мере один тяжелый металл. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один тяжелый металл представлял собой кобальт или марганец. Предпочтительно, чтобы катализатор также содержал соединение галогена, предпочтительно брома.In other embodiments, the invention provides a method for producing aromatic carboxylic acids, comprising the step of reacting with oxygen in the reaction zone of at least one aromatic ethyl ester, preferably an aromatic diethyl ester, in the presence of a solvent containing acetic acid. To obtain the desired aromatic carboxylic acid or acids from the precursor aromatic carboxylic acid, it is preferred that the feed in the reaction zone contains at least about 1 wt.% Of at least one aromatic ethyl ester, more preferably at least about 5 wt.% , even more preferably at least about 10 wt.%. Preferably, the aromatic diethyl ester is DET, DEI, DEN, or a combination thereof. The method may also include the step of reacting with oxygen in the reaction zone of at least one dimethyl aromatic hydrocarbon in the presence of a solvent. Preferably, the at least one dimethyl aromatic hydrocarbon is para-xylene. Preferably, a catalyst comprising at least one heavy metal is present in the reaction zone. Preferably, at least one heavy metal is cobalt or manganese. Preferably, the catalyst also contains a halogen compound, preferably bromine.
В некоторых других вариантах данное изобретение предлагает способ получения уксусной кислоты, включающий стадию взаимодействия в зоне реакции по меньшей мере одного ароматического сложного этилового эфира, предпочтительно ароматического сложного диэтилового эфира, в присутствии кислорода и необязательно воды. Предпочтительно, чтобы в зоне реакции присутствовал катализатор, содержащий по меньшей мере один тяжелый металл. По меньшей мере один тяжелый металл предпочтительно представляет собой кобальт или марганец. Предпочтительно также, чтобы катализатор также содержал соединение галогена, предпочтительно брома. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один ароматический сложный диэтиловый эфир представлял собой DET, DEI, DEN или их комбинацию.In some other embodiments, the invention provides a method for producing acetic acid, comprising the step of reacting in the reaction zone of at least one aromatic ethyl ester, preferably an aromatic diethyl ester, in the presence of oxygen and optionally water. Preferably, a catalyst comprising at least one heavy metal is present in the reaction zone. At least one heavy metal is preferably cobalt or manganese. It is also preferred that the catalyst also contains a halogen compound, preferably bromine. Preferably, the at least one aromatic diethyl ester is DET, DEI, DEN, or a combination thereof.
В других вариантах данное изобретение предлагает способ совместного получения ароматической карбоновой кислоты и уксусной кислоты, включающий взаимодействие с кислородом в зоне реакции сырья, представляющего собой ароматический сложный этиловый эфир, предпочтительно ароматический сложный диэтиловый эфир. Предпочтительно, чтобы ароматический сложный диэтиловый эфир представлял собой DET, DEI, DEN или их комбинацию. Необязательно, чтобы в зоне реакции присутствовал по меньшей мере один диметилароматический углеводород, предпочтительно пара-ксилол. Предпочтительно, чтобы в зоне реакции присутствовал катализатор, содержащий по меньшей мере один тяжелый металл. По меньшей мере один тяжелый металл предпочтительно представляет собой кобальт или марганец. Предпочтительно, чтобы катализатор также содержал соединение галогена, предпочтительно брома.In other embodiments, the present invention provides a process for co-production of aromatic carboxylic acid and acetic acid, comprising reacting with oxygen in the reaction zone of a feed comprising an aromatic ethyl ester, preferably an aromatic diethyl ester. Preferably, the aromatic diethyl ester is DET, DEI, DEN, or a combination thereof. Optionally, at least one dimethyl aromatic hydrocarbon, preferably para-xylene, is present in the reaction zone. Preferably, a catalyst comprising at least one heavy metal is present in the reaction zone. At least one heavy metal is preferably cobalt or manganese. Preferably, the catalyst also contains a halogen compound, preferably bromine.
Авторы установили, что переработка PET путем этанолиза может иметь значительные преимущества по сравнению с другими способами его утилизации. Важно то, что продуктами этанолиза PET являются DET и этиленгликоль. Отделение DET и этиленгликоля от продуктов реакции и друг от друга проводят иначе, чем разделение DMT и этиленгликоля, и это имеет более важное значение. Помимо этого, DET можно использовать на многих существующих заводах, производящих ТА жидкофазным окислением пара-ксилола. Кроме того, DET имеет значительно более низкую температуру плавления, чем DMT, поэтому DET можно легко обрабатывать, перевозить и/или хранить в виде расплава, а не в твердом виде. Вообще при работе с жидкой фазой при данной температуре использование этанола в отличие от метанола позволяет работать при более низком давлении для достижения нужной концентрации спирта в жидкой фазе. Работа при более низком давлении может привести к значительной экономии энергии.The authors found that recycling PET by ethanolysis can have significant advantages over other methods of disposal. Importantly, PET ethanolysis products are DET and ethylene glycol. The separation of DET and ethylene glycol from the reaction products and from each other is carried out differently than the separation of DMT and ethylene glycol, and this is more important. In addition, DET can be used in many existing plants producing TA by liquid-phase oxidation of para-xylene. In addition, DET has a significantly lower melting point than DMT, so DET can be easily processed, transported and / or stored as a melt rather than solid. In general, when working with the liquid phase at a given temperature, the use of ethanol, unlike methanol, allows you to work at a lower pressure to achieve the desired alcohol concentration in the liquid phase. Operating at lower pressure can result in significant energy savings.
Авторы установили, что некоторые виды PET содержат примеси, которые катализируют этанолиз PET. Кроме того, эффективным катализатором является титан, предпочтительно в виде органического титаната. Авторы также нашли, что этанолиз PET можно проводить таким образом, чтобы он протекал устойчиво в присутствии воды, что позволяет использовать этанол топливного качества.The authors found that some types of PET contain impurities that catalyze the ethanolysis of PET. In addition, titanium, preferably in the form of an organic titanate, is an effective catalyst. The authors also found that ethanolysis of PET can be carried out so that it proceeds stably in the presence of water, which allows the use of fuel-grade ethanol.
Кроме того, авторы установили, что в отличие от способов переработки путем метанолиза, в которых необходимо проводить дезактивацию катализатора после реакции во избежание нежелательных обратных реакций, включая реакцию DMT с этиленгликолем, катализаторы этанолиза можно поддерживать в активном состоянии, и это не окажет отрицательного влияния на выделение продукта. Это позволяет повторно использовать катализатор без стадии реактивации.In addition, the authors found that, unlike methanolysis processing methods, in which it is necessary to deactivate the catalyst after the reaction in order to avoid undesirable reverse reactions, including the reaction of DMT with ethylene glycol, ethanolysis catalysts can be maintained in an active state, and this will not adversely affect product isolation. This allows reuse of the catalyst without a reactivation step.
В одном варианте данное изобретение предлагает способ переработки поли(этилентерефталата). Способ включает стадии объединения в зоне реакции поли(этилентерефталата) с этанолом с образованием реакционной смеси; реакцию в реакционной смеси при температуре примерно 180°С-300°С с образованием смеси продуктов реакции; выделение из смеси продуктов реакции первой фракции, содержащей этанол; выделение из смеси продуктов реакции второй фракции, содержащей этиленгликоль, и выделение из смеси продуктов реакции третьей фракции, содержащей диэтилтерефталат.In one embodiment, the invention provides a method for processing poly (ethylene terephthalate). The method includes the steps of combining in the reaction zone of poly (ethylene terephthalate) with ethanol to form a reaction mixture; a reaction in the reaction mixture at a temperature of about 180 ° C-300 ° C to form a mixture of reaction products; the selection of a mixture of reaction products of the first fraction containing ethanol; isolating from the mixture of reaction products a second fraction containing ethylene glycol; and isolating from the mixture of reaction products a third fraction containing diethyl terephthalate.
Предпочтительно, чтобы стадию выделения первой фракции, содержащей этанол, из смеси продуктов реакции проводили в первой зоне разделения, а стадии выделения второй фракции, содержащей этиленгликоль, из смеси продуктов реакции и выделение из смеси продуктов реакции третьей фракции, содержащей диэтилтерефталат, проводили во второй зоне разделения.Preferably, the stage of separation of the first fraction containing ethanol from the mixture of reaction products was carried out in the first separation zone, and the stage of separation of the second fraction containing ethylene glycol from the mixture of reaction products and separation of the third fraction containing diethyl terephthalate from the reaction mixture was carried out in the second zone separation.
Некоторые варианты также включают стадии разделения второй фракции на первый поток, содержащий бóльшую часть диэтилтерефталата, и второй поток, содержащий этиленгликоль; возврат по меньшей мере части первого потока во вторую зону разделения и выделение этиленгликоля из второго потока в третьей зоне разделения. Предпочтительно проводить стадию разделения второй фракции путем разделения слоев жидких фаз. Необязательно стадия разделения второй фракции может содержать стадию добавления воды по меньшей мере к части второй фракции. В некоторых вариантах первая зона разделения включает первую дистилляционную колонну, а вторая зона разделения включает вторую дистилляционную колонну. Предпочтительно, чтобы первая дистилляционная колонна работала при близком к атмосферному давлении, а вторая дистилляционная колонна работала при давлении ниже атмосферного. Необязательно по меньшей мере часть этанола, выделенного с первой фракцией, направлять в зону реакции.Some options also include the steps of separating the second fraction into a first stream containing most of the diethyl terephthalate and a second stream containing ethylene glycol; returning at least a portion of the first stream to the second separation zone and recovering ethylene glycol from the second stream in the third separation zone. It is preferable to carry out the stage of separation of the second fraction by separating the layers of liquid phases. Optionally, the step of separating the second fraction may comprise the step of adding water to at least a portion of the second fraction. In some embodiments, the first separation zone includes a first distillation column, and the second separation zone includes a second distillation column. Preferably, the first distillation column operates at near atmospheric pressure and the second distillation column operates at a pressure below atmospheric. Optionally, at least a portion of the ethanol recovered with the first fraction is sent to the reaction zone.
В некоторых вариантах в зону реакции помещают катализатор и предпочтительно выбирают его из группы, состоящей из каталитически активных примесей в PET, фталоцианина меди, ацетата цинка, ацетата кобальта, ацетата марганца, ацетата магния, изопропоксида титана (IV) или других органических титанатов и их комбинаций. Необязательно в зону реакции можно добавить воду, например, при использовании этанола топливного качества. Предпочтительно в таких вариантах, чтобы катализатор содержал титан, предпочтительно в виде органических титанатов.In some embodiments, a catalyst is placed in the reaction zone and preferably selected from the group consisting of catalytically active impurities in PET, copper phthalocyanine, zinc acetate, cobalt acetate, manganese acetate, magnesium acetate, titanium (IV) isopropoxide or other organic titanates and combinations thereof . Optionally, water can be added to the reaction zone, for example, using fuel-grade ethanol. Preferably, in such embodiments, the catalyst contains titanium, preferably in the form of organic titanates.
Некоторые варианты включают стадию выделения из смеси продуктов реакции четвертой фракции, содержащей катализатор и олигомеры PET. Предпочтительно по меньшей мере часть четвертой фракции направлять в зону реакции.Some options include the step of isolating from a mixture of reaction products a fourth fraction containing a catalyst and PET oligomers. Preferably, at least a portion of the fourth fraction is directed to the reaction zone.
Другой вариант изобретения предлагает аппаратуру для переработки поли(этилентерефталата). Аппаратура включает реактор для реакции поли(этилентерефталата) с этанолом и образования смеси продуктов реакции; испарительную камеру или дистилляционную колонну, работающую при атмосферном давлении, для выделения этанола из смеси продуктов реакции и вакуумную дистилляционную колонну для выделения диэтилтерефталата из смеси продуктов реакции. Необязательно аппаратура может включать сосуд для декантации для отбора части смеси продуктов реакции.Another embodiment of the invention provides apparatus for processing poly (ethylene terephthalate). The apparatus includes a reactor for the reaction of poly (ethylene terephthalate) with ethanol and the formation of a mixture of reaction products; an atmospheric evaporation chamber or distillation column for separating ethanol from the mixture of reaction products; and a vacuum distillation column for isolating diethyl terephthalate from the mixture of reaction products. Optionally, the apparatus may include a decantation vessel for collecting a portion of the mixture of reaction products.
Некоторые варианты предлагают способ получения диэтилтерефталата. Такой способ включает стадии реакции поли(этилентерефталата) и этанола в зоне реакции с образованием смеси продуктов реакции, содержащей этанол, поли(этилентерефталат), диэтилтерефталат и этиленгликоль; выделение из смеси продуктов реакции первой фракции, содержащей этанол, второй фракции, содержащей азеотроп диэтилтерефталата с этиленгликолем, и третьей фракции, содержащей диэтилтерефталат; выделение из азеотропа потока, содержащего бóльшую часть диэтилтерефталата, и подачу по меньшей мере части потока на стадию разделения. Предпочтительно, чтобы катализатор находился в зоне реакции. Более предпочтительно выбирать катализатор из группы, состоящей из каталитически активных примесей в PET, фталоцианина меди, ацетата цинка, ацетата кобальта, ацетата марганца, ацетата магния, изопропоксида титана (IV) или других органических титанатов и их комбинаций. В некоторых вариантах изобретение предлагает способ получения диэтилтерефталата и диэтилизофталата. Такой способ включает стадии реакции в зоне реакции этанола с сырьем, содержащим поли(этилентерефталат) и поли(этиленизофталат), с образованием смеси продуктов реакции; выделения из смеси продуктов реакции первой фракции, содержащей этанол; выделения из смеси продуктов реакции второй фракции, содержащей этиленгликоль, и выделения из смеси продуктов реакции третьей фракции, содержащей диэтилтерефталат и диэтилизофталат. Предпочтительно, чтобы в зоне реакции находился катализатор. Более предпочтительно выбирать катализатор из группы, состоящей из каталитически активных примесей в PET, фталоцианина меди, ацетата цинка, изопропоксида титана (IV) или других органических титанатов и их комбинаций. Необязательно присутствие воды в зоне реакции. Предпочтительно присутствие органических титанатов в зоне реакции. Предпочтительно, чтобы этанол в зоне реакции был этанолом топливного качества.Some options offer a method of producing diethyl terephthalate. Such a method includes the reaction steps of poly (ethylene terephthalate) and ethanol in the reaction zone to form a mixture of reaction products containing ethanol, poly (ethylene terephthalate), diethyl terephthalate and ethylene glycol; isolating from a mixture of reaction products a first fraction containing ethanol, a second fraction containing an azeotrope of diethyl terephthalate with ethylene glycol, and a third fraction containing diethyl terephthalate; isolating from the azeotrope a stream containing most of the diethyl terephthalate, and supplying at least a portion of the stream to the separation step. Preferably, the catalyst is in the reaction zone. More preferably, the catalyst is selected from the group consisting of catalytically active impurities in PET, copper phthalocyanine, zinc acetate, cobalt acetate, manganese acetate, magnesium acetate, titanium (IV) isopropoxide or other organic titanates and combinations thereof. In some embodiments, the invention provides a method for producing diethyl terephthalate and diethyl isophthalate. Such a process includes reaction steps in a reaction zone of ethanol with a feed comprising poly (ethylene terephthalate) and poly (ethylene isophthalate) to form a mixture of reaction products; isolating from a mixture of reaction products a first fraction containing ethanol; isolating a second fraction containing ethylene glycol from a mixture of reaction products; and isolating a third fraction containing diethyl terephthalate and diethyl isophthalate from a mixture of reaction products. Preferably, a catalyst is present in the reaction zone. More preferably, the catalyst is selected from the group consisting of catalytically active impurities in PET, copper phthalocyanine, zinc acetate, titanium (IV) isopropoxide or other organic titanates and combinations thereof. Optional presence of water in the reaction zone. The presence of organic titanates in the reaction zone is preferred. Preferably, the ethanol in the reaction zone is fuel grade ethanol.
Авторы установили, что сырье, содержащее PET, можно ввести в реакцию с этанолом с образованием сложных диэтиловых эфиров, которые можно окислить до ароматических карбоновых кислот, которые затем используют для получения полимеров. В частности, PET можно ввести в реакцию с этанолом с образованием этиленгликоля и диэтилтерефталата, которые можно направить в существующие способы жидкофазного окисления с образованием терефталевой кислоты, используемой для получения PET. Такой способ переработки не чувствителен ко многим примесям, что позволяет утилизировать широкий набор отходов PET. Этот способ переработки дает возможность утилизации PET и других полимеров, не опасаясь разложения конечного полимерного продукта.The authors found that raw materials containing PET can be reacted with ethanol to form diethyl esters, which can be oxidized to aromatic carboxylic acids, which are then used to produce polymers. In particular, PET can be reacted with ethanol to form ethylene glycol and diethyl terephthalate, which can be sent to existing liquid phase oxidation processes to form terephthalic acid, used to make PET. This processing method is not sensitive to many impurities, which allows you to dispose of a wide range of PET waste. This processing method makes it possible to utilize PET and other polymers without fear of decomposition of the final polymer product.
В некоторых вариантах изобретение предлагает способ переработки PET. Способ включает стадии реакции в первой зоне реакции первой порции сырья, содержащего PET, с этанолом с образованием первой смеси продуктов реакции; выделения из первой смеси продуктов реакции ароматических сложных этиловых эфиров; окисления во второй зоне реакции второй порции сырья, содержащей по меньшей мере часть ароматических сложных этиловых эфиров с образованием ароматических карбоновых кислот, и реакцию в третьей зоне реакции по меньшей мере части ароматической карбоновой кислоты и этиленгликоля с образованием полимера, содержащего PET. Первая порция сырья может содержать по меньшей мере 1000 м.д. по массе поливинилхлорида (в расчете на PET). Вторая порция сырья предпочтительно включает предшественники целевых ароматических карбоновых кислот в виде диметиловых ароматических углеводородов. По меньшей мере часть первой смеси продуктов реакции можно привести в контакт с ионообменной смолой для удаления по меньшей мере части растворимых примесей, содержащихся в первой смеси продуктов реакции. Для простоты обращения и обработки первую смесь продуктов реакции можно довести до температуры примерно 50-120°С.In some embodiments, the invention provides a method for processing PET. The method includes reaction steps in a first reaction zone of a first portion of a feed containing PET with ethanol to form a first mixture of reaction products; isolating aromatic ethyl esters from the first mixture of reaction products; oxidation in the second reaction zone of a second portion of a feed containing at least a portion of aromatic ethyl esters to produce aromatic carboxylic acids; and a reaction in a third reaction zone of at least a portion of aromatic carboxylic acid and ethylene glycol to form a polymer containing PET. The first portion of the feed may contain at least 1000 ppm. by weight of polyvinyl chloride (calculated on PET). The second portion of the feed preferably includes precursors of the desired aromatic carboxylic acids in the form of dimethyl aromatic hydrocarbons. At least a portion of the first reaction product mixture can be contacted with an ion exchange resin to remove at least a portion of the soluble impurities contained in the first reaction product mixture. For ease of handling and processing, the first mixture of reaction products can be brought to a temperature of about 50-120 ° C.
Ароматическую карбоновую кислоту можно очистить перед использованием с образованием полимеров. Этанол может быть топливного качества.Aromatic carboxylic acid can be purified prior to use to form polymers. Ethanol can be of fuel quality.
В других вариантах изобретение предлагает способ получения PET из отходов PET. Способ включает стадии реакции в первой зоне реакции первой порции сырья, содержащего PET, с этанолом с образованием первой смеси продуктов реакции; выделения DET из первой смеси продуктов реакции; реакцию с кислородом по меньшей мере части DET во второй зоне реакции в присутствии растворителя, содержащего низкомолекулярную карбоновую кислоту, с образованием терефталевой кислоты; очистку по меньшей мере части терефталевой кислоты в зоне реакции гидрирования с образованием очищенной терефталевой кислоты и получение PET из по меньшей мере части очищенной терефталевой кислоты.In other embodiments, the invention provides a method for producing PET from PET waste. The method includes reaction steps in a first reaction zone of a first portion of a feed containing PET with ethanol to form a first mixture of reaction products; isolating DET from the first reaction product mixture; reacting with oxygen at least a portion of the DET in the second reaction zone in the presence of a solvent containing low molecular weight carboxylic acid to form terephthalic acid; purification of at least a portion of the terephthalic acid in the hydrogenation reaction zone to form purified terephthalic acid; and obtaining PET from at least a portion of the purified terephthalic acid.
Краткое описание чертежаBrief Description of the Drawing
Фигура 1 иллюстрирует вариант этанолиза и выделения продуктов в соответствии с вариантом настоящего изобретения.Figure 1 illustrates a variant of ethanolysis and isolation of products in accordance with a variant of the present invention.
Описание предпочтительных вариантовDescription of Preferred Options
Данное изобретение предлагает способы и аппаратуру для переработки PET путем этанолиза и получения DET. Этанолиз представляет собой переэтерификацию PET этанолом с образованием этиленгликоля и DET. Путем этанолиза можно утилизировать PET разных типов и качества, включая, но не ограничиваясь этим, коричневые хлопья, зеленые хлопья, голубые хлопья, бесцветные хлопья, янтарные хлопья или их смеси. Возможность использовать смешанные хлопья PET является преимуществом, т.к. такие смешанные хлопья являются более доступным сырьем, чем чистые хлопья типа чистых бесцветных хлопьев. В некоторых вариантах утилизируемый PET находится в виде РЕТ-пакетов, которые необязательно можно измельчить и/или растворить в подходящем растворителе.The present invention provides methods and apparatus for processing PET by ethanolysis and producing DET. Ethanolysis is the transesterification of PET with ethanol to form ethylene glycol and DET. By ethanolysis, various types and qualities of PET can be disposed of, including, but not limited to, brown flakes, green flakes, blue flakes, colorless flakes, amber flakes, or mixtures thereof. The ability to use mixed PET flakes is an advantage because such mixed flakes are more readily available than pure flakes such as pure colorless flakes. In some embodiments, the recyclable PET is in the form of PET bags, which optionally can be ground and / or dissolved in a suitable solvent.
Данное изобретение также предлагает сырье для получения ароматических карбоновых кислот. Такое сырье включает один или несколько ароматических сложных этиловых эфиров. Ароматические сложные этиловые эфиры можно использовать сами по себе в качестве сырья, а в предпочтительном варианте один или несколько ароматических сложных этиловых эфиров используют в качестве компонента сырья для получения ароматических карбоновых кислот. Ароматические сложные этиловые эфиры, в частности, используют в качестве сырья в способах жидкофазного окисления для получения ароматических карбоновых кислот.The present invention also provides raw materials for the production of aromatic carboxylic acids. Such raw materials include one or more aromatic ethyl esters. Aromatic ethyl esters can be used alone as a raw material, and in a preferred embodiment, one or more aromatic ethyl esters are used as a raw material component to produce aromatic carboxylic acids. Aromatic ethyl esters, in particular, are used as raw materials in liquid phase oxidation processes to produce aromatic carboxylic acids.
Данное изобретение предлагает способ переработки PET и других полиэфиров путем реакции отходов полимеров с этанолом с образованием этиленгликоля и этиловых эфиров, которые можно окислить в соответствующие карбоновые кислоты. Карбоновые кислоты и необязательно этиленгликоль, выделенные из продуктов этанолиза, можно использовать для получения полиэфиров.The present invention provides a process for processing PET and other polyesters by reacting polymer wastes with ethanol to form ethylene glycol and ethyl esters, which can be oxidized to the corresponding carboxylic acids. Carboxylic acids and optionally ethylene glycol isolated from ethanolysis products can be used to make polyesters.
В некоторых вариантах сложный этиловый эфир можно использовать в качестве сырья в существующих способах окисления для получения соответствующих карбоновых кислот. Например, ароматические сложные диэтиловые эфиры можно использовать в существующих жидкофазных способах окисления для получения ароматических дикарбоновых кислот из диметилароматических углеводородов. После превращения в ароматическую дикарбоновую кислоту их можно использовать вместо или наряду с ароматическими дикарбоновыми кислотами, которые не получаются при переработке полиэфиров. Это позволяет использовать утилизируемые вещества, не опасаясь разложения образовавшегося конечного полиэфира, и тогда отпадает необходимость модифицирования существующих способов полимеризации для получения полиэфиров из ароматических карбоновых кислот.In some embodiments, ethyl ester can be used as feed in existing oxidation processes to produce the corresponding carboxylic acids. For example, aromatic diethyl esters can be used in existing liquid phase oxidation processes to produce aromatic dicarboxylic acids from dimethyl aromatic hydrocarbons. Once converted to aromatic dicarboxylic acid, they can be used instead of or along with aromatic dicarboxylic acids, which are not obtained in the processing of polyesters. This allows you to use recyclables without fear of decomposition of the resulting final polyester, and then there is no need to modify existing polymerization methods to obtain polyesters from aromatic carboxylic acids.
Этанолиз представляет собой переэтерификацию полиэфира этанолом с образованием сложных этиловых эфиров и этиленгликоля. Сложные этиловые эфиры можно превратить в соответствующие карбоновые кислоты, которые можно использовать для получения полимера с помощью реакции поликонденсации.Ethanolysis is the transesterification of a polyester with ethanol to form ethyl esters and ethylene glycol. Ethyl esters can be converted to the corresponding carboxylic acids, which can be used to make the polymer using the polycondensation reaction.
В конкретных вариантах способа переработки можно использовать широкий набор полиэфиров, в том числе многие загрязненные отходы полиэфиров. В тех вариантах, где утилизируют отходы PET, можно исходить из широкого ассортимента загрязненных источников PET, включая, но не ограничиваясь ими, отходы PET вместе с другими полиэфирами, терполимерами, поливинилхлоридом, полиолефинами, адгезивами, тяжелыми металлами и многими другими примесями, которые не пригодны для других способов переработки.In specific embodiments of the processing method, a wide range of polyesters can be used, including many contaminated polyester wastes. In embodiments where PET waste is disposed of, a wide range of contaminated PET sources can be obtained, including, but not limited to, PET waste along with other polyesters, terpolymers, polyvinyl chloride, polyolefins, adhesives, heavy metals and many other impurities that are not suitable for other recycling methods.
При переработке PET путем этанолиза получают DET и этиленгликоль. Этанолиз представляет собой переэтерификацию полиэфира этанолом с образованием сложных этиловых эфиров и DET. Можно перерабатывать путем этанолиза PET разных типов и качества, включая, но не ограничиваясь ими, коричневые хлопья, зеленые хлопья, голубые хлопья, бесцветные хлопья, янтарные хлопья или их смеси. Возможность использовать смешанные хлопья PET является преимуществом, т.к. такие смешанные хлопья являются более доступным сырьем, чем чистые хлопья типа чистых бесцветных хлопьев. В некоторых вариантах перерабатываемый PET находится в виде РЕТ-пакетов, которые необязательно можно измельчить и/или растворить в подходящем растворителе.When processing PET by ethanolysis, DET and ethylene glycol are obtained. Ethanolysis is the transesterification of a polyester with ethanol to form ethyl esters and DET. Various types and qualities of PET can be processed by ethanolysis, including, but not limited to, brown flakes, green flakes, blue flakes, colorless flakes, amber flakes, or mixtures thereof. The ability to use mixed PET flakes is an advantage because such mixed flakes are more readily available than pure flakes such as pure colorless flakes. In some embodiments, the recyclable PET is in the form of PET bags, which optionally can be ground and / or dissolved in a suitable solvent.
Переработку PET посредством этанолиза можно проводить непрерывным или периодическим способом для получения DET и этиленгликоля или полупериодическим способом. Примером полупериодического способа является периодический этанолиз PET с непрерывным выделением продуктов - DET и этиленгликоля - из периодически образующейся реакционной смеси. PET и этанол вводят в зону реакции этанолиза в присутствии подходящего катализатора. Полученную смесь продуктов реакции разделяют для выделения продуктов. Такое разделение можно осуществлять многими способами, известными специалистам в данной области. Однако предпочтительно, чтобы разделение включало дистилляцию для выделения этанола, DET и этиленгликоля.The processing of PET by ethanolysis can be carried out continuously or batchwise to obtain DET and ethylene glycol, or semi-batch. An example of a semi-batch process is the batch ethanolysis of PET with the continuous separation of products — DET and ethylene glycol — from a periodically formed reaction mixture. PET and ethanol are introduced into the ethanolysis reaction zone in the presence of a suitable catalyst. The resulting mixture of reaction products is separated to isolate the products. This separation can be carried out in many ways known to specialists in this field. However, it is preferred that the separation include distillation to isolate ethanol, DET and ethylene glycol.
PET, обычно в виде использованных изделий или хлопьев отходов, предпочтительно сначала растворить в каком-либо растворителе. Можно использовать любой растворитель, который не оказывает отрицательного эффекта на реакцию этанолиза. Однако предпочтительно, чтобы растворитель представлял собой этанол и/или кубовые остатка дистилляции из второй зоны разделения. В одном варианте растворитель представляет собой часть смеси продуктов реакции, полученной из зоны реакции. Необязательно профильтровать растворенное сырье из PET для удаления примесей, например адгезивов, которые могут присутствовать в некоторых видах сырья. Сырье из PET вводят в реакцию с этанолом в зоне реакции в присутствии подходящего катализатора. Этанол можно объединить с сырьем из PET в зоне реакции в восходящем потоке из зоны реакции или использовать в виде их комбинации.PET, usually in the form of used products or waste flakes, is preferably first dissolved in any solvent. Any solvent that does not adversely affect the ethanolysis reaction may be used. However, it is preferred that the solvent is ethanol and / or bottoms of a distillation residue from a second separation zone. In one embodiment, the solvent is part of a mixture of reaction products obtained from the reaction zone. It is not necessary to filter the dissolved feed from PET to remove impurities, such as adhesives, which may be present in some feeds. The PET feed is reacted with ethanol in the reaction zone in the presence of a suitable catalyst. Ethanol can be combined with PET feed in the reaction zone in upflow from the reaction zone or used as a combination thereof.
Катализатор можно ввести в зону реакции, объединить с сырьем из PET, объединить с этанолом, объединить с растворителем, а также он может находиться в потоке возвращаемой кубовой жидкости или его можно ввести путем комбинации этих вариантов.The catalyst can be introduced into the reaction zone, combined with PET feedstock, combined with ethanol, combined with a solvent, it can also be in the return liquid bottoms stream, or it can be introduced by a combination of these options.
Сырье, содержащее PET, может включать другие полимеры и примеси, например PEI, PEN, поливинилхлорид, полиолефины, тяжелые металлы, красители, пластификаторы и много других соединений, которые часто используют для получения продуктов из PET или в связи с PET. Обычно этанолиз PET, как здесь описано, менее чувствителен к присутствию таких полимеров и примесей, чем многие другие способы переработки PET. Преимуществом является тот факт, что некоторые другие полимеры превращаются при этанолизе в соответствующие этиловые эфиры, которые можно превратить в соответствующие карбоновые кислоты и затем проэтерифицировать и заполимеризовать с образованием полимеров. В некоторых вариантах по меньшей мере часть других полимеров, присутствующих вместе с PET, вводят в реакцию с этанолом с образованием ароматических сложных этиловых эфиров. Такие ароматические сложные этиловые эфиры можно окислить до ароматических карбоновых кислот, которые можно проэтерифицировать и заполимеризовать и снова получить полимеры.Raw materials containing PET may include other polymers and impurities, for example PEI, PEN, polyvinyl chloride, polyolefins, heavy metals, dyes, plasticizers and many other compounds that are often used to obtain products from PET or in connection with PET. Typically, ethanolysis of PET, as described herein, is less sensitive to the presence of such polymers and impurities than many other PET processing methods. An advantage is the fact that some other polymers are converted during ethanolysis to the corresponding ethyl esters, which can be converted to the corresponding carboxylic acids and then esterified and polymerized to form polymers. In some embodiments, at least a portion of the other polymers present with PET are reacted with ethanol to form aromatic ethyl esters. Such aromatic ethyl esters can be oxidized to aromatic carboxylic acids, which can be esterified and polymerized and the polymers recovered.
Этанол, используемый для этанолиза, может быть промышленным этанолом, однако авторы установили, что эффективно использовать этанол топливного качества. Топливный этанол обычно содержит больше воды, чем промышленный этанол, и обычно он содержит денатурат (обычно углеводород или углеводородное соединение). В некоторых вариантах изобретения в качестве денатурата можно использовать пара-ксилол. В таких вариантах nqpa-ксилол можно выделить из продуктов реакции и затем смешать с DET. Такие варианты особенно пригодны для использования в способе жидкофазного окисления для превращения пара-ксилола в ТА. Хотя точный состав этанола топливного качества варьируется, топливный этанол может содержать примерно 0.25-2.0 об.% воды, но обычно содержит примерно 1 об.% воды и примерно 1-5 об.% денатурата. Топливный этанол может также содержать другие соединения, например следы соединений металлов, камеди и метанол. Хотя разные законодательства могут содержать разные технические условия для этанола топливного качества, предполагается, что эти варианты не окажут заметного влияния на этанолиз PET, как здесь описано. Примером технических условий для топливного этанола, обычно используемого в Соединенных Штатах, является ASTM D 4806 (Стандартные технические условия на денатурированный топливный этанол для смешения с керосином при использовании в автомобильных двигателях с искровым зажиганием).The ethanol used for ethanolysis may be industrial ethanol, however, the authors found that it is efficient to use fuel-grade ethanol. Fuel ethanol usually contains more water than industrial ethanol, and usually it contains methylated alcohol (usually a hydrocarbon or hydrocarbon compound). In some embodiments of the invention, para-xylene can be used as methylated spirits. In such embodiments, nqpa-xylene can be isolated from the reaction products and then mixed with DET. Such variants are particularly suitable for use in a liquid phase oxidation process for converting para-xylene to TA. Although the exact composition of fuel-grade ethanol varies, fuel ethanol may contain about 0.25-2.0 vol.% Water, but usually contains about 1 vol.% Water and about 1-5 vol.% Denatured alcohol. Fuel ethanol may also contain other compounds, for example traces of metal compounds, gums and methanol. Although different laws may contain different specifications for fuel-grade ethanol, it is anticipated that these options will not have a significant effect on the ethanolysis of PET, as described herein. An example of technical specifications for fuel ethanol commonly used in the United States is ASTM D 4806 (Standard Specification for Denatured Fuel Ethanol for Mixing with Kerosene for Use in Spark-ignited Automobile Engines).
Авторы установили, что этанолиз можно эффективно осуществлять, несмотря на присутствие воды, денатурата и других соединений в топливном этаноле. Авторы нашли, что этанолиз, как показано здесь, можно проводить эффективно с использованием этанола, содержащего примерно до 5 мас.% воды. Использование спирта топливного качества весьма привлекательно, т.к. топливный спирт является легкодоступным продуктом массового потребления. Кроме того, этанол считается экологически безопасным и возобновляемым ресурсом. Многие законодательства стимулируют использование продуктов типа этанола.The authors found that ethanolysis can be effectively carried out, despite the presence of water, methylated spirits and other compounds in fuel ethanol. The authors found that ethanolysis, as shown here, can be carried out efficiently using ethanol containing up to about 5 wt.% Water. The use of fuel-grade alcohol is very attractive because fuel alcohol is an easily accessible consumer product. In addition, ethanol is considered an environmentally friendly and renewable resource. Many laws encourage the use of products such as ethanol.
Зона реакции может включать один или несколько реакторов, что позволяет достаточно хорошо перемешать утилизируемый PET, этанол и катализатор; например, это могут быть реакторы с мешалкой, реакторы идеального вытеснения, периодические реакторы или их комбинации.The reaction zone may include one or more reactors, which allows sufficiently good mixing of recyclable PET, ethanol and catalyst; for example, it may be stirred tank reactors, ideal displacement reactors, batch reactors, or combinations thereof.
Реакцию этанолиза предпочтительно проводить при температуре по меньшей мере примерно 180°С, более предпочтительно по меньшей мере примерно 195°С. Хотя можно использовать более низкие температуры, но при этом конверсия будет низкой. Предпочтительно проводить реакцию при температуре не выше примерно 300°С, более предпочтительно не выше примерно 250°С. Хотя можно применять и более высокие температуры, но такие более высокие температуры могут привести к образованию нежелательного количества побочных продуктов, например диэтилового эфира.The ethanolysis reaction is preferably carried out at a temperature of at least about 180 ° C, more preferably at least about 195 ° C. Although lower temperatures can be used, the conversion will be low. It is preferable to conduct the reaction at a temperature not exceeding about 300 ° C, more preferably not higher than about 250 ° C. Although higher temperatures can be used, such higher temperatures can lead to the formation of an undesirable amount of by-products, for example diethyl ether.
Реакцию этанолиза можно проводить при давлениях ниже атмосферного, например 80 кПа, или при атмосферном давлении. Предпочтительно проводить этанолиз при давлении выше атмосферного, более предпочтительно при давлении по меньшей мере примерно 200 кПа, более предпочтительно по меньшей мере примерно 1000 кПа, более предпочтительно по меньшей мере примерно 2000 кПа. Предпочтительно проводить этанолиз при давлении не выше примерно 6000 кПа, более предпочтительно не выше примерно 5000 кПа. Приведенные значения являются примерными и давление может существенно меняться в ходе реакции, особенно если этанолиз проводят в закрытом реакторе периодического действия. Например, в закрытой системе периодического действия давление во время реакции обычно падает. Хотя давление зависит от температуры, однако широкий интервал условий, при которых этанол и отходы PET остаются в жидкой фазе, позволяет регулировать температуру и давление независимо друг от друга.The ethanolysis reaction can be carried out at pressures below atmospheric, for example 80 kPa, or at atmospheric pressure. It is preferable to carry out ethanolysis at a pressure above atmospheric, more preferably at a pressure of at least about 200 kPa, more preferably at least about 1000 kPa, more preferably at least about 2000 kPa. It is preferable to carry out ethanolysis at a pressure not higher than about 6000 kPa, more preferably not higher than about 5000 kPa. The values given are approximate and the pressure can vary significantly during the reaction, especially if ethanolysis is carried out in a closed batch reactor. For example, in a closed batch system, the pressure usually falls during the reaction. Although pressure depends on temperature, a wide range of conditions under which ethanol and PET waste remain in the liquid phase allows temperature and pressure to be controlled independently of each other.
Затем смесь продуктов реакции разделяют для выделения продуктов реакции, включая этанол, DET и этиленгликоль и необязательно DEI, DEN и другие нужные компоненты. Во время разделения можно при желании выделить и другие компоненты. Примеры таких компонентов включают пара-ксилол, если он присутствует, другие прореагировавшие и не относящиеся к полимерам или нужные соединения, которые могут присутствовать в PET. Как показано выше, часть смеси продуктов реакции можно использовать в качестве растворителя для сырья, содержащего PET. В некоторых вариантах непрерывных способов часть смеси продуктов реакции удаляют, но вводят дополнительные компоненты реакции. Для поддержания эффективной непрерывной работы некоторую часть реакционной смеси можно также удалять отдувкой.The mixture of reaction products is then separated to isolate reaction products, including ethanol, DET and ethylene glycol, and optionally DEI, DEN and other desired components. During separation, other components can be isolated if desired. Examples of such components include para-xylene, if present, other reacted and non-polymers, or desired compounds that may be present in PET. As shown above, part of the mixture of reaction products can be used as a solvent for raw materials containing PET. In some embodiments of the continuous processes, part of the reaction product mixture is removed, but additional reaction components are added. To maintain effective continuous operation, some of the reaction mixture can also be removed by blowing.
Разделение можно проводить путем кристаллизации, дистилляции, фильтрации, разделения жидких фаз, экстракции растворителем или другими известными способами разделения или с помощью комбинации способов разделения. Предпочтительно, чтобы разделение включало первую зону разделения для выделения этанола, вторую зону разделения для выделения DET и этиленгликоля и третью зону разделения для выделения очищенного этиленгликоля. Разделение может необязательно включать одну или более стадий очистки для удаления одного или нескольких компонентов из продуктов реакции. В одном варианте первая и вторая зоны разделения включают дистилляцию и разделение жидких фаз. Разделение в жидкой фазе не эффективно для выделения DMT в способе метанолиза, т.к. DMT обычно плавится при примерно 140-142°С и при более высоких температурах смешивается с этиленгликолем.Separation can be carried out by crystallization, distillation, filtration, separation of liquid phases, extraction with a solvent or other known separation methods, or using a combination of separation methods. Preferably, the separation includes a first separation zone for separating ethanol, a second separation zone for separating DET and ethylene glycol, and a third separation zone for separating purified ethylene glycol. Separation may optionally include one or more purification steps to remove one or more components from the reaction products. In one embodiment, the first and second separation zones include distillation and separation of the liquid phases. Liquid phase separation is not effective for isolating DMT in the methanolysis process, because DMT usually melts at about 140-142 ° C and mixes with ethylene glycol at higher temperatures.
Предпочтительно проводить разделение для выделения по меньшей мере первой фракции, содержащей в основном этанол и легкие побочные продукты реакции, второй фракции, содержащей основную часть этиленгликоля, третьей фракции, содержащей в основном DET, и четвертой фракции, содержащей высококипящие и нелетучие компоненты. В предпочтительном варианте первую фракцию выделяют в первой зоне реакции, а вторую, третью и четвертую фракции выделяют во второй зоне разделения. Однако фракции можно выделять частями или можно выделить комбинацию фракций. Кроме того, части фракций можно выделять на разных стадиях разделения. Например, в ходе разделения часть первой фракции, содержащей в основном этанол и легкие побочные продукты, можно выделить в одной точке, а другую часть первой фракции можно выделить дистилляцией. Оборудование для разделения может быть частью более чем одной зоны разделения. В одном варианте часть первой фракции, содержащей в основном этанол и легкие побочные продукты, выделяют в испарительной камере первой зоны разделения, а другую часть первой фракции выделяют в дистилляционной колонне, которая является частью первой зоны разделения и частью второй зоны разделения.It is preferable to separate to isolate at least a first fraction containing mainly ethanol and light reaction by-products, a second fraction containing a majority of ethylene glycol, a third fraction containing mainly DET, and a fourth fraction containing high boiling and non-volatile components. In a preferred embodiment, the first fraction is isolated in the first reaction zone, and the second, third and fourth fractions are isolated in the second separation zone. However, fractions can be isolated in parts or a combination of fractions can be isolated. In addition, parts of the fractions can be isolated at different stages of separation. For example, during the separation, part of the first fraction, which contains mainly ethanol and light by-products, can be isolated at one point, and the other part of the first fraction can be isolated by distillation. Separation equipment may be part of more than one separation zone. In one embodiment, a portion of the first fraction, containing mainly ethanol and light by-products, is isolated in the evaporation chamber of the first separation zone, and another part of the first fraction is isolated in a distillation column, which is part of the first separation zone and part of the second separation zone.
Предпочтительно, чтобы разделение включало дистилляцию. Дистилляцию можно проводить в одной или нескольких дистилляционных колоннах - части первой зоны разделения - с образованием первой фракции, содержащей в основном этанол и легкие побочные продукты реакции. Предпочтительно использовать одну или несколько дистилляционных колонн - части второй зоны разделения, чтобы выделить вторую порцию, содержащую в основном этиленгликоль, третью фракцию, содержащую в основном DET, и четвертую фракцию, содержащую высококипящие соединения. В одном варианте первая зона разделения включает дистилляционную колонну, которая работает при атмосферном или близком к нему давлении, а вторая зона разделения включает дистилляционную колонну, работающую при давлении ниже атмосферного. В другом варианте разделение включает дистилляционную колонну, которая составляет по меньшей мере часть первой зоны разделения и по меньшей мере часть второй зоны разделения. Предпочтительно в таком варианте, чтобы из дистилляционной колонны отбирали по меньшей мере часть первой фракции, содержащей в основном этанол и легкие побочные продукты реакции, вторую фракцию, содержащую большую часть этиленгликоля, третью фракцию, содержащую в основном DET, и четвертую фракцию, содержащую высококипящие и нелетучие соединения.Preferably, the separation includes distillation. The distillation can be carried out in one or more distillation columns - part of the first separation zone - with the formation of the first fraction containing mainly ethanol and light reaction by-products. It is preferable to use one or more distillation columns, parts of a second separation zone, to separate a second portion containing mainly ethylene glycol, a third fraction containing mainly DET, and a fourth fraction containing high boiling compounds. In one embodiment, the first separation zone includes a distillation column that operates at or near atmospheric pressure, and the second separation zone includes a distillation column that operates below atmospheric pressure. In another embodiment, the separation includes a distillation column, which is at least part of the first separation zone and at least part of the second separation zone. Preferably, in such an embodiment, at least a portion of a first fraction containing mainly ethanol and light reaction by-products, a second fraction containing a large part of ethylene glycol, a third fraction containing mainly DET, and a fourth fraction containing high boiling and non-volatile compounds.
Весь или часть этанола, выделенного при разделении, может быть возвращена в реакцию этанолиза. Такой рецикл осуществляется путем использования этанола, выделенного при разделении, в качестве растворителя для утилизируемого PET. Такое повторное использование можно также осуществить путем подачи этанола, выделенного при разделении, в виде восходящего потока в зоне реакции этанолиза или непосредственно в зону реакции этанолиза. В одном варианте первую фракцию, содержащую в основном этанол и легкие побочные продукты реакции, выделяют в первой зоне разделения, всю или часть первой фракции отбирают для удаления по меньшей мере части легких побочных продуктов из первой фракции предпочтительно конденсацией или другими известными способами разделения, и по меньшей мере часть этанола первой фракции возвращают для использования в реакции этанолиза или в качестве растворителя для PET. Необязательно перед использованием в реакции этанолиза или в качестве растворителя для PET всю или часть первой фракции подвергнуть другим обработкам и/или хранить и/или смешивать с этанолом из другого источника. В одном варианте весь или часть этанола из первой фракции можно ввести в зону реакции, используя теплоту этого этанола из первой фракции для нагрева PET до температуры реакции.All or part of the ethanol recovered by separation can be returned to the ethanolysis reaction. Such recycling is carried out by using ethanol recovered by separation as a solvent for recyclable PET. Such reuse can also be accomplished by feeding ethanol recovered by separation as an upward stream in the ethanolysis reaction zone or directly to the ethanolysis reaction zone. In one embodiment, the first fraction containing mainly ethanol and light reaction by-products is isolated in the first separation zone, all or part of the first fraction is selected to remove at least part of the light by-products from the first fraction, preferably by condensation or other known separation methods, and at least a portion of the ethanol of the first fraction is returned for use in the ethanolysis reaction or as a solvent for PET. Optionally, before using in the ethanolysis reaction or as a solvent for PET, all or part of the first fraction should be subjected to other treatments and / or stored and / or mixed with ethanol from another source. In one embodiment, all or part of the ethanol from the first fraction can be introduced into the reaction zone using the heat of this ethanol from the first fraction to heat the PET to the reaction temperature.
Этиленгликоль, выделенный при разделении, предпочтительно во второй фракции, полученной во второй зоне разделения, в основном находится в виде азеотропа этиленгликоля-DET («азеотроп EG-DET»). Хотя концентрация DET в азеотропе EG-DET варьируется в зависимости от применяемого способа разделения и работы с ним, обычно азеотроп EG-DET содержит менее 10 мас.% DET. При температурах выше температуры плавления DET (44°С, 1 атмосфера) и ниже температуры кипения этиленгликоля (196-198°С) азеотроп разделяется на первый слой, обогащенный DET, и второй слой, обогащенный этиленгликолем.Ethylene glycol isolated by separation, preferably in the second fraction obtained in the second separation zone, is mainly in the form of an ethylene glycol-DET azeotrope ("EG-DET azeotrope"). Although the concentration of DET in the EG-DET azeotrope varies depending on the separation method used and its handling, usually the EG-DET azeotrope contains less than 10 wt.% DET. At temperatures above the melting point of DET (44 ° C, 1 atmosphere) and below the boiling point of ethylene glycol (196-198 ° C), the azeotrope is separated into a first layer enriched in DET and a second layer enriched in ethylene glycol.
Первый слой, обогащенный DET, можно отделить известным способом разделения жидких фаз, таким как декантация, и предпочтительно вернуть на разделение более предпочтительно во вторую зону разделения. Необязательно первый слой можно направить непосредственно на хранение полученного DET. Второй слой, обогащенный этиленгликолем, можно затем очистить дистилляцией или другими способами в третьей зоне разделения, где выделяют этиленгликоль, а остаток второго слоя можно вернуть на разделение. Если остаток второго слоя возвращают, то место, в которое его возвращают, зависит от способа разделения или способов, используемых в третьей зоне разделения. Например, если в третьей зоне разделения используют дистилляцию, образуется поток этиленгликоля и поток азеотропа этиленгликоля с DET, и поток азеотропа лучше объединить со второй фракцией из второй зоны разделения. Если для выделения этиленгликоля из второго слоя используют такие способы разделения, как фильтрация, кристаллизация или дистилляция, остаток второго слоя предпочтительно вернуть во вторую зону разделения. Другие способы разделения, например экстракция растворителем или азеотропная дистилляция, могут потребовать дополнительной обработки остатка второго слоя и/или выделенного этиленгликоля. Азеотроп EG с DET может также содержать диэтиленгликоль, который в основном содержится в слое, обогащенном этиленгликолем, и предпочтительно его очистить в третьей зоне разделения. Небольшая часть диэтиленгликоля остается в слое, обогащенном DET, и его предпочтительно вернуть на разделение с DET.The first layer enriched with DET can be separated by a known method of separation of liquid phases, such as decantation, and it is preferable to return to the separation more preferably in the second separation zone. Optionally, the first layer can be sent directly to the storage of the resulting DET. The second layer enriched in ethylene glycol can then be purified by distillation or other methods in the third separation zone, where ethylene glycol is isolated, and the remainder of the second layer can be returned to the separation. If the remainder of the second layer is returned, then the place to which it is returned depends on the separation method or methods used in the third separation zone. For example, if distillation is used in the third separation zone, an ethylene glycol stream and an ethylene glycol azeotrope stream with DET are formed, and it is better to combine the azeotrope stream with the second fraction from the second separation zone. If separation methods such as filtration, crystallization or distillation are used to separate ethylene glycol from the second layer, it is preferable to return the remainder of the second layer to the second separation zone. Other separation methods, for example, solvent extraction or azeotropic distillation, may require further processing of the remainder of the second layer and / or the isolated ethylene glycol. The EG azeotrope with DET may also contain diethylene glycol, which is mainly contained in the layer enriched in ethylene glycol, and it is preferable to clean it in the third separation zone. A small portion of diethylene glycol remains in the DET-rich layer, and it is preferable to return it to separation with DET.
В способах метанолиза обычно образуется азеотроп этиленгликоля с DMT, который содержит примерно 15 мас.% DMT. Как отмечено выше, способы разделения жидких фаз не эффективны для выделения DMT и этиленгликоля, и обычно используют другие способы, как правило, более сложные и часто более энергоемкие.Methanolysis processes typically form an ethylene glycol azeotrope with DMT, which contains about 15 wt.% DMT. As noted above, liquid phase separation methods are not effective for isolating DMT and ethylene glycol, and other methods are generally used, typically more complex and often more energy intensive.
В одном варианте для интенсификации разделения смеси этиленгликоля с DET используют воду. DET можно выделить из смеси этиленгликоля и DET, добавляя воду, с последующим разделением жидких фаз. Добавление воды повышает концентрацию DET в первом слое и понижает концентрацию DET во втором слое. Способ разделения жидких фаз, например декантацию, можно применить для отделения первого слоя, который предпочтительно вернуть во вторую зону разделения или необязательно направить на хранение полученного DET. Объем воды, использованной для интенсификации разделения, находят во втором слое и его можно разделять дальше.In one embodiment, water is used to intensify the separation of the ethylene glycol mixture with DET. DET can be isolated from a mixture of ethylene glycol and DET by adding water, followed by separation of the liquid phases. Adding water increases the concentration of DET in the first layer and lowers the concentration of DET in the second layer. A liquid phase separation method, for example decantation, can be used to separate the first layer, which is preferably returned to the second separation zone or optionally sent to the storage of the resulting DET. The volume of water used to intensify the separation is found in the second layer and can be separated further.
В другом варианте для интенсификации разделения используют углеводород, предпочтительно пара-ксилол. Добавление такого углеводорода повышает концентрацию DET в первом слое и понижает концентрацию DET во втором слое. Если для интенсификации разделения используют углеводород, то углеводород окажется преимущественно в первом слое и будет обработан вместе с первым слоем. В этом случае можно провести дополнительное разделение. Пара-ксилол обладает тем преимуществом, что при желании его можно оставить вместе с полученным DET и использовать в реакции жидкофазного окисления для получения ТА, как здесь описано. Кроме того, некоторое количество пара-ксилола можно использовать для облегчения работы с полученным DET благодаря понижению температуры плавления DET. В некоторых вариантах для интенсификации разделения используют как воду, так и пара-ксилол.In another embodiment, a hydrocarbon, preferably para-xylene, is used to intensify the separation. The addition of such a hydrocarbon increases the concentration of DET in the first layer and lowers the concentration of DET in the second layer. If hydrocarbon is used to intensify the separation, the hydrocarbon will be predominantly in the first layer and will be processed together with the first layer. In this case, an additional separation can be made. Para-xylene has the advantage that, if desired, it can be left with the resulting DET and used in the liquid phase oxidation reaction to produce TA, as described herein. In addition, a certain amount of para-xylene can be used to facilitate the work with the obtained DET by lowering the melting point of the DET. In some embodiments, both water and para-xylene are used to intensify the separation.
Первый слой не всегда обязательно более легкий слой. Например, если для интенсификации разделения используют воду, то первый слой будет более тяжелым. Напротив, если для интенсификации разделения используют napa-ксилол, то более легким будет первый слой.The first layer is not always necessarily a lighter layer. For example, if water is used to intensify separation, the first layer will be heavier. On the contrary, if napa-xylene is used to intensify the separation, the first layer will be lighter.
DET выделяют при разделении, предпочтительно в виде первой порции третьей фракции из второй зоны разделения. Хотя разделение обычно проводят так, что третья фракция из второй зоны разделения содержит по меньшей мере 95 мас.% DET, предпочтительно по меньшей мере 97 мас.% DET, бывает нужно дополнительно разделить третью фракцию для очистки DET, например, способами фильтрации, дистилляции или кристаллизации. Например, выделенный DET может содержать небольшие количества диэтиленгликоля (DEG), этиленгликоль или оба эти соединения и может также содержать воду. Для очистки DET можно использовать способ разделения слоев жидких фаз. Если вода присутствует в выделенном DET независимо от того, была ли она использована для интенсификации жидкостного разделения жидких фаз или нет, выделенный DET можно необязательно дегидратировать для удаления воды. Кроме того, PET может содержать, например, изофталат, который может присутствовать в сырье вместе с PET и который может превращаться в DEI в результате этанолиза. Если DEI присутствует в смеси продуктов реакции, его обычно выделяют в виде небольшой примеси в комбинации с DET, предпочтительно в третьей фракции. Можно DEI необязательно отделить от DET с помощью известных способов разделения, таких как кристаллизация или дистилляция. Однако DEI может частично сохраняться в полученном DET.DET is isolated by separation, preferably as a first portion of a third fraction from the second separation zone. Although the separation is usually carried out so that the third fraction from the second separation zone contains at least 95 wt.% DET, preferably at least 97 wt.% DET, it is necessary to further separate the third fraction for purification of DET, for example, by filtration, distillation or crystallization. For example, the isolated DET may contain small amounts of diethylene glycol (DEG), ethylene glycol, or both of these compounds, and may also contain water. To clean the DET, a liquid phase separation method can be used. If water is present in the isolated DET, regardless of whether it was used to intensify the liquid separation of the liquid phases or not, the isolated DET can optionally be dehydrated to remove water. In addition, PET may contain, for example, isophthalate, which may be present in the feed together with PET and which may be converted to DEI by ethanolysis. If DEI is present in the reaction product mixture, it is usually isolated as a small impurity in combination with DET, preferably in a third fraction. You can optionally separate DEI from DET using known separation methods, such as crystallization or distillation. However, the DEI may be partially stored in the received DET.
Остаток смеси продуктов реакции, предпочтительно выделенный в виде четвертой фракции из второй зоны разделения, содержит активный катализатор, побочные продукты реакции и другие высококипящие соединения. Обычно в способах метанолиза либо только полученный DMT, либо DMT и этиленгликоль отгоняют в ходе реакции метанолиза либо катализатор дезактивируется, что ведет к остановке реакции и позволяет избежать нежелательных реакций в ходе разделения. Лучше, когда катализатор, присутствующий в остатке смеси продуктов реакции, представляет собой активный катализатор, пригодный для катализа реакции этанолиза. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере часть остатка смеси продуктов реакции возвращалась для использования в зоне реакции. Такой рецикл можно осуществить путем добавления по меньшей мере части остатка в зону реакции или в восходящий поток в зону реакции, например, для растворения PET. Необязательно по меньшей мере часть остатка можно обработать для образования потока рецикла катализатора с большей концентрацией катализатора и возвратить для использования в зоне реакции.The remainder of the reaction product mixture, preferably isolated as a fourth fraction from the second separation zone, contains an active catalyst, reaction by-products and other high boiling compounds. Typically, in methanolysis methods, either only the obtained DMT, or DMT and ethylene glycol are distilled off during the methanolysis reaction, or the catalyst is deactivated, which stops the reaction and avoids undesired reactions during the separation. It is better when the catalyst present in the remainder of the reaction product mixture is an active catalyst suitable for catalysis of the ethanolysis reaction. Preferably, at least a portion of the remainder of the mixture of reaction products is returned for use in the reaction zone. Such recycling can be accomplished by adding at least a portion of the residue to the reaction zone or to an upward stream in the reaction zone, for example, to dissolve the PET. Optionally, at least a portion of the residue can be treated to form a catalyst recycle stream with a higher concentration of catalyst and returned for use in the reaction zone.
На любой стадии сырье или смесь продуктов реакции можно подвергнуть очистке для уменьшения содержания нежелательных примесей. Очистку можно проводить в одну или несколько стадий, а можно проводить многостадийно и в разных протоках. Предпочтительно проводить очистку смеси продуктов реакции до или после любой зоны разделения. В одном варианте проводят очистку смеси продуктов реакции после выделения первой фракции в первой зоне разделения. В другом варианте проводят очистку по меньшей мере части четвертой фракции, выделенной во второй зоне разделения. В другом варианте проводят очистку смеси продуктов реакции после выделения первой фракции в первой зоне разделения и также по меньшей мере части четвертой фракции во второй зоне разделения. Очистка может включать обводные линии, с тем чтобы все или часть очищаемого сырья можно было пустить в обход всей или части очистки. Такие обводные линии особенно удобны, если используют разные отходы PET с разными примесями, чтобы обойти ненужные участки очистки.At any stage, the feed or mixture of reaction products can be purified to reduce the content of undesirable impurities. Cleaning can be carried out in one or several stages, and can be carried out in stages and in different ducts. It is preferable to clean the mixture of reaction products before or after any separation zone. In one embodiment, the mixture of reaction products is purified after separation of the first fraction in the first separation zone. In another embodiment, at least a portion of the fourth fraction recovered in the second separation zone is cleaned. In another embodiment, the mixture of reaction products is purified after separation of the first fraction in the first separation zone and also at least part of the fourth fraction in the second separation zone. The cleaning may include bypass lines so that all or part of the raw material to be cleaned can be allowed to bypass all or part of the cleaning. Such by-pass lines are especially convenient if you use different PET waste with different impurities to bypass unnecessary cleaning areas.
Поскольку DET имеет температуру плавления примерно 44°С при 1 атм, продукты реакции можно удерживать в расплаве и эффективно применять многие способы очистки. Применяемые способы очистки будут зависеть от природы примесей, которые предполагают удалить очисткой, и включают центрифугирование, дистилляцию, экстракцию растворителем, фильтрацию, ионный обмен, адсорбцию или другие способы. Например, если отходы PET содержат нерастворимые примеси, такие как полиолефины, поливинилхлорид, алюминий, бумагу, стекло, грязь или другие нерастворимые материалы, то подходят фильтрация или центрифугирование. Если нужно удалить растворимые металлы, такие как сурьма, которые присутствуют в отходах PET в виде катализаторов полимеризации, тогда подойдут такие способы, как ионный обмен или обработка активированным углем. Для очистки можно использовать комбинацию способов. Предпочтительно проводить очистку продуктов реакции во время разделения.Since DET has a melting point of about 44 ° C at 1 atm, the reaction products can be kept in the melt and many cleaning methods can be effectively applied. The purification methods used will depend on the nature of the impurities that are intended to be removed by purification, and include centrifugation, distillation, solvent extraction, filtration, ion exchange, adsorption, or other methods. For example, if PET waste contains insoluble impurities, such as polyolefins, polyvinyl chloride, aluminum, paper, glass, dirt or other insoluble materials, then filtration or centrifugation is suitable. If soluble metals, such as antimony, which are present in the PET waste as polymerization catalysts, need to be removed, then methods such as ion exchange or activated carbon treatment are suitable. A combination of methods can be used for cleaning. It is preferable to purify the reaction products during separation.
В частности, для удаления растворимых металлов можно проводить очистку смеси продуктов реакции с помощью ионообменных смол. Ионный обмен представляет собой обратимый обмен ионов между твердым веществом (ионообменное вещество также называют ионообменной смолой) и жидкостью или расплавом в отсутствие постоянного изменения в структуре твердого вещества. Обычно традиционные ионообменные смолы состоят из поперечно-сшитой полимерной матрицы с относительно однородным распределением ион-активных центров по структуре. Как правило, ионообменные материалы доступны в виде сфер или иногда гранул специфического размера и однородности для нужд конкретного применения. Ионообменные материалы обладают ограниченной термостабильностью. Обычно ионообменные материалы ограничены температурами до 150°С и часто их применение сильно ограничено более низкими температурами. Ионообменные смолы, пригодные для использования в очистке, выпускаются промышленностью и включают смолы DOWEX, пригодные для удаления тяжелых металлов, включая сурьму. Конкретная используемая ионообменная смола зависит от многих факторов, включая природу нежелательных примесей, которые предполагается удалить с помощью ионообменной смолы.In particular, to remove soluble metals, it is possible to purify the mixture of reaction products using ion exchange resins. Ion exchange is the reversible exchange of ions between a solid (an ion-exchange substance is also called an ion-exchange resin) and a liquid or melt in the absence of a permanent change in the structure of the solid. Typically, traditional ion-exchange resins consist of a cross-linked polymer matrix with a relatively uniform distribution of ion-active centers over the structure. As a rule, ion-exchange materials are available in the form of spheres or sometimes granules of a specific size and uniformity for the needs of a particular application. Ion exchange materials have limited thermal stability. Typically, ion exchange materials are limited to temperatures up to 150 ° C and often their use is severely limited to lower temperatures. Suitable ion exchange resins for purification are commercially available and include DOWEX resins suitable for removing heavy metals, including antimony. The particular ion exchange resin used depends on many factors, including the nature of the undesirable impurities that are expected to be removed using the ion exchange resin.
Растворимые металлы могут быть частью полимера из-за использования этих металлов в качестве катализаторов процессов полимеризации. Обычно ионообменные смолы не пригодны для использования при высоких температурах, таких как в способах метанолиза. Однако реакцию этанолиза и продукты реакции можно поддерживать при температурах, приемлемых для ионообменных смол. Например, продукты реакции можно поддерживать при температурах 44-100°С. Очистка с применением ионообменных смол особенно пригодна для удаления растворимых тяжелых металлов, таких как сурьма, которые могут присутствовать в сырье вместе с PET. Кроме того, очистка с применением центрифугирования особенно пригодна для удаления нерастворимых галогенированных соединений, таких как поливинилхлорид. Возможность обработки РЕТ-сырья, содержащего растворимые тяжелые металлы и/или нерастворимые галогенированные полимеры, резко расширяет область доступного сырья на основе PET, что позволяет перерабатывать гораздо более широкий набор продуктов на основе PET, чем это было возможно с применением метанолиза и других существующих способов переработки.Soluble metals can be part of the polymer due to the use of these metals as catalysts for polymerization processes. Typically, ion exchange resins are not suitable for use at high temperatures, such as in methanolysis processes. However, the ethanolysis reaction and reaction products can be maintained at temperatures acceptable for ion exchange resins. For example, reaction products can be maintained at temperatures of 44-100 ° C. Purification using ion exchange resins is particularly suitable for the removal of soluble heavy metals, such as antimony, which may be present in raw materials along with PET. In addition, centrifugal purification is particularly suitable for removing insoluble halogenated compounds such as polyvinyl chloride. The ability to process PET raw materials containing soluble heavy metals and / or insoluble halogenated polymers dramatically expands the range of available PET-based raw materials, which allows the processing of a much wider range of PET-based products than was possible using methanolysis and other existing processing methods .
Ионообменные смолы можно также использовать для удаления HCl, который присутствует в смеси продуктов реакции, если поливинилхлорид присутствует в сырье из отходов PET. Возможность использования ионообменных смол для удаления HCl дает возможность утилизировать сырье из отходов PET с гораздо более высокими концентрациями поливинилхлорида, чем в обычно применяемых способах переработки. В некоторых вариантах изобретение предлагает способ переработки отходов PET в виде сырья, содержащего более 1000 м.д. по массе поливинилхлорида (в расчете на PET). В других вариантах изобретение предлагает способ переработки отходов PET, содержащих более 1250 м.д. по массе или даже 1500 м.д. по массе поливинилхлорида (в расчете на PET).Ion exchange resins can also be used to remove HCl, which is present in the reaction product mixture if polyvinyl chloride is present in the PET waste feed. The ability to use ion exchange resins to remove HCl makes it possible to dispose of raw materials from PET waste with much higher concentrations of polyvinyl chloride than in commonly used processing methods. In some embodiments, the invention provides a method for processing PET waste in the form of a feed containing more than 1000 ppm. by weight of polyvinyl chloride (calculated on PET). In other embodiments, the invention provides a method for processing PET waste containing more than 1250 ppm. by weight or even 1500 ppm by weight of polyvinyl chloride (calculated on PET).
Катализаторы реакции этанолиза включают известные катализаторы переэтерификации. Подходящие катализаторы включают ацетат меди, ацетат кобальта, ацетат марганца, ацетат магния, титан и их комбинации. Каталитически активные металлы находятся предпочтительно в виде ацетатов или в случае титана в виде изопропоксида титана (IV) или других органических титанатов и их комбинаций. Однако неожиданно выяснилось, что примеси, присутствующие в смешанных хлопьях PET, например красители и соединения металлов, могут быть эффективными катализаторами этанолиза PET. Такие примеси, присутствующие в хлопьях PET, которые используют в катализе этанолиза, называются здесь «каталитически активными примесями». Было установлено, что коричневые хлопья содержат особенно необходимые количества и виды каталитически активных примесей. В одном варианте катализатор реакции этанолиза включает каталитически активные примеси. В другом варианте по меньшей мере часть остатка смеси продуктов реакции содержит каталитически активные примеси, и их выгодно использовать в качестве катализатора реакции этанолиза.Ethanolysis reaction catalysts include known transesterification catalysts. Suitable catalysts include copper acetate, cobalt acetate, manganese acetate, magnesium acetate, titanium, and combinations thereof. The catalytically active metals are preferably in the form of acetates or, in the case of titanium, in the form of titanium (IV) isopropoxide or other organic titanates and combinations thereof. However, it was unexpectedly found that impurities present in mixed PET flakes, for example dyes and metal compounds, can be effective catalysts for ethanolysis of PET. Such impurities present in PET flakes, which are used in the catalysis of ethanolysis, are referred to herein as “catalytically active impurities”. It has been found that brown flakes contain especially necessary amounts and types of catalytically active impurities. In one embodiment, the ethanolysis reaction catalyst comprises catalytically active impurities. In another embodiment, at least a portion of the remainder of the reaction product mixture contains catalytically active impurities, and it is advantageous to use them as a catalyst for the ethanolysis reaction.
Неожиданно оказалось, что фталоцианин меди можно использовать в качестве подходящего катализатора реакции этанолиза. При использовании фталоцианина меди в качестве катализатора предпочтительно, чтобы его концентрации составляли по меньшей мере примерно 3 м.д. по массе (в расчете на хлопья PET). В другом варианте хлопья отходов PET, содержащие коричневые, голубые или зеленые PET или их комбинацию, удобно использовать в качестве сырья с PET и по меньшей мере части катализатора реакции. Однако присутствие воды в реакции этанолиза, например в результате использования этанола топливного качества, может понизить эффективность каталитически активных примесей, включая фталоцианин меди. Было найдено также, что титан является подходящим катализатором даже в присутствии этанола топливного качества предпочтительно в виде органическогоо титаната, такого как изопропоксид титана(IV). Если используют топливный этанол или в зоне реакции присутствует другой источник воды, предпочтительно, чтобы по меньшей мере часть катализатора представляла собой титан, предпочтительно в виде органического титаната. Если титан используют в качестве катализатора, обычно в виде органического титаната, титан обычно находится в зоне реакции в количестве примерно 5-5000 м.д. в расчете на массу PET в зоне реакции.Surprisingly, copper phthalocyanine can be used as a suitable catalyst for the ethanolysis reaction. When using copper phthalocyanine as a catalyst, it is preferred that its concentration is at least about 3 ppm. by weight (based on PET flakes). In another embodiment, PET waste flakes containing brown, blue, or green PET, or a combination thereof, are conveniently used as raw materials with PET and at least a portion of the reaction catalyst. However, the presence of water in an ethanolysis reaction, for example as a result of the use of fuel-grade ethanol, can reduce the effectiveness of catalytically active impurities, including copper phthalocyanine. It has also been found that titanium is a suitable catalyst even in the presence of fuel-grade ethanol, preferably in the form of an organic titanate such as titanium (IV) isopropoxide. If fuel ethanol is used or another water source is present in the reaction zone, it is preferred that at least a portion of the catalyst is titanium, preferably in the form of an organic titanate. If titanium is used as a catalyst, usually in the form of organic titanate, titanium is usually present in the reaction zone in an amount of about 5-5000 ppm. calculated on the mass of PET in the reaction zone.
Фигура 1 иллюстрирует вариант, в котором реакцию этанолиза проводят в периодическом режиме, а способ разделения осуществляют в непрерывном режиме.Figure 1 illustrates a variant in which the ethanolysis reaction is carried out in a batch mode, and the separation method is carried out in a continuous mode.
На фигуре 1 отходы PET подают в реактор периодического действия R1 в зоне реакции, где находятся два параллельных периодических реактора. На фигуре 1 периодический реактор R1 проиллюстрирован для загрузки сырья, а периодический реактор R2 для выгрузки продуктов. Сырье, содержащее PET, смешивают с этанолом из емкости этанола и с этанолом первой фракции F1 из первой зоны разделения. Часть первой фракции выпаривают из смеси продуктов реакции V1, вторую порцию первой фракции выделяют из первой дистилляционной колонны V4 и оставшуюся часть первой фракции выделяют из второй дистилляционной колонны V5. Подходящий катализатор из емкости с катализатором подают в периодический реактор R1. Реакция может протекать в одном реакционном сосуде, в то время как другой опорожняют и загружают в него сырье. Реакция этанолиза протекает в загруженном реакционном сосуде предпочтительно при начальном давлении примерно 200-1000 кПа и начальной температуре примерно 70-100°С. По мере протекания реакции температура в сосуде повышается до примерно 180-260°С и давление повышается до примерно 1500-5000 кПа. Реакционный сосуд выдерживают при таком давлении и температуре в течение примерно 0.25-5.0 час, после чего температуру понижают до тех пор, пока давление не станет равным примерно 10-500 кПа, после чего смесь продуктов реакции подают в промежуточный резервуар V2, который является частью первой зоны разделения.In FIG. 1, PET waste is fed to a batch reactor R1 in a reaction zone where two parallel batch reactors are located. In Figure 1, a batch reactor R1 is illustrated for loading raw materials, and a batch reactor R2 for unloading products. The PET-containing feed is mixed with ethanol from an ethanol tank and with ethanol of the first fraction F1 from the first separation zone. A portion of the first fraction is evaporated from the reaction product mixture V1, a second portion of the first fraction is isolated from the first distillation column V4, and the remainder of the first fraction is isolated from the second distillation column V5. A suitable catalyst from the catalyst tank is fed to a batch reactor R1. The reaction can take place in one reaction vessel, while another is emptied and the feed is loaded into it. The ethanolysis reaction proceeds in a loaded reaction vessel, preferably at an initial pressure of about 200-1000 kPa and an initial temperature of about 70-100 ° C. As the reaction proceeds, the temperature in the vessel rises to about 180-260 ° C and the pressure rises to about 1500-5000 kPa. The reaction vessel is maintained at this pressure and temperature for about 0.25-5.0 hours, after which the temperature is lowered until the pressure becomes about 10-500 kPa, after which the mixture of reaction products is fed into intermediate tank V2, which is part of the first separation zones.
Как показано на фигуре 1, часть первой фракции F1, содержащей этанол и легкие побочные продукты, находящиеся в смеси продуктов реакции, испаряют в испарительной камере V1 и этанол конденсируют во второй периодический реактор R1, который загружают, либо возвращают этанол в емкость с этанолом. Это позволяет держать промежуточный резервуар V2 в сравнительно мягких условиях, предпочтительно при давлении, близком к атмосферному, и температуре примерно 50-100°С. Такие условия позволяют поддерживать смесь продуктов реакции в жидкой фазе и минимизировать обратную реакцию DET с этиленгликолем. Такой промежуточный резервуар с мягкими условиями невозможно реализовать в способе метанолиза, т.к. условия, необходимые для поддержания DMT в жидкой фазе, вызвали бы нежелательную обратную реакцию между DMT и этиленгликолем.As shown in FIG. 1, a portion of the first fraction F1 containing ethanol and light by-products in the reaction product mixture is vaporized in the evaporation chamber V1 and ethanol is condensed into the second batch reactor R1, which is charged or ethanol is returned to the ethanol tank. This allows you to keep the intermediate tank V2 in relatively mild conditions, preferably at a pressure close to atmospheric, and a temperature of about 50-100 ° C. Such conditions make it possible to maintain a mixture of reaction products in the liquid phase and minimize the reverse reaction of DET with ethylene glycol. Such an intermediate tank with mild conditions cannot be implemented in the methanolysis process, because the conditions necessary to maintain DMT in the liquid phase would cause an unwanted back reaction between DMT and ethylene glycol.
На фигуре 1 показано, что часть смеси продуктов реакции возвращают в зону реакции F4, в этом случае в реактор R1, который заполнен. В этом варианте смесь продуктов реакции непрерывно подают из промежуточного резервуара в зону очистки V3. Очистка может включать обводные линии, чтобы всю смесь продуктов реакции или ее часть из промежуточного резервуара можно было пустить в обход всей или части линии очистки. Примеры способов очистки, которые можно использовать, включают, но не ограничиваются ими, фильтрацию, центрифугирование, ионный обмен и адсорбцию на активном угле или глинах. Выбор способа очистки будет зависеть от природы используемого сырья из отходов PET. Например, если отходы PET содержат нерастворимые примеси, такие как полиолефины, поливинилхлорид, алюминий, бумагу, стекло, грязь или другие нерастворимые материалы, то подходит фильтрация или центрифугирование. Если нужно удалить растворимые металлы, такие как сурьма, которые присутствуют в отходах PET в виде катализаторов полимеризации, тогда подойдут такие способы, как ионный обмен или обработка активным углем. Для очистки можно использовать комбинацию способов.Figure 1 shows that part of the mixture of reaction products is returned to the reaction zone F4, in this case, to the reactor R1, which is filled. In this embodiment, the mixture of reaction products is continuously fed from the intermediate tank to the purification zone V3. Cleaning may include bypass lines so that all or part of the reaction product mixture from the intermediate tank can be bypassed all or part of the treatment line. Examples of cleaning methods that can be used include, but are not limited to, filtration, centrifugation, ion exchange, and adsorption on activated carbon or clays. The choice of cleaning method will depend on the nature of the PET waste material used. For example, if PET waste contains insoluble impurities such as polyolefins, polyvinyl chloride, aluminum, paper, glass, dirt, or other insoluble materials, filtration or centrifugation is suitable. If soluble metals, such as antimony, which are present in the PET waste as polymerization catalysts, need to be removed, then methods such as ion exchange or activated carbon treatment are suitable. A combination of methods can be used for cleaning.
Как показано на фигуре 1, смесь продуктов реакции из зоны очистки V3 подают в первую дистилляционную колонну V4, которая является частью первой зоны разделения. Первая дистилляционная колонна V4 работает при атмосферном или близком к нему давлении. Вторую порцию первой фракции F1, содержащей в основном этанол и легкие побочные продукты реакции, выделяют из первой дистилляционной колонны V4.As shown in figure 1, the mixture of reaction products from the purification zone V3 is fed to the first distillation column V4, which is part of the first separation zone. The first distillation column V4 operates at or near atmospheric pressure. A second portion of the first fraction F1, containing mainly ethanol and light reaction by-products, is isolated from the first distillation column V4.
На фигуре 1 после первой дистилляционной колонны V4 смесь продуктов реакции подают во вторую дистилляционную колонну V5, которая составляет часть первой зоны разделения и часть второй зоны разделения. Вторая дистилляционная колонна V5 работает при давлении ниже атмосферного. Из второй дистилляционной колонны V5 выделяют четыре фракции: оставшуюся часть первой фракции F1, содержащую в основном этанол и легкие побочные продукты реакции, вторую фракцию F2, содержащую основную часть этиленгликоля, третью фракцию F3, содержащую в основном DET, и четвертую фракцию F4, содержащую высококипящие соединения.In figure 1, after the first distillation column V4, the mixture of reaction products is fed to the second distillation column V5, which is part of the first separation zone and part of the second separation zone. The second distillation column V5 operates at a pressure below atmospheric. Four fractions are isolated from the second distillation column V5: the remaining part of the first fraction F1, containing mainly ethanol and light reaction by-products, the second fraction F2, containing the main part of ethylene glycol, the third fraction F3, containing mainly DET, and the fourth fraction F4, containing high boilers connections.
Остаток первой фракции объединяют с другими порциями первой фракции и первую фракцию подают в холодильник, сконденсированный этанол возвращают в емкость с этанолом, а остаток первой фракции удаляют отдувкой.The remainder of the first fraction is combined with other portions of the first fraction and the first fraction is refrigerated, the condensed ethanol is returned to the ethanol tank, and the remainder of the first fraction is removed by blowing.
Как показано на фигуре 1, вторую фракцию F2 направляют в резервуар для декантации V6 для разделения жидких фаз, где вторая фракция F2 образует первый слой L1, обогащенный DET, и второй слой L2, обогащенный этиленгликолем. Воду из емкости V7 добавляют во вторую фракцию F2 для увеличения концентрации DET в первом слое и понижения концентрации DET во втором слое L2. Жидкость из первого слоя L1 возвращают во вторую дистилляционную колонну V5 или альтернативно в резервуар V9 для хранения полученного DET или в оба резервуара, а жидкость из второго слоя L2 направляют в третью зону разделения V8. Третью фракцию F3 направляют в резервуар V9 для хранения полученного DET. Часть четвертой фракции F4 возвращают для использования в зоне реакции и остаток четвертой фракции удаляют отдувкой.As shown in FIG. 1, the second fraction F2 is sent to a decantation tank V6 for separating the liquid phases, where the second fraction F2 forms a first layer L1 enriched in DET and a second layer L2 enriched in ethylene glycol. Water from tank V7 is added to the second fraction F2 to increase the concentration of DET in the first layer and lower the concentration of DET in the second layer L2. The liquid from the first layer L1 is returned to the second distillation column V5 or alternatively to the reservoir V9 for storing the obtained DET or both tanks, and the liquid from the second layer L2 is sent to the third separation zone V8. The third fraction F3 is sent to reservoir V9 to store the resulting DET. A portion of the fourth fraction F4 is returned for use in the reaction zone and the remainder of the fourth fraction is removed by blowing.
Как показано на фигуре 1, второй слой L2 направляют в третью зону разделения V8, из которой этиленгликоль выделяют и отправляют в емкость для полученного этиленгликоля V10.As shown in figure 1, the second layer L2 is sent to the third separation zone V8, from which ethylene glycol is isolated and sent to the container for the obtained ethylene glycol V10.
Полученный сложный этиловый эфир можно затем превратить в карбоновую кислоту. Предпочтительно, чтобы сложный этиловый эфир был ароматическим сложным этиловым эфиром, более предпочтительно ароматическим сложным диэтиловым эфиром. Слоэжный этиловый эфир можно окислить по реакции с кислородом с образованием соответствующей карбоновой кислоты и уксусной кислоты.The resulting ethyl ester can then be converted to carboxylic acid. Preferably, the ethyl ester is an aromatic ethyl ester, more preferably an aromatic diethyl ester. Puff ethyl ester can be oxidized by reaction with oxygen to form the corresponding carboxylic acid and acetic acid.
Использованный термин «ароматический углеводород» означает молекулу, состоящую из атомов углерода и водорода и содержащую один или несколько ароматических циклов, например бензольный или нафталиновый цикл. Для целей данного применения «ароматический углеводород» включает такие молекулы с одним или несколькими гетероатомами, такими как атомы кислорода или азота. «Метилароматический углеводород» означает молекулу ароматического углеводорода с одной или несколькими метильными группами, соединенными с одним или несколькими ароматическими циклами. «Ароматические сложные этиловые эфиры» означает сложные этиловые эфиры ароматических кислот, содержащие одну или несколько этильных групп. Использованный здесь термин «ароматическая карбоновая кислота» означает ароматическую кислоту с одной или несколькими карбоксильными группами.Used the term "aromatic hydrocarbon" means a molecule consisting of carbon atoms and hydrogen and containing one or more aromatic cycles, such as benzene or naphthalene cycle. For the purposes of this application, an “aromatic hydrocarbon" includes such molecules with one or more heteroatoms, such as oxygen or nitrogen atoms. “Methyl aromatic hydrocarbon” means an aromatic hydrocarbon molecule with one or more methyl groups connected to one or more aromatic rings. "Aromatic ethyl esters" means aromatic acid ethyl esters containing one or more ethyl groups. As used herein, the term “aromatic carboxylic acid” means an aromatic acid with one or more carboxyl groups.
Авторы установили, что ароматические сложные этиловые эфиры используют в качестве сырья или компонентов сырья для получения ароматических карбоновых кислот. В одном варианте данное изобретение предлагает сырье для получения ароматических карбоновых кислот. Такое сырье содержит один или несколько ароматических сложных этиловых эфиров. Ароматические сложные этиловые эфиры можно использовать сами по себе в качестве такого сырья. В предпочтительном варианте один или несколько ароматических сложных этиловых эфиров используют в качестве компонентов сырья для получения ароматических карбоновых кислот. Ароматические сложные этиловые эфиры особенно пригодны в качестве сырья для жидкофазных способов окисления с целью получения ароматических карбоновых кислот.The authors found that aromatic ethyl esters are used as raw materials or components of raw materials for the production of aromatic carboxylic acids. In one embodiment, the present invention provides raw materials for the production of aromatic carboxylic acids. Such a feed contains one or more aromatic ethyl esters. Aromatic ethyl esters can be used on their own as such raw materials. In a preferred embodiment, one or more aromatic ethyl esters are used as feed components to produce aromatic carboxylic acids. Aromatic ethyl esters are particularly suitable as raw materials for liquid phase oxidation processes to produce aromatic carboxylic acids.
Ароматические карбоновые кислоты, для которых применимо данное изобретение, содержат карбоксилированные группы, содержащие один или несколько ароматических циклов, которые можно получить по реакции газообразных или жидких реагентов в жидкофазной системе. Примерами ароматических карбоновых кислот, для которых изобретение особенно применимо, являются терефталевая кислота, фталевая кислота, изофталевая кислота, тримеллитовая кислота и нафталиндикарбоновые кислоты.Aromatic carboxylic acids for which the invention is applicable contain carboxylated groups containing one or more aromatic rings, which can be obtained by the reaction of gaseous or liquid reagents in a liquid-phase system. Examples of aromatic carboxylic acids for which the invention is particularly applicable are terephthalic acid, phthalic acid, isophthalic acid, trimellitic acid and naphthalenedicarboxylic acids.
Согласно данному изобретению сырье содержит один или несколько ароматических сложных этиловых эфиров. Конкретный ароматический сложный этиловый эфир или комбинация использованных ароматических сложных этиловых эфиров будет зависеть от того, какие ароматические карбоновые кислоты являются целевыми продуктами. Для конкретной ароматической карбоновой кислоты соответствующий предшественник - ароматический сложный этиловый эфир - составляет все сырье или является его компонентом. Например, для терефталевой кислоты используют диэтилтерефталат как все сырье или его часть. Для изофталевой или фталевой кислот в качестве всего сырья или его части используют диэтилизофталат или диэтилфталат соответственно. В одном варианте в качестве всего сырья или его компонентов для получения более чем одной ароматической карбоновой кислоты необязательно используют более одного ароматического сложного этилового эфира.According to this invention, the feed contains one or more aromatic ethyl esters. The particular aromatic ethyl ester or combination of used aromatic ethyl esters will depend on which aromatic carboxylic acids are the desired products. For a specific aromatic carboxylic acid, the corresponding precursor — aromatic ethyl ester — constitutes all of the feed or is a component thereof. For example, for terephthalic acid, diethyl terephthalate is used as all or part of the feed. For isophthalic or phthalic acids, diethyl isophthalate or diethyl phthalate, respectively, is used as all or part of the raw material. In one embodiment, more than one aromatic ethyl ester is optionally used as the entire feedstock or its components to produce more than one aromatic carboxylic acid.
В одном варианте сырье используемое для получения ароматической карбоновой кислоты, включает по меньшей мере один ароматический сложный этиловый эфир и по меньшей мере один метилароматический углеводород. Например, для получения терефталевой кислоты сырье может содержать пара-ксилол и диэтилтерефталат. В качестве другого примера для совместного получения терефталевой кислоты и изофталевой кислоты предпочтительно, чтобы сырье представляло собой пара-ксилол, диэтилтерефталат и одно или оба соединения - мета-ксилол и диэтилизофталат. Для получения нафталиндикарбоновых кислот предпочтительно, чтобы сырье содержало по меньшей мере один компонент - диэтилнафталат и по меньшей мере еще один компонент - диметилнафталин.In one embodiment, the feed used to produce an aromatic carboxylic acid comprises at least one aromatic ethyl ester and at least one methyl aromatic hydrocarbon. For example, to obtain terephthalic acid, the feed may contain para-xylene and diethyl terephthalate. As another example, for the co-production of terephthalic acid and isophthalic acid, it is preferred that the feed is para-xylene, diethyl terephthalate and one or both of meta-xylene and diethyl isophthalate. To obtain naphthalenedicarboxylic acids, it is preferred that the feed contains at least one component, diethylnaphthalate and at least one component, dimethylnaphthalene.
Соотношения компонентов в сырье не являются критическими для данного изобретения. Однако предпочтительно, чтобы сырье содержало по меньшей мере 1 мас.% ароматических сложных этиловых эфиров (в расчете на все предшественники ароматической карбоновой кислоты для получения целевой ароматической карбоновой кислоты или кислот). Более предпочтительно, чтобы сырье содержало по меньшей мере 5 мас.% ароматических сложных этиловых эфиров, более предпочтительно по меньшей мере 10 мас.% ароматических сложных этиловых эфиров. Хотя сырье может содержать до 100 мас.% ароматических сложных этиловых эфиров (в расчете на все предшественники ароматической карбоновой кислоты для получения целевой ароматической карбоновой кислоты или кислот), предпочтительно, чтобы сырье содержало менее 100 мас.% ароматических сложных эфиров. Сырье может содержать значительно меньше 100 мас.% ароматических сложных этиловых эфиров, например менее 50 мас.% или даже менее 30 мас.% ароматических сложных этиловых эфиров. Необязательно долю ароматических сложных этиловых эфиров можно выбрать и/или установить таким образом, чтобы поддерживать нужную концентрацию и состав растворителя в зоне реакции.The ratios of the components in the feed are not critical to this invention. However, it is preferred that the feed contains at least 1% by weight of aromatic ethyl esters (based on all aromatic carboxylic acid precursors to produce the desired aromatic carboxylic acid or acids). More preferably, the feed contains at least 5 wt.% Aromatic ethyl esters, more preferably at least 10 wt.% Aromatic ethyl esters. Although the feed may contain up to 100% by weight of aromatic ethyl esters (based on all aromatic carboxylic acid precursors to produce the desired aromatic carboxylic acid or acids), it is preferred that the feed contains less than 100% by weight of aromatic esters. The feed may contain significantly less than 100 wt.% Aromatic ethyl esters, for example less than 50 wt.% Or even less than 30 wt.% Aromatic ethyl esters. Optionally, the proportion of aromatic ethyl esters can be selected and / or set so as to maintain the desired concentration and composition of the solvent in the reaction zone.
Для получения ароматических карбоновых кислот предпочтительно использовать сравнительно чистые вещества и более предпочтительно такое сырье, в котором общее содержание компонентов сырья (включая все предшественники нужной кислоты или кислот) составляет по меньшей мере примерно 95 мас.% и более предпочтительно по меньшей мере 98 мас.% или даже выше.To obtain aromatic carboxylic acids, it is preferable to use relatively pure substances and more preferably a feedstock in which the total content of the feed components (including all precursors of the desired acid or acids) is at least about 95 wt.% And more preferably at least 98 wt.% or even higher.
Жидкофазное окисление ароматических сложных этиловых эфиров до ароматических карбоновых кислот можно проводить в периодическом режиме, непрерывном режиме или полунепрерывном режиме. Реакция окисления протекает в зоне реакции, которая может содержать один или несколько реакторов. Зона реакции может включать сосуды для смешения или трубопроводы, где компоненты объединяют и проводят реакцию окисления. Реакционная смесь образуется путем смешения компонентов, включающих сырье, растворитель и катализатор, необязательно с промотором, обычно бромом. В непрерывном или полунепрерывном режиме компоненты реакционной смеси предпочтительно объединять в сосуде для смешения до подачи в реактор окисления, однако реакционную смесь можно приготовить и в реакторе окисления.The liquid phase oxidation of aromatic ethyl esters to aromatic carboxylic acids can be carried out in a batch mode, continuous mode or semi-continuous mode. The oxidation reaction proceeds in the reaction zone, which may contain one or more reactors. The reaction zone may include mixing vessels or pipelines, where the components are combined and carry out the oxidation reaction. The reaction mixture is formed by mixing components including a feed, a solvent and a catalyst, optionally with a promoter, usually bromine. In continuous or semi-continuous mode, the components of the reaction mixture are preferably combined in a mixing vessel before being fed to the oxidation reactor, however, the reaction mixture can also be prepared in the oxidation reactor.
Предпочтительны растворители, содержащие водную карбоновую кислоту, например бензойную кислоту, и особенно низшую алкилмонокарбоновую (например, C1-C8) кислоту типа уксусной кислоты, т.к. они минимально окисляются в типичных условиях реакции окисления, используемых для производства ароматических карбоновых кислот, и могут усилить каталитические эффекты при окислении. Конкретные примеры подходящих растворителей из карбоновых кислот включают уксусную кислоту, пропионовую кислоту, масляную кислоту, бензойную кислоту и их смеси. Этанол и другие дополнительные растворители, которые окисляются в монокарбоновые кислоты в условиях реакции окисления, также можно использовать как таковые и в комбинации с карбоновыми кислотами, получая хорошие результаты. Конечно, для достижения высокой эффективности всего способа и минимизации числа стадий разделения предпочтительно применять в качестве растворителя смеси монокарбоновых кислот и такого дополнительного растворителя, чтобы дополнительный растворитель также мог окисляться в монокарбоновую кислоту, вместе с которой он используется.Solvents containing aqueous carboxylic acid, for example benzoic acid, and especially lower alkyl monocarboxylic (e.g. C 1 -C 8 ) acetic acid, are preferred, as they are minimally oxidized under typical oxidation reaction conditions used to produce aromatic carboxylic acids, and can enhance the catalytic effects of oxidation. Specific examples of suitable carboxylic acid solvents include acetic acid, propionic acid, butyric acid, benzoic acid, and mixtures thereof. Ethanol and other additional solvents that are oxidized to monocarboxylic acids under the conditions of the oxidation reaction can also be used as such and in combination with carboxylic acids, obtaining good results. Of course, in order to achieve high efficiency of the whole process and minimize the number of separation stages, it is preferable to use as a solvent a mixture of monocarboxylic acids and such an additional solvent so that the additional solvent can also be oxidized to the monocarboxylic acid with which it is used.
Обычно доля растворителя в зоне реакции уменьшается либо вследствие выгорания (окисления) растворителя, либо из-за потерь, связанных с неэффективным выделением. В некоторых промышленных операциях такие потери могут составлять до 2 мас.% растворителя или даже 4 мас.% или выше. Из-за этого в способ для компенсации потерь растворителя вводят еще один растворитель, обычно называемый добавочным растворителем. Данное изобретение может принести дополнительную пользу, если растворитель содержит уксусную кислоту, т.к. окисление ароматических сложных этиловых эфиров приводит к уксусной кислоте. В случаях, когда растворитель включает уксусную кислоту, при использовании ароматических сложных этиловых эфиров можно уменьшить количество добавочного растворителя или даже совсем его не добавлять. В одном варианте долю ароматических сложных этиловых эфиров в сырье выбирают из расчета на количество уксусной кислоты, добавляемой в зону реакции при окислении ароматических сложных этиловых эфиров, с тем чтобы достичь нужного уменьшения количества добавочной уксусной кислоты или приблизиться к нему.Typically, the proportion of solvent in the reaction zone is reduced either due to burnout (oxidation) of the solvent, or due to losses associated with inefficient isolation. In some industrial operations, such losses can be up to 2 wt.% Solvent or even 4 wt.% Or higher. Because of this, another solvent, commonly called an additional solvent, is introduced into the method for compensating for solvent losses. The present invention may be beneficial if the solvent contains acetic acid, as oxidation of aromatic ethyl esters leads to acetic acid. In cases where the solvent includes acetic acid, when using aromatic ethyl esters, you can reduce the amount of additional solvent or even not add it at all. In one embodiment, the proportion of aromatic ethyl esters in the feed is selected based on the amount of acetic acid added to the reaction zone during the oxidation of the aromatic ethyl esters in order to achieve the desired reduction or approximation to the amount of additional acetic acid.
Катализаторы, используемые в данном изобретении, включают вещества, которые эффективно катализируют окисление ароматического сложного этилового эфира в ароматическую карбоновую кислоту. Предпочтительно, чтобы катализатор растворялся в массе жидкофазной реакции окисления для промотирования контакта между катализатором, кислородом и жидким сырьем; однако можно использовать и гетерогенный катализатор или компоненты катализатора. Катализатор включает по меньшей мере один подходящий тяжелый металл, например металл с атомной массой в интервале примерно 23-178. Примеры подходящих тяжелых металлов включают кобальт, марганец, ванадий, молибден, хром, железо, никель, цирконий, гафний или лантаниды типа церия. Подходящие формы этих металлов включают, например, ацетаты, гидроксиды и карбонаты. Катализатор предпочтительно включает соединения кобальта сами по себе или в комбинации с одним или несколькими соединениями марганца, церия, циркония или гафния.The catalysts used in this invention include substances that effectively catalyze the oxidation of an aromatic ethyl ester to an aromatic carboxylic acid. Preferably, the catalyst is dissolved in the bulk of the liquid phase oxidation reaction to promote contact between the catalyst, oxygen and liquid feed; however, a heterogeneous catalyst or catalyst components may also be used. The catalyst includes at least one suitable heavy metal, for example a metal with an atomic mass in the range of about 23-178. Examples of suitable heavy metals include cobalt, manganese, vanadium, molybdenum, chromium, iron, nickel, zirconium, hafnium, or cerium-type lanthanides. Suitable forms of these metals include, for example, acetates, hydroxides and carbonates. The catalyst preferably includes cobalt compounds alone or in combination with one or more compounds of manganese, cerium, zirconium or hafnium.
Обычно катализатор может содержать промотор, который используют для усиления окислительной активности каталитически активного металла, предпочтительно не способствуя образованию или повышению концентрации нежелательных побочных продуктов и предпочтительно в такой форме, чтобы он растворялся в жидкой реакционной смеси. Обычно в качестве промотора используют соединения галогенов, например галогениды водорода, галогениды натрия, галогениды калия, галогениды аммония, галогензамещенные углеводороды, галогензамещенные карбоновые кислоты и другие галогенированные соединения. Предпочтительно использовать в качестве промотора соединения брома. Подходящие соединения брома включают бромантрацены, Br2, HBr, NaBr, KBr, NH4Br, бензилбромид. бромуксусную кислоту, дибромуксусную кислоту, тетрабромэтан, этилендибромид, бромацетилбромид или их смеси.Typically, the catalyst may contain a promoter that is used to enhance the oxidative activity of the catalytically active metal, preferably without contributing to the formation or increase in the concentration of undesirable by-products, and preferably in such a form that it dissolves in the liquid reaction mixture. Typically, halogen compounds are used as a promoter, for example, hydrogen halides, sodium halides, potassium halides, ammonium halides, halogenated hydrocarbons, halogenated carboxylic acids and other halogenated compounds. It is preferable to use bromine compounds as a promoter. Suitable bromine compounds include bromanthracenes, Br 2 , HBr, NaBr, KBr, NH 4 Br, benzyl bromide. bromoacetic acid, dibromoacetic acid, tetrabromoethane, ethylene dibromide, bromoacetyl bromide or mixtures thereof.
Реакцию окисления проводят в зоне реакции, включающей по меньшей мере один реактор окисления. Реактор окисления может состоять из одного или нескольких реакционных сосудов. Подходящие реакторы окисления позволяют смешивать жидкие и газообразные реагенты и отводить газообразные продукты для регулирования хода реакции. Типы реакторов, которые можно использовать, включают, но не ограничиваются ими, стационарные реакторы с мешалкой и проточные реакторы идеального вытеснения. Обычно реакторы окисления представляют собой колонну с одним или несколькими приспособлениями для перемешивания и распределения кислорода в жидкой кипящей реакционной смеси. Обычно приспособления для перемешивания представляют собой одну или несколько лопастей, закрепленных на вращающемся или иначе движущемся стержне. Например, лопасти могут находиться на вращающемся центральном вертикальном стержне. Реакторы можно изготовлять из материалов, устойчивых при используемых конкретных температурах, давлениях и реагентах. Обычно подходящие реакторы окисления изготавливают из инертных материалов, таких как титан, или футеруют материалами типа титана или стекла для повышения устойчивости к коррозии и другим агрессивным факторам. Например, титан и стекло или другие подходящие коррозионноустойчивые материалы обычно используют для реакторов и другого оборудования для получения терефталевой кислоты из диэтилтерефталата и необязательно пара-ксилола с использованием растворителя, содержащего уксусную кислоту, и каталитической системы, которая может включать бромидный промотор, в типичных условиях реакции из-за коррозионного действия кислотного растворителя и некоторых продуктов реакции, например метилбромида.The oxidation reaction is carried out in a reaction zone comprising at least one oxidation reactor. The oxidation reactor may consist of one or more reaction vessels. Suitable oxidation reactors allow the mixing of liquid and gaseous reactants and the removal of gaseous products to control the course of the reaction. Types of reactors that can be used include, but are not limited to, stationary stirred tank reactors and flow-through ideal displacement reactors. Typically, the oxidation reactors are a column with one or more devices for mixing and distributing oxygen in a liquid boiling reaction mixture. Typically, the devices for mixing are one or more blades mounted on a rotating or otherwise moving rod. For example, the blades may be located on a rotating central vertical rod. Reactors can be made from materials that are stable at specific temperatures, pressures and reagents. Typically, suitable oxidation reactors are made from inert materials, such as titanium, or lined with materials such as titanium or glass to increase resistance to corrosion and other aggressive factors. For example, titanium and glass or other suitable corrosion-resistant materials are typically used for reactors and other equipment for producing terephthalic acid from diethyl terephthalate and optionally para-xylene using a solvent containing acetic acid and a catalytic system, which may include a bromide promoter, under typical reaction conditions due to the corrosive effect of the acid solvent and certain reaction products, for example methyl bromide.
Источник молекулярного кислорода также подают в зону реакции, предпочтительно в реактор окисления. Обычно в качестве газа-окислителя используют газообразный источник молекулярного кислорода. В качестве источника молекулярного кислорода удобно использовать воздух. Используют также воздух, обогащенный кислородом, чистый кислород или другие газообразные смеси, обычно содержащие молекулярный кислород в количестве по меньшей мере примерно 10 об.%. Важно отметить, что по мере увеличения содержания молекулярного кислорода в источнике кислорода снижаются требования к компрессору и обращению с инертными газами в отходящих потоках. Источник молекулярного кислорода можно вводить в зону реакции в одном или нескольких местах и обычно вводят так, чтобы промотировать контакт между молекулярным кислородом и другими реагентами. Обычно газ-окислитель вводят в нижнюю часть реактора и распределяют с помощью устройств для перемешивания, таких как одна или несколько лопастей, закрепленных на вращающемся стержне. Содержание молекулярного кислорода в газе-окислителе варьируется, но обычно остается в интервале примерно 5-100 об.% молекулярного кислорода. Для того чтобы избежать образования потенциально взрывоопасных смесей, газ-окислитель обычно добавляют таким образом, чтобы содержание непрореагировавшего кислорода в паровом пространстве над жидкой реакционной смесью было ниже предела воспламенения. Поддержание содержания кислорода в отходящем газе ниже предела воспламенения зависит от способа и скорости подачи кислорода, скорости реакции (которая зависит от условий реакции) и отвода отходящего газа. Обычно газ-окислитель подают в количестве, соответствующем этим рабочим параметрам, так что верхний погон из реактора содержит примерно 0.5-8 об.% кислорода (в расчете на основу без растворителя).The molecular oxygen source is also fed to the reaction zone, preferably to the oxidation reactor. Typically, a gaseous molecular oxygen source is used as the oxidizing gas. It is convenient to use air as a source of molecular oxygen. Oxygen enriched air, pure oxygen, or other gaseous mixtures, usually containing molecular oxygen in an amount of at least about 10 vol%, are also used. It is important to note that as the molecular oxygen content in the oxygen source increases, the requirements for the compressor and the handling of inert gases in the effluent decrease. The source of molecular oxygen can be introduced into the reaction zone at one or more places and is usually introduced so as to promote contact between molecular oxygen and other reagents. Typically, an oxidizing gas is introduced into the lower part of the reactor and distributed by means of stirring devices, such as one or more blades mounted on a rotating rod. The molecular oxygen content in the oxidizing gas varies, but usually remains in the range of about 5-100 vol.% Molecular oxygen. In order to avoid the formation of potentially explosive mixtures, an oxidizing gas is usually added so that the unreacted oxygen content in the vapor space above the liquid reaction mixture is below the ignition limit. Maintaining the oxygen content in the exhaust gas below the ignition limit depends on the method and rate of oxygen supply, the reaction rate (which depends on the reaction conditions) and the exhaust gas outlet. Typically, the oxidizing gas is supplied in an amount corresponding to these operating parameters, so that the overhead from the reactor contains about 0.5-8 vol.% Oxygen (calculated on the basis without solvent).
Соотношения сырья, катализатора, кислорода и растворителя не являются критическими для данного изобретения и варьируются не только в зависимости от выбора сырья и целевого продукта, но также от выбора оборудования и рабочих параметров. Массовые соотношения растворителя и сырья обычно находятся в пределах от примерно 1:1 до примерно 30:1. Обычно используют газ-окислитель по меньшей мере в стехиометрическом количестве в расчете на сырье, но не в таком большом количестве, чтобы содержание непрореагировавшего кислорода в паровом пространстве над жидкой реакционной смесью превышало предел воспламенения. Преимуществом является то, что для окисления ароматических сложных этиловых эфиров в ароматические карбоновые кислоты стехиометрическая потребность в кислороде ниже по сравнению с окислением метилароматических углеводородов в ароматические карбоновые кислоты. Например, для окисления одного моля диметилароматических углеводородов в один моль соответствующих ароматических дикарбоновых кислот требуется минимум 3 моля О2 и образуется два моля Н2О. Побочный продукт H2O часто нежелателен, и следует проводить дополнительную обработку для удаления этого побочного продукта от других компонентов растворителя до его подачи на рецикл. Напротив, требуемое стехиометрическое количество O2 для окисления одного моля ароматических сложных диэтиловых эфиров в один моль соответствующей ароматической дикарбоновой кислоты составляет всего 2 моля O2. Побочным продуктом окисления является уксусная кислота, которую можно использовать в качестве растворителя и, следовательно, ее можно не удалять. Хотя обычно кислород подают в зону реакции в количестве больше стехиометрического, использование ароматических сложных этиловых эфиров вместо метилароматического углеводорода в сырье или его части уменьшает общую потребность в кислороде для получения нужного количества ароматической карбоновой кислоты. В случаях, когда скорость получения ароматической карбоновой кислоты ограничивается потребностью в кислороде, использование ароматических сложных этиловых эфиров вместо метилароматических углеводородов может привести к увеличению скорости образования ароматических карбоновых кислот.The ratios of raw materials, catalyst, oxygen and solvent are not critical for this invention and vary not only depending on the choice of raw materials and the target product, but also on the choice of equipment and operating parameters. The mass ratio of solvent to feedstock is usually in the range of from about 1: 1 to about 30: 1. Typically, an oxidizing gas is used, at least in a stoichiometric amount based on the feed, but not in such a large amount that the unreacted oxygen content in the vapor space above the liquid reaction mixture exceeds the ignition limit. The advantage is that for the oxidation of aromatic ethyl esters to aromatic carboxylic acids, the stoichiometric oxygen demand is lower than the oxidation of methyl aromatic hydrocarbons to aromatic carboxylic acids. For example, to oxidize one mole of dimethylaromatic hydrocarbons into one mole of the corresponding aromatic dicarboxylic acids, a minimum of 3 moles of O 2 is required and two moles of H 2 O are formed. A by-product of H 2 O is often undesirable, and further processing should be performed to remove this by-product from other components solvent before it is recycled. In contrast, the required stoichiometric amount of O 2 for the oxidation of one mole of aromatic diethyl esters into one mole of the corresponding aromatic dicarboxylic acid is only 2 moles of O 2 . A side product of oxidation is acetic acid, which can be used as a solvent and, therefore, can not be removed. Although oxygen is typically supplied to the reaction zone in an amount greater than stoichiometric, the use of aromatic ethyl esters instead of methyl aromatic hydrocarbon in the feed or part thereof reduces the overall oxygen demand to produce the desired amount of aromatic carboxylic acid. In cases where the rate of production of aromatic carboxylic acid is limited by oxygen demand, the use of aromatic ethyl esters instead of methyl aromatic hydrocarbons can increase the rate of formation of aromatic carboxylic acids.
Обычно катализаторы используют в таких концентрациях, чтобы количество каталитически активного металла в расчете на массу сырья из ароматического углеводорода и растворителя было более примерно 100 м.д. по массе, предпочтительно более примерно 500 м.д. по массе и менее примерно 10000 м.д. по массе, предпочтительно менее примерно 7000 м.д. по массе, более предпочтительно менее примерно 5000 м.д. по массе. Предпочтительно, чтобы галогеновый промотор, более предпочтительно бром, присутствовал в таком количестве, чтобы атомное соотношение галогена и каталитически активного металла было больше примерно 0.1:1, предпочтительно более примерно 0.2:1 и менее чем примерно 4:1, предпочтительно менее примерно 1:1. Наиболее предпочтительно, чтобы атомное соотношение галогена и каталитически активного металла находилось в пределах от примерно 0.25:1 до примерно 1:1.Typically, the catalysts are used in concentrations such that the amount of catalytically active metal based on the weight of the feed from aromatic hydrocarbon and solvent is more than about 100 ppm. by weight, preferably more than about 500 ppm by weight and less than about 10,000 ppm by weight, preferably less than about 7000 ppm by weight, more preferably less than about 5000 ppm by weight. Preferably, the halogen promoter, more preferably bromine, is present in such an amount that the atomic ratio of halogen to catalytically active metal is greater than about 0.1: 1, preferably more than about 0.2: 1 and less than about 4: 1, preferably less than about 1: 1 . Most preferably, the atomic ratio of halogen to catalytically active metal is in the range of about 0.25: 1 to about 1: 1.
Окисление ароматического сложного этилового эфира до ароматической карбоновой кислоты проводят в условиях реакции окисления. Реакцию проводят при температурах, достаточных для проведения реакции окисления и получения продукта нужной чистоты при ограниченном выгорании растворителя. Выделившееся при окислении тепло отводят для поддержания необходимых условий реакции. Обычно тепло реакции рассеивают за счет кипения реакционной смеси и удаления образовавшихся паров из зоны реакции. Обычно подходящая температура превышает примерно 120°С, предпочтительно примерно 140°С и составляет ниже примерно 250°С, предпочтительно ниже примерно 230°С. Для получения некоторых ароматических кислот, например терефталевой и нафталиндикарбоновой кислот, предпочтительны температуры примерно 145-230°С. При температурах ниже примерно 120°С реакция окисления обычно протекает слишком медленно и приводит к недостаточно чистому продукту и нежелательно низкой конверсии. Например, окисление DET до терефталевой кислоты при температуре ниже примерно 120°С может потребовать более 4 час до практического завершения. Полученная терефталевая кислота может нуждаться в значительной дополнительной обработке из-за высокого содержания примесей. При температурах выше 250°С наблюдается значительная потеря растворителя за счет его выгорания.The oxidation of an aromatic ethyl ester to an aromatic carboxylic acid is carried out under an oxidation reaction. The reaction is carried out at temperatures sufficient to carry out the oxidation reaction and obtain the product of the desired purity with limited burn-out of the solvent. The heat released during oxidation is removed to maintain the necessary reaction conditions. Typically, the heat of reaction is dissipated by boiling the reaction mixture and removing the generated vapors from the reaction zone. Typically, a suitable temperature is greater than about 120 ° C, preferably about 140 ° C, and is below about 250 ° C, preferably below about 230 ° C. For some aromatic acids, for example terephthalic and naphthalenedicarboxylic acids, temperatures of about 145-230 ° C. are preferred. At temperatures below about 120 ° C, the oxidation reaction usually proceeds too slowly and leads to an insufficiently pure product and undesirably low conversion. For example, the oxidation of DET to terephthalic acid at a temperature below about 120 ° C may require more than 4 hours before practical completion. The resulting terephthalic acid may need significant additional processing due to the high content of impurities. At temperatures above 250 ° C there is a significant loss of solvent due to its burnout.
Давление в реакционном сосуде выбирают достаточно высоким для поддержания в сосуде практически жидкой фазы, содержащей сырье и растворитель. Обычно подходят давления примерно 5-40 кг/см2, хотя предпочтительные давления для конкретных способов варьируются в зависимости от состава сырья и растворителя, температур и других факторов, но обычно они составляют примерно 10-30 кг/см2. Время контакта в реакционном сосуде может варьироваться в соответствии с данной производительностью и условиями в интервале примерно 20-150 мин для разных способов. В способах, таких как окисление ароматических сложных диэтиловых эфиров в терефталевую или изофталевую кислоту с использованием уксусной кислоты и воды в качестве растворителя для реакционной смеси, содержание твердых веществ может доходить до примерно 50 мас.% от жидкой реакционной массы, чаще оно обычно составляет примерно 10-35 мас.%. Для специалистов в области производства ароматических кислот существенно, что предпочтительные условия и рабочие параметры варьируются в зависимости от разных продуктов и способов и могут находиться в пределах или даже вне интервалов, обозначенных выше.The pressure in the reaction vessel is chosen high enough to maintain a practically liquid phase in the vessel containing the feed and the solvent. Typically, pressures of about 5-40 kg / cm 2 are suitable, although preferred pressures for specific methods vary depending on the composition of the feed and solvent, temperatures and other factors, but usually they are about 10-30 kg / cm 2 . The contact time in the reaction vessel may vary in accordance with this performance and conditions in the range of about 20-150 minutes for different methods. In processes such as the oxidation of aromatic diethyl esters to terephthalic or isophthalic acid using acetic acid and water as a solvent for the reaction mixture, the solids content can reach up to about 50 wt.% Of the liquid reaction mass, more often it is usually about 10 -35 wt.%. For specialists in the field of production of aromatic acids, it is essential that the preferred conditions and operating parameters vary depending on different products and methods and can be within or even outside the intervals indicated above.
Верхний паровой погон из реактора обычно содержит растворитель и, если присутствуют метилароматические углеводороды, также воду. Преимуществом является то, что при замене всего или части метилароматического углеводорода в сырье на ароматические сложные этиловые эфиры уменьшается образование избыточной воды и тем самым уменьшается необходимость обработки, использования или отвода избыточной воды. Например, при жидкофазном окислении пара-ксилола с образованием терефталевой кислоты образуется примерно 2 моля избыточной воды на 1 моль полученной терефталевой кислоты. Напротив, при жидкофазном окислении DET с образованием терефталевой кислоты может образоваться мало избыточной воды или она совсем не образуется. Газ верхнего погона может также содержать непрореагировавший газообразный газ-окислитель, непрореагировавшие компоненты сырья, газообразные побочные продукты реакции, такие как оксиды углерода, испарившиеся побочные продукты реакции, такие как метилбромид, катализатор или их комбинацию. Если в качестве газа-окислителя используют воздух, то паровой верхний погон обычно содержит растворитель, воду, непрореагировавшие компоненты сырья, моноэтилароматические углеводороды, избыточный кислород (если он есть), оксиды углерода, газообразный азот и побочные продукты реакции.The overhead steam from the reactor usually contains a solvent and, if methyl aromatic hydrocarbons are present, also water. The advantage is that when replacing all or part of the methyl aromatic hydrocarbon in the feed with aromatic ethyl esters, the formation of excess water is reduced and thereby the need for treatment, use or removal of excess water is reduced. For example, in the liquid phase oxidation of para-xylene with the formation of terephthalic acid, approximately 2 moles of excess water are formed per 1 mol of the obtained terephthalic acid. In contrast, with liquid phase oxidation of DET with the formation of terephthalic acid, little excess water may or may not form at all. The overhead gas may also contain unreacted gaseous oxidizing gas, unreacted components of the feed, gaseous reaction by-products such as carbon oxides, evaporated reaction by-products such as methyl bromide, catalyst, or a combination thereof. If air is used as the oxidizing gas, the steam overhead usually contains solvent, water, unreacted feed components, monoethyl aromatic hydrocarbons, excess oxygen (if any), carbon oxides, nitrogen gas, and reaction by-products.
Верхний паровой погон из реактора можно необязательно обработать для возвращения некоторых компонентов в зону реакции. Обычно верхний паровой погон из реактора находится при высоком давлении и температуре, и его энергию можно использовать предпочтительно после обработки пара для возврата растворителя и непрореагировавших компонентов сырья в зону реакции. Такая обработка может включать высокоэффективное разделение, как описано, например, в патенте США 5723656, Abrams, который включен здесь ссылкой. Такое высокоэффективное разделение помогает уменьшить потери растворителя и количество добавочного растворителя, используемого в реакции, путем возврата в зону реакции растворителя реакции (исключая воду) и непрореагировавших ароматические сложных этиловых эфиров. Высокоэффективное разделение позволяет также практически удерживать воду в паровой фазе, что важно для утилизации энергии.The overhead steam from the reactor may optionally be processed to return some components to the reaction zone. Typically, the overhead steam from the reactor is at high pressure and temperature, and its energy can be used preferably after treating the steam to return the solvent and unreacted components of the feed to the reaction zone. Such processing may include highly efficient separation, as described, for example, in US Pat. No. 5,723,656 to Abrams, which is incorporated herein by reference. This highly efficient separation helps reduce solvent loss and the amount of additional solvent used in the reaction by returning the reaction solvent (excluding water) and unreacted aromatic ethyl esters to the reaction zone. Highly efficient separation also makes it possible to practically retain water in the vapor phase, which is important for energy recovery.
Энергию можно утилизировать в форме тепла путем теплообмена с другим веществом, например водой с образованием пара, который можно затем использовать в других частях способа, в других способах или и в тех, и в других. Энергию также можно утилизировать в форме работы, например, используя детандер или другое устройство для превращения работы в энергию. Энергию можно утилизировать в виде тепла или в виде работы либо последовательно, либо параллельно. Утилизированную энергию можно использовать для компенсации энергозатрат в данном способе или в других способах, хранить, возвращать в энергосеть или применять любые комбинации использования в нужных целях.Energy can be disposed of in the form of heat by heat exchange with another substance, for example water, to form steam, which can then be used in other parts of the method, in other methods, or both. Energy can also be disposed of in the form of work, for example, using an expander or other device to turn work into energy. Energy can be disposed of as heat or as work, either sequentially or in parallel. Recycled energy can be used to compensate for energy costs in this method or in other methods, stored, returned to the grid or use any combination of use for the necessary purposes.
В зависимости от конкретных компонентов используемого катализатора сырья и растворителя верхний паровой погон реактора может содержать коррозионно опасные соединения или другие соединения, отрицательно влияющие на оборудование для утилизации энергии. Например, при использовании брома в качестве промотора при жидкофазном окислении DET до терефталевой кислоты в верхнем паровом погоне реактора может присутствовать метилбромид.Depending on the specific components of the raw material and solvent catalyst used, the overhead steam overhead of the reactor may contain corrosive compounds or other compounds that adversely affect energy recovery equipment. For example, when using bromine as a promoter in the liquid phase oxidation of DET to terephthalic acid, methyl bromide may be present in the overhead vapor stream of the reactor.
Верхний паровой погон реактора можно обработать другим способом или комбинацией способов. Например, верхний паровой погон в реакторе, предпочтительно после другой обработки с целью выделения растворителя и непрореагировавших компонентов сырья, можно обработать для удаления коррозионно опасных или горючих веществ. Хотя для удаления коррозионно опасных или горючих веществ можно использовать любую обработку, предпочтительно без значительной конденсации жидкой воды, предпочтительно подвергнуть верхний паровой погон реактора термическому окислению, более предпочтительно каталитическому термическому окислению. Обработанный верхний паровой погон реактора предпочтительно направить в аппарат каталитического окисления, в котором обработанный верхний паровой погон из реактора вводят в контакт с подходящим катализатором при высокой температуре и давлении в присутствии воздуха или другого источника молекулярного кислорода, и тогда коррозионно опасные и горючие побочные продукты каталитически окисляются в менее коррозионно опасные или экологически более безопасные вещества. Необязательно применять предварительное нагревание перед такой обработкой путем каталитического окисления. Предварительный нагрев можно осуществить любым подходящим способом, таким как использование теплообменника, прямая инжекция водяного пара или другие известные в данной области способы.The overhead steam overhead of the reactor can be processed by another method or a combination of methods. For example, the overhead steam in the reactor, preferably after another treatment to isolate the solvent and unreacted components of the feed, can be treated to remove corrosive or combustible substances. Although any treatment can be used to remove corrosive or combustible substances, preferably without significant condensation of liquid water, it is preferable to subject the overhead steam to the reactor by thermal oxidation, more preferably catalytic thermal oxidation. The treated overhead steam overhead of the reactor is preferably sent to a catalytic oxidation apparatus in which the treated overhead steam overhead from the reactor is contacted with a suitable catalyst at high temperature and pressure in the presence of air or another source of molecular oxygen, and then the corrosive and combustible by-products are catalytically oxidized less corrosive or environmentally friendly substances. It is not necessary to apply preheating before such treatment by catalytic oxidation. Preheating can be accomplished by any suitable method, such as using a heat exchanger, direct injection of water vapor, or other methods known in the art.
Такую обработку путем каталитического окисления можно использовать для уменьшения количества коррозионно опасных алкилбромидов или их удаления. Кроме того, такой обработкой путем каталитического окисления можно удалить остаточный растворитель, который может присутствовать. Для того чтобы уменьшить нагрузку на установку каталитического окисления, предпочтительно обработать верхний паровой погон реактора для удаления значительной части растворителя. Высокая концентрация растворителя реакции в потоке, направляемом на каталитическое окисление, привела бы к неприемлемо высокому подъему температуры в установке каталитического окисления. Кроме того, сжигание растворителя реакции, который можно было вернуть на окисление, было бы экономически невыгодным.Such catalytic oxidation treatment can be used to reduce or remove corrosive alkyl bromides. In addition, residual solvent that may be present can be removed by such catalytic oxidation treatment. In order to reduce the load on the catalytic oxidation unit, it is preferable to treat the overhead steam overhead of the reactor to remove a significant portion of the solvent. A high concentration of the reaction solvent in the catalytic oxidation stream would lead to an unacceptably high temperature rise in the catalytic oxidation unit. In addition, burning a reaction solvent that could be returned to oxidation would be economically disadvantageous.
Катализаторы окисления для такого каталитического окисления доступны в промышленности, например, от Engelhard Corp. или AlliedSignal Inc. Обычно такие катализаторы окисления содержат переходные элементы периодической системы (IUРАС), например металлы VIII группы. Предпочтительным металлом для обработки каталитическим окислением является платина. Такие каталитически активные металлы используют в виде композитов типа оксидов. Обычно носитель для таких каталитически активных металлов может быть менее каталитически активным или инертным. Носитель может содержаться в композите. Обычные носители для катализаторов включают муллит, шпинель, песок, оксид кремния, оксид алюминия, алюмосиликат, оксид титана, оксид циркония, альфа-оксид алюминия, гамма-оксид алюминия, дельта-оксид алюминия, эта-оксид алюминия и их композиты. Такие катализаторы каталитического окисления можно использовать в любой удобной конфигурации, любой формы или размера для контактирования промотирующих окисление компонентов с потоком, который подвергается каталитическому окислению. Например, катализатор может быть в форме таблеток, гранул, колец, сфер и т.д.Oxidation catalysts for such catalytic oxidation are commercially available from, for example, Engelhard Corp. or AlliedSignal Inc. Typically, such oxidation catalysts contain transition elements of the periodic system (IURAC), for example metals of group VIII. The preferred metal for catalytic oxidation treatment is platinum. Such catalytically active metals are used as oxide-type composites. Typically, the support for such catalytically active metals may be less catalytically active or inert. The carrier may be contained in the composite. Typical catalyst supports include mullite, spinel, sand, silica, alumina, aluminosilicate, titanium oxide, zirconia, alpha alumina, gamma alumina, delta alumina, eta alumina and their composites. Such catalytic oxidation catalysts can be used in any convenient configuration, of any shape or size, for contacting the oxidation promoting components with a stream that undergoes catalytic oxidation. For example, the catalyst may be in the form of tablets, granules, rings, spheres, etc.
Другие необязательные способы обработки верхнего парового погона реактора включают пропускание через скруббер для удаления кислотных неорганических веществ, таких как бром или бромид водорода. Бром и бромид водорода образуются при каталитическом окислении алкилбромидов и органических примесей.Other optional methods for treating the overhead steam overhead of a reactor include passing through a scrubber to remove acidic inorganic substances such as bromine or hydrogen bromide. Hydrogen bromide and bromide are formed during the catalytic oxidation of alkyl bromides and organic impurities.
В конкретном варианте изобретение используют для окисления в кипящей жидкой фазе сырья, содержащего DET и пара-ксилол, в терефталевую кислоту и изофталевую кислоту. Сырье и растворитель непрерывно подают в зону реакции, представляющую собой реакционный сосуд. В реакционный сосуд также подают катализатор и промотор, каждый предпочтительно растворенный в растворителе. Предпочтительным растворителем является уксусная кислота или водная уксусная кислота при предпочтительном соотношении растворителя и сырья от примерно 2:1 до примерно 5:1. Катализатор предпочтительно содержит кобальт в комбинации с марганцем, церием, цирконием, гафнием или любую их комбинацию, а также источник брома. Катализатор берут в количествах, обеспечивающих содержание примерно 600-3500 м.д. по массе каталитически активных металлов в расчете на массу ароматического углеводорода и растворителя. Наиболее предпочтительно, чтобы промотор присутствовал в таком количестве, чтобы атомное соотношение брома и каталитически активного металла составляло от примерно 0.2:1 до примерно 1.5:1. Газ-окислитель, который наиболее предпочтительно представляет собой воздух, подают в реакционный сосуд со скоростью, эффективной для получения соотношения по меньшей мере примерно 3-5.6 моль молекулярного кислорода на моль ароматического углеводорода в сырье, с тем чтобы верхний паровой погон реактора содержал примерно 0.5-8 об.% кислорода (в расчете на основу без растворителя).In a specific embodiment, the invention is used to oxidize in a boiling liquid phase a feed containing DET and para-xylene to terephthalic acid and isophthalic acid. The feed and solvent are continuously fed into the reaction zone, which is a reaction vessel. A catalyst and promoter, each preferably dissolved in a solvent, are also fed into the reaction vessel. A preferred solvent is acetic acid or aqueous acetic acid with a preferred solvent to feed ratio of from about 2: 1 to about 5: 1. The catalyst preferably contains cobalt in combination with manganese, cerium, zirconium, hafnium, or any combination thereof, as well as a bromine source. The catalyst is taken in amounts providing a content of about 600-3500 ppm. by weight of catalytically active metals based on the weight of aromatic hydrocarbon and solvent. Most preferably, the promoter is present in such an amount that the atomic ratio of bromine to catalytically active metal is from about 0.2: 1 to about 1.5: 1. The oxidizing gas, which is most preferably air, is fed into the reaction vessel at a rate effective to obtain a ratio of at least about 3-5.6 moles of molecular oxygen per mole of aromatic hydrocarbon in the feed so that the overhead vapor stream of the reactor contains about 0.5- 8 vol.% Oxygen (calculated on the basis of without solvent).
В таком конкретном варианте реакционный сосуд предпочтительно поддерживать при температуре примерно 150-226°С и давлении примерно 5-40 кг/см2. В таких условиях контактирование кислорода с компонентами сырья в жидкой фазе приводит к образованию кристаллов твердой терефталевой кислоты, обычно в мелкораздробленном виде. В таких условиях контактирование кислорода и диэтилуглеводородов в жидкой фазе приводит к образованию уксусной кислоты и кристаллов твердой терефталевой кислоты. Содержание твердых веществ в кипящей жидкой суспензии обычно колеблется в интервале до 40 мас.% и предпочтительно примерно 20-35 мас.%, а содержание воды обычно составляет примерно 5-20 мас.% в расчете на массу растворителя. Кипение жидкой массы для регулирования выделяющегося тепла реакции вызывает испарение летучих компонентов жидкой массы, включая растворитель и воду реакции, наряду с испарением побочных продуктов, непрореагировавших компонентов сырья. Непрореагировавший кислород и испаряющиеся жидкие компоненты выделяются из жидкости в пространство реакции над жидкой фазой. Другие вещества, например азот и другие инертные газы, присутствующие в воздухе, который используется в качестве газа-окислителя, оксиды углерода и испаряющиеся побочные продукты, например метилацетат и метилбромид, также могут присутствовать в верхнем паровом погоне реактора.In such a specific embodiment, the reaction vessel is preferably maintained at a temperature of about 150-226 ° C and a pressure of about 5-40 kg / cm 2 . Under such conditions, the contact of oxygen with the components of the feed in the liquid phase leads to the formation of crystals of solid terephthalic acid, usually in finely divided form. Under such conditions, the contact of oxygen and diethyl hydrocarbons in the liquid phase leads to the formation of acetic acid and crystals of solid terephthalic acid. The solids content of the boiling liquid suspension typically ranges from 40% by weight, and preferably from about 20-35% by weight, and the water content is usually from about 5-20% by weight, based on the weight of the solvent. Boiling the liquid mass to control the heat of reaction generated causes the evaporation of volatile components of the liquid mass, including the solvent and reaction water, along with the evaporation of by-products, unreacted components of the feed. Unreacted oxygen and vaporizing liquid components are released from the liquid into the reaction space above the liquid phase. Other substances, such as nitrogen and other inert gases present in the air, which is used as an oxidizing gas, carbon oxides and evaporating by-products, such as methyl acetate and methyl bromide, may also be present in the overhead steam stream of the reactor.
В таком варианте полученную в реакции ароматическую дикарбоновую кислоту, взвешенную или растворенную в части жидкой массы, удаляют из сосуда. Поток продуктов можно обработать традиционными способами для разделения компонентов и выделения содержащейся в нем ароматической карбоновой кислоты, обычно путем кристаллизации, разделения жидкости и твердого вещества и сушкой. Как обычно, суспензию твердого продукта в жидкости центрифугируют, фильтруют или применяют оба способа в одной или нескольких стадиях. Растворимый продукт, растворенный в жидкой фазе, можно выделить кристаллизацией. Жидкость, содержащую воду, растворитель, непрореагировавшее сырье и часто также один или несколько жидких катализаторов, промотор и промежуточные продукты реакции, можно возвратить в реакционный сосуд. Образование терефталевой кислоты из DET может протекать медленнее, чем превращение пара-ксилола в терефталевую кислоту. Однако непрореагировавший DET, который уходит из зоны реакции либо с верхним паровым погоном реактора, либо вместе с продуктами, можно выделить вместе с растворителем и вернуть в зону реакции и таким образом увеличить эффективное время контакта DET, с тем чтобы более медленная реакция протекала эффективно.In this embodiment, the aromatic dicarboxylic acid obtained in the reaction, suspended or dissolved in part of the liquid mass, is removed from the vessel. The product stream can be processed by conventional methods to separate the components and isolate the aromatic carboxylic acid contained therein, usually by crystallization, separation of liquid and solid, and drying. As usual, a suspension of a solid product in a liquid is centrifuged, filtered, or both methods are applied in one or more stages. A soluble product dissolved in the liquid phase can be isolated by crystallization. A liquid containing water, a solvent, unreacted feed, and often also one or more liquid catalysts, a promoter, and intermediate reaction products can be returned to the reaction vessel. The formation of terephthalic acid from DET can proceed more slowly than the conversion of para-xylene to terephthalic acid. However, unreacted DET, which leaves the reaction zone either with the overhead vapor stream of the reactor, or together with the products, can be isolated together with the solvent and returned to the reaction zone, thereby increasing the effective contact time of the DET so that the slower reaction proceeds efficiently.
В таком варианте полученную ароматическую дикарбоновую кислоту, выделенную из жидкости, можно использовать или хранить как таковую или ее можно очистить или обработать иначе. Очистка нужна для удаления побочных продуктов и примесей, которые могут присутствовать вместе с выделенной ароматической дикарбоновой кислотой. Для ароматических дикарбоновых кислот, таких как терефталевая и изофталевая кислоты, очистка предпочтительно включает гидрирование продукта окисления, обычно растворенного в воде или в другом водном растворителе, при повышенной температуре и давлении в присутствии катализатора, содержащего активный в гидрировании металл, такой как рутений, родий, платина или палладий, обычно нанесенный на уголь, оксид титана или другие подходящие химически устойчивые подложки или носители для каталитически активного металла. Способы очистки известны, например, из патентов США 3584039, 4782181, 4626598 и 4892972.In such an embodiment, the resulting aromatic dicarboxylic acid isolated from the liquid can be used or stored as such, or it can be cleaned or treated differently. Purification is necessary to remove by-products and impurities that may be present together with the isolated aromatic dicarboxylic acid. For aromatic dicarboxylic acids, such as terephthalic and isophthalic acids, the purification preferably includes hydrogenation of the oxidation product, usually dissolved in water or another aqueous solvent, at elevated temperature and pressure in the presence of a catalyst containing a hydrogenation-active metal such as ruthenium, rhodium, platinum or palladium, typically supported on coal, titanium oxide, or other suitable chemically stable supports or supports for a catalytically active metal. Cleaning methods are known, for example, from US patents 3584039, 4782181, 4626598 and 4892972.
Преимуществом является то, что использование ароматических сложных этиловых эфиров может уменьшить образование некоторых примесей. Например, заметной примесью в сырой терефталевой кислоте (полученной из пара-ксилола) является 4-карбоксибензальдегид (4-СВА), промежуточное соединение при образовании терефталевой кислоты из пара-ксилола. Часто затрачиваются большие усилия для того, чтобы уменьшить содержание 4-СВА в терефталевой кислоте. Напротив, 4-СВА не является промежуточным соединением при образовании терефталевой кислоты из DET. DET можно использовать в сырье для уменьшения образования 4-СВА как примеси в полученной терефталевой кислоте.An advantage is that the use of aromatic ethyl esters can reduce the formation of certain impurities. For example, a notable impurity in crude terephthalic acid (derived from para-xylene) is 4-carboxybenzaldehyde (4-CBA), an intermediate in the formation of terephthalic acid from para-xylene. Great efforts are often expended in order to reduce the content of 4-CBA in terephthalic acid. In contrast, 4-CBA is not an intermediate in the formation of terephthalic acid from DET. DET can be used in raw materials to reduce the formation of 4-CBA as an impurity in the resulting terephthalic acid.
Если очистку проводят с помощью воды в качестве растворителя, промывка водой для удаления остаточного растворителя окисления из твердой ароматической карбоновой кислоты может быть альтернатива сушке. Такую промывку можно осуществить с помощью подходящих устройств для замены растворителя, например фильтров, как описано в патентах США 5679846 и 5175355. Необязательно весь или часть маточного раствора со стадий очистки можно направить, прямо или косвенно, в высокоэффективный аппарат разделения или на другую обработку. Например, если для высокоэффективного разделения используют одну или несколько дистилляционных колонн, весь или часть маточного раствора очистки можно использовать в качестве флегмы для одной или нескольких таких высокоэффективных дистилляционных колонн.If the purification is carried out using water as a solvent, washing with water to remove the residual oxidation solvent from the solid aromatic carboxylic acid may be an alternative to drying. Such washing can be accomplished using suitable solvent replacement devices, such as filters, as described in US Pat. Nos. 5,679,846 and 5,175,355. Optionally, all or part of the mother liquor from the cleaning steps can be sent, directly or indirectly, to a high-efficiency separation apparatus or to another treatment. For example, if one or more distillation columns are used for highly efficient separation, all or part of the mother liquor can be used as reflux for one or more of these highly efficient distillation columns.
Обычно маточный раствор окисления отделяют от полученной неочищенной ароматической карбоновой кислоты с помощью способов разделения, известных в данной области, например фильтрации, центрифугирования или комбинации известных способов. Предпочтительно вернуть по меньшей мере часть маточного раствора и при промышленных операциях обычно возвращают значительную часть маточного раствора. Например, такой маточный раствор можно вернуть прямо или косвенно в реактор окисления или в аппарат высоэффективного разделения. Такой рецикл особенно желателен в производстве терефталевой кислоты из сырья, содержащего DET и пара-ксилол. Маточный раствор можно отделить от полученной очищенной ароматической карбоновой кислоты аналогичными способами и маточный раствор можно вернуть после обработки или без нее для использования на других стадиях этого способа или в других способах.Typically, the oxidation mother liquor is separated from the resulting crude aromatic carboxylic acid using separation methods known in the art, for example, filtration, centrifugation, or a combination of known methods. It is preferable to return at least a portion of the mother liquor, and in industrial operations, a significant portion of the mother liquor is usually returned. For example, such a mother liquor can be returned directly or indirectly to an oxidation reactor or to a highly efficient separation apparatus. Such recycling is particularly desirable in the production of terephthalic acid from raw materials containing DET and para-xylene. The mother liquor can be separated from the obtained purified aromatic carboxylic acid by similar methods and the mother liquor can be returned after treatment with or without treatment for use in other stages of this method or in other methods.
Понятно, что в ходе реакции могут образоваться побочные продукты, например, ароматические сложные моноэтиловые эфиры. Некоторые побочные продукты попадут в паровую фазу, и их обработают как часть верхнего парового погона реактора, некоторые побочные продукты останутся в маточном растворе окисления, а некоторые побочные продукты будут присутствовать в полученной ароматической карбоновой кислоте. Эти же побочные продукты могут находиться более чем в одном из таких потоков. Такие побочные продукты или их часть можно выделить и при желании вернуть в зону реакции или отдуть либо после выделения, либо в виде части потока продувки. Предпочтительно, чтобы побочные продукты можно было окислить с образованием либо ароматических карбоновых кислот, либо растворителя, которые возвращают в зону реакции.It is understood that by-products, for example aromatic monoethyl esters, can form during the reaction. Some by-products will enter the vapor phase and they will be treated as part of the overhead steam of the reactor, some by-products will remain in the mother liquor, and some by-products will be present in the resulting aromatic carboxylic acid. The same by-products may be present in more than one of these streams. Such by-products or part thereof can be isolated and, if desired, returned to the reaction zone or blown off either after isolation or as part of a purge stream. Preferably, the by-products can be oxidized to form either aromatic carboxylic acids or a solvent that is returned to the reaction zone.
Кроме использования полученных ароматических карбоновых кислот ароматические сложные диэтиловые эфиры также можно использовать в способах окисления для получения избыточной уксусной кислоты, которую можно вернуть или продать, или использовать в других способах. Уксусная кислота является высоко востребованным продуктом массового потребления, и возможность ее получения в качестве дополнительного продукта может быть особенно привлекательной. В одном варианте данное изобретение предлагает способ получения уксусной кислоты либо для уменьшения потерь растворителя, либо для получения избытка уксусной кислоты. В этом варианте ароматические сложные этиловые эфиры используют в способе жидкофазного окисления описанного типа.In addition to using the resulting aromatic carboxylic acids, aromatic diethyl esters can also be used in oxidation processes to produce excess acetic acid, which can be returned or sold, or used in other methods. Acetic acid is a highly demanded product of mass consumption, and the possibility of obtaining it as an additional product can be especially attractive. In one embodiment, the invention provides a method for producing acetic acid, either to reduce solvent loss, or to produce an excess of acetic acid. In this embodiment, aromatic ethyl esters are used in the liquid phase oxidation process of the type described.
Ароматические карбоновые кислоты можно использовать для получения полимеров. Хотя существует много способов получения полимеров из карбоновых кислот, обычно карбоновые кислоты можно использовать в реакции конденсации с этиленгликолем с образованием молекулы сложного эфира этиленгликоля и ароматической кислоты и последующей полимеризацией. Например, терефталевую кислоту можно ввести в реакцию с этиленгликолем с образованием PET. В другом примере нафталиндикарбоновую кислоту можно ввести в реакцию с этиленгликолем с образованием PEN. Обычно реакции конденсации проводят при нагревании и в присутствии кислотного катализатора. Воду, образующуюся в качестве побочного продукта, удаляют из реакции, например, дистилляцией, для стимулирования реакции и минимизации обратной реакции.Aromatic carboxylic acids can be used to make polymers. Although there are many methods for preparing polymers from carboxylic acids, generally carboxylic acids can be used in a condensation reaction with ethylene glycol to form an ethylene glycol ester molecule and an aromatic acid followed by polymerization. For example, terephthalic acid can be reacted with ethylene glycol to form PET. In another example, naphthalenedicarboxylic acid can be reacted with ethylene glycol to form PEN. Typically, condensation reactions are carried out with heating and in the presence of an acid catalyst. Water generated as a by-product is removed from the reaction, for example by distillation, to stimulate the reaction and minimize the reverse reaction.
В одном варианте PET образуется из терефталевой кислоты и этиленгликоля. На первой стадии реакции образуется сложный эфир из кислоты и двух молекул этиленгликоля. На второй стадии сложный эфир нагревают до температуры примерно 210-290°С при низком давлении. Известно, что многие катализаторы можно использовать для катализа реакции полимеризации. Предпочтительно, чтобы катализатор включал соединения сурьмы, например оксид сурьмы (III). На этой второй стадии образуется PET и регенерируется часть этиленгликоля. Обычно этиленгликоль удаляют и возвращают в реакцию.In one embodiment, PET is formed from terephthalic acid and ethylene glycol. In the first stage of the reaction, an ester is formed from an acid and two ethylene glycol molecules. In a second step, the ester is heated to a temperature of about 210-290 ° C. under low pressure. It is known that many catalysts can be used to catalyze a polymerization reaction. Preferably, the catalyst includes antimony compounds, for example antimony (III) oxide. In this second stage, PET is formed and a portion of ethylene glycol is regenerated. Typically, ethylene glycol is removed and returned to the reaction.
В другом варианте по меньшей мере часть этиленгликоля, используемого для образования полимера, получают по реакции этанолиза.In another embodiment, at least a portion of the ethylene glycol used to form the polymer is prepared by ethanolysis.
Альтернативно ароматическую карбоновую кислоту можно превратить в метиловый эфир и ввести в реакцию с этиленгликолем для переэтерификации спиртом с образованием молекулы сложного эфира ароматической кислоты с этиленгликолем, которую затем полимеризуют. В такой реакции образуется побочный продукт - метанол, который удаляют для стимулирования реакции.Alternatively, aromatic carboxylic acid can be converted to methyl ether and reacted with ethylene glycol to transesterify with alcohol to form an aromatic acid ester molecule with ethylene glycol, which is then polymerized. In this reaction, a by-product is formed - methanol, which is removed to stimulate the reaction.
Молекулы сложного эфира ароматической кислоты с этиленгликолем необязательно очищают либо до полимеризации, либо между стадиями полимеризации, либо обоими способами. Кроме того, в способ полимеризации можно вводить другие мономеры или олигомеры для получения полимера, терполимеров и т.д.Molecules of aromatic acid ester with ethylene glycol are optionally purified either prior to polymerization, or between polymerization steps, or both. In addition, other monomers or oligomers can be introduced into the polymerization process to produce polymer, terpolymers, etc.
Настоящее изобретение было описано выше и в нижеприведенных примерах со ссылкой на конкретные варианты, но понятно, что можно вносить изменения в описанные аппаратуру и способ, которые остались бы в объеме изобретения. Например, можно добавить аппараты, такие как теплообменники, предварительные нагреватели, дополнительные холодильники, ребойлеры, устройства для утилизации энергии и другое оборудование, используемое в промышленности, не отклоняясь от объема изобретения. В качестве другого примера можно осуществить дополнительные стадии, такие как обработка различных потоков для удаления примесей или для изменения физических или химических свойств потоков, не отклоняясь от объема изобретения.The present invention has been described above and in the examples below with reference to specific options, but it is clear that you can make changes to the described apparatus and method, which would remain within the scope of the invention. For example, you can add devices such as heat exchangers, preheaters, additional refrigerators, reboilers, energy recovery devices and other equipment used in industry, without deviating from the scope of the invention. As another example, additional steps can be carried out, such as treating various streams to remove impurities or to change the physical or chemical properties of the streams without departing from the scope of the invention.
Ниже приведены неограничивающие примеры, которые иллюстрируют различные варианты данного изобретения.The following are non-limiting examples that illustrate various embodiments of the present invention.
В примерах 1-5, если не указано иное, реакцию этанолиза проводили в 2 л реакторе Парра. Реагенты загружали в реактор, реактор закрывали и продували азотом. Если не отмечено иначе, в реакторе сначала повышали давление до 40 фунт/кв.дюйм (примерно 276 кПа), включали мешалку и выдерживали реактор при 200°С в течение 2 час. Через 2 час нагрев выключали и реактору давали остыть до комнатной температуры в течение ночи (при непрерывном перемешивании). После этого перемешивание прекращали и продукты реакции разделяли дистилляцией. Этанол выделяли дистилляцией при перемешивании при обычном давлении и оставшийся продукт реакции подвергали вакуумной дистилляции. Вакуумную дистилляцию проводили при примерно 27"-29" рт. ст. In examples 1-5, unless otherwise indicated, the ethanolysis reaction was carried out in a 2 L Parr reactor. Reagents were loaded into the reactor, the reactor was closed and purged with nitrogen. Unless otherwise noted, the reactor was first pressurized to 40 psi (approximately 276 kPa), the stirrer was turned on, and the reactor was held at 200 ° C. for 2 hours. After 2 hours, the heating was turned off and the reactor was allowed to cool to room temperature overnight (with continuous stirring). After this, stirring was stopped and the reaction products were separated by distillation. Ethanol was isolated by distillation with stirring under ordinary pressure and the remaining reaction product was subjected to vacuum distillation. Vacuum distillation was carried out at about 27 "-29" RT. Art.
ПРИМЕР 1EXAMPLE 1
300 г хлопьев PET типов, представленных в таблице 1, ввели в реакцию с этанолом при массовом соотношении этанола и PET, равном 3:1, согласно описанной выше методике. Этанол содержал 0.0734 мас.% воды. Дополнительный катализатор не добавляли. Как смешанные хлопья, так и чистые бесцветные хлопья получили от NAPCOR, the National Association for PET Container Resources. Смешанные хлопья содержали примерно 55 мас.% коричневых хлопьев, а остальное составляли в основном зеленые, янтарные и бесцветные хлопья PET. Исходную смолу бутылочного качества получили от Wellman Inc. в виде продукта №61802. Теоретический максимальный процент DET и этиленгликоля в реакционной смеси составлял 28.86 мас.% и 8.06 мас.% соответственно.300 g of PET flakes of the types shown in Table 1 were reacted with ethanol at a weight ratio of ethanol and PET of 3: 1 according to the procedure described above. Ethanol contained 0.0734 wt.% Water. No further catalyst was added. Both mixed flakes and pure colorless flakes were obtained from NAPCOR, the National Association for PET Container Resources. The blended flakes contained about 55% by weight of brown flakes, and the rest were mainly green, amber and colorless PET flakes. The original bottle-grade resin was obtained from Wellman Inc. in the form of product No. 61802. The theoretical maximum percentage of DET and ethylene glycol in the reaction mixture was 28.86 wt.% And 8.06 wt.%, Respectively.
Результаты опытов 1 и 2 в таблице 1 показали, что даже в отсутствие катализатора смешанные хлопья содержали каталитически активные примеси, катализирующие реакцию этанолиза. Опыты 3-8 показали, что каталитически активные примеси содержались в основном в коричневых хлопьях. Авторы с удивлением обнаружили, что фталоцианин меди - пигмент, обычно используемый в коричневом PET, является особенно эффективным катализатором реакции этанолиза. The results of experiments 1 and 2 in table 1 showed that even in the absence of a catalyst, the mixed flakes contained catalytically active impurities catalyzing the ethanolysis reaction. Experiments 3-8 showed that catalytically active impurities were contained mainly in brown flakes. The authors were surprised to find that copper phthalocyanine, the pigment commonly used in brown PET, is a particularly effective catalyst for the ethanolysis reaction.
ПРИМЕР 2EXAMPLE 2
300 г чистых бесцветных хлопьев PET ввели в реакцию с 900 г этанола по описанной выше методике в присутствии титана в виде органического титаната. В качестве источника титана использовали TYZOR ТРТ - органический титанат фирмы DuPont. Этанол содержал 0.0734 мас.% воды. Органический титанат добавили в расчете на 1000 м.д. по массе (на основу PET) титана. Результаты показаны в таблице 2, опыт 9. Опыт 10 провели по приведенной выше методике с использованием 200 г чистых бесцветных хлопьев PET и 600 г этанола. Органический титанат добавили в количестве, соответствующем 17.6 м.д. по массе (на основу PET). Результаты показаны в таблице 2.300 g of pure colorless PET flakes were reacted with 900 g of ethanol as described above in the presence of titanium in the form of organic titanate. As a source of titanium, TYZOR TPT, DuPont organic titanate, was used. Ethanol contained 0.0734 wt.% Water. Organic titanate was added based on 1000 ppm. by weight (based on PET) of titanium. The results are shown in table 2, experiment 9. Experiment 10 was carried out according to the above method using 200 g of pure colorless PET flakes and 600 g of ethanol. Organic titanate was added in an amount corresponding to 17.6 ppm. by weight (based on PET). The results are shown in table 2.
Таблица 2 иллюстрирует эффективность органического титаната в катализе этанолиза PET. Даже очень малое количество, использованное в опыте 10, было эффективным.Table 2 illustrates the effectiveness of organic titanate in the catalysis of ethanolysis of PET. Even the very small amount used in experiment 10 was effective.
ПРИМЕР 3EXAMPLE 3
Этанолиз провели по методике, приведенной выше, без катализатора, с использованием смешанных хлопьев PET, как описано в примере 1, и этанола, содержащего 0.0734 мас.% воды. Соотношение этанол : PET составило 3:1 и дополнительный катализатор не добавляли. После дистилляции продукта реакции, как описано выше, кубовые остатки использовали в качестве катализатора для дальнейших реакций этанолиза. Дополнительную реакцию этанолиза провели с использованием 600 г этанола, содержащего 0.0734 мас.% воды, 162 г чистых бесцветных хлопьев PET и 38 г кубовых остатков. Дополнительный катализатор не использовали. Результаты показаны в таблице 3.Ethanolysis was carried out as described above, without catalyst, using mixed PET flakes, as described in Example 1, and ethanol containing 0.0734 wt.% Water. The ethanol: PET ratio was 3: 1 and no further catalyst was added. After distillation of the reaction product, as described above, still bottoms were used as a catalyst for further ethanolysis reactions. An additional ethanolysis reaction was carried out using 600 g of ethanol containing 0.0734 wt.% Water, 162 g of pure colorless PET flakes and 38 g of bottoms. No additional catalyst was used. The results are shown in table 3.
Таблица 3 показывает, что каталитически активные примеси, присутствующие в сырье из смешанных хлопьев, оставались активными во время дистилляции и рецикл части кубовых остатков можно использовать для эффективного катализа этанолиза PET. Из сравнения опыта 4 в таблице 1 и опыта 11 в таблице 3 особенно ясно видна эффективность кубовых остатков в катализе реакции этанолиза.Table 3 shows that the catalytically active impurities present in the mixed cereal feed remained active during the distillation and recycling of some bottoms could be used to efficiently catalyze the ethanolysis of PET. From a comparison of experiment 4 in table 1 and experiment 11 in table 3, the effectiveness of bottoms in catalysis of the ethanolysis reaction is especially clearly visible.
ПРИМЕР 4EXAMPLE 4
Дополнительные тесты были проведены для выяснения влияния воды на реакцию этанолиза. Реакцию этанолиза проводили по методике, описанной выше, и результаты показаны в таблице 4, где указаны использованные в этанолизе концентрации воды (мас.%). Для опытов 12-17 в качестве источника PET использовали смешанные хлопья (как описано выше), их смешивали с этанолом в соотношении этанол:РЕТ, равном 3:1. Для опыта 17 высушили в вакуумном сушильном шкафу 300 г смешанных хлопьев, удалив примерно 1.78 г воды. Для опыта 18 в качестве сырья PET использовали чистые бесцветные хлопья, к ним добавили 20 м.д. по массе титана (на основу PET) в виде органического титаната.Additional tests were performed to determine the effect of water on the ethanolysis reaction. The ethanolysis reaction was carried out according to the method described above, and the results are shown in table 4, which shows the concentration of water used in ethanolysis (wt.%). For experiments 12-17, mixed flakes were used as the PET source (as described above), they were mixed with ethanol in an ethanol: PET ratio of 3: 1. For experiment 17, 300 g of mixed flakes were dried in a vacuum oven, removing approximately 1.78 g of water. For experiment 18, pure colorless flakes were used as PET raw material, 20 ppm was added to them. by weight of titanium (based on PET) in the form of organic titanate.
Результаты, приведенные в таблице 4, показывают, что эффективность каталитически активных примесей в катализе этанолиза PET чувствительна к присутствию воды. Даже примерно 1 мас.% воды в топливном этаноле значительно снижает эффективность каталитически активных примесей. Однако вызывает удивление тот факт, что органический титанат оказался эффективным катализатором даже при использовании этанола топливного качества (примерно 1 мас.% воды). Возможность использования топливного этанола особенно важна, т.к. этанол топливного качества является легкодоступным продуктом массового потребления во многих регионах. Кроме того, благодаря сродству этанола к воде допущение некоторого количества воды в этаноле значительно облегчает перевозку и обращение с ним.The results shown in table 4 show that the effectiveness of catalytically active impurities in the catalysis of ethanolysis of PET is sensitive to the presence of water. Even about 1 wt.% Water in fuel ethanol significantly reduces the effectiveness of catalytically active impurities. However, it is surprising that organic titanate proved to be an effective catalyst even when using ethanol of fuel quality (about 1 wt.% Water). The ability to use fuel ethanol is especially important because fuel-grade ethanol is an easily accessible consumer product in many regions. In addition, due to the affinity of ethanol for water, the assumption of a certain amount of water in ethanol greatly facilitates the transport and handling of it.
ПРИМЕР 5EXAMPLE 5
Было установлено, что воду можно использовать для облегчения разделения жидких фаз DET и этиленгликоля. В 2-литровый реактор Парра загрузили 200 г смешанных хлопьев PET (как описано выше), 600 г этанола (с 0.0734 мас.% воды) и 0.133 г ацетата цинка, нагрели до 220°С, перемешивали 2 час и охладили. Этанол удалили из смеси продуктов реакцией дистилляции при атмосферном давлении с последующей вакуумной дистилляцией оставшихся летучих примесей. Весь верхний погон после вакуумной дистилляции собрали в одну фракцию и определили его массу, равную 207 г. В шкафу, нагретом до 58°С, эта фракция образовала два жидких слоя. Жидкие слои анализировали и результаты привели под цифрами 19а (нижний слой) и 19b (верхний слой) в таблице 5 ниже. Затем добавили воду (41 г), смесь встряхивали и дали разделиться на два слоя. Слои анализировали, и результаты показаны в таблице 5 под номерами 20а (нижний слой) и 20b (верхний слой).It has been found that water can be used to facilitate the separation of the liquid phases of DET and ethylene glycol. 200 g of mixed PET flakes (as described above), 600 g of ethanol (with 0.0734 wt.% Water) and 0.133 g of zinc acetate were loaded into a 2-liter Parr reactor, heated to 220 ° C, stirred for 2 hours and cooled. Ethanol was removed from the product mixture by distillation at atmospheric pressure, followed by vacuum distillation of the remaining volatile impurities. The entire overhead after vacuum distillation was collected in one fraction and its mass was determined to be 207 g. In a cabinet heated to 58 ° C, this fraction formed two liquid layers. The liquid layers were analyzed and the results are shown under the numbers 19a (lower layer) and 19b (upper layer) in table 5 below. Then water (41 g) was added, the mixture was shaken and allowed to separate into two layers. The layers were analyzed and the results are shown in Table 5 under the numbers 20a (lower layer) and 20b (upper layer).
Как показано в таблице 5, вода способствует разделению жидких фаз DET и этиленгликоля. Количество этиленгликоля в нижнем слое сильно понизилось, а количество DET в нижнем слое несколько возросло. Важно то, что основная часть воды осталась в верхнем слое вместе с основной массой этиленгликоля. Поскольку вода в основном находится в верхнем слое, ее можно направить вместе с этиленгликолем на дальнейшую очистку, а нижний слой можно вернуть на дистилляцию или выделить в виде конечного продукта DET.As shown in table 5, water promotes the separation of the liquid phases of DET and ethylene glycol. The amount of ethylene glycol in the lower layer decreased significantly, and the amount of DET in the lower layer increased slightly. It is important that the bulk of the water remained in the upper layer along with the bulk of ethylene glycol. Since water is mainly located in the upper layer, it can be sent together with ethylene glycol for further purification, and the lower layer can be returned to distillation or isolated as the final DET product.
ПРИМЕР 6EXAMPLE 6
Было установлено, что пара-ксилол можно использовать для облегчения удаления DET из фракции, обогащенной этиленгликолем, из экстракционного разделения жидких фаз. В реактор Парра загрузили несколькими порциями 800 г смешанных хлопьев PET (как описано выше), 2400 г этанола (с 0.0734 мас.% воды) и 80 мг изопропоксида титана (IV), нагрели до 200°С, перемешивали 2 час и охладили. Из каждой порции этанол удалили из смеси продуктов реакции дистилляцией при атмосферном давлении с последующей вакуумной дистилляцией оставшихся летучих примесей. Весь верхний погон от вакуумной дистилляции в виде нескольких порций собрали и объединили в одну фракцию, масса которой составила 947 г. Эту фракцию обработали в четыре стадии. На стадии 1 в шкафу при 70°С эта фракция образовала два жидких слоя. Нижний слой был обогащен DET, а верхний слой был обогащен этиленгликолем. Верхний слой массой 208 г отделили. На стадии 2 к верхнему слою, выделенному на стадии 1, добавили 50 г воды. Добавление воды привело к образованию двух слоев, из которых верхний слой обогащен этиленгликолем и имеет массу 214.6 г, а нижний слой обогащен DET и имеет массу 43.4 г. Верхний слой со стадии 2 отделили, его состав приведен в таблице 6 (экстракция 0). На стадии 3 часть верхнего слоя стадии 2 массой 139 г смешали с равной массой пара-ксилола и смесь встряхивали и дали разделиться на два слоя при 70°С. Найдено, что нижний слой обогащен этиленгликолем, его отделили. Состав этого нижнего слоя, выделенного на стадии 3, приведен в таблице 6 (экстракция 1). На стадии 4 нижний слой стадии 3 смешали с равной массой свежего пара-ксилола, дали разделиться на два слоя и нижний слой (богатый этиленгликолем) отделили. Состав нижнего слоя, выделенного на стадии 4, приведен ниже в таблице 6 (экстракция 2).It was found that para-xylene can be used to facilitate the removal of DET from the ethylene glycol-rich fraction from the extraction separation of liquid phases. In a Parra reactor, 800 g of mixed PET flakes (as described above), 2400 g of ethanol (with 0.0734 wt.% Water) and 80 mg of titanium (IV) isopropoxide were loaded in several portions, heated to 200 ° C, stirred for 2 hours and cooled. From each portion, ethanol was removed from the mixture of reaction products by atmospheric distillation followed by vacuum distillation of the remaining volatile impurities. The entire overhead from vacuum distillation in the form of several portions was collected and combined into one fraction, the mass of which was 947 g. This fraction was processed in four stages. In stage 1, in a cabinet at 70 ° C, this fraction formed two liquid layers. The lower layer was enriched in DET, and the upper layer was enriched in ethylene glycol. The upper layer weighing 208 g was separated. In step 2, 50 g of water was added to the top layer isolated in step 1. The addition of water led to the formation of two layers, of which the upper layer is enriched in ethylene glycol and has a mass of 214.6 g, and the lower layer is enriched in DET and has a mass of 43.4 g. The upper layer from stage 2 was separated, its composition is shown in table 6 (extraction 0). At stage 3, part of the upper layer of stage 2 weighing 139 g was mixed with an equal mass of para-xylene and the mixture was shaken and allowed to separate into two layers at 70 ° C. It was found that the lower layer was enriched with ethylene glycol, it was separated. The composition of this lower layer, selected in stage 3, is shown in table 6 (extraction 1). At stage 4, the lower layer of stage 3 was mixed with an equal weight of fresh para-xylene, allowed to separate into two layers and the lower layer (rich in ethylene glycol) was separated. The composition of the lower layer selected in stage 4 is shown below in table 6 (extraction 2).
цияExtra
nation
Как показано в таблице 6, при экстракции пара-ксилолом DET эффективно удаляется из слоя, обогащенного этиленликолем. Ожидается, что состав обогащенного гликолем слоя после экстракции таким углеводородом, как пара-ксилол, будет достаточно чистым, что позволит проводить дальнейшую очистку этиленгликоля до чистоты полиэфира обычными способами типа дистилляции.As shown in table 6, with para-xylene extraction, the DET is effectively removed from the ethylene glycol enriched layer. It is expected that the composition of the glycol-rich layer after extraction with a hydrocarbon such as para-xylene will be sufficiently pure to allow further purification of ethylene glycol to the purity of the polyester by conventional distillation methods.
ПРИМЕР 7EXAMPLE 7
Периодические реакции жидкофазного окисления проводили в 71 мл титановом реакторе периодического действия, соединенном с устройством для встряхивания с целью перемешивания содержимого реактора. В этот реактор загрузили компоненты сырья, как показано ниже в таблице 6, а также раствор катализатора, содержащий 0.1 мас.% Со+Mn (в виде ацетатов) и HBr при мольном соотношении Со/Mn/Br, равном 1/1/1. Растворитель, загруженный в сравнительный опыт А и опыты 21 и 22, представлял собой смесь 80 мас.% бензойной кислоты и воды (20 мас.%). Растворитель в опыте 23 представлял собой смесь 80 мас.% уксусной кислоты и 20 мас.% воды. В реакторе создали давление воздуха в расчете 4.3 моль 02 на моль загруженного пара-ксилола. Затем в реакторе установили указанные температуры при внутреннем перемешивании. Реактор выдерживали при данной температуре в течение указанных минут, охлаждали до 25°С, затем отбирали на анализ как газ, так и суспензию продуктов. Для анализа всего продукта использовали жидкостную хроматографию высокого давления (HPLC). Образование уксусной кислоты определяли методом газовой хроматографии. Выход уксусной кислоты определяли по ацетату в сравнительном опыте А (введенному с каталитически активными металлами) с поправкой на потерю уксусной кислоты в виде оксидов углерода. Результаты (включая сравнительный опыт А) приведены в таблице 7.Periodic liquid-phase oxidation reactions were carried out in 71 ml of a titanium batch reactor connected to a shaking device to mix the contents of the reactor. The components of the feed were loaded into this reactor, as shown in Table 6 below, as well as a catalyst solution containing 0.1 wt.% Co + Mn (as acetates) and HBr at a Co / Mn / Br molar ratio of 1/1/1. The solvent loaded in comparative experiment A and experiments 21 and 22 was a mixture of 80 wt.% Benzoic acid and water (20 wt.%). The solvent in experiment 23 was a mixture of 80 wt.% Acetic acid and 20 wt.% Water. An air pressure of 4.3 mol 02 per mole of charged para-xylene was created in the reactor. Then, the indicated temperatures were established in the reactor with internal stirring. The reactor was kept at this temperature for the indicated minutes, cooled to 25 ° C, then both gas and a suspension of products were taken for analysis. For analysis of the entire product, high pressure liquid chromatography (HPLC) was used. The formation of acetic acid was determined by gas chromatography. The yield of acetic acid was determined by acetate in comparative experiment A (introduced with catalytically active metals) adjusted for the loss of acetic acid in the form of carbon oxides. The results (including comparative experiment A) are shown in table 7.
В опытах с бензойной кислотой в качестве растворителя можно определить общее количество образовавшейся уксусной кислоты, которое можно определить при низких концентрациях в присутствии растворителя - бензойной кислоты. Эти результаты показывают, что в опыте 21 за время реакции подверглись превращению 33.9% этильных групп в составе DET. Это можно определить по концентрации остаточных DET и MET в продукте. Количество уксусной кислоты в продукте показало, что 52.2% превращенных этильных групп проявляются в суммарном образовании уксусной кислоты. В опыте 22 при несколько повышенной температуре (390°F по сравнению с 383°F) и за более длительный период реакции (30 мин по сравнению с 20 мин) конверсия этильных групп возросла до 53.5% и селективность образования уксусной кислоты увеличилась до 59,6%.In experiments with benzoic acid, the total amount of acetic acid formed can be determined as a solvent, which can be determined at low concentrations in the presence of a solvent, benzoic acid. These results show that in experiment 21, 33.9% of the ethyl groups in the DET were converted during the reaction. This can be determined by the concentration of residual DET and MET in the product. The amount of acetic acid in the product showed that 52.2% of the converted ethyl groups are manifested in the total formation of acetic acid. In experiment 22, at a slightly elevated temperature (390 ° F compared to 383 ° F) and for a longer reaction period (30 min compared to 20 min), the conversion of ethyl groups increased to 53.5% and the selectivity of acetic acid formation increased to 59.6 %
В опыте 23 из-за использования уксусной кислоты в качестве растворителя не было возможности точно определить увеличение содержания уксусной кислоты в реакторе. Однако конверсия в 70% этильных групп, содержавшихся в DET и MET, указывает на увеличение конверсии в случае этого растворителя.In experiment 23, due to the use of acetic acid as a solvent, it was not possible to accurately determine the increase in the content of acetic acid in the reactor. However, a conversion of 70% of the ethyl groups contained in DET and MET indicates an increase in conversion in the case of this solvent.
Как следует из данных таблицы 7, использование DET в качестве сырья не оказало отрицательного влияния на получение терефталевой кислоты и в опытах 22 и 23 привело к значительно более низкому образованию 4-СВА. Пример 6 показывает, что DET может заменить весь или часть пара-ксилола, обычно используемого в качестве сырья в жидкофазном получении терефталевой кислоты.As follows from the data of table 7, the use of DET as a raw material did not adversely affect the production of terephthalic acid and in experiments 22 and 23 led to a significantly lower formation of 4-CBA. Example 6 shows that DET can replace all or part of para-xylene, commonly used as a raw material in the liquid phase production of terephthalic acid.
ПРИМЕР 8EXAMPLE 8
Полунепрерывное жидкофазное окисление проводили при перемешивании в 2-литровом реакторе под давлением, изготовленном из титана. В эту установку загрузили только растворитель и катализатор, создали давление азотом и нагрели до указанной температуры реакции при перемешивании со скоростью 1000 об/мин. Затем в реактор добавили смесь сырья из 20 мас.% DET и 80 мас.% пара-ксилола со скоростью 333 г за 80 мин. В это время поток газа, содержавшего 21 мас.% О2 в азоте, подавали снизу реактора, а отводимый из реактора газ пропускали через холодильник для возвращения конденсируемого растворителя в реактор и отводили неконденсируемые газообразные компоненты. После добавления всего сырья из DET и пapa-ксилола газ снова заменили на азот, установку охладили, продукт собрали и проанализировали, как в предыдущем примере. Результаты приведены в таблице 8.Semi-continuous liquid phase oxidation was carried out with stirring in a 2-liter pressure reactor made of titanium. Only solvent and catalyst were charged into this unit, pressure was created with nitrogen and heated to the indicated reaction temperature with stirring at a speed of 1000 rpm. Then, a mixture of raw materials from 20 wt.% DET and 80 wt.% Para-xylene was added to the reactor at a rate of 333 g in 80 minutes. At this time, a gas stream containing 21 wt.% O 2 in nitrogen was supplied from the bottom of the reactor, and gas discharged from the reactor was passed through a refrigerator to return the condensed solvent to the reactor and non-condensable gaseous components were removed. After adding all the raw materials from DET and para-xylene, the gas was again replaced with nitrogen, the installation was cooled, the product was collected and analyzed as in the previous example. The results are shown in table 8.
Таблица 8 показывает, что DET можно с успехом использовать в качестве части сырья в способе жидкофазного окисления пapa-ксилола до терефталевой кислоты с низким содержанием 4-СВА при конверсии смеси DET/MET более 60% за проход.Table 8 shows that DET can be successfully used as part of the feedstock in the liquid phase oxidation process of para-xylene to terephthalic acid with a low content of 4-CBA with a conversion of the DET / MET mixture of more than 60% per pass.
Claims (29)
a) реакцию исходного продукта с этанолом при температуре от 180°С до 300°С в течение 0,25-5,0 ч в присутствии катализатора, выбранного из группы, состоящей из каталитически активных примесей полиэтилентерефталата - соединений меди и органического титана, цинка, кобальта, марганца, магния, титана и их комбинаций, с образованием в зоне реакции смеси продуктов реакции, включающей этанол, этиленгликоль и диэтилтерефталат;
b) разделение смеси продуктов реакции и выделение из нее первой фракции, содержащей выделенный этанол, второй фракции, содержащей этиленгликоль, и третьей фракции, содержащей диэтилтерефталат.1. A method of processing waste poly (ethylene terephthalate), comprising the steps of:
a) the reaction of the starting product with ethanol at a temperature of from 180 ° C to 300 ° C for 0.25-5.0 hours in the presence of a catalyst selected from the group consisting of catalytically active impurities of polyethylene terephthalate - compounds of copper and organic titanium, zinc, cobalt, manganese, magnesium, titanium and their combinations, with the formation in the reaction zone of a mixture of reaction products, including ethanol, ethylene glycol and diethyl terephthalate;
b) separating the reaction product mixture and isolating therefrom a first fraction containing isolated ethanol, a second fraction containing ethylene glycol and a third fraction containing diethyl terephthalate.
c) разделение второй фракции на первый поток, содержащий основную часть диэтилтерефталата, и второй поток, содержащий этиленгликоль;
d) возврат по меньшей мере части первого потока во вторую зону разделения; и
e) выделение этиленгликоля из второго потока в третьей зоне разделения.4. The method according to claim 3, further comprising the steps of:
c) separating the second fraction into a first stream containing a major portion of diethyl terephthalate and a second stream containing ethylene glycol;
d) returning at least a portion of the first stream to the second separation zone; and
e) recovering ethylene glycol from a second stream in a third separation zone.
a) реактор для реакции исходного продукта с этанолом и образования смеси продуктов реакции;
b) дистилляционную колонну, работающую при атмосферном давлении, для выделения этанола из смеси продуктов реакции и возврата по меньшей мере части выделенного этанола непосредственно или косвенно в зону реакции; и
c) вакуумную дистилляционную колонну для выделения диэтилтерефталата из смеси продуктов реакции.14. Equipment for the processing of poly (ethylene terephthalate) waste, including:
a) a reactor for reacting the starting material with ethanol and forming a mixture of reaction products;
b) a distillation column operating at atmospheric pressure to isolate ethanol from the mixture of reaction products and return at least a portion of the ethanol recovered directly or indirectly to the reaction zone; and
c) a vacuum distillation column for separating diethyl terephthalate from a mixture of reaction products.
а) реакцию исходного продукта с этанолом при температуре от 180°С до 300°С в течение 0,25-5,0 ч в присутствии катализатора, выбранного из группы, состоящей из каталитически активных примесей полиэтилентерефталата - соединений меди органического титана, цинка, кобальта, марганца, магния и их комбинаций, с образованием в зоне реакции смеси продуктов реакции, включающей этанол, полиэтилентерефталат, диэтилтерефталат и этиленгликоль;
b) отделение от смеси продуктов реакции первой фракции, содержащей этанол, второй фракции, содержащей азеотроп диэтилтерефталата с этиленгликолем, и третьей фракции, содержащей диэтилтерефталат.17. A method of producing diethyl terephthalate from waste poly (ethylene terephthalate), comprising the steps of:
a) the reaction of the starting product with ethanol at a temperature of from 180 ° C to 300 ° C for 0.25-5.0 hours in the presence of a catalyst selected from the group consisting of catalytically active impurities of polyethylene terephthalate - organic copper compounds of titanium, zinc, cobalt , manganese, magnesium and their combinations, with the formation in the reaction zone of a mixture of reaction products, including ethanol, polyethylene terephthalate, diethyl terephthalate and ethylene glycol;
b) separating from the reaction product mixture the first fraction containing ethanol, the second fraction containing an azeotrope of diethyl terephthalate with ethylene glycol, and the third fraction containing diethyl terephthalate.
c) выделение из азеотропа потока, содержащего основную часть диэтилтерефталата, путем разделения жидких фаз при температуре выше температуры плавления диэтилтерефталата; и
d) подачу по меньшей мере части потока со стадии (с) на разделение на стадии (b).19. The method according to 17, further comprising the steps of:
c) isolating from the azeotrope a stream containing the bulk of diethyl terephthalate by separating the liquid phases at a temperature above the melting point of diethyl terephthalate; and
d) supplying at least a portion of the stream from step (c) to a separation in step (b).
a) реакцию в зоне реакции этанола с сырьем, содержащим терполимер терефталевой кислоты, изофталевую кислоту и этиленгликоль, при температуре от 180°С до 300°С в течение 0,25-5,0 ч в присутствии катализатора, выбранного из группы, состоящей из каталитически активных примесей полиэтилентерефталата - соединений меди и органического титана, цинка, кобальта, марганца, магния и их комбинаций, с образованием смеси продуктов реакции;
b) выделение из смеси продуктов реакции первой фракции, содержащей этанол;
c) выделение из смеси продуктов реакции второй фракции, содержащей этиленгликоль; и
d) выделение из смеси продуктов реакции третьей фракции, содержащей диэтилтерефталат и диэтилизофталат.23. A method of producing diethyl terephthalate and diethyl isophthalate, comprising the steps of:
a) a reaction in the reaction zone of ethanol with a feed containing terperephthalic acid terpolymer, isophthalic acid and ethylene glycol, at a temperature of from 180 ° C to 300 ° C for 0.25-5.0 hours in the presence of a catalyst selected from the group consisting of catalytically active impurities of polyethylene terephthalate - compounds of copper and organic titanium, zinc, cobalt, manganese, magnesium and their combinations, with the formation of a mixture of reaction products;
b) isolating from a mixture of reaction products a first fraction containing ethanol;
c) recovering from the mixture of reaction products a second fraction containing ethylene glycol; and
d) isolating from the mixture of reaction products a third fraction containing diethyl terephthalate and diethyl isophthalate.
a) реакцию в первой зоне реакции первого сырья, содержащего полиэтилентерефталат, с этанолом с образованием первой смеси продуктов реакции;
b) выделение ароматических сложных этиловых эфиров из первой смеси продуктов реакции;
c) окисление во второй зоне реакции второго сырья, содержащего по меньшей мере часть ароматических сложных этиловых эфиров, с образованием ароматической карбоновой кислоты;
d) реакцию в третьей зоне реакции по меньшей мере части ароматической карбоновой кислоты и этиленгликоля с образованием полимера, представляющего собой полиэтилентерефталат, при этом реакцию во всех зонах проводят при температуре от 180°С до 300°С в течение 0,25-5,0 ч.25. A method for processing poly (ethylene terephthalate) waste, comprising the steps of:
a) a reaction in a first reaction zone of a first feedstock containing polyethylene terephthalate with ethanol to form a first mixture of reaction products;
b) recovering aromatic ethyl esters from the first mixture of reaction products;
c) oxidation in the second reaction zone of a second feed containing at least a portion of aromatic ethyl esters to form an aromatic carboxylic acid;
d) a reaction in the third reaction zone of at least a portion of aromatic carboxylic acid and ethylene glycol to form a polymer comprising polyethylene terephthalate, wherein the reaction in all zones is carried out at a temperature of from 180 ° C to 300 ° C for 0.25-5.0 hours
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US75494905P | 2005-12-29 | 2005-12-29 | |
US75477205P | 2005-12-29 | 2005-12-29 | |
US60/754,949 | 2005-12-29 | ||
US60/754,698 | 2005-12-29 | ||
US60/754,772 | 2005-12-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008130998A RU2008130998A (en) | 2010-02-10 |
RU2458946C2 true RU2458946C2 (en) | 2012-08-20 |
Family
ID=42123253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008130998/05A RU2458946C2 (en) | 2005-12-29 | 2006-12-20 | Method for ethanolysis of poly(ethylene terephthalate) (pet) with formation of diethylene terephthlate (det) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2458946C2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4103383A4 (en) * | 2020-02-10 | 2024-03-13 | Eastman Chemical Company | Chemical recycling of polyolefin-containing plastic waste and solvolysis coproduct streams |
EP4103381A4 (en) * | 2020-02-10 | 2024-05-15 | Eastman Chemical Company | Chemical recycling of solvolysis coproduct streams |
EP4103380A4 (en) * | 2020-02-10 | 2024-06-19 | Eastman Chemical Company | Chemical recycling of solvolysis reactor purge coproduct streams |
EP4103379A4 (en) * | 2020-02-10 | 2024-06-19 | Eastman Chemical Company | Chemical recycling of solvolysis glycol column bottoms coproduct streams |
EP4136192A4 (en) * | 2020-04-13 | 2024-08-14 | Eastman Chemical Company | CHEMICAL RECYCLING OF SOLVOLYSE CO-PRODUCT STREAMS |
EP4103382A4 (en) * | 2020-02-10 | 2024-12-04 | Eastman Chemical Company | CHEMICAL RECYCLING OF BY-PRODUCT STREAMS FROM THE SOLVOLYSE TEREPHTHALYL COLUMN |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116393139B (en) * | 2023-03-20 | 2024-09-03 | 浙江大学 | A catalyst for hydrogenating waste PET to prepare p-xylene, and its preparation method and application |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB974121A (en) * | 1960-04-09 | 1964-11-04 | Hoechst Ag | Process for the manufacture of alkyl diesters of terephthalic and isophthalic acids |
US3907868A (en) * | 1974-02-15 | 1975-09-23 | Du Pont | Polyester waste recovery |
RU2103257C1 (en) * | 1992-08-18 | 1998-01-27 | Хехст АГ | Method for production of diesters of terephthalic acid and dioles of polyesters |
RU2263658C2 (en) * | 2000-03-17 | 2005-11-10 | Милан СИРЕК | Method for chemical reutilization of depleted polyethylene terephthalate |
-
2006
- 2006-12-20 RU RU2008130998/05A patent/RU2458946C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB974121A (en) * | 1960-04-09 | 1964-11-04 | Hoechst Ag | Process for the manufacture of alkyl diesters of terephthalic and isophthalic acids |
US3907868A (en) * | 1974-02-15 | 1975-09-23 | Du Pont | Polyester waste recovery |
RU2103257C1 (en) * | 1992-08-18 | 1998-01-27 | Хехст АГ | Method for production of diesters of terephthalic acid and dioles of polyesters |
RU2263658C2 (en) * | 2000-03-17 | 2005-11-10 | Милан СИРЕК | Method for chemical reutilization of depleted polyethylene terephthalate |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4103383A4 (en) * | 2020-02-10 | 2024-03-13 | Eastman Chemical Company | Chemical recycling of polyolefin-containing plastic waste and solvolysis coproduct streams |
EP4103381A4 (en) * | 2020-02-10 | 2024-05-15 | Eastman Chemical Company | Chemical recycling of solvolysis coproduct streams |
EP4103380A4 (en) * | 2020-02-10 | 2024-06-19 | Eastman Chemical Company | Chemical recycling of solvolysis reactor purge coproduct streams |
EP4103379A4 (en) * | 2020-02-10 | 2024-06-19 | Eastman Chemical Company | Chemical recycling of solvolysis glycol column bottoms coproduct streams |
EP4103382A4 (en) * | 2020-02-10 | 2024-12-04 | Eastman Chemical Company | CHEMICAL RECYCLING OF BY-PRODUCT STREAMS FROM THE SOLVOLYSE TEREPHTHALYL COLUMN |
EP4136192A4 (en) * | 2020-04-13 | 2024-08-14 | Eastman Chemical Company | CHEMICAL RECYCLING OF SOLVOLYSE CO-PRODUCT STREAMS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008130998A (en) | 2010-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2626033C (en) | Ethanolysis of pet to form det and oxidation thereof | |
CN1227208C (en) | Process for production of high purity aromatic carboxylic acid by oxidation in benzoic acid and water solvent | |
RU2458946C2 (en) | Method for ethanolysis of poly(ethylene terephthalate) (pet) with formation of diethylene terephthlate (det) | |
US6137001A (en) | Process for preparing aromatic carboxylic acids with efficient treatments of gaseous effluent | |
JPH09511253A (en) | Aromatic carboxylic acid production method capable of efficient energy recovery | |
KR20010005647A (en) | Process for preparing 2,6-naphthalenedicarboxylic acid | |
CN105873890B (en) | Oxidation process for the preparation of purified carboxylic acids | |
US6642407B2 (en) | Production, purification and polymerization of aromatic dicarboxylic acids | |
JP6527523B2 (en) | Continuous process for producing aromatic carboxylic acids | |
CN101351494A (en) | Ethanolysis of PET to form DET and oxidation thereof | |
JP4861190B2 (en) | Anthracene and other polycyclic aromatic compounds as activators in the oxidation of aromatic hydrocarbons | |
ZA200205938B (en) | Low temperature purification of naphthalene dicarboxylic acids | |
US4906772A (en) | Process for production of polycarboxylic aromatic acids | |
US6211398B1 (en) | Process for the preparation of dialkyl esters of naphthalenedicarboxylic acids | |
KR101489522B1 (en) | Process for the production of high purity aromatic carboxylic acids using a benzoic acid and water solvent for oxidation and purification | |
RU2171798C2 (en) | METHOD (Versions) AND PLANT FOR PRODUCTION OF AROMATIC CARBOXYLIC ACIDS | |
US20020173673A1 (en) | Production, purification and polymerization of aromatic dicarboxylic acids | |
MXPA00007786A (en) | Process for preparing aromatic carboxylic acids with efficient treatments of gaseous effluent |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141221 |