專利名稱：控制對苯二酸質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制對苯二酸質(zhì)量的方法。更具體的說，本發(fā)明涉及在對苯二酸生產(chǎn)步驟中控制對苯二酸質(zhì)量的方法。
有幾種對苯二酸的生產(chǎn)方法，而近年來其一種主要傾向是采用液相氧化p-對二甲苯的生產(chǎn)方法。
在這種方法中，反應(yīng)器里的淤漿是處于對苯二酸晶體懸浮在乙酸溶液里的狀態(tài)。該乙酸溶液是通過將一種含有溴或一種諸如錳或鈷的重金屬催化劑溶解在一種溶劑里來制備的。然后將原料p-對二甲苯，或?qū)⒑蟹肿友醯臍怏w，例如空氣連續(xù)加入反應(yīng)器用以氧化p-對二甲苯，從而形成對苯二酸。
在這個方法中，大部分對苯二酸作為晶體沉淀在乙酸溶劑里。結(jié)果是形成了對苯二酸淤漿。
形成的對苯二酸淤漿被連續(xù)從反應(yīng)器里排出，然后經(jīng)過將要描述的后處理(結(jié)晶步驟、分離/水洗步驟、干燥步驟等)，則形成了作為產(chǎn)品的粉狀的對苯二酸。
在對苯二酸里所含的4-羧基苯甲醛(下文稱之為“4CBA”)的濃度是決定對苯二酸質(zhì)量的重要因素之一。
4CBA的濃度受反應(yīng)條件，例如反應(yīng)溫度、壓力、含分子氧氣體的量、原料的供應(yīng)量和保留時間的影響。在傳統(tǒng)的技術(shù)中，4CBA的濃度一直是通過直接測量在對苯二酸里的4CBA的濃度、并且在測量結(jié)果的基礎(chǔ)上基調(diào)節(jié)反應(yīng)條件從而使之落在要求的范圍內(nèi)來控制的。
然而對苯二酸淤漿是一種在高溫和高壓下的酸性淤漿。因此為了測量4CBA的濃度進(jìn)行取樣是困難的。由于這個原因，傳統(tǒng)的技術(shù)只有一種方法從已經(jīng)在氧化反應(yīng)之后經(jīng)過沉淀和洗滌的對苯二酸部分中取樣。
另外，在對苯二酸里所含4CBA的濃度通過使用液體色譜儀來測量，而這種測量要花40分鐘或更多的時間。所以通過取樣所得到的分析結(jié)果只表明在幾小時之前在反應(yīng)器內(nèi)對苯二酸淤漿的狀態(tài)，并不表示所要求的在反應(yīng)器內(nèi)對苯二酸淤漿的目前狀態(tài)。
這樣，為了得到控制在對苯二酸中所含4CBA的濃度使之落在要求的范圍內(nèi)之后的分析結(jié)果，傳統(tǒng)的技術(shù)要求至少幾小時。
為了穩(wěn)定反應(yīng)器的內(nèi)容物，可能需要幾十小時，而在某些情況下需要一天或更多。
此外，如果有非操作的干擾，為了穩(wěn)定反應(yīng)器的內(nèi)容物需要更多的時間，恐怕有可能得不到具有所要求的質(zhì)量的作為產(chǎn)品的對苯二酸。
即使取樣是在氧化反應(yīng)器中進(jìn)行、或在緊接對苯二酸的生產(chǎn)階段的在線反應(yīng)器部位進(jìn)行，并且4CBA的濃度從試樣中測量，測量時間也不能縮短。因此只能掌握30～60分鐘前在反應(yīng)器內(nèi)的對苯二酸淤漿的狀態(tài)，而及時控制反應(yīng)條件卻辦不到。
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)里的上述缺點，因此本發(fā)明的目的是提供一種控制對苯二酸質(zhì)量的方法，通過在獲得作為產(chǎn)品的對苯二酸之前的短時間內(nèi)掌握在對苯二酸中所含4CBA的濃度，從而有可能以這個濃度為基礎(chǔ)及時控制反應(yīng)條件，使得獲得具有穩(wěn)定質(zhì)量的對苯二酸成為可能。
本發(fā)明人已經(jīng)注意到一種迅速反映反應(yīng)器狀態(tài)、并且易于進(jìn)行從反應(yīng)器內(nèi)的對苯二酸淤漿取樣檢驗的廢氣。作為擴(kuò)展研究的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在COx濃度(該濃度測量可以容易地進(jìn)行)和4CBA的濃度之間，有一種恒定的關(guān)系。
作為結(jié)果，則是創(chuàng)立了一種方法，能夠通過以這種關(guān)系為基礎(chǔ)測量COx濃度來預(yù)測4CBA濃度并且還能控制產(chǎn)品的質(zhì)量。
也就是說，根據(jù)本發(fā)明在其生產(chǎn)步驟里的這種控制對苯二酸質(zhì)量的方法包括測量從裝有生產(chǎn)對苯二酸所必需的原料的氧化反應(yīng)器內(nèi)排出的反應(yīng)廢氣里的非凝結(jié)成分中所含COx的濃度；以這個測量到的COx的濃度為基礎(chǔ)預(yù)測在產(chǎn)品中4CBA的濃度；調(diào)節(jié)反應(yīng)條件以便將4CBA的預(yù)測濃度值保持在預(yù)定的范圍內(nèi)。
這里使用的術(shù)語“反應(yīng)條件”是指影響4CBA濃度的因素，例如反應(yīng)溫度、壓力、含分子氧氣體的量、原料的供應(yīng)量和保留時間。
COx是指一氧化碳或二氧化碳。Cox的量一般是指它們的總量，但可以用二氧化碳的總量代替之。
作為要調(diào)節(jié)的反應(yīng)條件，至少可以改變反應(yīng)溫度。
作為要調(diào)節(jié)的反應(yīng)條件，至少也可以改變反應(yīng)溫度和氧化催化劑的供料速度。
例如，下列方程式對于要使用的4CBA的預(yù)測濃度是合適的，式中在反應(yīng)廢氣里非凝結(jié)成分中所含COx的測量值是可變化的(參數(shù))。
y＝a.x+b其中 y在對苯二酸中4CBA的濃度(重量％)a回歸系數(shù)x在反應(yīng)廢氣里非凝結(jié)成分中所含CO2的濃度(體積％)b回歸常數(shù)本發(fā)明目的根據(jù)下文結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將變得更清晰，其中

圖1是表示用于解釋根據(jù)本發(fā)明的控制對苯二酸質(zhì)量的方法的對苯二酸生產(chǎn)線的原理圖；和圖2表示在用于質(zhì)量控制所必需的計算機(jī)上的各種方法。
下文將結(jié)合附圖以實施例為基礎(chǔ)詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的控制對苯二酸質(zhì)量的方法。
對苯二酸的生產(chǎn)步驟和在生產(chǎn)步驟中控制對苯二酸質(zhì)量的方法通過參考圖1和圖2來解釋。
《對苯二酸的生產(chǎn)步驟的概要(見圖1)》通過氧化反應(yīng)沉淀為呈淤漿狀態(tài)的對苯二酸是經(jīng)過結(jié)晶步驟、分離/水洗步驟、干燥步從而形成其干粉狀的產(chǎn)品形式。有一些沒有列舉的步驟在本處的說明中省略了。
《在對苯二酸的生產(chǎn)步驟中控制對苯二酸質(zhì)量的方法(見圖1和圖2)》從氧化反應(yīng)器排出的反應(yīng)廢氣在凝結(jié)之后，反應(yīng)廢氣路線1設(shè)置了一個COx濃度探測器2，它自動地探測在反應(yīng)廢氣里非凝結(jié)成分中所含一氧化碳或二氧化碳(下文用一統(tǒng)稱稱之為“COx”)的濃度。在氧化步驟中的COx濃度通過COx濃度探測器2來探測。COx濃度探測器2包括，例如遠(yuǎn)紅外線氣體分析儀或氣體色譜儀。通常COx濃度探測器2自動地、連續(xù)地測量COx濃度。
COx濃度探測器與一計算機(jī)3相連接。
計算機(jī)3設(shè)置了4CBA的濃度預(yù)測裝置4，用于判斷由4CBA濃度預(yù)測裝置4所預(yù)測的4CBA濃度是否在合適的預(yù)定范圍內(nèi)的判斷裝置5，和用于基于由判斷裝置5的判斷結(jié)果來控制反應(yīng)條件的控制裝置。
4CBA的濃度是由預(yù)測裝置4在氧化步驟中以測定的COx濃度為基礎(chǔ)來預(yù)測的。在這個實施例中，COx是一氧化碳、二氧化碳。此外，預(yù)測裝置4裝有儲存4CBA的濃度與二氧化碳濃度之間的關(guān)聯(lián)方程的ROM(只讀存儲器)7。
儲存在ROM7里的相關(guān)方程是通過基于測量值的統(tǒng)計技術(shù)建立的，包括，例如由一個線性表達(dá)式表示的下列方程y＝a.x+b(1)其中 y；在對苯二酸中4CBA的濃度(重量％)a；回歸系數(shù)x；在反應(yīng)廢氣里非凝結(jié)成分中所含COx的濃度(體積％)b；回歸常數(shù)當(dāng)y是可變目標(biāo)值而x是可變預(yù)測值時回歸分析一般包括線性回歸分析、多階回歸分析，和多項式固化分析。此外，當(dāng)階數(shù)增加時回歸方程的精確度也增加。
比數(shù)值(specific numeral valuis)被加到方程(1)中。
回歸系數(shù)(a)和回歸常數(shù)(b)分別通過實測CO2和4CBA的濃度獲得，例如，分別為-0.5和1.1。有時候，在這種情形中參數(shù)(n)和相關(guān)函數(shù)(r)分別是200和0.92。
考慮到這些情形，方程式(1)表示為以下的方程式(1’)y＝-0.5.x+1.1 (1’)從參數(shù)(n)和相關(guān)函數(shù)(r)，能明白地理解在對苯二酸里的4CBA的濃度與二氧化碳之間有存在一種關(guān)聯(lián)。換言之，存在一種負(fù)關(guān)聯(lián)的關(guān)系，如果一邊的濃度曾加，另一邊的濃度減少。
應(yīng)該注意，回歸系數(shù)(a)和回歸常數(shù)(b)根據(jù)對苯二酸的生產(chǎn)量的不同而變化。所以，在方程中的回歸系數(shù)和回歸常數(shù)隨每一個選擇的對苯二酸的產(chǎn)量而不同，優(yōu)選將要求的數(shù)值輸入到根據(jù)對苯二酸的生產(chǎn)量的操作表達(dá)式里。
再有，實測值根據(jù)每天的測量條件而變化。所以上述方程(1)不總適用于所有的情形。不過，假定是相同的條件，如果x的值被找到了，即如果知道。了二氧化碳的濃度，4CBA的濃度必定能夠通過上述方程計算出來。
所以，操作表達(dá)式，例如方程(1)所示，是預(yù)先確定的，并且該操作表達(dá)式是作為如圖2所示那樣在一個計算機(jī)上實施的預(yù)測裝置4被提供的。
如果將二氧化碳的測量濃度應(yīng)用于方程(1)中，馬上得到4CBA的濃度。判斷裝置5判斷所得到的4CBA濃度值對于對苯二酸是否保持在合適的范圍(預(yù)定范圍)內(nèi)。
在這種情況下，如果測量結(jié)果在預(yù)定范圍之外，反應(yīng)條件，例如反應(yīng)溫度、壓力、含分子氧氣體的量、原料的供應(yīng)量和保留時間通過控制裝置6進(jìn)行控制。通過這樣一種控制，對苯二酸的質(zhì)量能夠總是被控制在優(yōu)選的狀態(tài)內(nèi)。
有時候，作為在對苯二酸生產(chǎn)中控制4CBA的濃度的下述方法一般是已知的。
通過氧化反應(yīng)條件的控制包括，例如，調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)的溫度、壓力、催化劑濃度、保持時間、乙酸溶液(溶劑)的濃度、和加入的含分子氧氣體的量。按照傳統(tǒng)技術(shù)，不可能實時地掌握在反應(yīng)器內(nèi)4CBA的濃度，因而各個反應(yīng)條件是根據(jù)經(jīng)驗改變和調(diào)節(jié)的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于實時地計算出4CBA的濃度，至少用反應(yīng)溫度來控制4CBA濃度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)變化(后者是確定對苯二酸質(zhì)量的重要因素)是更可取的，并且通過判斷反應(yīng)溫度和催化劑濃度也能夠獲得具有良好響應(yīng)的控制。還發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)在反應(yīng)器內(nèi)催化劑的濃度，改變催化劑的供入速度是有利的。
根據(jù)上述控制對苯二酸質(zhì)量的方法，能夠探測從反應(yīng)器內(nèi)排出的反應(yīng)廢氣里非凝結(jié)成分中所含CO2的量；以這個測量到的CO2的量為基礎(chǔ)預(yù)測在產(chǎn)品中4CBA的濃度，并且調(diào)節(jié)反應(yīng)條件以便將4CBA的預(yù)測濃度值保持在預(yù)定的范圍內(nèi)。所以，如果預(yù)測到CO2，則能夠發(fā)現(xiàn)在對苯二酸中所含4CBA的濃度。如果這個4CBA的濃度不在制造商想要的預(yù)定范圍內(nèi)，能夠調(diào)節(jié)反應(yīng)條件以維持該濃度在預(yù)定范圍內(nèi)。其結(jié)果是對苯二酸的質(zhì)量能夠保持在優(yōu)選的狀態(tài)。
此外，由于CO2濃度的探測能夠很容易的進(jìn)行，反應(yīng)條件的調(diào)節(jié)也能夠及時地進(jìn)行。
有時候，如果需要或必要，可以采用傳統(tǒng)的進(jìn)程平均方法(moving averagemethod)的操作處理。
權(quán)利要求
1.在涉及氧化反應(yīng)的對苯二酸的生產(chǎn)步驟中控制對苯二酸質(zhì)量的方法，其中包括探測在從生產(chǎn)對苯二酸的反應(yīng)器的氧化反應(yīng)器內(nèi)排出的反應(yīng)廢氣里非凝結(jié)成分中所含COx的量；以這個探測到的COx的量為基礎(chǔ)預(yù)測在產(chǎn)品中4-羧基苯甲醛的濃度；并調(diào)節(jié)反應(yīng)條件以便將4-羧基苯甲醛的預(yù)測濃度值保持在預(yù)定的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的控制對苯二酸質(zhì)量的方法，其中所述COx是一氧化碳或二氧化碳。
3.如權(quán)利要求1所述的控制對苯二酸質(zhì)量的方法，其中在被調(diào)節(jié)的反應(yīng)條件中至少改變反應(yīng)溫度。
4.如權(quán)利要求1所述的控制對苯二酸質(zhì)量的方法，其中在被調(diào)節(jié)的反應(yīng)條件中至少改變反應(yīng)溫度和氧化反應(yīng)催化劑的供料速度。
5.如權(quán)利要求1所述的控制對苯二酸質(zhì)量的方法，其中下列相關(guān)方程式用于預(yù)測4CBA的濃度，在該方程式里在反應(yīng)廢氣里非凝結(jié)成分中所含CO2的測量值是用于預(yù)測4CBA的濃度y＝a.x+b其中 y4-羧基苯甲醛(4CBA)的濃度(重量％)a回歸系數(shù)x在反應(yīng)廢氣里非凝結(jié)成分中所含CO2的濃度(體積％)b回歸常數(shù)。
全文摘要
一種控制對苯二酸質(zhì)量的方法,包括:探測從用于生產(chǎn)對苯二酸的反應(yīng)器的裝有必需的原料的反應(yīng)器內(nèi)排出的反應(yīng)廢氣里非凝結(jié)成分中所含CO
文檔編號C07C51/265GK1196349SQ9810702
公開日1998年10月21日 申請日期1998年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月12日
發(fā)明者宮田晴夫, 岡田康彥, 村上哲, 谷口憲生 申請人:三井化學(xué)株式會社