发明创造名称:使用氧化蒸煮下游的热液体取出的多元羧酸生产系统
外观设计名称:
决定号:196176
决定日:2019-11-22
委内编号:1F252052
优先权日:2006-03-01
申请(专利)号:201510214043.4
申请日:2007-02-27
复审请求人:奇派特石化有限公司
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:王影
合议组组长:张丹
参审员:曹雪娇
国际分类号:C07C51/265,C07C63/26
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点:在判断一项权利要求是否具备创造性时,首先,应当确定与该权利要求所述技术方案最接近的现有技术的技术方案,继而,将两者进行特征分析,找出二者的区别技术特征;如果这些区别技术特征是本领域的技术人员为解决其技术问题,根据现有技术的教导而容易引入的,则该权利要求的技术方案对于本领域技术人员来说是显而易见的,不具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201510214043.4,名称为“使用氧化蒸煮下游的热液体取出的多元羧酸生产系统”的发明专利申请。申请人为奇派特石化有限公司。本申请的申请日为2007年02月27日,优先权日为2006年03月01日,公开日为2015年09月09日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年02月06日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是:权利要求1-33不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为:申请人于分案提交日2015年04月29日提交的说明书第1-341段,说明书附图图1-30,说明书摘要以及摘要附图,于2017年04月20日提交的权利要求第1-33项。驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种制造对苯二甲酸组合物的方法,所述方法包括:
(a)将溶剂进料引入初级氧化反应区,其中至少20wt%的所述溶剂进料是再循环的溶剂;
(b)在所述初级氧化区中使可氧化的化合物进行氧化,由此产生初始浆料,其包括初始固体和初始液体,所述初始固体包括对苯二甲酸,其中,基于所结合的固体和液体浆料组分,所述浆料的典型样品具有以下特征中的至少3项:(i)包含小于9,000ppmw的间苯二甲酸(IPA),(ii)包含小于15,000ppmw的苯甲酸(BA),(iii)包含小于64ppmw的4,4′-二羧基联苯(4,4′-DCB),(iv)包含小于70ppmw的2,6-二羧基芴酮(2,6-DCF),(v)包含小于12ppmw的2,7-二羧基芴酮(2,7-DCF),(vi)包含小于12ppmw的9-芴酮-2-羧酸(9F-2CA),(vii)包含小于4ppmw的4,4′-二羧基茋(4,4′-DCS),(viii)包含小于6ppmw的4,4′-二羧基蒽醌(4,4′-DCA);
(c)向所述初始液体的至少一部分添加较清洁液体;和
(d)使氧化产物浆料的至少一部分在最优化的冷却区中冷却至60-200℃的冷却温度,由此产生冷却的浆料,其中在所述冷却前添加到所述初始液体中的所述较清洁液体的数量小于所述初始浆料的50wt%和所述氧化产物浆料包含至少30wt%的所述初始液体,
其中所述氧化在使用再循环溶剂制造对苯二甲酸的方法中被保持至少1/2天的操作。
2. 权利要求1的方法,其中所述氧化产物浆料是从所述初级氧化区产生的。
3. 权利要求1的方法,其中所述冷却温度小于145℃。
4. 权利要求1的方法,其中所述冷却温度低于在初级氧化区中进行所述氧化时的温度至少40℃。
5. 权利要求1的方法,其中所述较清洁液体中的全部催化剂化合物和/或全部芳族化合物的液相浓度小于50wt%的所述初始液体中的一种或多种相同的化合物的液相浓度。
6. 权利要求1的方法,其中在所述冷却前添加到所述初始液体中 的所述较清洁液体的数量小于所述初始浆料的20wt%。
7. 权利要求1的方法,其中至少80wt%的所述溶剂进料是再循环的溶剂。
8. 权利要求1的方法,其中所述可氧化的化合物包括对二甲苯。
9. 权利要求1的方法,其中包括所述可氧化的化合物的氧化反应介质在所述初级氧化区中被加工,其中所述初级氧化区中的所述氧化以这样的方式进行,使得当所述氧化反应介质理论上被分为30个等体积的水平片段时,pX-max水平片段具有全部所述30个水平片段的最大对二甲苯浓度和pX-min水平片段具有位于所述pX-max水平片段以上的全部水平片段的最小对二甲苯浓度,其中所述对二甲苯浓度是基于时间平均和体积平均重量基础在所述氧化反应介质的液相中测量的,其中所述pX-max水平片段的对二甲苯浓度与所述pX-min水平片段的对二甲苯浓度之比是至少5∶1。
10. 权利要求1的方法,其中所述初级氧化区限定在鼓泡塔反应器中。
11. 权利要求1的方法,进一步包括使所述初始浆料的至少一部分在蒸煮区中进行氧化蒸煮。
12. 权利要求11的方法,其中所述氧化产物浆料从所述初级氧化区或所述蒸煮区中产生。
13. 权利要求12的方法,其中当所述氧化产物浆料从所述初级氧化区中产生时,所述冷却温度低于在所述初级氧化区中进行所述氧化时的温度至少40℃,而当所述氧化产物浆料从所述蒸煮区中产生时,所述冷却温度低于在所述蒸煮区中进行所述氧化蒸煮时的温度至少40℃。
14. 权利要求11的方法,其中存在于进入所述蒸煮区的蒸煮进料浆料中的苯甲酸和/或钴的数量与存在于所述初始浆料中的一种或多种相同组分的数量之比是至少0.3。
15. 权利要求11的方法,其中进入所述蒸煮区的蒸煮进料浆料的液相中的钴和/或苯甲酸的时均浓度与所述初始液体中的一种或多种相同的组分的时均浓度之比是至少0.5。
16. 权利要求11的方法,其中所述初级氧化区限定在鼓泡塔反应器中,其中所述至少一个氧化蒸煮区限定在连续搅拌釜式反应器中。
17. 权利要求11的方法,其中从所述蒸煮区产生的蒸煮产物的液相中的对甲苯甲酸的时均浓度小于50wt%的被引入所述蒸煮区的蒸煮进料的液相中的对甲苯甲酸的时均浓度,其中所述蒸煮产物的液相中的4-羧基苯甲醛(4-CBA)的时均浓度小于50wt%的所述蒸煮进料的液相中的4-CBA的时均浓度,和/或其中所述蒸煮产物固相中的4-CBA的时均浓度小于95wt%的所述蒸煮进料的固相中的4-CBA的时均浓度。
18. 权利要求11的方法,其中所述初级氧化区中的所述氧化在125-200℃的温度进行,其中所述蒸煮区中的所述氧化蒸煮在高于在所述初级氧化区中进行所述氧化时的温度至少10℃的温度进行。
19. 权利要求18的方法,其中所述氧化蒸煮在160-240℃的温度进行。
20. 权利要求11的方法,其中所述氧化产物浆料是从所述蒸煮区产生的。
21. 权利要求20的方法,其中所述氧化产物浆料包含至少80wt%的所述初始液体。
22. 权利要求11的方法,进一步包括使从所述蒸煮区产生的次级浆料脱水,由此产生初始湿滤饼和被除去的液体。
23. 权利要求22的方法,进一步包括使用所述被除去的液体的至少一部分作为溶剂纯化步骤的溶剂纯化进料,其中所述溶剂纯化步骤从所述溶剂纯化进料除去至少一种杂质的至少一部分。
24. 权利要求23的方法,其中所述溶剂纯化进料的对甲苯甲酸(PTAC)的总液 固相浓度小于30ppmw,其中所述溶剂纯化进料的4-CBA的总液 固相浓度小于50ppmw。
25. 权利要求24的方法,其中所述溶剂纯化进料包括基本上由对苯二甲酸组成的沉淀固体,其中所述沉淀固体的PTAC浓度小于1,000ppmw,4-CBA浓度小于1,200ppmw。
26. 权利要求23的方法,其中小于20wt%的所述初始液体用作所 述溶剂纯化进料。
27. 权利要求23的方法,其中所述再循环的溶剂是所述溶剂纯化步骤的纯化产物。
28. 权利要求22的方法,进一步包括用洗液洗涤所述初始湿滤饼,由此产生洗涤后的湿滤饼。
29. 权利要求28的方法,其中所述洗涤后的湿滤饼中的BA的质量除以所述次级浆料中的BA的质量和/或除以所述初始浆料中的BA的质量小于0.04,其中所述洗涤后的湿滤饼中的偏苯三酸(TMA)的质量除以所述次级浆料中的TMA的质量和/或除以所述初始浆料中的TMA的质量小于0.08。
30. 权利要求28的方法,进一步包括干燥所述洗涤后的湿滤饼的至少一部分,由此产生干燥固体对苯二甲酸(TPA)产物。
31. 权利要求30的方法,其中所述干燥的固体TPA产物的b*小于3.5单位,透光百分率在340nm的光的波长下是至少70%,平均粒度是至少30微米,中值粒度是25-200微米,D(v,0.1)是5-65微米,D(v,0.9)是40-500微米,和相对分布是0.6-5.0。
32. 权利要求30的方法,其中所述干燥的固体TPA产物中的2,6-DCF的质量除以所述次级浆料中的2,6-DCF的质量和/或除以所述初始浆料中的2,6-DCF的质量小于0.4,其中所述干燥的固体TPA产物中的2,7-DCF的质量除以所述次级浆料中的2,7-DCF的质量和/或除以所述初始浆料中的2,7-DCF的质量小于0.4,其中所述干燥的固体TPA产物中的9F-2CA的质量除以所述次级浆料中的9F-2CA的质量和/或除以所述初始浆料中的9F-2CA的质量小于0.2,其中所述干燥的固体TPA产物中的2,5,4′-三羧基联苯(2,5,4′-TCB)的质量除以所述次级浆料中的2,5,4′-TCB的质量和/或除以所述初始浆料中的2,5,4′-TCB的质量小于0.2,其中所述干燥的固体TPA产物中的2,6-二羧基蒽醌(2,6-DCA)的质量除以所述次级浆料中的2,6-DCA的质量和/或除以所述初始浆料中的2,6-DCA的质量小于0.08,和/或其中所述干燥的固体TPA产物中的2,5,4′-三羧基二苯甲酮(2,5,4′-TCBP)的质量除以所述次级浆料中的2,5,4′-TCBP的质量和/或除以所述初始浆料中的2,5,4′-TCBP的质量小 于0.04。
33. 权利要求1的方法,其中循环溶剂包含低于150ppmw的铁、低于150ppmw的镍、低于150ppmw的铬、低于75ppmw的钼、低于75ppmw的钛、低于20ppmw的铜。”
驳回决定指出:权利要求1与对比文件1(CN1103860A,公开日1995年06月21日)相比,区别技术特征为:(1)权利要求1在步骤(a)中限定了再循环溶剂在溶剂进料中的含量为至少20wt%,对比文件1公开第一后氧化反应后分离的母液回流进入第一氧化反应的反应混合物中,没有公开含量;(2)权利要求1步骤(b)限定了初始浆料中具体的几种杂质的含量范围;(3)权利要求1步骤(c)限定了步骤向所述初始液体的至少一部分添加较清洁液体,步骤(d)中限定了在所述冷却前添加到所述初始液体中的所述较清洁液体的数量小于所述初始浆料的50wt%和所述氧化产物浆料包含至少30wt%的所述初始液体;(4)权利要求1步骤(d)中限定了氧化时间,对比文件1没有公开特征(2)-(4)。本申请实际解决的技术问题是提供一种细化了具体工艺的制备对苯二甲酸的方法。针对区别特征(1),对比文件1公开了反应原料中包含的再循环溶剂来自于第一后氧化反应后分离的母液回流。而一般来说,本领域技术人员在综合考虑成本与产品纯度的平衡的基础上,容易选择适当的循环溶剂比例,无需付出创造性劳动。针对区别特征(2),制备高纯度的产品是本领域技术人员的普遍追求,本领域的技术人员有动机在对比文件1的基础上通过本领域的常规技术手段尽可能控制杂质的含量从而获得较纯的对苯二甲酸。针对区别特征(3),对比文件1公开了在第二萃取/后氧化反应获得的浆料分离的分离步骤得到的母液,用于循环浆化第一氧化反应后分离的块状物;而使用新鲜乙酸清洗的苯二甲酸产物后所形成的包含新鲜乙酸的清洗液,则循环到第一萃取/后氧化形成的氧化产物浆料的液体中,进行第二次萃取/后氧化反应(可理解为再次氧化蒸煮)。所形成的清洗液与母液的相比,属于较清洁液体。可见对比文件1公开了将较清洁的液体(清洗液)加入到第一次萃取/后氧化的氧化浆料中的液体中,但是没有将其加入到权利要求1中所限定的初级氧化产物的初始液体中。然而,第一次萃取/后氧化步骤相当于再次进行氧化步骤(对应氧化蒸煮),而为了降低母液中杂质的影响,提高产物纯度,因而本领域技术人员容易想到采用对比文件1公开的将包含新鲜乙酸的清洗液作为较清洁液体加入氧化产物的初始液体中,其所占初始浆料的比例,以及导致初始液体所占氧化产物浆料的比例都可通过有限的试验加以确定,无需付出创造性劳动。针对区别特征(4),对比文件1公开了氧化反应是在低级脂族羧酸中,通过使用分子氧或含分子氧的气体,于150-230℃,且在钴、锰、溴和选自镍、铬、锆和铈中一种或多种所组成的催化体系存在下,进行20-60分钟(参见说明书第7-8跨页段)。而对本领域技术人员来说,合适的氧化反应时间可以在对比文件1的基础上通过有限的实验加以确定,无需付出创造性劳动。可见,在对比文件1的基础上结合上述技术启示得到权利要求1要求保护的技术方案对于本领域的技术人员来说是显而易见的,权利要求1不具备创造性。相应的,权利要求2-33也不具备创造性。
申请人奇派特石化有限公司(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年05月17日向国家知识产权局提出了复审请求,同时修改了权利要求书(共5页32项)。相对于驳回决定针对的审查文本,将权利要求9的附加技术特征并入权利要求1中,并相应的删除权利要求9以及对其余权利要求的编号和引用关系适应性修改。复审请求人认为:权利要求1中方法的步骤c)的功能应该在于(1)从固体CTA中取出可溶性的相对惰性的芳族杂质(例如IPA);和(2)取出存在于粗制浆料的液相中的催化剂化合物;液体交换所提供的相对惰性的芳族杂质的取出允许CTA在没有加氢作用的情况下适当地被纯化,而所述加氢作用是非常贵的;通过液体交换提供的催化剂除去降低了在氧化蒸煮期间的化学活性,导致降低的碳燃烧损失,同时仍然保留了为进一步将芳族反应中间体化合物转化为TPA所需的反应性;通过液体交换提供的催化剂浓度的降低还使得在固体PTA产物的随后分离期间催化剂化合物的除去更有效和更完全(参见本申请说明书第[0005]段),并且使用两阶段的氧化而没有中间体液体交换的现有技术方法未被证明是工业可行的(参见本申请说明书第[0007]段),此外,对比文件1没有公开或教导从原权利要求9添加的关于“氧化反应介质”的技术特征,因此本申请权利要求1-32具备创造性。
经形式审查合格,国家知识产权局于2018年05月25日依法受理了该复审请求,并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019 年07 月03 日向复审请求人发出复审通知书,指出:权利要求1与对比文件1相比,区别技术特征为:(1)权利要求1在步骤(a)中限定了再循环溶剂在溶剂进料中的含量为至少20wt%,对比文件1公开第一后氧化反应后分离的母液回流(从图3上可理解为循环)进入第一氧化反应的反应混合物中,没有公开含量;(2)权利要求1步骤(b)限定了初始浆料中具体的几种杂质的含量范围,对比文件1没有公开该技术特征;(3)权利要求1步骤(c)限定了向所述初始液体的至少一部分添加较清洁液体;步骤(d)中限定了在所述冷却前添加到所述初始液体中的所述较清洁液体的数量小于所述初始浆料的50wt%和所述氧化产物浆料包含至少30wt%的所述初始液体,对比文件1没有公开该技术特征;(4)权利要求1限定了氧化时间以及初级氧化区中氧化反应介质理论上被分为30个等体积的水平片段时,对二甲苯的水平片段分布满足pX-max与pX-min之比是至少5:1,对比文件1没有公开该技术特征。本申请实际解决的技术问题是提供一种制备包含对苯二甲酸的组合物的方法。
对于区别特征1),本领域技术人员知晓,在反应溶剂中使用循环溶剂的比例越高,越有利于节约生产成本,但由此也提高了杂质含量,本领域技术人员在综合考虑成本与产品纯度平衡的基础上,能够根据生产实际确定合适的循环溶剂比例。
对于区别特征2),制备高纯度的对苯二甲酸是本领域的普遍追求,而在初始浆料中控制着色杂质以及影响结晶效果的杂质的含量是提高产品纯度的惯用技术手段,本领域技术人员能够通过惯用的检测手段来知晓影响产品质量的杂质种类并通过有限试验来确定其含量上限。
对于区别特征3),对比文件1公开了第一氧化反应完成之后,形成的浆料(即氧化产物浆料)被冷却至100℃以产生块状物,该块状物以自用于使该块状物与由第二萃取/后氧化反应获得的浆料分离的分离步骤回流的母液再次浆化。用于后氧化反应的催化剂中的重金属和溴浓度分别比用于第一氧化反应的催化剂中的重金属和溴的浓度低7倍和9倍。用于第二后氧化反应的催化剂的浓度比用于第一氧化反应的催化剂浓度低10倍(参见实施例18),由此可见,对比文件1中用于浆化块状物的回流母液中的催化剂浓度显著低于第一氧化反应中催化剂浓度,即对比文件1中使用的回流母液的作用相当于本申请中的较清洁溶剂。在对比文件1的启示下,本领域技术人员容易想到在氧化蒸煮前加入较清洁溶剂,通过该技术手段,可以降低氧化蒸煮的过程中所需的催化剂浓度,以减少副反应的发生。另一方面,较清洁溶剂添加过多,也会显著增加结晶损失以及氧化蒸煮的能耗。因此本领域技术人员可以通过有限的试验来确定合适的添加量。
对于区别特征4),根据本申请所使用的初级氧化反应器的装置结构,原料和氧气均从塔底进料(参见说明书附图17),在反应器底部,对二甲苯与氧气浓度均达到最大,而在反应区的上部,由于原料的消耗,对二甲苯与氧气浓度均达到最低,因此理论上不同水平片段的浓度均不相同,本领域技术人员容易想到对二甲苯的浓度梯度有利于反应物在反应器内的传质,本领域技术人员能够通过有限的试验来确定合适的浓度差和反应时间以使对二甲苯与氧气充分反应,获得理想的转化率。
综上,在对比文件1的基础上获得权利要求1的技术方案是显而易见的,权利要求1不具备创造性,不符合专利法第22条第3款的规定。在此基础上,权利要求2-32也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对于复审请求人提出复审时意见陈述的理由,合议组认为:对比文件1中使用的回流母液的作用相当于本申请中的较清洁溶剂,其客观上也解决了降低了催化剂在氧化蒸煮期间的化学活性,取出可溶性的相对惰性的芳族杂质的技术问题。对比文件1的技术方案也能够获得高纯度的对二苯甲酸,而不需要额外的加氢作用,在对比文件1的启示下,本领域技术人员容易想到在氧化蒸煮前加入较清洁溶剂,通过该技术手段,可以降低氧化蒸煮的过程中所需的催化剂浓度,以减少副反应的发生。本申请的步骤c)实际是加入的清洁溶剂而未除去初始液体的步骤,不能认为是完全省略了液体交换步骤,并且如果不分离初始液体也会导致冷却结晶过程中的产品损失和能耗增加。而对比文件1通过将第一氧化反应的产物结晶分离后,再加入回流的母液浆化和重新加入催化剂的步骤来达到降低催化剂活性和减少惰性芳族化合物的目的。即使如本申请说明书中所述,“使用两阶段的氧化而没有中间液体交换的现有技术方法未被证明是工业可行的”,本申请也未证实所采用的加入清洁溶剂而未除去初始液体的步骤能够达到传统溶剂交换法的相同技术效果,因此不能据此认为本申请的技术方案具备创造性。
复审请求人于2019 年10 月16 日提交了意见陈述书以及修改的权利要求书全文替换页(共4页31项)。相对于复审通知书针对的审查文本,修改涉及将权利要求6的附加技术特征并入权利要求1中,并对其他权利要求的引用关系进行适应性修改。新修改的权利要求1如下:
“1. 一种制造对苯二甲酸组合物的方法,所述方法包括:
(a)将溶剂进料引入初级氧化反应区,其中至少20wt%的所述溶剂进料是再循环的溶剂;
(b)在所述初级氧化区中使可氧化的化合物进行氧化,由此产生初始浆料,其包括初始固体和初始液体,所述初始固体包括对苯二甲酸,其中,基于所结合的固体和液体浆料组分,所述浆料的典型样品具有以下特征中的至少3项:(i)包含小于9,000ppmw的间苯二甲酸(IPA),(ii)包含小于15,000ppmw的苯甲酸(BA),(iii)包含小于64ppmw的4,4′-二羧基联苯(4,4′-DCB),(iv)包含小于70ppmw的2,6-二羧基芴酮(2,6-DCF),(v)包含小于12ppmw的2,7-二羧基芴酮(2,7-DCF),(vi)包含小于12ppmw的9-芴酮-2-羧酸(9F-2CA),(vii)包含小于4ppmw的4,4′-二羧基茋(4,4′-DCS),(viii)包含小于6ppmw的4,4′-二羧基蒽醌(4,4′-DCA);
(c)向所述初始液体的至少一部分添加较清洁液体;和
(d)使氧化产物浆料的至少一部分在最优化的冷却区中冷却至60-200℃的冷却温度,由此产生冷却的浆料,其中在所述冷却前添加到所述初始液体中的所述较清洁液体的数量小于所述初始浆料的20wt%和所述氧化产物浆料包含至少30wt%的所述初始液体,
其中所述氧化在使用再循环溶剂制造对苯二甲酸的方法中被保持至少1/2天的操作,并且包括所述可氧化的化合物的氧化反应介质在所述初级氧化区中被加工,其中所述初级氧化区中的所述氧化以这样的方式进行,使得当所述氧化反应介质理论上被分为30个等体积的水平片段时,pX-max水平片段具有全部所述30个水平片段的最大对二甲苯浓度和pX-min水平片段具有位于所述pX-max水平片段以上的全部水平片段的最小对二甲苯浓度,其中所述对二甲苯浓度是基于时间平均和体积平均重量基础在所述氧化反应介质的液相中测量的,其中所述pX-max水平片段的对二甲苯浓度与所述pX-min水平片段的对二甲苯浓度之比是至少5∶1。”
复审请求人认为:1)从本申请说明书附图21-23可以看出,本发明公开和教导一种使用并非发生在氧化蒸煮上游的液体交换步骤的方法。本领域技术人员基于对比文件1的附图3应该有动机在氧化蒸煮上游使用较清洁溶剂。从对比文件1的附图3可以看出,如果如合议组指出的“对比文件1中使用的回流母液的作用相当于本申请中的较清洁溶剂”,则母液再循环会在第一氧化反应之前发生。因此,基于对比文件1的这个教导,本领域技术人员应该没有动机在本发明方法的氧化步骤b)之后使用较清洁溶剂。2)如对比文件1第11页第1段所述,“被回流溶剂的使用量应能替换至少60%的低级脂肪羧酸”。因此,可以看出对比文件1的再循环溶剂的量比修改后的权利要求1中“在所述冷却前添加到所述初始液体中的所述较清洁液体的数量小于所述初始浆料的20 wt%”的量高得多,并且这个技术特征应该是本发明最重要的技术特征之一。综上,权利要求1具备创造性。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人于2019 年10 月16 日提交了意见陈述书以及修改的权利要求书全文替换页(共4页31项)。经审查,所作修改符合专利法第33条以及专利法实施细则第61条第1款的规定。因此,本复审决定所针对的审查文本为:复审请求人于2019 年10 月16 日提交的权利要求第1-31项,于分案提交日2015年04月29日提交的说明书第1-341段,说明书附图图1-30,说明书摘要以及摘要附图。
关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定,创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
在判断一项权利要求是否具备创造性时,首先,应当确定与该权利要求所述技术方案最接近的现有技术的技术方案,继而,将两者进行特征分析,找出二者的区别技术特征;如果这些区别技术特征是本领域的技术人员为解决其技术问题,根据现有技术的教导而容易引入的,则该权利要求的技术方案对于本领域技术人员来说是显而易见的,不具备创造性。
具体到本申请,权利要求1要求保护一种制造对苯二甲酸组合物的方法(详见案由部分),对比文件1公开了一种制备高度纯化的苯二羧酸异构物的方法,并在实施例18中具体公开了以下技术方案(参见说明书第22页第11行至第23页第13行和图3),
其中图3为方法3的图示,依据对比文件1的流程,其中氧化步骤进行一次,且萃取/后氧化步骤进行二次(参见说明书第6页第11-12行)。实施例18则依据方法3公开了将对二甲苯氧化的方法:其中组成为14%的对-二甲苯(378克)、83.8%的乙酸、2%的水、618ppm的钴、292ppm的锰、61ppm的镍和1416ppm的溴的反应混合物被引入反应混合物收集器内,还包含了第一后氧化反应后分离的母液回流(从图3上可理解为循环,其美局文本中Fig.3对应为recycling)(对应于权利要求1所述的溶剂进料),反应混合物被初步加热至160℃,然后被连续送入反应器内(对应于权利要求1所述的初级氧化反应区),且同时供以空气,混合物于188℃下反应;第一氧化反应完成之后,自第一氧化反应形成的浆料(即氧化产物浆料)被冷却至100℃以产生块状物(落入了60-200℃的范围内),该块状物以自用于使该块状物与由第二萃取/ 后氧化反应获得的浆料分离的分离步骤回流的母液再次浆化(对比文件1中的“回流”从图3上可理解为“循环”),于第一萃取/后氧化反应器内在加热到240℃,保持15分钟后冷却至198℃,然后进行氧化反应;自第一萃取/后氧化产物分离的块状物以自用于清洗自第二萃取/后氧化反应分离的块状物的清洗步骤回流的乙酸再次浆化,在第二萃取/后氧化反应器内在198℃条件下进行氧化反应;第二后氧化反应产物被冷却且自其中分离苯二甲酸并以新鲜的乙酸清洗之。第一氧化反应形成的浆料包含了产物对二甲苯(初始固体)和全部的初始液体(主要含有乙酸和水)。
权利要求1与对比文件1相比,区别技术特征为:(1)权利要求1在步骤(a)中限定了再循环溶剂在溶剂进料中的含量为至少20wt%,对比文件1公开第一后氧化反应后分离的母液回流(从图3上可理解为循环)进入第一氧化反应的反应混合物中,没有公开含量;(2)权利要求1步骤(b)限定了初始浆料中具体的几种杂质的含量范围,对比文件1没有公开该技术特征;(3)权利要求1步骤(c)限定了向所述初始液体的至少一部分添加较清洁液体;步骤(d)中限定了在所述冷却前添加到所述初始液体中的所述较清洁液体的数量小于所述初始浆料的20wt%和所述氧化产物浆料包含至少30wt%的所述初始液体,对比文件1没有公开该技术特征;(4)权利要求1限定了氧化时间以及初级氧化区中氧化反应介质理论上被分为30个等体积的水平片段时,对二甲苯的水平片段分布满足pX-max与pX-min之比是至少5:1,对比文件1没有公开该技术特征。
根据本申请说明书的记载,本发明的一个目的是提供一种改进的初级氧化系统,其生产了相比于常规初级氧化系统具有改进纯度的粗产物浆料。本发明的又一目标是提供一种用于生产纯化的对苯二甲酸(PTA) 的系统,其消除了对氧化蒸煮上游的液体交换的需要。本发明的又一个目标是提供一种PTA生产方法,其最小化了在氧化蒸煮期间的碳燃烧,而不需要氧化蒸煮上游的液体交换。本发明的再一目标是提供更经济的PTA生产系统,其生产了具有提高纯度的TPA产物(参见本申请说明书第3页第5-14行)。图19A和19B为依据本发明一种实施方案生产的粗制对苯二甲酸 (CTA)颗粒的放大图,特别地描述了每个CTA颗粒为由多个松散结合的CTA亚-颗粒组成的低密度、高表面积颗粒;图20A和20B为传统生产的CTA的放大图,特别地描述了传统的 CTA颗粒比图19A和19B的本发明CTA颗粒的颗粒尺寸更大、密度更高、和表面积更小(参见本申请说明书第6页第2-7行)。优选的初始浆料包括重要杂质浓度相对低的初始液体,这样重要地降低了其它甚至更加不期望的杂质(如本文中所描述的那些)的形成。另外,根据本发明的其它实施方案,初始浆料组合物重要地有助于初始液体的随后处理以成为适当地纯的循环溶剂。此外,当本文中所述的改进的初级氧化系统用于进行将对-二甲苯液相部分氧化为粗制对苯二甲酸 (CTA)时,局部反应强度、局部蒸发强度和局部温度的空间特性 (profile),结合反应介质内液体流型和优选的、相对低的氧化温度有助于形成具有独特和有益性能的CTA颗粒(参见本申请说明书第63页第22-31行)。“循环溶剂进料”在本文中定义为如下的溶剂进料,其以前是在初级氧化区/反应器中进行初级氧化的反应介质的一部分,并且作为初始浆料产物的一部分离开初级氧化区/反应器。例如,用于氧化对二甲苯而形成TPA的部分氧化反应介质的循环溶剂进料是这样的溶剂,其最初成为部分氧化反应介质的一部分,从反应介质中作为TPA浆料的液相取出,与大部分固体TPA物质分离,然后返回到部分氧化反应介质。如上所述,这种循环溶剂进料易于积累各种各样的不希望的杂质,除非在可观的投资和操作成本下为溶剂纯化提供特定的辅助工艺步骤。出于经济原因,优选地,至少约20wt%本发明初级反应介质的溶剂进料为循环的溶剂(参见说明书第44页第16-25行)。“较清洁溶剂”表示这样的溶剂,其全部催化剂化合物的液相浓度小于在添加较清洁溶剂的浆料的液相中全部催化剂化合物的浓度。减小和/或消除较清洁溶剂的添加最小化了在用于形成固体TPA产物的总过程中的水力和热力的载荷成本(参见说明书第76页第11-18行)。由此可见,本申请的技术方案中首先通过初级氧化区中的对二甲苯浓度分布提高对二甲苯浓度与氧浓度的匹配度,其次控制初始浆料中影响结晶和着色的副产物或者惰性芳烃的含量,再次通过氧化蒸煮前添加较清洁液体控制催化剂浓度等手段来实现制备对苯二甲酸。然而,本申请的说明书中仅分析了制造对苯二甲酸组合物的方法中,各环节可控制的反应条件以及组分要求,但是并没有明确获得高纯度、低色度的TPA产品应该如何选择和组合这些条件和参数。此外,权利要求1的技术方案并没有描述氧化蒸煮阶段需要采用的反应条件,而根据本领域的普通技术知识,对苯二甲酸的生产包括初级氧化和氧化蒸煮两个阶段,并且氧化蒸煮阶段能够产生更纯和更大的TPA颗粒,因此氧化蒸煮阶段的操作条件也是影响产品品质的关键,本领域技术人员基于现有证据不能确认按照权利要求1的方法能够获得所述着色度和颗粒特性的产品,仅能够预期权利要求1的技术方案能够获得包含对苯二甲酸的组合物。本申请实际解决的技术问题是提供一种制备包含对苯二甲酸的组合物的方法。
对于区别特征1),本领域技术人员知晓,在反应溶剂中使用循环溶剂的比例越高,越有利于节约生产成本,但由此也提高了杂质含量,本领域技术人员在综合考虑成本与产品纯度平衡的基础上,能够根据生产实际确定合适的循环溶剂比例。
对于区别特征2),制备高纯度的对苯二甲酸是本领域的普遍追求,而在初始浆料中控制着色杂质以及影响结晶效果的杂质的含量是提高产品纯度的惯用技术手段,本领域技术人员能够通过惯用的检测手段来知晓影响产品质量的杂质种类并通过有限试验来确定其含量上限。
对于区别特征3),对比文件1公开了第一氧化反应完成之后,形成的浆料(即氧化产物浆料)被冷却至100℃以产生块状物,该块状物以自用于使该块状物与由第二萃取/后氧化反应获得的浆料分离的分离步骤回流的母液再次浆化。用于后氧化反应的催化剂中的重金属和溴浓度分别比用于第一氧化反应的催化剂中的重金属和溴的浓度低7倍和9倍。用于第二后氧化反应的催化剂的浓度比用于第一氧化反应的催化剂浓度低10倍(参见实施例18),由此可见,对比文件1中用于浆化块状物的回流母液中的催化剂浓度显著低于第一氧化反应中催化剂浓度,即对比文件1中使用的回流母液的作用相当于本申请中的较清洁溶剂。在对比文件1的启示下,本领域技术人员容易想到在氧化蒸煮前加入较清洁溶剂,通过该技术手段,可以降低氧化蒸煮的过程中所需的催化剂浓度,以减少副反应的发生。另一方面,较清洁溶剂添加过多,也会显著增加结晶损失以及氧化蒸煮的能耗。因此本领域技术人员可以通过有限的试验来确定合适的添加量。
对于区别特征4),根据本申请所使用的初级氧化反应器的装置结构,原料和氧气均从塔底进料(参见说明书附图17),在反应器底部,对二甲苯与氧气浓度均达到最大,而在反应区的上部,由于原料的消耗,对二甲苯与氧气浓度均达到最低,因此理论上不同水平片段的浓度均不相同,本领域技术人员容易想到对二甲苯的浓度梯度有利于反应物在反应器内的传质,本领域技术人员能够通过有限的试验来确定合适的浓度差和反应时间以使对二甲苯与氧气充分反应,获得理想的转化率。
综上,在对比文件1的基础上获得权利要求1的技术方案是显而易见的,权利要求1不具备创造性,不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求2进一步限定氧化产物浆料是从所述初级氧化区产生的,权利要求3,4进一步限定冷却温度,权利要求7限定可氧化的化合物包括对二甲苯。对比文件1公开了第一氧化反应后形成的浆料被冷却以产生块状物,并用回流母液再次浆化块状物,反应原料为对二甲苯,第一氧化反应完成后冷却温度为100℃,第一氧化反应区(即本申请的初级氧化反应区)的反应温度为188℃(参见对比文件1实施例18),因此权利要求2-4,7的附加技术特征已在对比文件1中公开,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,这些从属权利要求也不具备创造性,不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求5限定较清洁液体中的催化剂和/或芳族化合物的液相浓度,对比文件1中使用的回流母液的作用相当于本申请中的较清洁溶剂。在对比文件1的启示下,本领域技术人员容易想到通过在氧化蒸煮前加入较清洁溶剂,可以降低氧化蒸煮的过程中所需的催化剂浓度以及芳族化合物浓度,以减少副反应的发生。另一方面,较清洁溶剂添加过多,也会显著增加结晶损失以及氧化蒸煮的能耗。因此本领域技术人员可以通过有限的试验来确定合适的较清洁液体的组成。在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,该从属权利要求也不具备创造性,不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求6进一步限定再循环溶剂在溶剂进料中的占比,在反应溶剂中使用循环溶剂的比例越高,越有利于节约生产成本,但由此也提高了杂质含量,本领域技术人员在综合考虑成本与产品纯度平衡的基础上,能够根据生产实际确定合适的循环溶剂比例。权利要求8进一步限定的鼓泡塔反应器是本领域技术人员采用氧化法制备对苯二甲酸的常见反应设备,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,从属权利要求6,8也不具备创造性,不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求9,10, 14进一步限定氧化反应的流程和设备,这些进一步限定的特征是本领域由对二甲苯制备对苯二甲酸的常用流程和设备,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,从属权利要求9,10, 14也不具备创造性,不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求11进一步限定两次氧化后的冷却温度,对比文件1公开了第一氧化反应完成后冷却温度为100℃,第一氧化反应区(即本申请的初级氧化反应区)的反应温度为188℃,对比文件1虽然未公开第一后氧化完成后的冷却温度,而根据其公开的“第一萃取/后氧化产物分离的块状物再次被回流的乙酸酸化”的信息,可以推知其冷却目的都是使对苯二甲酸析出,本领域技术人员可以根据具体的结晶目的确定冷却温度差,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,该从属权利要求也不具备创造性,不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求12,13进一步限定蒸煮进料的组成,权利要求15进一步限定氧化蒸煮的时均浓度,权利要求18-31分别进一步限定反应条件及后处理步骤,这些附加技术特征或者为本领域技术人员根据生产实际容易确定的反应条件或者为本领域惯用的后处理步骤,并且本申请说明书也没有证据表明这些进一步限定的技术特征能够为本申请的技术方案带来更好的技术效果,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,这些从属权利要求也不具备创造性,不符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求16,17限定反应温度,对比文件1公开了第一氧化反应温度为180℃,后氧化反应温度为188℃,即对比文件1给出了氧化蒸煮的反应温度高于初级氧化反应温度的技术启示,本领域技术人员可以根据反应实际来确定氧化蒸煮和初级氧化反应之间的温度差,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,这些从属权利要求也不具备创造性,不符合专利法第22条第3款的规定。
对复审请求人相关意见的评述
对于复审请求人在答复复审通知书意见陈述的理由(详见案由部分),合议组认为:
1)如对权利要求1的评述,对比文件1中用于浆化块状物的回流母液中的催化剂浓度显著低于第一氧化反应中催化剂浓度,即对比文件1中使用的回流母液的作用相当于本申请中的较清洁溶剂,其客观上也解决了降低了催化剂在氧化蒸煮期间的化学活性,取出可溶性的相对惰性的芳族杂质的技术问题。对比文件1的技术方案也能够获得高纯度的对二苯甲酸,而不需要额外的加氢作用,在对比文件1的启示下,本领域技术人员容易想到在氧化蒸煮前加入较清洁溶剂,通过该技术手段,可以降低氧化蒸煮的过程中所需的催化剂浓度,以减少副反应的发生。本申请的步骤c)实际是加入的清洁溶剂而未除去初始液体的步骤,不能认为是完全省略了液体交换步骤,并且如果不分离初始液体也会导致冷却结晶过程中的产品损失和能耗增加。而对比文件1通过将第一氧化反应的产物结晶分离后,再加入回流的母液浆化和重新加入催化剂的步骤来达到降低催化剂活性和减少惰性芳族化合物的目的。即使如本申请说明书中所述,“使用两阶段的氧化而没有中间液体交换的现有技术方法未被证明是工业可行的”,本申请也未证实所采用的加入清洁溶剂而未除去初始液体的步骤能够达到传统溶剂交换法的相同技术效果,本领域技术人员基于现有证据不能确认按照权利要求1的方法能够获得如说明书所述的着色度和颗粒特性的产品,仅能够预期权利要求1的技术方案能够获得包含对苯二甲酸的组合物。因此不能据此认为本申请的技术方案具备创造性。
2)如前所述,对比文件1中使用的回流母液的作用相当于本申请中的较清洁溶剂。在对比文件1的启示下,本领域技术人员容易想到在氧化蒸煮前加入较清洁溶剂,通过该技术手段,可以降低氧化蒸煮的过程中所需的催化剂浓度,以减少副反应的发生。另一方面,较清洁溶剂添加过多,也会显著增加结晶损失以及氧化蒸煮的能耗。因此本领域技术人员可以通过有限的试验来确定合适的添加量。虽然本申请加入的清洁溶剂的量与对比文件1使用的量不同,但是本申请的说明书中仅分析了制造对苯二甲酸组合物的方法中,各环节可控制的反应条件以及组分要求,并没有明确获得高纯度、低色度的TPA产品应该如何选择和组合这些条件和参数,也没有证据表明将清洁溶剂的添加量控制在20wt%以下能够给本申请的技术方案带来何种技术效果。
综上,复审请求人关于本申请具备创造性的理由不具备说服力,合议组不予支持。
三、决定
维持国家知识产权局于2018 年02 月06 日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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