專利名稱：在高壓下處理結晶的對苯二甲酸的方法
技術領域：
本發(fā)明是關于用于從高壓區(qū)向低壓區(qū)輸送顆粒狀物質(zhì)的設備。例如在高壓下進行的固-液分離過程中可能出現(xiàn)必須進行這樣的輸送。
進行輸送的通用方法包括用液體使被分離的顆粒狀固體物質(zhì)形成漿液，從而使得到的漿液實際上可以液體形式處理和經(jīng)控制閥從高壓區(qū)向低壓區(qū)輸送。雖然該方法是進行輸送的很有效的方法，但是除了在輸送前使固體形成漿液外，在輸送后還必須使?jié){液進行另外的固-液分離過程。
另一種方法是不使顆粒狀固體物質(zhì)形成漿液而以“干燥”狀態(tài)進行輸送。實際上，“干燥”固體通常以濕物質(zhì)形式存在，因為在高壓下固-液分離后在固體物質(zhì)中不可避免地還存在剩余量的液體。在一個已知設備中，濕物質(zhì)被加入多葉旋轉閥設備的連續(xù)部分中，多葉旋轉閥旋轉移動各位置間的每個部分，其分別稱為高壓區(qū)和低壓區(qū)。這種設備在文獻中描述-參見例如DB Purchas的教科書“IndustrialFiltration of Liquids”252和253頁(1967版，Chemical and ProcessEngineering Series，Leonard Hill出版)。不使顆粒狀物質(zhì)形成漿液進行輸送的另一個例子是BHS-Fest轉鼓壓力過濾器，其中在過濾和洗滌后，“干燥”固體物質(zhì)輸送至向低壓區(qū)打開的轉鼓箱中。上述教科書還給出BHS-Fest壓力過濾器的詳圖。
在高溫條件下進行固-液分離時，從高壓區(qū)向低壓區(qū)進行輸送的問題加重，由于為了保持壓力分離，壓力分離設備的移動部件必須制造成緊密的配合公差，和產(chǎn)生為了克服溫度差的設計和材料問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了從高壓區(qū)向低壓區(qū)進行輸送顆粒物質(zhì)的方法，在高壓區(qū)中顆粒物質(zhì)與流體在高溫下接觸并進行固-液分離過程，所述方法包括用壓力分離設備輸送從所述固-液分離過程中得到的顆粒物質(zhì)，和加熱所述設備以補償溫度差，否則，將會在該設備中由與通過該設備的熱顆粒物質(zhì)接觸而產(chǎn)生溫度差。
該設備優(yōu)選用所述流體加熱，該流體可以是液體或氣體。
在該方法中，可以保證使熱膨脹作用減至最小，不必為此目的使用特殊材料。此外，顆粒物質(zhì)的性質(zhì)受在與該設備內(nèi)表面接觸時溫度變化的影響，所述性質(zhì)的變化可以減至最小。
在高壓區(qū)中在流體與所述顆粒物質(zhì)接觸之前和/或之后該設備可以由所述流體加熱。
本發(fā)明特別用于對苯二甲酸的生產(chǎn)，可以用于從高溫和高壓條件下的區(qū)域向低溫和低壓條件下的區(qū)域輸送粗的和/或純的對苯二甲酸結晶。
在本發(fā)明的一個實施方案中，固-液分離過程一般包括洗滌步驟，其中洗滌介質(zhì)與顆粒物質(zhì)接觸，然后與顆粒物質(zhì)分離，從而減少在顆粒物質(zhì)中存在的污染物含量。一個例子在我們的共同待審查的國際申請PCT/GB/01019中公開，該申請是關于純的對苯二甲酸的生產(chǎn)，其中在粗對苯二甲酸水溶液加氫和純對苯二甲酸結晶以后，在濕的純對苯二甲酸物質(zhì)用壓力分離設備例如回轉閥輸送至低壓區(qū)之前在高溫和高壓條件下，使含有純對苯二甲酸的漿液進行聯(lián)合的過濾和洗滌過程。
在該實施方案中，所述設備優(yōu)選至少部分用液體加熱，其中固體物質(zhì)在所述高壓區(qū)中用所述液體洗滌，在所述洗滌液與顆粒物質(zhì)在高壓區(qū)中接觸之前和/或之后將其與所述設備進行熱交換。通常，優(yōu)選在洗滌液與顆粒物質(zhì)接觸之前將其與所述設備進行熱交換，在接觸之后洗滌液可能含有在熱交換設備中不需要的一些固體物質(zhì)，因此，在進入熱交換器之前必須用過濾除去。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了生產(chǎn)對苯二甲酸的方法，其中在高溫和高壓區(qū)中，用洗滌液洗滌對苯二甲酸結晶物質(zhì)，結果形成濕的洗滌的對苯二甲酸結晶物質(zhì)，所述濕物質(zhì)不使其形成漿液就輸送至低壓區(qū)，所述輸送通過用所述洗滌液加熱的壓力分離設備進行。
在上述本發(fā)明的第二方面中所涉及的對苯二甲酸可以是粗對苯二甲酸或純對苯二甲酸。
粗對苯二甲酸(CTA)可以通過在脂族羧酸溶劑(一般是乙酸)中在含有重金屬例如鈷和錳以及助催化劑溴的催化劑體系存在下對二甲苯的液相氧化生產(chǎn)。在從反應介質(zhì)和洗滌液中分離后，由氧化反應生成的對苯二甲酸可以直接用于聚酯的生產(chǎn)，最終產(chǎn)物中污染物的含量是可以允許的。在這種情況下濕的CTA結晶可以從高溫和高壓區(qū)向低溫和低壓區(qū)輸送。
但是，對于一些聚酯最終產(chǎn)物，對苯二甲酸必須首先提純。所述提純一般包括將含水介質(zhì)加入CTA中形成漿液，然后加熱使CTA溶于該介質(zhì)中，得到對苯二甲酸的水溶液。將該溶液送入還原步驟中，其中在還原條件下并在多相催化劑存在下該溶液與氫接觸，在化學上還原有機雜質(zhì)，例如4-羧基苯甲醛(4-CBA)。加氫溶液加入放壓容器中，其中形成純對苯二甲酸結晶，得到在含水介質(zhì)中的PTA漿液。PTA可以通過結晶從含水介質(zhì)中回收，接著進行固-液分離和洗滌。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在兩種情況下，在洗滌CTA或PTA中使用的洗滌液可用于加熱用于從在高溫和高壓條件下的區(qū)域向在低溫和低壓條件下的區(qū)域輸送洗滌的CTA或PTA結晶的壓力分離設備。
洗滌步驟優(yōu)選作為聯(lián)合的分離和洗滌流程的一部分進行，其中首先過濾CTA或PTA結晶在反應介質(zhì)(通常在CTA情況下是乙酸，在PTA情況下是水)中的漿液，留下濕的TA結晶物質(zhì)，然后將其洗滌以排出殘余的反應介質(zhì)。過濾和洗滌步驟在相同的設備中進行，優(yōu)選在壓力過濾器例如帶狀過濾器中進行。
代替或除了進行加熱壓力分離設備的洗滌液，流體可以由可以是氣體的另一組分組成。例如在用壓力過濾系統(tǒng)進行分離時，濾餅上流側的壓力可以由與顆粒物質(zhì)混合的液體(例如漿液)相同的氣體流體形成，該流體可用于加熱壓力分離設備。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了從含有溶質(zhì)的液體中分離顆粒狀固體物質(zhì)(通常以結晶形式存在)的方法，所述方法包括用過濾介質(zhì)過濾懸浮液；通過將加壓流體加入過濾介質(zhì)的上流側在過濾介質(zhì)的上流側和下流側之間形成壓力差，所述加壓流體至少部分由液體的溶劑組分的蒸汽相組成，由此，在與所述加壓流體接觸時液體中所述溶劑組分的急驟蒸發(fā)基本上被抑制；用壓力分離設備從過濾介質(zhì)的上流側向低壓區(qū)輸送過濾顆粒物質(zhì)；和用對過濾介質(zhì)的上流側加壓的所述流體加熱所述設備。
使用基于實際上在所述的液體中存在的溶劑組分或所述液體的加壓流體，可以通過下述方式進行過濾，即濾餅不冷卻或至少僅冷卻至低于在加壓流體包括氮或其他惰性氣體的情況下的程度。
最好是在過濾介質(zhì)上流側的加壓流體中的或形成所述加壓流體的所述溶劑組分的分壓基本保持在加入過濾介質(zhì)上流側的漿液中實際存在的溶劑組分的蒸汽壓或高于此蒸汽壓。
加壓流體可以基本上全部由蒸汽相的所述溶劑組分組成，但是我們并不排除不凝氣體(通常是對于液體/結晶體系是惰性的氣體，例如氮氣)混入加壓流體的可能性。所謂不凝氣體是指僅在略低于正常室溫的溫度和壓力下冷凝的氣體。
在使用溶劑組分和氣體的混合物時，希望的組成是使加壓流體中溶劑組分的分壓基本上保持在后者進料條件下在漿液中溶劑組分的蒸汽壓或高于此蒸汽壓。
溶劑組分通常包括大部分(體積)的所述加壓流體。
在過濾過程中一般過濾介質(zhì)移動。該移動可以是連續(xù)的或間歇的(例如可以是轉位移動)。
過濾優(yōu)選通過下述方式進行穿過濾餅的溫度差基本上等于零，一般不大于1-2℃。
該方法優(yōu)選還包括至少一個在過濾介質(zhì)原地的洗滌濾餅步驟。
在回收的所述結晶是對苯二甲酸時，溶劑包括水或羧酸，例如乙酸。
因此，例如在本發(fā)明的方法用于過濾由在乙酸溶劑中對二甲苯的液相氧化得到的產(chǎn)物流時，產(chǎn)物流包括比較粗的對苯二甲酸在主要含有乙酸的液體中的漿液。根據(jù)本發(fā)明的所述另一方面，后面的懸浮液過濾可以用乙酸蒸汽作加壓流體來進行。乙酸蒸汽可以是，但不是必須是，由在從氧化反應器放出的乙酸/對苯二甲酸漿液后進行的結晶過程(可以是通用的)中從溶液中蒸發(fā)的乙酸得到的。在該情況下在液體中的另外的對苯二甲酸結晶出來的結晶過程后，將漿液加入過濾區(qū)，其中，用結晶過程中生成的乙酸蒸汽作為加壓流體實施本發(fā)明的方法。
同樣，根據(jù)廣泛的實踐，對苯二甲酸(無論如何得到的)通過將其溶于水中并將溶液加氫進行提純，然后通過用水蒸汽作為加壓流體過濾回收純的對苯二甲酸。水蒸汽仍然可以，但不是必須由提純過程后的結晶過程生成。
提純的(或根據(jù)上面定義的本發(fā)明的任一方面處理的)對苯二甲酸通常由對二甲苯的液相氧化得到。但是，對苯二甲酸可從其他來源，例如處理從聚對苯二甲酸亞烷基酯產(chǎn)物如bottles得到的循環(huán)的對苯二甲酸得到。
如果需要，提純過程可包括以預先氧化(預氧化)由對二甲苯液相氧化得到的粗對苯二甲酸，所述預氧化用氧化劑例如空氣、分子氧或其他不是必須是氣相的氧化劑用粗TA的水溶液來進行，以便氧化雜質(zhì)，特別是氧化4-羧基苯甲醛成為對苯二甲酸。
例如含有多達2-20％(重量)水份的濕對苯二甲酸會很粘。因此，壓力分離設備優(yōu)選正位移設備，其被安裝成正排出濕物料進入低壓區(qū)，可以采用各種形式，例如柱塞泵、螺旋進料設備或遞增進料設備，例如用于泵送高固體含量的冷漿料的遞增中空泵。另一方面，壓力分離設備可以包括回旋閥，其中在閥腔從高壓側向低壓側移動時腔中的物料急驟蒸發(fā)用于放出或輔助放出低壓側閥中的物料。
壓力分離可以包括活底料斗裝置，其中正位移設備，例如柱塞泵、螺旋進料器、遞進腔進料器對移動通過活底料斗裝置輸送的物料是有效的。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了對苯二甲酸的提純方法，包括(a)將粗對苯二甲酸溶于含水介質(zhì)中形成含有對苯二甲酸的溶液；(b)在還原條件下和在高溫和高壓條件下使對苯二甲酸溶液與氫接觸，化學上還原至少一些在粗對苯二甲酸中存在的雜質(zhì)；(c)進行結晶以得到在含水介質(zhì)中含有純對苯二甲酸結晶的漿液；(d)在第一區(qū)在高溫和高壓下通過過濾懸浮液由過濾器表面除去含水介質(zhì)，從含水介質(zhì)中分離PTA，得到濕的結晶物質(zhì)，所述高壓由蒸汽相的流體形成；(e)在高溫和高壓下將所述濕的結晶物質(zhì)輸送至第二區(qū)，不使所述物質(zhì)形成漿液，將含水洗滌液加入所述物質(zhì)中，同時進行過濾，由此洗滌液通過該物質(zhì)和第二區(qū)的過濾表面，第二區(qū)的所述高壓由蒸汽相的流體形成；(f)在低壓下將洗滌的結晶輸送至第三區(qū)，不使該結晶形成漿液，所述輸送由壓力分離設備進行；和(g)用在步驟(d)中得到的含水介質(zhì)和/或在步驟(e)中使用的洗滌液和/或所述加壓流體加熱壓力分離設備。
優(yōu)選用洗滌液加熱壓力分離設備，在用于步驟(e)之前洗滌液與該設備進行熱交換。
至少在第一和第二區(qū)，穿過過濾表面優(yōu)選保持壓差，以致在過濾表面的低壓側的壓力與步驟(c)后的壓力基本相同或較大。
步驟c通常在串聯(lián)的結晶器中進行，其中壓力和溫度逐漸降低。因此，所述壓力差是這樣的，以致在過濾表面的低壓側的壓力至少等于最后結晶器中的壓力，通常超過大氣壓，例如1.5-15巴，優(yōu)選3-10巴(bara)。
優(yōu)選壓力差是這樣的，以致在每個所述區(qū)中過濾表面的低壓側的壓力至少等于步驟(c)后的壓力。
步驟(d)和(e)通過將所述漿液排放在可移動的過濾材料上有利地進行，使對苯二甲酸通過所述第一區(qū)，其中從漿液中過濾出所述含水介質(zhì)，再進入第二區(qū)，其中所述結晶物質(zhì)通過使所述含水洗滌液通過所述物質(zhì)進行洗滌。
用這種方法，避免了對苯二甲酸形成漿液。通過過濾表面進行過濾是用下述方式進行的，過濾表面的低壓側的壓力不低于所述的超大氣壓力，可從對苯二甲酸中除去液體，基本上不伴隨急驟蒸發(fā)，因此，減少了可溶雜質(zhì)沉淀和污染提純的對苯二甲酸的傾向。此外，還減少了物質(zhì)沉淀和弄污過濾介質(zhì)的傾向。
過濾材料是合適的金屬網(wǎng)或包括合適的耐濕塑料的織物。過濾表面是合適的帶狀的，優(yōu)選連續(xù)和間斷移動的連續(xù)的帶子，以輸送含對苯二甲酸的物料通過第一和第二區(qū)。
在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中使用的CTA通常由在含有乙酸的液體反應介質(zhì)中對二甲苯的氧化，產(chǎn)生CTA在反應介質(zhì)中的漿液得到。但是，我們不排除CTA用其他路線得到的可能性，例如用化學處理聚對苯二甲酸亞烷基酯得到。液體反應介質(zhì)通?；烊氪呋瘎?，例如可溶于反應介質(zhì)鈷/錳/溴化物催化劑體系。氧化反應適于在氧源例如空氣存在下進行，反應壓力5-30巴(絕對)，在離開反應器的氣體中優(yōu)選的氧濃度為0-8％(體積)，反應溫度150-250℃。反應適于連續(xù)進行，優(yōu)選在有攪拌的反應器中進行。反應是放熱的，反應熱可以簡便地通過由反應介質(zhì)中蒸發(fā)水和乙酸除去。
由反應介質(zhì)中蒸出的水和乙酸優(yōu)選進行蒸餾，得到含有低水含量的乙酸。用該方法得到的低水含量的乙酸可以送入氧化步驟，由蒸餾回收的水可以用作溶解CTA的含水介質(zhì)和/或洗滌PTA的含水洗滌液。
在我們的在先的共同待審查的EP-A-502628中公開的方法中，在氧化步驟后產(chǎn)生的CTA可以按常規(guī)用離心法從反應介質(zhì)中分離并干燥，但是更有利的是優(yōu)選連續(xù)地將反應介質(zhì)換成含水介質(zhì)，得到在含水介質(zhì)中含有CTA的對苯二甲酸液流。
在需要時，在CTA與含水介質(zhì)混合得到含有對苯二甲酸溶液后，得到的溶液可以直接送入加氫步驟，或用另一種方法，可以在將其送入加氫步驟之前進行處理。所述處理可以包括將含有對苯二甲酸的水溶液氧化以提高對苯二甲酸母體化合物特別是4-CBA向對苯二甲酸的轉化率。所述氧化可以在水相中用空氣或氣體氧進行，或可以使用非氣體氧化劑。
在粗對苯二甲酸產(chǎn)物的提純中使用的合適的多相催化劑是載體上的貴金屬催化劑，例如在惰性載體如碳上的鉑、銠和/或優(yōu)選鈀。反應適于在250-350℃在氫氣存在下將含有對苯二甲酸和雜質(zhì)例如4-羧基苯甲醛的對苯二甲酸溶液通過溢流的催化劑床來進行。合適的溶液含20-50％(重量)對苯二甲酸。
在還原后在結晶過程中對苯二甲酸溶液適于冷卻至溫度100-200℃，優(yōu)選135-180℃，壓力3-10巴，得到提純的對苯二甲酸固體產(chǎn)物。
需要回收至少部分在第一區(qū)中排出的含水介質(zhì)和至少部分在第二區(qū)通過過濾器表面排出的含水洗滌液，并直接或間接與CTA混合。希望這樣的含水洗滌液和/或介質(zhì)構成至少部分與CTA混合的含水介質(zhì)。
如果將含水介質(zhì)和含水洗滌液循環(huán)，在與CTA混合之前將他們混合在一起形成單一液流。含水介質(zhì)和含水洗滌液可以用例如蒸餾和/或蒸發(fā)處理，按照需要，或者在混合之前單獨處理，或者在它們混合后，在與CTA混合之前以單一液流處理，得到基本上純的水或至少部分消除對-甲苯甲酸。
所述的含水介質(zhì)和/或洗滌液的處理也可以包括冷卻，優(yōu)選冷卻到溫度15-100℃，或含水介質(zhì)和/或洗滌液的蒸發(fā)，得到不太純的沉淀物和剩余的母液，然后適當分離。在CTA用與提純設備聯(lián)合的氧化設備生產(chǎn)時所述不太純的沉淀物返回氧化設備的氧化步驟。母液可以進一步處理和/或用作與CTA混合的含水介質(zhì)。
第二區(qū)最好包括單獨的洗滌步驟，其中洗滌液僅以單一液流或在洗滌液分離后以多個液流，通過過濾表面一次。在需要時第二區(qū)可以包括一系列洗滌步驟，其中洗滌液多次通過過濾表面。系列洗滌步驟可以是并流的，但是優(yōu)選逆流的，其中在每步驟中(最后步驟除外)，進入的通過濕的結晶物質(zhì)和過濾表面的含水洗滌液是在以后步驟中通過濕物質(zhì)和過濾表面的含水洗滌劑。在最后步驟中含水洗滌液優(yōu)選是進入的新鮮水。
洗滌液優(yōu)選在與進入第二區(qū)的所述物質(zhì)溫度基本相同的溫度下加入，以至避免與急驟蒸發(fā)或驟冷有關的問題(隨之發(fā)生的雜質(zhì)沉淀問題)。
合適的洗滌液至少部分是在有水時氧化步驟中蒸出乙酸和水后在上述蒸餾步驟中與乙酸分離的水，或在該方法中從其他水流，例如從處理含水洗滌液和/或介質(zhì)得到的水。這是有利的，因為減少了加入新鮮水并排出該過程中的水。
通常，在過濾器的一側比另一側壓力高時，所述第一和第二區(qū)中的過濾表面與對苯二甲酸結晶物質(zhì)放入的過濾器表面一側的壓力差至少0.05巴。優(yōu)選壓力差0.1-10巴，更優(yōu)選0.2-3巴，特別是0.2-1巴，例如0.3巴。
過濾器低壓側的實際壓力保持在這樣的壓力，以至在第二區(qū)中的含水洗滌液和在合適時通過過濾器表面除去的第一區(qū)中的含水介質(zhì)基本保持在液相中。
過濾表面的高壓側優(yōu)選保持在高壓，希望在2-15巴，特別是3-10巴，希望大于該方法中上述降壓步驟的壓力。
對苯二甲酸懸浮液適于在溫度至少60℃，優(yōu)選100-200℃，特別是120-180℃加入第一區(qū)。
漿液適于通過下述方式沉淀進料的飽和壓力低于過濾介質(zhì)低壓側(下流)的絕對壓力。
對苯二甲酸在高溫和高壓下的沉淀是有利的，因為含水介質(zhì)在高溫下不粘可改善過濾。此外，在高溫下沒有雜質(zhì)例如對甲苯甲酸與對苯二甲酸產(chǎn)物的共結晶。因此，得到高純度的對苯二甲酸產(chǎn)物，并且在過程中需要循環(huán)的含水介質(zhì)中有相應的高含量的雜質(zhì)，例如對甲苯甲酸。高溫也可能進行熱量回收，因此，可變費用減少。
現(xiàn)在僅參考附圖用實施例說明本發(fā)明。在附圖中

圖1是本發(fā)明的對苯二甲酸生產(chǎn)方法的流程圖；圖2是用于圖1方法和聯(lián)合的分離和洗滌步驟的帶式過濾器系統(tǒng)的示意圖；圖3是用于從高溫和高壓區(qū)向低溫和低壓區(qū)輸送對苯二甲酸的裝置示意圖；和圖4是用水蒸汽形成壓力的帶式過濾器系統(tǒng)的示意圖。
參考圖1，由管線1向反應器A中加入含有溶解的催化劑的對二甲苯和乙酸，所述催化劑含有鈷、錳和溴離子，經(jīng)管線2加入空氣。由反應器A出來的產(chǎn)物經(jīng)管3進入結晶部分B。反應器A中的溫度通過蒸發(fā)反應器中的乙酸和水的混合物控制，混合物經(jīng)管線4進入冷凝系統(tǒng)C，反應器A的溫度一般高于150℃。大部分冷凝液經(jīng)管線5返回反應器A，不凝氣經(jīng)管線6排放。為了控制反應器A中水含量，部分冷凝液從冷凝系統(tǒng)中經(jīng)管線7排除，進入蒸餾塔D。
在結晶部分B中溫度降至約80-150℃，由此產(chǎn)生的含有在反應母液(主要是乙酸)中的結晶的對苯二甲酸的懸浮液進入分離部分B。乙酸和水可以從結晶部分B中回收。經(jīng)管線8進入蒸餾塔D和/或經(jīng)管線9a進入反應器A。結晶部分B一般包括一系列結晶器，其中由氧化反應器A放出的懸浮液的壓力和溫度逐漸降低。在本發(fā)明的一個典型實施方案中，得到的粗對苯二甲酸在乙酸基母液中的懸浮液壓力降低至0.5-2巴，溫度降低至90-130℃。
分離部分E可以是通用的離心和干燥設備，但是優(yōu)選聯(lián)合的分離和洗滌部分，其中進行連續(xù)的溶劑交換過程，例如在我們的在先的EP-A-502628中公開的。從E部分回收的反應母液經(jīng)管線9和9a部分返回反應器A，任選首先與管線1中含有的新鮮催化劑、對二甲苯和乙酸混合。任何剩余的反應母液和任何洗滌液適于加入蒸發(fā)部分F，其中水和乙酸蒸汽經(jīng)管線10放出，冷凝，經(jīng)管線10a進入反應器A中，或者任選經(jīng)管線10b進入蒸餾塔D中。副產(chǎn)物和催化劑經(jīng)管線11放出。
由分離部分E回收的固體物料，即粗對苯二甲酸(CTA)在一些情況下可適用于一些聚酯最終產(chǎn)物的生產(chǎn)，在這時，粗對苯二甲酸可被萃取，不進一步提純就用于聚酯的生產(chǎn)中。在該情況下，濕的CTA濾餅從在聯(lián)合的分離和洗滌部分中的高壓和高溫條件向低壓，即大氣壓輸送。
但是在需要純度較高對苯二甲酸時，將CTA輸送入形成懸浮液部分G中，在G部分中CTA結晶與水重新形成懸浮液，所述水是由蒸餾塔D經(jīng)管線12，12a回收的，和/或可以是經(jīng)管線13循環(huán)的母液，經(jīng)管線14循環(huán)的母液的其他水和/或經(jīng)管線15的軟化水。在該部分中產(chǎn)生的懸浮液在H部分中加熱至例如250℃-350℃，形成CTA的含水溶液，將其加入反應器J中，在其中在固定床鈀催化劑上與氫反應，還原在該溶液中的雜質(zhì)，然后在結晶部分K中結晶。在結晶部分K中調(diào)節(jié)該溶液冷卻的溫度和冷卻速度以產(chǎn)生合適純度的需要的對苯二甲酸產(chǎn)物。結晶部分K一般包括一系列結晶器，其中加氫的溶液的壓力和溫度逐漸降低。在本發(fā)明的典型實施方案中，得到的提純的對苯二甲酸在含水母液中的懸浮液的壓力降低至3-10巴，溫度降低至135-180℃。
在結晶部分K的最后步驟出來的懸浮液在最后結晶步驟的壓力和溫度下輸送至L部分中，其中進行聯(lián)合的分離和洗滌過程。這樣，在L部分中PAT結晶從含水母液中分離出來，分離的PTA產(chǎn)物用水洗滌，所述水可以從塔D經(jīng)管線12，12b得到，從回收部分M經(jīng)管線17得到，和/或由管線18加入的新鮮水，在洗滌后由管線19回收PTA產(chǎn)物。從L部分分離的含水母液經(jīng)管線13a加入回收部分M中和/或經(jīng)管線13加入懸浮液形成部分G中。
在M部分中將含水母液蒸發(fā)或進一步冷卻，以回收另外的不太純的對苯二甲酸固體沉淀，并經(jīng)線20返回反應器A。在M部分母液的溫度可通過在例如大氣壓下從其中閃蒸水蒸汽而降低。所述水蒸汽可通過由管線22進入蒸餾塔D中蒸餾來提純，如果需要在L部分中用作為洗滌液，或者用于工藝中的其它地方或者放掉。剩余的液體可以冷卻或進一步蒸發(fā)和從其中分離固體在需要時經(jīng)管線20循環(huán)至反應器A。
從M部分回收的母液一部分可以經(jīng)管線22返回蒸餾塔D，并按下文描述的方法處理，可以經(jīng)管線14返回懸浮液形成部分G和/或經(jīng)管線21放掉。如果蒸發(fā)含水母液，優(yōu)選將蒸發(fā)的水經(jīng)管線14返回懸浮液形成部分G。
蒸餾塔D分餾從冷凝器系統(tǒng)C的反應介質(zhì)中蒸發(fā)的水和乙酸的混合物，并在需要時進行改進，用于處理從F和M分離的母液。塔D包括三個區(qū)上區(qū)包括例如5個理論級，中區(qū)包括例如45個理論級，下區(qū)包括例如5個理論級。部分從反應區(qū)A中蒸出的乙酸和水的混合物經(jīng)管線7與任選管線8和/或10b一起進入塔D的中區(qū)和下區(qū)之間。與對苯二甲酸沉淀分離的母液經(jīng)管線22在上區(qū)和中區(qū)之間進入塔D。乙酸和重物質(zhì)經(jīng)管線23從塔D的底部進入反應器A。水在冷凝器中冷凝，可以經(jīng)管線12再用于工藝過程中。
參考圖2，其表示適用于E和L部分進行聯(lián)合的分離和洗滌過程的一個實施方案，所述方案是連續(xù)的帶式過濾器單元形式，例如在Filtration and Separation(176頁及以下，1979，3月/4月)中一般描述的Pannesivis過濾器。過濾器單元包括由輥子驅動的環(huán)形過濾帶子100，在輥子周圍該帶子延伸至每端。帶子密閉在密閉的外殼101中。帶子100一般包括水平放置的上自由活動部分100a和下自由活動部分100b。外殼101的內(nèi)部用合適的氣體，例如在E部分中使用的過濾單元的情況下用氫氣或在L部分中使用的過濾單元的情況下用氮氣或水蒸汽加壓。
虛線S和T表示區(qū)的位置，S線左側是第一區(qū)，S和T線之間是第二區(qū)，T線右側是第三區(qū)。對苯二甲酸在母液(即在E部分中的乙酸或在L部分中的含水介質(zhì))中的懸浮液經(jīng)管線103加入第一區(qū)的帶子上，母液通過帶子進入收集盤104，從104經(jīng)管線105排出，留下對苯二甲酸結晶的第一濕沉淀，第一濕沉淀送入第二(中)區(qū)(在箭頭A的方向)。在第二區(qū)，含水洗滌液，例如水，經(jīng)管線106加入，通過帶子進入收集盤107中，產(chǎn)生第二濕沉淀。含水洗滌液經(jīng)管線108排出。然后第二濕沉淀送入第三區(qū)(在箭頭B的方向)，從帶子上排出，收集在接受器109中，回收，然后，在CTA情況下用含水介質(zhì)形成懸浮液或在PTA情況下進行干燥。
經(jīng)管線106加入的水可以從圖1所示的管線12b、17和/或18(L部分)得到或管線12c(E部分)得到或其他合適水源得到。通過盤104和107對上自由活動部分100a上形成的濾餅進行抽吸，將盤連接在一起在與帶子移動方向平行的方向上以一個單元往復移動。在盤由左向右移動中，進行抽吸，將液體吸過上自由活動部分100a而在盤返回移動中抽吸停止。在濾餅上面的區(qū)域和過濾介質(zhì)的下流側(即盤的內(nèi)部)之間穿過過濾帶子的壓力差一般是約0.6巴。在L部分的情況下，過濾介質(zhì)下流側的壓力至少與結晶部分K的最后步驟的壓力相同。用于濾餅的洗滌液用濾餅上流側和過濾介質(zhì)下流側之前的壓力差通過濾餅，并用下述方式使用，洗滌液置換濾餅中的剩余母液而不產(chǎn)生溝流。可以理解洗滌液可用于單一步驟，也可用在沿著過濾器帶子移動路徑的許多位置使用洗滌液的一系列步驟。在該情況下洗滌液可以并聯(lián)或串聯(lián)，并流或逆流形式使用。從每個過濾帶子單元回收的母液和洗滌液以根據(jù)圖1描述的方式使用。這樣，在過濾單元L部分的情況下，母液和回收的洗滌液可以合并，然后進行冷卻或蒸發(fā)，產(chǎn)生不太純的對苯二甲酸沉淀，將其循環(huán)至反應器A。剩余的母液/洗滌液可以進一步處理，例如還原對甲苯甲酸，然后循環(huán)至懸浮液部分G在反應器J中進行加氫反應之前用于溶解CTA。
E和L部分可以用在壓力下操作的其他形式過濾單元實現(xiàn)，例如，過濾單元可以由壓力鼓式過濾器，例如在過濾技術領域中熟知的多室壓力鼓式過濾器，或旋轉圓筒過濾器構成。
在稍高于大氣壓的壓力下進行分離和洗滌過程時，根據(jù)本發(fā)明，需要將洗滌的粗或純對苯二甲酸輸送到在低壓下(例如在大氣壓下)操作的設備中，用正位移設備可將濕的濾餅從高壓區(qū)輸送至低壓區(qū)，正位移設備也用于將高壓區(qū)和低壓區(qū)彼此分開。例如，從圖2的過濾單元排入接受器109的PTA濾餅可以在低壓下用各種設備例如可變的螺旋閥或回轉閥設備輸送至干燥設備。
圖3簡略地說明粗或純的對苯二甲酸從高溫高壓狀態(tài)的過濾和洗滌部分200(可以由壓力過濾系統(tǒng)例如Pannevis過濾系統(tǒng)構成)向在大氣壓下操作的旋轉干燥器202進行輸送的一個實施方案。如上所述，將CTA或PTA懸浮液由管線204加入過濾和洗滌部分，母液由管線206排出，并循環(huán)，等等。在懸浮液的最初過濾后，溫的對苯二甲酸結晶物質(zhì)與由管線208加入的洗滌液(通常是清水)接觸。從洗滌液源210供給的洗滌液被預熱，例如在熱交換器212中與汽源211的水蒸汽熱交換，以至洗滌液處在與洗滌的對苯二甲酸相同的溫度下。洗滌的對苯二甲酸在洗滌過程中進行過濾，得到的濕的結晶物質(zhì)由回轉閥或正位移設備214，例如柱塞泵或遞增中空進料泵加入干燥器202。遞增中空進料泵是熟知的，這種泵的一個制造商是Robbins & MeyersLimited of Chandlers Ford，Hampshire，UK。
安裝設備214以將過濾和洗滌的高壓區(qū)和干燥器202操作的低壓(例如大氣壓)區(qū)分開。需要設備214在相當高的溫度下處理濕的對苯二甲酸結晶，因此可能產(chǎn)生溫差，由于熱膨脹作用可能發(fā)生故障。在操作中彼此相對移動設備的零件間余隙和公差對設備的性能，特別是確保在高壓區(qū)和低壓區(qū)之間充分的壓力分離是關鍵的。此外，重要的是由于熱膨脹作用的結果設備不應卡住。
為了使安裝的設備有限定的余隙和緊密的配合，應加熱設備以便保持設備溫度基本均勻。如圖3所示，所述加熱用加熱的洗滌液進行。這樣，由洗滌液源210加入的洗滌液首先由加熱器212加熱，經(jīng)管線216加入設備214進行熱交換，然后該液體經(jīng)管線218加入入口管208中。閥220連接管線216和218，控制該閥調(diào)節(jié)用于加熱設備214的洗滌液量。這樣用洗滌液可以保證該設備加熱至與從過濾和洗滌部分200得到的熱固體物質(zhì)基本相同的溫度，由于水被用于洗滌對苯二甲酸濾餅，必須與濾餅處于基本相同的溫度和壓力下。洗滌液和設備之間的熱交換可以用例如包括至少有部分夾套的設備進行，洗滌液通過夾套循環(huán)。市場上可買到的正位移設備例如遞增中空進料泵經(jīng)常安裝有夾套以便進行設備冷卻。這樣，與通常的實踐不同，在本發(fā)明中夾套用于加熱設備。
除了用于加熱設備外，洗滌液也可以用于洗滌和/或潤滑受摩擦設備和密封面和其他另件。在該情況下有利的是水壓力等于或大于上流濾餅的壓力，這樣可以調(diào)節(jié)密封上的壓差使固體進入設備而不是讓其通過密封。
在另一個實施方案中不同洗滌液加熱設備214，加熱流體可以由其汽相用于形成過濾介質(zhì)上流側壓力的流體構成，參考圖4，用于使過濾介質(zhì)上流側加壓的流體由在液體中即水中存在的溶劑組分構成，其中懸浮液由提純對苯二甲酸得到。如圖4所示，聯(lián)合的過濾和洗滌系統(tǒng)包括外殼400，其中有連續(xù)的被驅動的過濾帶子402，以便上自由活動部分從左向右移動。過濾帶子402的上自由活動部分移動過A、B和C三個區(qū)。對苯二甲酸在含水液體中的懸浮液由管線403加入第一區(qū)的帶子上，含水液體與輔助的加壓流體即水蒸汽(由結晶部分K或其他處得到)通過帶子402，水蒸汽用于擴大在帶子402的上自由活動部分上面的空間和上自由活動部分下面的空間之間的壓力差。通過A區(qū)的帶子402的含水液體收集在放在帶子402的上自由活動部分下面的收集器404中，并從盤404由管線405排出，留下第一濕沉淀物，將第一濕沉淀物送入第二區(qū)B。含水液體由管線405進入濾液罐406。
在B區(qū)中含水洗滌液例如水與輔助的加壓蒸汽由管線408和一組噴咀410加入，通過帶子402至收集盤412，得到第二濕沉淀物。含水洗滌液由管線414排出，進入濾液罐406。然后第二濕沉淀物通過C區(qū)，在其中從帶子402的上自由活動部分放出，在點416收集，回收，然后任選干燥，得到基本干燥的純對苯二甲酸。在濾液罐406中收集的水由管線420和水位控制閥422放出，按照上面關于L部分中描述的方法處理。
雖然所示在過濾后收集的所有液體收集在一般的收集容器即濾液罐406中，但是顯然沿著過濾介質(zhì)在不同位置收集的液體可以匯集，按照需要供給不同收集點。另外，如上所述，在接近上自由活動部分移動路徑的終點的位置收集的液體不放入濾液罐406，而用于在其前面的位置洗滌沉淀物。同樣從后面位置收集的液體可以用于在其前面位置進行洗滌，等等。
加壓的水蒸汽在包括壓縮機424和閥426(由不同的壓力傳感器428控制)的環(huán)路中循環(huán)，水蒸汽從帶子402的上流側通過濾餅和過濾介質(zhì)進入帶子上自由活動部分下側(下流側)，從此其與過濾的含水介質(zhì)一起進入濾液罐406。形成的水蒸汽在需要時用由壓力傳感器434控制的閥430或432加入系統(tǒng)中或從系統(tǒng)中排出。在另一實施方案中使系統(tǒng)加壓的水蒸汽的排出和形成可用與得到懸浮液的結晶器連接的平衡管線進行。在該情況下不需要閥430和432和傳感器434。如上所述，在進行過濾過程中，在過濾器的上流和下流側的壓力和溫度保持基本相同，即等溫操作，以至基本避免了在過濾操作中引起超飽和狀態(tài)，因此，避免了液體的其他可溶組分的沉淀，和避免了產(chǎn)品質(zhì)量下降和/或過濾介質(zhì)堵塞。實際上，水蒸汽的壓縮使熱進入循環(huán)的水蒸汽中。用于調(diào)節(jié)或控制溫度。例如，可以用將水蒸汽在壓縮后通過熱交換器或用控制注入水(取決于需要的加熱或冷卻)至循環(huán)蒸汽中調(diào)節(jié)其溫度達到，以至進入過濾系統(tǒng)的水蒸汽溫度在希望的范圍內(nèi)。
當然，在圖4的實施方案中進行循環(huán)的至少部分水蒸汽可進行與圖3的壓力分離設備有關的熱交換，以便進行上述的加熱。
權利要求
1.從高壓區(qū)向低壓區(qū)輸送顆粒物質(zhì)的方法，在高壓區(qū)中顆粒物質(zhì)與流體在高溫下接觸并進行固-液分離過程，所述方法包括用壓力分離設備輸送從所述固-液分離過程中得到的顆粒物質(zhì)，和加熱所述設備以補償溫度差，否則，將會在設備中由與通過該設備的熱顆粒物質(zhì)接觸產(chǎn)生溫度差。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中設備由所述流體加熱。
3.根據(jù)權利要求1或2的方法，其中在高壓區(qū)中在流體與所述顆粒物質(zhì)接觸之前用所述流體加熱設備。
4.根據(jù)權利要求1或2的方法，其中在高壓區(qū)中在流體與所述顆粒物質(zhì)接觸之后用所述流體加熱設備。
5.根據(jù)權利要求1至4任一的方法，其中固-液分離過程包括洗滌步驟，其中洗滌介質(zhì)與顆粒物質(zhì)接觸，然后與顆粒物質(zhì)分離，從而減少了顆粒物質(zhì)中存在的污染物含量。
6.根據(jù)權利要求5的方法，其中所述設備至少部分是用在所述高壓區(qū)中洗滌固體物質(zhì)的流體加熱的。
7.根據(jù)權利要求6的方法，其中所述洗滌液在高壓區(qū)中與顆粒物質(zhì)接觸之前與所述設備進行熱交換。
8.生產(chǎn)對苯二甲酸的方法，其中在高溫和高壓區(qū)中，用洗滌液洗滌對苯二甲酸結晶物質(zhì)，產(chǎn)生洗滌的對苯二甲酸結晶的濕物質(zhì)，所述濕物質(zhì)不形成漿液被輸送入低壓區(qū)，所述輸送通過用所述洗滌液加熱的壓力分離設備進行。
9.根據(jù)權利要求8的方法，其中洗滌步驟優(yōu)選作為聯(lián)合的分離和洗滌過程的一部分進行，首先過濾在反應介質(zhì)中CTA或PTA結晶漿液，得到濕的TA結晶物質(zhì)，然后洗滌濕物質(zhì)，除去剩余的反應介質(zhì)，過濾和洗滌步驟用相同的操作設備進行。
10.從含有可溶物質(zhì)的液體中分離顆粒狀固體物質(zhì)(通常為結晶形狀)的方法，所述方法包括用過濾介質(zhì)過濾漿液；通過將加壓流體加入過濾介質(zhì)的上流側，在過濾介質(zhì)的上流側和下流側之間形成壓力差，所述加壓流體至少部分由液體的溶劑組分的蒸汽相組成，由此，在與所述加壓流體接觸時液體中所述溶劑組分的急驟蒸發(fā)基本上被抑制；用壓力分離設備從過濾介質(zhì)的上流側向低壓區(qū)輸送過濾的顆粒物質(zhì)；由用于對過濾介質(zhì)的上流側加壓的所述流體加熱所述設備。
11.粗對苯二甲酸的提純方法，包括(a)將粗對苯二甲酸溶于含水介質(zhì)中形成含有對苯二甲酸的溶液；(b)在還原條件下和在高溫和高壓條件下使對苯二甲酸溶液與氫接觸，化學上還原至少一些在粗對苯二甲酸中存在的雜質(zhì)；(c)進行結晶以得到在含水介質(zhì)中含有純對苯二甲酸結晶的漿液；(d)在第一區(qū)在高溫和高壓下通過過濾懸浮液由過濾器表面除去含水介質(zhì)，從含水介質(zhì)中分離PTA，得到濕的結晶物質(zhì)，所述高壓由蒸汽相的流體形成；(e)在高溫和高壓下將所述濕的結晶物質(zhì)輸送至第二區(qū)，不使所述物質(zhì)形成漿液，將含水洗滌液加入所述物質(zhì)中，同時進行過濾，由此洗滌液通過該物質(zhì)和第二區(qū)的過濾表面而除去，第二區(qū)的所述高壓由蒸汽相的流體形成；(f)在低壓下將洗滌的結晶輸送至第三區(qū)，不使該結晶形成漿液，所述輸送由壓力分離設備進行；和(g)用在步驟(d)中得到的含水介質(zhì)和/或在步驟(e)中使用的洗滌液和/或所述加壓流體加熱壓力分離設備。
12.根據(jù)權利要求11的方法，其中用洗滌液加熱壓力分離設備，該洗滌液在用于步驟(e)之前與設備進行熱交換。
13.根據(jù)權利要求11或12的方法，其中至少在第一和第二區(qū)保持穿過濾表面的壓力差，以至在過濾表面的低壓側的壓力基本上與步驟C后的壓力相同或較高。
14.根據(jù)上述權利要求中任一的方法，其中壓力分離設備包括回轉閥。
15.根據(jù)權利要求1至13中任一的方法，其中壓力分離設備包括正位移設備。
16.根據(jù)權利要求1至13中任一的方法，其中壓力分離設備包括柱塞泵、螺旋進料設備或遞增進料設備。
17.根據(jù)上述權利要求中任一的方法，其中用于加熱壓力分離設備的流體包括在所述高壓區(qū)中用于工藝過程中顆粒物質(zhì)的蒸汽。
18.適于從高壓區(qū)向低壓區(qū)輸送熱的濕顆粒物質(zhì)的壓力分離設備，其裝有加熱所述設備的裝置，所述加熱與流過該設備的物質(zhì)無關。
19.根據(jù)權利要求18的設備，其中該設備裝備有夾套和使流體通過夾套環(huán)流的裝置。
20.從包括顆粒物質(zhì)和液體的漿液中分離顆粒狀固體物質(zhì)的分離裝置，包括可在高溫和高壓條件下操作的聯(lián)合的分離和洗滌設備和在高溫和高壓條件下接受分離和洗滌的固體物質(zhì)并將所述固體物質(zhì)輸送到低壓區(qū)的壓力分離設備，用于加熱所述設備的裝置，所述加熱與通過所述設備的結晶物質(zhì)無關。
全文摘要
濕的顆粒狀對苯二甲酸結晶從高壓區(qū)向低壓區(qū)輸送通過壓力分離設備進行，同時用流體加熱所述設備。所述流體也用作洗液或用作適合于高壓區(qū)中的顆粒狀結晶物質(zhì)的工藝過程中的加壓介質(zhì)。
文檔編號C07C51/42GK1143947SQ9519208
公開日1997年2月26日 申請日期1995年1月5日 優(yōu)先權日1994年1月13日
發(fā)明者E·海恩馬什, D·帕克, A·A·舒爾特 申請人:帝國化學工業(yè)公司