專利名稱：用于對苯二甲酸過濾處理的改善過濾制備方法
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及制造對苯二甲酸的裝備和方法。
2.發(fā)明背景對苯二甲酸是通過在含Co/Mn催化劑的包括乙酸在內(nèi)的溶劑中將對二甲苯氧化成對苯二甲酸來制備的。氧化之后，對苯二甲酸以粗固體的形式與副產(chǎn)品和含催化劑的液體反應(yīng)介質(zhì)分離并懸浮在包括新鮮乙酸在內(nèi)的液體中。首先將懸游固體從所獲得的作為母液的受污染乙酸溶液中分離。然后，通過萃取和蒸餾分離和除去可溶的副產(chǎn)品，并將回收的乙酸溶液和催化劑再循環(huán)到氧化工序。把懸浮在新鮮溶劑中的對苯二甲酸產(chǎn)物提供給重氧化和結(jié)晶工序。然后，將晶體產(chǎn)物脫水和干燥。
對苯二甲酸以粗固體形式從液體反應(yīng)介質(zhì)中的分離通常在離心機中進行。在此過程中，固體形式的對苯二甲酸從乙酸溶液中分離以，一方面，回收溶解在其中的催化劑，另一方面，除去不希望在最終產(chǎn)物中出現(xiàn)的著色物質(zhì)等副產(chǎn)品。通常，使用具有立軸和前置旋轉(zhuǎn)過濾器的洗滌離心機，以防離心機的轉(zhuǎn)子噴嘴被可能形成的大決結(jié)構(gòu)阻塞。負(fù)載乙酸溶液被干凈乙酸的液體替換是在洗滌離心機中進行的。帶有減少的催化劑和雜質(zhì)的對苯二甲酸離開離心機并到達下溢池。進料流中的固體比率與典型的來自下溢池的精制后的對苯二甲酸流的固體比率大小基本相同，為約30wt％。由來自粗對苯二甲酸流的乙酸、洗滌乙酸、催化劑和雜質(zhì)組成的母液組合物脫離洗滌離心機并作為母液到達用于回收催化劑和除去雜質(zhì)的溢水池。催化劑回收和/或雜質(zhì)去除可以通過諸如但不僅限于過濾、蒸餾和萃取等工藝步驟來實現(xiàn)?；厥盏囊宜崛芤汉痛呋瘎┍辉傺h(huán)到氧化工序。
改善從母液組合物中去除雜質(zhì)和催化劑的效率是人們所期望的。我們發(fā)現(xiàn)有效去除母液組合物中的催化劑和雜質(zhì)的關(guān)鍵既在于組合物本身的性質(zhì)、又在于母液流的流速。換言之，我們發(fā)現(xiàn)組合物的流速和性質(zhì)是影響從母液中去除催化劑和雜質(zhì)的效率的重要因素。
3.發(fā)明概述我們發(fā)現(xiàn)改變母液組合物的流速和/或改變母液組合物將提高從母液組合物中去除催化劑和雜質(zhì)的效率。我們還提供同時改變母液組合物和改變其流速的解決方案?，F(xiàn)在提供一種制造對苯二甲酸的方法a.從氧化反應(yīng)器中排出包含粗對苯二甲酸固體、催化劑、雜質(zhì)和溶劑的粗產(chǎn)品流，b.不向粗產(chǎn)品流中添加新鮮乙酸，從所述粗產(chǎn)品流中分離一部分溶劑、催化劑和至少一種雜質(zhì)以形成bi)包含所述分離的溶劑、催化劑和所述至少一種雜質(zhì)的母液流和bii)包含剩余部分溶劑、催化劑、雜質(zhì)和相對于原料流中的固體含量來說富集的粗對苯二甲酸固體濃度的脫水粗對苯二甲酸組合物，其中母液流中所有催化劑組分的濃度基于母液流中所有液體的重量計為至少1000ppm。
在另一實施方案中，母液流的質(zhì)量流速小于慣用方法中產(chǎn)生的流速。在此實施方案中a.包含粗對苯二甲酸固體、催化劑、雜質(zhì)和溶劑的粗產(chǎn)品流從氧化反應(yīng)器中排出；b.將此流以第一流速輸入諸如離心機或過濾器等分離裝置中，優(yōu)選離心機或過濾器，并在能有效產(chǎn)生以下兩部分的條件下進行分離(bi)以第二流速流動的包含溶劑、催化劑和雜質(zhì)的母液流，和(bii)相對于輸入分離裝置的粗對苯二甲酸流中的固體含量來說、粗對苯二甲酸固體得到富集的脫水粗對苯二甲酸流，優(yōu)選地富集至少25％，更優(yōu)選地至少50％；其中第二流速滿足以下關(guān)系式第二流速＝Q×第一流速，且Q是0.2-0.8之內(nèi)的值在第三實施方案中，通過以下步驟制造對苯二甲酸a.從氧化反應(yīng)器中排出包含粗對苯二甲酸固體、催化劑、雜質(zhì)和溶劑的粗產(chǎn)品流，并且b.以第一流速向分離裝置中輸入該粗產(chǎn)品流并在分離裝置內(nèi)從所述粗產(chǎn)品流中分離一部分溶劑、催化劑和至少一種雜質(zhì)以形成
bi)以第二流速流動的包含所述分離的溶劑、催化劑和所述至少一種雜質(zhì)的母液流；和bii)包含剩余部分溶劑、催化劑、雜質(zhì)和相對于粗產(chǎn)品流中的固體含量來說富集的粗對苯二甲酸固體的脫水粗對苯二甲酸組合物；其中母液流中所有催化劑組分的濃度基于母液流中所有液體的重量計為至少1000ppm，且第二流速滿足以下關(guān)系式第二流速＝Q×第一流速，且Q是0.2-0.8之內(nèi)的值在另一實施方案中，提供了一種制造對苯二甲酸的方法，它包括a.從氧化反應(yīng)器中排出包含粗對苯二甲酸固體、催化劑、雜質(zhì)和溶劑的粗產(chǎn)品流，b.不向粗產(chǎn)品流中添加新鮮乙酸，在50℃-200℃的溫度和30-200psig的壓力下于1分鐘或更短的時間內(nèi)從所述粗產(chǎn)品流中分離一部分溶劑和催化劑以形成bi)包含所述分離的溶劑、催化劑和所述至少一種雜質(zhì)的母液流，和bii)包含剩余部分溶劑、催化劑、雜質(zhì)和相對于粗產(chǎn)品流中的固體含量來說富集的粗對苯二甲酸固體濃度的脫水粗對苯二甲酸組合物。
4.附圖簡述

圖1是制造和精制粗對苯二甲酸的常規(guī)方法的工藝流程圖。
圖2是使用水平取向的沉降離心機制造和精制對苯二甲酸的工藝流程圖。
圖3是比較沉降離心機與傳統(tǒng)的洗滌碟式離心機的濃縮母液中雜質(zhì)的下游效果。
5.發(fā)明的詳細(xì)說明參考本發(fā)明的以下詳細(xì)說明，包括其中引用的附圖和其中提供的實施例，可以更容易地理解本發(fā)明。
應(yīng)當(dāng)注意，在本說明書和附加的權(quán)利要求書中，除非在上下文中另外明確指明，″一″和″該″等單數(shù)形式包括所涉及對象的復(fù)數(shù)形式。例如，處理一個流的意思包括處理多個流。
″包括″或″包含″是指至少所提及的成分、或所提及的工藝參數(shù)或所提及的裝置必須存在于裝置和工藝中，但并不排除其它成分、工藝參數(shù)或設(shè)備的存在，即使其它所述其它成分、工藝參數(shù)或設(shè)備與所提及的具有相同的作用。此外，″包括″一詞還存在在所提及的步驟或設(shè)備之前、之后或之間插入或使用工藝步驟或設(shè)備的可能。
在整個說明書和權(quán)利要求書中，向所指容器或從所指容器向提及的另一容器輸入一種流并不僅限于直接供給、插入工藝步驟和裝置，且不排除在輸入所指容器的途中改變該流組成的可能。例如，粗對苯二甲酸流在到達用于所要求的方法中的分離容器之前可以通過下溢池、一或多個后氧化反應(yīng)器、和/或一個或多個結(jié)晶器中的任何一個或它們的組合。
所提及的范圍包括所述范圍之間的任何整數(shù)和分?jǐn)?shù)，也包括所述范圍的端點。如果說一個范圍為至少某個值則此范圍包括大于所述值的值。如果說一個范圍為不大于某個值則此范圍包括小于所述值的值。
本發(fā)明的方法導(dǎo)致從分離裝置中產(chǎn)生一個與來自洗滌分離裝置的母液相比具有更小流速和更少量(固體和液體)的母液流，從而使得可以使用更小的設(shè)備來從母液流中等量地去除/回收催化劑和雜質(zhì)或在等效的母液流流速下增大去除/回收。
在常規(guī)方法中，在洗滌碟式離心機中使用新鮮溶劑作洗滌介質(zhì)來制造被該洗滌介質(zhì)(例如乙酸)稀釋的母液組合物。洗滌分離裝置使用輸入其中的洗滌介質(zhì)如乙酸從粗對苯二甲酸固體中分離一部分催化劑和雜質(zhì)。結(jié)果形成一個高流速的母液流，使得必須使用更大尺寸的下游精制和/或回收設(shè)備來處理該質(zhì)量流量，和/或一個具有低濃度催化劑組分的母液流。在本發(fā)明的方法中，產(chǎn)生了以下任意一種母液組合物a.在和來自洗滌碟式離心機的母液流處于相同質(zhì)量流量下，具有更大的催化劑和/或雜質(zhì)濃度，或b.與來自洗滌碟式離心機的母液流相比在相同的催化劑和/或雜質(zhì)濃度下具有小得多的質(zhì)量流量，或c.a)與b)的結(jié)合。
此結(jié)果是通過在分離過程中減少洗滌流的量或優(yōu)選不再使用洗滌流，和通過控制分離裝置的運行參數(shù)以及適當(dāng)選擇所用的分離裝置來實現(xiàn)的。
在一個實施方案中，通過以下步驟制備對苯二甲酸a.從氧化反應(yīng)器中排出包含粗對苯二甲酸固體、催化劑、雜質(zhì)和溶劑的粗產(chǎn)品流，b.不向粗產(chǎn)品流中添加新鮮溶劑，從所述粗產(chǎn)品流中分離一部分溶劑、催化劑和至少一種雜質(zhì)以形成bi)包含所述被分離的溶劑、催化劑和所述至少一種雜質(zhì)的母液流；和bii)包含剩余部分溶劑、催化劑、雜質(zhì)和相對于粗產(chǎn)品流中的固體含量來說富集的粗對苯二甲酸固體濃度的脫水粗對苯二甲酸組合物；其中母液流中所有催化劑組分的濃度基于母液流中所有液體的重量計為至少1000ppm?；蛘?，母液流中所有雜質(zhì)的濃度為至少500。在任一種情形下，所有催化劑組分和/或雜質(zhì)的濃度在從分離裝置中排出且未進一步例如在閃蒸器中處理時都至少為1300，或至少為1700。
在另一實施方案中，母液流的質(zhì)量流速小于慣用方法中的。在此在第三實施方案中，提供了前面兩個實施方案的一種組合來制備既將催化劑和/或雜質(zhì)二者都富集、又具有比供應(yīng)給分離裝置的粗產(chǎn)品流的第一流速小的第二流速的母液流。在本發(fā)明的此第三實施方案中，通過以下步驟制造對苯二甲酸a.從氧化反應(yīng)器中排出包含粗對苯二甲酸固體、催化劑、雜質(zhì)和溶劑的粗產(chǎn)品流，和b.以第一流速向分離裝置中輸入該粗產(chǎn)品流并在分離裝置內(nèi)從所述粗產(chǎn)品流中分離一部分溶劑、催化劑和至少一種雜質(zhì)以形成bi)以第二流速流動的包含所述分離的溶劑、催化劑和所述至少一種雜質(zhì)的母液流；和bii)包含剩余部分溶劑、催化劑、雜質(zhì)和相對于粗產(chǎn)品流中的固體含量來說富集的粗對苯二甲酸固體的脫水粗對苯二甲酸組合物；其中母液流中所有催化劑組分的濃度基于母液流中所有液體的重量計為至少1000ppm，且第二流速滿足以下關(guān)系式第二流速＝Q×第一流速，且Q是0.2-0.8之內(nèi)的值在這些實施方案中，本發(fā)明都通過提供催化劑和雜質(zhì)更富集的母液組合物實現(xiàn)了更有效的下游催化劑/雜質(zhì)去除處理；下游設(shè)備的尺寸和占地可以減??；或二者兼得。
能在分離裝置內(nèi)有效產(chǎn)生富集的脫水物流且濃度更高和/或質(zhì)量流量更低的母液流的工藝條件是在50℃-200℃的溫度內(nèi)進行所述分離。期望地，在分離裝置中粗對苯二甲酸流的溫度或在分離裝置中施加于粗對苯二甲酸流的溫度為從前面氧化容器排出的粗對苯二甲酸流溫度的+/-30℃，或+/-15℃。分離裝置內(nèi)的壓力在30-200psig的范圍之內(nèi)，以免溶劑過度汽化和雜質(zhì)沉淀。
從氧化反應(yīng)器排出的粗產(chǎn)品流通常包含粗對苯二甲酸固體、催化劑、雜質(zhì)和溶劑。粗產(chǎn)品流被直接或間接供應(yīng)給用于從液體中分離固體的裝置，然后從所述分離裝置中(作為相對于供應(yīng)給離心機的粗對苯二甲酸流中的固體含量來說粗對苯二甲酸固體得到富集的、脫水的粗對苯二甲酸流)排出。
如上所述，從氧化反應(yīng)器流出的粗對苯二甲酸流向分離裝置的供給可以是直接的也可以是通過其它容器如集液罐以整平流動中的脈動而間接進行的。此外，在氧化反應(yīng)器與離心機之間可以設(shè)置能改變粗對苯二甲酸流組成的任何其他設(shè)備。
從氧化反應(yīng)器排出的粗對苯二甲酸流包含粗對苯二甲酸固體，它可以實際上是固體沉淀形式的、或溶解在溶劑中的固體、或兩者的混合物。所述固體含量可以通過沉淀析出所分析物流中的所有粗對苯二甲酸來測量。粗對苯二甲酸流中還包含雜質(zhì)。雜質(zhì)的例子包括4-羧基苯甲醛、對甲基苯甲酸、苯甲酸、異酞酸和芴酮。粗對苯二甲酸流中還包含催化劑、任選的促進劑如溴，和溶劑。
催化劑體系可以包含鋯原子、鎳原子、錳原子、鈷原子、溴原子源和/或吡啶源。金屬源可以以金屬鹽的形式提供，例如硝酸鹽、鹵化物、硼酸鹽或它們的具有2-22碳原子的脂族或芳族酸的陽離子鹽。溴組分可以作為元素溴、化合物形式或陰離子添加。適合的溴源包括氫溴酸、溴化鈉、溴化銨、溴化鉀、四溴乙烷、芐基溴、4-溴吡啶、α-溴對甲基苯甲酸和溴乙酸。
總之，氧化反應(yīng)器液相中催化劑組分的適當(dāng)含量(非其化合重量)為結(jié)合的金屬和溴原子總量的1000ppm到9000ppm，不過，需要的話，或多或少也可以使用，特別是在改變了氧化反應(yīng)溫度時。每種催化劑組分的重量含量都基于該原子的原子量，不管該原子是元素形式還是離子形式的。
一級氧化反應(yīng)器內(nèi)的液相氧化反應(yīng)通常在有溶劑的情況下進行。適用的溶劑包括水和脂族溶劑。優(yōu)選的脂族溶劑是脂族羧酸，它們包括但不限于C2-C6的單羧酸例如乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正-戊酸、叔戊酸、己酸及其混合物的水溶液。優(yōu)選地，溶劑在氧化反應(yīng)條件下是揮發(fā)性的以使其能夠從氧化反應(yīng)器中作為蒸氣被抽出。還優(yōu)選地所選溶劑是一種催化劑組合物在反應(yīng)條件下可溶于其中的溶劑。
最常用于對二甲苯的氧化的溶劑是乙酸水溶液，通常乙酸濃度為80-99wt％，在特別優(yōu)選的實施方案中，溶劑包含水與乙酸的混合物，其中的水含量為約2.5-15wt％。供應(yīng)給一級氧化反應(yīng)器的一部分溶劑可以從再循環(huán)液流中獲得，其中所述再循環(huán)液流是在分離了粗對苯二甲酸流之后從母液流中含有的溶劑獲得的。
從氧化反應(yīng)器排出的粗對苯二甲酸流被以第一流速直接地、或通過任何類型或數(shù)量的容器，例如下溢池、后氧化反應(yīng)器和/或結(jié)晶器，間接地供應(yīng)給分離裝置。不向在分離裝置中的粗對苯二甲酸流添加新鮮溶劑例如乙酸，從粗產(chǎn)品流分離一部分溶劑(例如乙酸)、催化劑和雜質(zhì)，以形成包含所述分離的溶劑、催化劑和雜質(zhì)的母液組合物，和包含剩余部分溶劑、催化劑、雜質(zhì)和相對于粗產(chǎn)品流中的固體含量來說富集濃度的粗對苯二甲酸固體的脫水粗對苯二甲酸組合物。對從物流中分離出的溶劑、催化劑和雜質(zhì)的具體量沒有限制，不過理想地將盡量多的這些成分分離到母液流中，以在一個步驟中最大化它們的回收并在一個步驟中有效地精制物流。
期望地，分離粗對苯二甲酸流以產(chǎn)生具有高濃度的催化劑和/或雜質(zhì)的母液流。母液流中的催化劑濃度基于所有催化劑組分的重量與母液流中所有液體的重量的比。催化劑組分的例子與上面所舉的用于一級氧化反應(yīng)器的催化劑組分相同，基于它們的原子量。母液流中所有催化劑組分的濃度基于從分離裝置排出的母液流中的所有液體的重量，優(yōu)選地在至少1000ppm、或至少1500ppm、或至少2000ppm的濃度水平。
同樣，母液流中所有雜質(zhì)的濃度為至少1500ppm。雜質(zhì)的濃度基于從分離裝置排出的母液流中雜質(zhì)的化合物重量。
包含剩余部分溶劑、催化劑和雜質(zhì)的脫水粗對苯二甲酸組合物含有富集濃度的粗對苯二甲酸固體。由于設(shè)備的分離極限，仍有某些溶劑殘留在脫水對苯二甲酸流中。但是，分離處理的結(jié)果，使得脫水粗對苯二甲酸流中的粗對苯二甲酸固體相對于供應(yīng)給分離裝置的粗對苯二甲酸流中的固體濃度是富集的。優(yōu)選地，富集程度為至少25％、更優(yōu)選地至少50％，甚至100％或以上，或者150％或以上，或者200％或以上。同上，富集程度的計算如下 分離裝置與氧化反應(yīng)器通過流體相互連通?？梢允侵苯踊蛲ㄟ^一或多個容器或過程的間接流體連通。分離裝置至少具有用來接收粗對苯二甲酸流的入口，用于從粗產(chǎn)品流中分離一部分溶劑和催化劑、以形成母液組合物和與粗產(chǎn)品流中的固體濃度相比固體富集的脫水對苯二甲酸流的分離器，以及用于排出脫水對苯二甲酸流和母液組合物的出口。
適用的分離裝置的例子包括離心機和過濾器。優(yōu)選的離心機是沉降離心機。在此應(yīng)用中立式與臥式離心機都適用。如上所述，適于提供富集的脫水對苯二甲酸流和脫水母液流的條件包括在約50℃到200℃，優(yōu)選地140℃到約170℃和約30psig到200psig的壓力下操作分離裝置。過濾器的一個例子是Pannevis過濾器。滯留時間可以是適于除去一部分溶劑和產(chǎn)生漿料產(chǎn)物的任何滯留時間。期望地，粗對苯二甲酸流在分離裝置中的滯留時間為1分鐘或更短。滯留時間是在分離裝置的入口處對粗對苯二甲酸流作的一個假想標(biāo)記穿過分離裝置并從母液流出口或脫水對苯二甲酸流出口排出的平均時間。離心機或過濾器可以以連續(xù)或分批的方式運行，優(yōu)選地以連續(xù)方式運行。
因此，在本發(fā)明的另一個實施方案中，一種制造對苯二甲酸的方法包括a.從氧化反應(yīng)器中排出包含粗對苯二甲酸固體、催化劑、雜質(zhì)和溶劑的粗產(chǎn)品流，和b.不向粗產(chǎn)品流中添加新鮮溶劑流，在500-200℃的溫度和30-200psig的壓力下在1分鐘或更短的時間內(nèi)從所述粗產(chǎn)品流中分離一部分溶劑和催化劑，以形成bi)包含所述被分離的溶劑、催化劑和所述至少一種雜質(zhì)的母液流；和bii)包含剩余部分溶劑、催化劑、雜質(zhì)和相對于粗產(chǎn)品流中的固體含量來說富集的粗對苯二甲酸固體濃度的脫水的粗對苯二甲酸組合物。
在一個實施方案中，分離和除去了至少50％的催化劑，并更優(yōu)選地從粗對苯二甲酸流中除去至少85％的催化劑到母液流中。同樣，可以分離和除去至少50％的雜質(zhì)，并更優(yōu)選地從粗產(chǎn)品流中分離至少85％的雜質(zhì)到母液流中。其余的催化劑和雜質(zhì)在脫水粗對苯二甲酸流中。
圖1顯示了過去被用于此工藝的典型的洗滌碟式離心機。在圖1中，對二甲苯通過管路(2)、氧氣通過管路(3)、乙酸和催化劑通過管路(4)輸入反應(yīng)器(1)中。在轉(zhuǎn)化成粗對苯二甲酸之后，通過管路(5)將水蒸汽和乙酸蒸氣從反應(yīng)器(1)中抽出，而粗固體形式的粗對苯二甲酸與溶解在乙酸中的催化劑材料和雜質(zhì)一起隨剩余水經(jīng)管路(6)首先進入能整平波動的集水池(7)中。然后，粗對苯二甲酸通過管路(8)輸入旋轉(zhuǎn)過濾器(9)，再通過管路(10)輸入洗滌離心機(11)。旋轉(zhuǎn)過濾器(9)能在一旦有粗對苯二甲酸大塊時防止洗滌離心機(11)的轉(zhuǎn)子噴嘴被阻塞。通過管路(6)抽出的粗對苯二甲酸固體的比例，在此說明性解決方案中，達約30wt％。在洗滌離心機(11)之內(nèi)，包含于通過管路10輸入的粗對苯二甲酸流中的負(fù)載的乙酸與通過管路(12)輸入洗滌離心機(11)的新鮮乙酸之間發(fā)生液體交換。仍然具有約30％的固體濃度的粗對苯二甲酸通過管路(13)首先進入下溢池(14)，并從其中通過管路(15)通往后氧化反應(yīng)器(未顯示)。來自管路(13)的材料的處理并不局限于后氧化步驟；也可以進行其它單元操作。
在于洗滌離心機(11)中分離介質(zhì)的過程中，含有催化劑材料和雜質(zhì)的母液乙酸溶液通過管路(16)進入溢水池(17)并從其中通過管路(18)通往過濾處理單元(未顯示)，以回收催化劑材料、去除雜質(zhì)和回收乙酸。在離心機內(nèi)部洗滌交換的過程中，作為漿料(10)的一部分輸入離心機的液體被新鮮乙酸(12)自然稀釋。這使得新鮮乙酸/供應(yīng)給離心機的液體之比為0.1-1.5，優(yōu)選地0.3-1.1。由于新鮮進料向洗滌離心機中的供應(yīng)，母液流的質(zhì)量(液體和固體)可以等于或大于新鮮乙酸/液體的進料比。在以下對洗滌和沉降離心機的說明之后將會有解釋。
與洗滌離心機不同，沉降離心機具有實壁轉(zhuǎn)筒，它圍繞水平或垂直軸旋轉(zhuǎn)并包含螺旋形的螺旋輸送器以將固-液混合物進料分離成其固體和流體組分?；蛘撸两惦x心機也可以具有篩網(wǎng)實壁轉(zhuǎn)筒，此時固體在離開輸送器之前被擠壓通過實壁轉(zhuǎn)筒的一個額外的穿孔篩網(wǎng)部分。
圖2顯示了本發(fā)明的實施方案。對二甲苯通過管路(2)，氧氣通過管路(3)，乙酸和催化劑通過管路(4)輸入反應(yīng)器(1)中。在轉(zhuǎn)化成粗對苯二甲酸之后，通過管路(5)將水蒸汽和乙酸蒸氣從反應(yīng)器(1)中抽出，而粗固體形式的粗對苯二甲酸與溶解在乙酸中的催化劑材料和雜質(zhì)一起，隨剩余水經(jīng)管路(6)首先進入任選的能調(diào)節(jié)流動波動的集水池(7)中。然后，粗對苯二甲酸流通過管路(8)離開任選的集水池(7)并輸入沉降離心機(19)，或者通過管路6離開反應(yīng)器1并直接輸入沉降離心機(19)。在此實施方案中，粗對苯二甲酸流不流經(jīng)旋轉(zhuǎn)過濾器直接輸入離心機中。
在沉降離心機(19)中，粗對苯二甲酸流被脫水至剩余含水量為約20wt％?，F(xiàn)在固體含量為至少約50％直到約85wt％的脫水粗對苯二甲酸流通過管路(21和22)從沉降離心機(19)通往接受容器、管道或池(14)，并且有管路(20)向其中輸入新鮮乙酸。或者，新鮮乙酸可以通過管路(20a)直接在沉降離心機(19)的出口處輸入管路(22)中而不是通過管路20供給乙酸。如果需要，新鮮乙酸可以通過管路20和20a輸入脫水粗對苯二甲酸流。在臥式沉降離心機與接受容器(14)之間通過管路20a供給新鮮/乙酸的優(yōu)點在于它避免了潛在的固體堵塞。脫水粗對苯二甲酸由此與干凈乙酸混合直到固體含量為15-50wt％，以形成精制的對苯二甲酸組合物。例如，固體含量可以為30wt％。粗對苯二甲酸從接受容器(14)通過管路(15)流向后氧化反應(yīng)器(未顯示)。來自管路(21)的材料的處理并不局限于后氧化步驟；也可以進行其它單元操作。
在于沉降離心機(19)內(nèi)分離介質(zhì)的過程中，含有催化劑材料和雜質(zhì)的部分或所有乙酸母液通過管路(16)進入接受容器、管道或池(17)，并從這里通過管路(18)通往閃蒸冷卻和雜質(zhì)去除步驟(未顯示)。雜質(zhì)去除步驟的一個例子可以從美國專利US4,939,297中找到，此專利完全引入本文供參考。
對照圖1，粗對苯二甲酸流中的乙酸不與新鮮的乙酸進行交換，新鮮乙酸的加入并不發(fā)生在離心機轉(zhuǎn)筒中。相反，母液乙酸首先在沉降離心機轉(zhuǎn)筒中分離并通過管路16排入溢水池。在離心機轉(zhuǎn)筒之外的排出殼體處或在離心機下游用供給的新鮮替換乙酸稀釋脫水粗對苯二甲酸流。由此，在本發(fā)明的工藝中，包含乙酸和催化劑的母液乙酸被從粗對苯二甲酸流中分離出來形成相對于粗對苯二甲酸流的固體濃度來說粗對苯二甲酸固體濃度得到富集的脫水粗對苯二甲酸流，接著用新供給的乙酸稀釋脫水粗對苯二甲酸流以降低固體濃度。
對母液做進一步處理以除去氧化步驟中產(chǎn)生的雜質(zhì)并回收催化劑。在此工藝中使用沉降離心機的另一個優(yōu)點在于，與洗滌離心機不同，所產(chǎn)生和供應(yīng)給提取工藝以去除雜質(zhì)的母液中雜質(zhì)更加集中?，F(xiàn)在可以用實施例對此進一步說明。
圖3說明了傳統(tǒng)的洗滌離心機與沉降離心機在對下游設(shè)備尺寸的要求方面的差別。由流(16)表示來自各離心機的母液，其被供應(yīng)給貯存罐(17)，它相應(yīng)于圖1和圖2中的各個流。為準(zhǔn)備雜質(zhì)去除，使用兩級閃蒸(閃蒸1和閃蒸2)如所示對所述流進行逐級冷卻。在閃蒸步驟中，溶劑以蒸氣形式被從母液中除去導(dǎo)致供應(yīng)給雜質(zhì)去除步驟的母液中雜質(zhì)進一步集中。圖3所示的情形顯示了洗滌離心機與沉降離心機相比所引起稀釋的相對效應(yīng)。所顯示的每種容器的ppm水平表明在下流的過濾處理過程中除去和/或回收的某種雜質(zhì)如間苯二甲酸或催化劑如鈷的示例ppm水平。在圖1的工藝中從洗滌離心機供應(yīng)給閃蒸階段的流16中的雜質(zhì)或催化劑濃度與從沉降離心機供給的流(16)中的雜質(zhì)或催化劑濃度(1740ppm)相比被稀釋(1000ppm)，因為在前者中有新輸入的乙酸被用作洗滌介質(zhì)。緊接洗滌離心機的情形中的流程，在工作于140-190℃的貯存容器中濃度為1000ppm的流被輸入工作在不到110℃的第一閃蒸器中將雜質(zhì)濃縮到1430ppm，接著將流輸入工作在不到80℃的第二閃蒸器中將雜質(zhì)濃縮到1695ppm。相比之下，在沉降離心機的情形，在工作于140-190℃的貯存容器中濃度為1740ppm的流被輸入工作在不到110℃的第一閃蒸器中將雜質(zhì)濃縮到2485ppm，接著將流輸入工作在不到80℃的第二閃蒸器中將雜質(zhì)濃縮到2945ppm。在此實施例中，貯存容器、第一閃蒸器和第二閃蒸器的溫度對于洗滌離心機和沉降離心機的情形是相同的。
在來自沉降離心機的進料中催化劑和/或雜質(zhì)的濃度明顯遠高于洗滌離心機。事實上，為從工藝中除去等量的雜質(zhì)，對于沉降離心機，人們只須向雜質(zhì)去除步驟輸入使用洗滌離心機來作為供給源時所需進料的57％。這可以通過以洗滌離心機作基準(zhǔn)進行簡單的物料衡算來說明洗滌離心機-進料速度＝1，雜質(zhì)濃度＝1695沉降離心機-進料速度＝X，雜質(zhì)濃度＝2945求沉降離心機的進料速度(X)，保持輸入雜質(zhì)去除步驟的總雜質(zhì)含量不變，沉降離心機需要57％的進料(0.57)X＝(l*1695)/2945＝0.57這不僅對制備濃縮母液的閃蒸階段的尺寸，還對位于雜質(zhì)去除步驟內(nèi)的下游設(shè)備有直接影響，從而可以改善裝備的總成本。
另一替代方法是也向貯存罐和雜質(zhì)去除步驟供給等量的母液，以從工藝中去除更多的雜質(zhì)，從而對于相同尺寸的雜質(zhì)去除步驟可以產(chǎn)生更純凈的對苯二甲酸產(chǎn)物并在此步驟中回收更多的雜質(zhì)和催化劑。舉例來說，假定對于兩類離心機來說采用的母液進料速度相同時雜質(zhì)去除步驟中去除雜質(zhì)的效率為100％，可以做出以下分析。雜質(zhì)去除步驟的進料速度相同，沉降離心機的情形將比洗滌離心機的情形多除去74％的雜質(zhì)。解釋如下洗滌離心機-進料速度＝1，雜質(zhì)濃度＝1695沉降離心機-進料速度＝1，雜質(zhì)濃度＝2945％雜質(zhì)去除量的增加＝(2945-1695)/1695*100％＝74％。雜質(zhì)去除、催化劑去除或兼有兩者的增加百分比可以為至少1％，更優(yōu)選地至少25％，最優(yōu)選地至少50％。
本發(fā)明的工藝的另一個優(yōu)點源自于這樣的事實，如果需要，可以省去現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)置在洗滌離心機之前的旋轉(zhuǎn)過濾器。因為沉降離心機(19)沒有轉(zhuǎn)子噴嘴，也就不再需要前置的旋轉(zhuǎn)過濾器。
權(quán)利要求
1.一種制造對苯二甲酸的方法，包括a.從氧化反應(yīng)器中排出包含粗對苯二甲酸固體、催化劑、雜質(zhì)和溶劑的粗產(chǎn)品流，和b.不向粗產(chǎn)品流中添加新鮮乙酸，從所述粗產(chǎn)品流中分離一部分溶劑、催化劑和至少一種雜質(zhì)，以形成bi)包含所述分離的溶劑、催化劑和所述至少一種雜質(zhì)的母液流和bii)包含剩余部分溶劑、催化劑、雜質(zhì)和相對于原料流中的固體含量來說濃度得到富集的粗對苯二甲酸固體的脫水粗對苯二甲酸組合物，其中母液流中所有催化劑組分的濃度基于母液流中所有液體的重量計為至少1000ppm。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，相對于母液流中的液體，母液流中的催化劑的濃度(以ppm計)高于，相對于粗產(chǎn)品流中的液體和固體，粗產(chǎn)品流中的催化劑的濃度(以ppm計)。
3.權(quán)利要求1的方法，其中，相對于母液流中的液體，母液流中的至少一種雜質(zhì)的濃度(以ppm計)高于，相對于粗產(chǎn)品流中的液體和固體，粗產(chǎn)品流中的相同雜質(zhì)的濃度(以ppm計)。
4.權(quán)利要求1的方法，其中，相對于母液流中的液體，母液流中的催化劑和至少一種雜質(zhì)的濃度(都以ppm計)高于，相對于粗產(chǎn)品流中的液體和固體，粗產(chǎn)品流中的相同催化劑和雜質(zhì)的濃度(都以ppm計)。
5.權(quán)利要求2-4中任意一項的方法，其中富集的程度為至少25％。
6.權(quán)利要求2-4中任意一項的方法，其中富集的程度為至少50％。
7.權(quán)利要求1的方法，其中固體在脫水物流中富集的程度為至少25％。
8.權(quán)利要求1的方法，其中固體在脫水物流中富集的程度為至少50％。
9.權(quán)利要求1的方法，其中固體在脫水物流中的濃度為50％-85％。
10.一種制造對苯二甲酸的方法，包括a.從氧化反應(yīng)器中排出包含粗對苯二甲酸固體、催化劑、雜質(zhì)和溶劑的粗產(chǎn)品流；b.將所述粗產(chǎn)品流以第一流速輸入分離裝置中，并在能有效產(chǎn)生以下兩部分的條件下分離粗產(chǎn)品流(bi)以第二流速流動的包含溶劑、催化劑和雜質(zhì)的母液流，和(bii)相對于輸入分離裝置的粗對苯二甲酸流中的固體含量來說粗對苯二甲酸固體得到富集的脫水粗對苯二甲酸流，優(yōu)選地富集至少25％，更優(yōu)選地至少50％；其中第二流速滿足以下關(guān)系式第二流速＝Q×第一流速，且Q是0.2-0.8之內(nèi)的值。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述分離裝置是離心機。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述離心機是沉降離心機。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述離心機是臥式沉降離心機。
14.權(quán)利要求10的方法，其中所述分離裝置是過濾器。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述過濾器是Pannevis過濾器。
16.權(quán)利要求10的方法，其中固體在脫水物流中富集的程度為至少25％。
17.權(quán)利要求10的方法，其中固體在脫水物流中富集的程度為至少50％。
18.權(quán)利要求10的方法，其中，相對于母液流中的液體，母液流中的催化劑的濃度(以ppm計)高于，相對于粗產(chǎn)品流中的液體和固體，粗產(chǎn)品流中的催化劑的濃度(以ppm計)。
19.權(quán)利要求10的方法，其中，相對于母液流中的液體，母液流中的至少一種雜質(zhì)的濃度(以ppm計)高于，相對于粗產(chǎn)品流中的液體和固體，粗產(chǎn)品流中的相同雜質(zhì)的濃度(以ppm計)。
20.權(quán)利要求10的方法，其中，相對于母液流中的液體，母液流中的催化劑和至少一種雜質(zhì)的濃度(都以ppm計)高于，相對于粗產(chǎn)品流中的液體和固體，粗產(chǎn)品流中的相同催化劑和雜質(zhì)的濃度(都以ppm計)。
21.一種制造對苯二甲酸的方法，包括a.從氧化反應(yīng)器中排出包含粗對苯二甲酸固體、催化劑、雜質(zhì)和溶劑的粗產(chǎn)品流，和b.以第一流速向分離裝置中輸入該粗產(chǎn)品流，并在分離裝置內(nèi)從所述粗產(chǎn)品流中分離一部分溶劑、催化劑和至少一種雜質(zhì)，以形成bi)以第二流速流動的包含所述分離的溶劑、催化劑和所述至少一種雜質(zhì)的母液流；和bii)包含剩余部分溶劑、催化劑、雜質(zhì)和相對于粗產(chǎn)品流中的固體含量來說富集的粗對苯二甲酸固體的脫水粗對苯二甲酸組合物；其中母液流中所有催化劑組分的濃度基于母液流中所有液體的重量計為至少1000ppm，且第二流速滿足以下關(guān)系式第二流速＝Q×第一流速，且Q是0.2-0.8之內(nèi)的值。
22.權(quán)利要求21的方法，其中所述分離裝置是離心機。
23.權(quán)利要求22的方法，其中所述離心機是沉降離心機。
24.權(quán)利要求23的方法，其中所述離心機是臥式沉降離心機。
25.權(quán)利要求21的方法，其中所述分離裝置是過濾器。
26.權(quán)利要求25的方法，其中所述過濾器是Pannevis過濾器。
27.權(quán)利要求21的方法，其中固體在脫水物流中富集的程度為至少25％。
28.權(quán)利要求21的方法，其中固體在脫水物流中富集的程度為至少50％。
29.一種制造對苯二甲酸的方法，它包括a.從氧化反應(yīng)器中排出包含粗對苯二甲酸固體、催化劑、雜質(zhì)和溶劑的粗產(chǎn)品流，和b.不向粗產(chǎn)品流中添加新鮮乙酸，在50℃-200℃的溫度和30-200psig的壓力下于1分鐘或更短的時間內(nèi)從所述粗產(chǎn)品流中分離一部分溶劑和催化劑，以形成bi)包含所述分離的溶劑、催化劑和所述至少一種雜質(zhì)的母液流，和bii)包含剩余部分溶劑、催化劑、雜質(zhì)和相對于粗產(chǎn)品流中的固體含量來說濃度得到富集的粗對苯二甲酸固體的脫水粗對苯二甲酸組合物。
30.權(quán)利要求29的方法，其中母液組合物中包含乙酸和能使對二甲苯在氧的存在下液相氧化成對苯二甲酸的催化劑。
31.權(quán)利要求29的方法，其中母液組合物的流速降低至少25％。
全文摘要
一種制造對苯二甲酸的方法，包括a.從氧化反應(yīng)器中排出包含粗對苯二甲酸固體、催化劑、雜質(zhì)和溶劑的粗產(chǎn)品流，和b.不向粗產(chǎn)品流中添加新鮮乙酸，從所述粗產(chǎn)品流中分離一部分溶劑、催化劑和至少一種雜質(zhì)，以形成bi)包含所述分離的溶劑、催化劑和所述至少一種雜質(zhì)的母液流，和bii)包含剩余部分溶劑、催化劑、雜質(zhì)和相對于粗產(chǎn)品流中的固體含量來說富集的粗對苯二甲酸固體的脫水粗對苯二甲酸組合物。此方法的優(yōu)點在于能從母液流中除去更高濃度的雜質(zhì)和/或催化劑，和/或以更低的流速向雜質(zhì)去除和/或催化劑回收工序提供母液流，從而降低此工序中所需設(shè)備的尺寸。
文檔編號C07C51/42GK1968917SQ200580020087
公開日2007年5月23日 申請日期2005年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月18日
發(fā)明者R·B·謝潑德 申請人:伊斯曼化學(xué)公司