專利名稱：天然對苯二酸(“cta”)的回收方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生產和回收天然對苯二酸(“CTA”)的新方法。尤其是，本申請涉及用旋轉加壓過濾器和水洗滌來回收結晶對苯二酸。旋轉過濾器是在均勻壓強下使用，這樣可以簡化過濾器的結構、維護和操作。
天然對苯二酸(CTA)是純化對苯二酸生產中的中間產物，純化對苯二酸是有用的，例如用于聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的生產中。CTA是在液體溶劑中用對二甲苯直接氧化產生的。在其它文獻中，CTA回收的一般方法包括如下步驟1.從氧化反應的母液中結晶CTA；2.從其母液中分離結晶的CTA(包括液體反應溶劑、催化劑和不需要的副產品)；3.用新鮮的溶劑洗滌用上述方法回收的固體，以除去CTA固體材料中包含的殘余母液；4.在適當?shù)母稍锲髦懈稍锵礈旌蟮墓腆w，以除去溶劑和水分；5.將干燥的固體存放在儲存?zhèn)}庫中用于進一步處理。
因此，在將CTA用于其它反應之前，例如在生成PET之前，通常將其進一步處理以得到純化對苯二酸(PTA)。
從其母液中分離CTA的傳統(tǒng)方法包括在旋轉真空過濾器(RVF)中過濾淤漿(在80～100℃的溫度和0.3～0.7巴的壓力下)。本領域公知，RVF包括在箱子中旋轉的轉筒。當箱子受到輕微的壓力作用時(一般是1.05～1.4巴)，在轉筒的中心形成真空(一般是0.3～0.7巴)。相應地，所得到的箱子/轉筒的壓差一般在0.35～1.1巴的范圍內。理想地將轉筒分成3個區(qū)a)母液分離區(qū)；b)濾餅洗滌區(qū)；和c)固體卸料區(qū)。
來源于第一個區(qū)的CTA晶體只含有少量的副產品和催化劑(大部分副產品和催化劑留在溶液中)，但確實含有殘余母液(一般是10～15％)。為了除去這些雜質，在第二個區(qū)通常再用另外的溶劑來洗滌晶體，一般是以比率0.3～0.5m3溶劑/公噸CTA進行洗滌，以置換仍然夾帶的母液。然后在第三個區(qū)中，將固體從過濾器中卸出，通常被送到一個螺桿上，進料到干燥機中。然后將其時含有10～15％殘余溶劑的CTA干燥且儲存，其中干燥通常是在旋轉式干燥器中進行。因為它們需要真空泵、大型干燥機和儲存室，因此這些傳統(tǒng)方法需要很高的資金成本。
含有大部分副產品、催化劑和水(通常是在8～12％的重量百分比的范圍內)的母液的一部分被循環(huán)到氧化反應器中，一部分被送到溶劑回收區(qū)。由于對氧化反應有負面影響，循環(huán)回氧化反應器的母液中的含水率是一個關鍵值。被送到溶劑回收系統(tǒng)中的母液的水濃度也是一個關鍵值。溶劑回收系統(tǒng)首先包括去除副產品，其次包括蒸餾剩余的溶劑。本領域的技術人員將認識到與該操作聯(lián)系的操作成本直接與含水率成比例。
美國專利5,200,557(由美國石油公司(Amoco)申請)講述了在逆流階段用水從含有芳香羧酸(如對苯二酸)的濾餅中置換脂族羧酸(如醋酸)的方法，包括加壓過濾。該文獻講述了將存在于含有脂族羧酸(如醋酸)的母液中的芳香羧酸(如對苯二酸)的淤漿引進含有很多濾槽的旋轉加壓過濾器的濾餅形成室中。旋轉之后，將附著有所得的濾餅的濾槽然后傳送進洗滌室區(qū)域，該處是將通常加熱到85～95℃的水流引入濾槽以便在濾餅之上形成貯水池的部位。然后在維持貯水池的同時，在一定的壓力梯度下使水通過濾餅來實現(xiàn)置換洗滌，其中壓力梯度是在高于系統(tǒng)氣壓0.03～4.15巴的范圍內。在洗滌階段之后，為了除去濾餅中多余的水，在適當?shù)膲毫ο?，將濾槽然后傳送到一個不斷引進壓縮惰性氣體的干燥室中。然后在卸料室中將濾餅回收，而濾槽則在用另外的水刷洗后放入濾餅形成室，重復此工藝。據報道，本工藝形成的濾餅，以水的重量計算，水一般會占12-14％；以醋酸的重量計算，醋酸小于5000ppm，因而適合用于純化階段。含有不同濾槽的旋轉加壓過濾器需要復雜的機器設備，這增加了成本以及與設備維護有關的停工時間。
國際專利WO94/17892(由英國化學工業(yè)公司(ICI)申請)講述了在逆流階段用水從對苯二酸的濾餅中置換醋酸的方法，該方法是用位于含有惰性氣體氣氛的、壓力范圍一般在3～15巴的箱子中的帶式過濾器，在一般為80～150℃的溫度下，過濾從結晶器得到的淤漿。通過除去溶劑母液的主要部分，濾餅在帶狀區(qū)的第一個部分形成，然后在逆流中于帶狀區(qū)的剩余部分進行洗滌，洗滌以純洗滌介質開始(通常用水)。一般可以用空吸方法使壓力下降0.6巴，以便使洗滌介質和氣體通過濾餅。而且氣流被以逆流方式充入，以實現(xiàn)醋酸去除的提高。在用適當?shù)姆椒◤哪抢锍ワ柡痛姿嶂?，氣體可能被循環(huán)使用。這樣就得到了適合純化階段的已降低了醋酸含量的濾餅。具有不同過濾區(qū)的帶式過濾器需要復雜的機器設備，因為這需要較大的地方以適應帶式過濾器的長度，所以增加了成本和與設備維護有關的停工時間。
因此，需要有一個收集和分離CTA的新方法，該方法不需要像真空泵、干燥機和大型貯存?zhèn)}庫這樣的昂貴設備，也不需要像多區(qū)帶式或旋轉加壓過濾器這樣的昂貴設備，并且使包含在母液或用過的溶劑中的水分含量達到了最小化。本發(fā)明的申請者已經發(fā)現(xiàn)，可以用旋轉加壓過濾器(RPF)從母液中分離CTA晶體來改進這個過程。旋轉加壓過濾器與美國專利5,200,557中的方法不同，在于過濾介質處于均勻壓差下。RPF箱子的壓力略微高于最終結晶器的壓力(優(yōu)選的是從1.1～7.2巴)，優(yōu)選在110～180℃的溫度下操作。而且發(fā)現(xiàn)不需要專門的設備將濾餅卸到大氣壓力下。而且發(fā)現(xiàn)可以用水來洗滌CTA，這樣所得到的固體不需要干燥或貯存就可以被直接轉移到純化階段。而且發(fā)現(xiàn)RPF的使用使洗滌中所用水的用量最小化，以致溶劑中需要回收的水濃度也被最小化。
本發(fā)明的一個方面是天然對苯二酸的制備方法，其首先包括將含有結晶對苯二酸的并帶有雜質的液體淤漿引入一個高壓旋轉過濾器中，然后用高壓旋轉過濾器來過濾淤漿，其中過濾器處于均勻壓差下，然后收集至少一些固體部分。然后再用另外的溶劑和/或水洗滌固體部分。然后將洗滌后的固體部分轉移到卸料區(qū)，在這里固體部分與過濾介質分開。然后將從高壓旋轉過濾器中收集的固體卸到再次淤漿槽中，在這個槽中加入水以形成淤漿，其強度適合被抽到向純化區(qū)進料的槽中。
含有雜質的對苯二酸的淤漿可以來自任一種對苯二酸生產方案。這些方案在本領域是熟知的，并且這些方案對本發(fā)明的重要性很小。同樣地，用于過濾淤漿的特定高壓旋轉過濾器對本發(fā)明也不重要。可以使用任何能在大于大氣壓的壓力下操作的過濾系統(tǒng)。優(yōu)選地，對于標準操作條件來說，過濾區(qū)要足夠大以允許處理植物對苯二酸的全部產量，并且要能夠在低于1～8巴的氣壓下操作。合適的過濾器是BakerProcess Inc.銷售的Bird Young Rotary Filter。適合在本發(fā)明的儀器中使用的專門過濾器是具有1平方英尺過濾區(qū)的Bird Young Rotary Filter，該過濾器處理固體CTA的效率為1～3公噸/小時。
旋轉加壓過濾器基本上包括一個在加壓工藝中優(yōu)選地能被施壓的箱子，和一個蓋有過濾裝置的轉筒，例如布或等效的過濾裝置，該轉筒能被施以比箱子低的合適的壓力。
該轉筒是旋轉的，并且在其旋轉時，理想地每一點要通過三個區(qū)第一個區(qū)，在這里母液被除去；第二個區(qū)，在這里用溶劑和/或水洗滌固體，并且除去液體洗滌液；第三個區(qū)，在這里固體被卸出。
為了簡化操作，箱子的壓力優(yōu)選略高于緊靠加壓過濾器處理之前的處理步驟的壓力，因此一般在1.3～7.4巴的范圍內，優(yōu)選在3.0～6.5巴的范圍內，最優(yōu)選的是大約4.5巴。過濾在110～180℃的溫度范圍內完成，優(yōu)選在144～175℃的溫度范圍內，最優(yōu)選的是大約180℃。
箱子和轉筒中心的壓力差別應該在0.05～1.1巴的范圍內，優(yōu)選在0.3～0.7巴的范圍內，最優(yōu)選的是大約0.5巴。
正如本領域熟知的，從旋轉加壓過濾器除去的母液可以被回收，并且可以直接在生產過程中重新使用或送到溶劑回收區(qū)，以便從副產品中分離溶劑。
剩余的固體部分在轉筒上旋轉到可以再用另外的溶劑任意洗滌這些剩余固體部分的區(qū)域。雖然可以在本發(fā)明的洗滌階段使用任意量的溶劑，為了降低與加熱溶劑以達到工藝溫度有關的能量消耗，同時降低與處理用過的溶劑有關的成本，優(yōu)選的是溶劑使用量低于1.0立方米/公噸CTA。溶劑量優(yōu)選在0.1～0.5立方米/公噸CTA范圍內，更優(yōu)選在0.2到0.4立方米/公噸CTA范圍內，最優(yōu)選的是大約0.3立方米/公噸CTA。優(yōu)選的是在與過濾相同的溫度下完成洗滌，盡管這是為了方便而不是強制性的。用于洗滌固體材料的溶劑的溫度應該在50～180℃的范圍內，優(yōu)選在80～150℃的范圍內，最優(yōu)選的是大約110℃。優(yōu)選地，以逆流方式完成洗滌，這樣就會有兩個或多個洗滌區(qū)，將最純的洗滌液體用在最接近收集固體部分區(qū)的洗滌區(qū)，每一個洗滌區(qū)的濾出液被循環(huán)用于比較接近淤漿引入轉筒的區(qū)的洗滌區(qū)。在本領域內一般公知這種逆流洗滌。正如本領域熟知的，然后可以將洗滌溶液與母液混合，或單獨收集以重新用于生產過程或循環(huán)回生產過程。
然后再用另外的水洗滌剩余的固體部分。雖然可以在本發(fā)明的洗滌階段使用任意量的溶劑，為了降低用過的洗滌液中的含水量，優(yōu)選的是使用量低于0.5立方米/公噸CTA。含水量優(yōu)選在0.05～0.2立方米/公噸CTA的范圍內，最優(yōu)選的是大約0.15立方米/公噸CTA。優(yōu)選的是在與過濾相同的溫度下完成最后的洗滌，盡管這是為了方便而不是強制性的。用于從固體材料中置換溶劑的水的溫度應該在50～166℃的范圍內，優(yōu)選在100～160℃的范圍內，最優(yōu)選的是大約147℃。正如本領域熟知的，然后可以將用過的洗滌液與母液和/或溶劑洗滌液混合，或單獨收集。
在備選方案中，僅用水來完成洗滌，優(yōu)選的是用水量略多一些，但更優(yōu)選的是用水量仍然低于1.0立方米/公噸CTA，更優(yōu)選在0.12～0.4立方米/公噸CTA的范圍內，最優(yōu)選的是大約0.3立方米/公噸CTA。
在用水洗滌之后，固體材料被收集到卸料區(qū)，在這里可以將其用于進一步加工。優(yōu)選地，利用重力使固體CTA進入再次淤漿槽，該槽的壓力與卸料區(qū)的壓力相同。在固體轉移到再次淤漿槽之后，加入水，以使淤漿濃度在以重量為基礎時，其值在5～60％的范圍內，優(yōu)選的是在以重量為基礎時在20～50％的范圍內，更優(yōu)選的是在以重量為基礎時在26～31％的范圍內。應該計算加進去的水的合適溫度，以便得到再次淤漿槽中的淤漿溫度低于166℃，優(yōu)選在70～147℃的范圍內，最優(yōu)選在90～130℃的范圍內。然后將來自再次淤漿槽中的淤漿抽出到純化區(qū)，正如本領域熟知的，在這個區(qū)進行天然對苯二酸的氫化來產生PTA。
權利要求
1.一種用于制備天然對苯二酸的方法，其中包括a.將一種在脂族羧酸母液中含有帶雜質的結晶對苯二酸的淤漿引入由箱子和旋轉的轉筒組成的旋轉過濾器中，其中所述旋轉的轉筒的整個轉筒處于均勻的的分壓下；b.過濾所述的淤漿；c.用水洗滌固體部分；和d.至少收集一些固體部分。
2.如權利要求1所述的方法，其中進一步包括，在用水洗滌之前，用另外的脂族羧酸母液洗滌所述的固體部分。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中所述的洗滌是以逆流方式完成，這樣就會有兩個或更多的洗滌區(qū)，并且將最純的洗滌液用在最臨近固體部分收集區(qū)的洗滌區(qū)，且將每一個洗滌區(qū)的濾出液再循環(huán)到比較接近淤漿引入轉筒的區(qū)的洗滌區(qū)。
4.如權利要求1到3中的任一項所述的方法，其中所述轉筒內的壓強大于大氣壓。
5.如權利要求1到3中的任一項所述的方法，其中所述轉筒內的壓強大約等于大氣壓。
6.如權利要求1到3中的任一項所述的方法，其中所述轉筒內內的壓強小于大氣壓。
7.一種用于制備天然對苯二酸的方法，其中包括a.將一種在脂族羧酸母液中含有帶雜質的結晶對苯二酸的淤漿引入由箱子和旋轉的轉筒組成的旋轉過濾器中，其中所述旋轉的轉筒的整個轉筒處于均勻的的分壓下，并且所述轉筒內的壓強大約等于或大于大氣壓；b.過濾所述淤漿；和c.至少收集一些固體部分。
8.如權利要求7所述的方法，其中所述固體部分是在步驟b中過濾之后洗滌。
9.如權利要求8所述的方法，其中所述洗滌劑是用另外的脂族羧酸母液。
10.如權利要求8所述的方法，其中所述洗滌劑是水。
11.如權利要求8所述的方法，其中所述固體部分首先用另外的脂族羧酸母液洗滌，然后用水洗滌。
12.如權利要求1到11中的任一項所述的方法，其中所述在脂族羧酸母液中含有帶雜質的結晶對苯二酸的淤漿是連續(xù)地引入所述旋轉過濾器中。
13.如權利要求1到12中的任一項所述的方法，其進一步包括將收集的固體部分傳送到再次淤漿槽中，其中再次淤漿槽中的壓強不高于固體收集區(qū)的壓強；和將固體與水混合以得到所需濃度的進一步加工的淤漿。
14.如權利要求13所述的方法，其中，以重量為基礎計算，所述再次淤漿槽中的固體濃度在5～60％的范圍內。
15.如權利要求14所述的方法，其中，以重量為基礎計算，所述再次淤漿槽中的固體濃度在20～50％的范圍內。
16.如權利要求15所述的方法，其中，以重量為基礎計算，所述再次淤漿槽中的固體濃度在26～31％的范圍內。
17.如權利要求2到6，9或11到16中的任一項所述的方法，其中所述洗滌溶劑的溫度在50～180℃的范圍內。
18.如權利要求17所述的方法，其中所述洗滌溶劑的溫度在80～180℃的范圍內。
19.如權利要求18所述的方法，其中所述洗滌溶劑的溫度是110℃。
20.如權利要求2到6，9或11到19中的任一項所述的方法，其中所述固體部分被洗滌時，每噸固體所用溶劑量小于1.0m3。
21.如權利要求20所述的方法，其中所述固體部分被洗滌時，每噸固體所用溶劑量在0.2～0.4m3的范圍內。
22.如權利要求21所述的方法，其中所述固體部分被洗滌時，每噸固體所用溶劑量是0.3m3。
23.如權利要求1到6，或10到16中的任一項所述方法，其中所加水的溫度在50～166℃的范圍內。
24.如權利要求23所述的方法，其中所加水的溫度在100～160℃的范圍內。
25.如權利要求24所述的方法，其中所加水的溫度是147℃。
26.如權利要求1到6，10到16或22到25中的任一項所述的方法，其中所述固體部分被洗滌時，每噸固體所用溶劑量小于0.5m3。
27.如權利要求26所述的方法，其中所述固體部分被洗滌時，每噸固體所用溶劑量在0.05～0.2m3的范圍內。
28.如權利要求27所述的方法，其中所述固體部分被洗滌時，每噸固體所加的水是0.15m3。
29.如權利要求1到28中的任一項所述的方法，其中所述溫度是釋放到一個獨立的槽中。
30.一種用于制備天然對苯二酸的方法，其中包括a.將含有帶雜質的結晶對苯二酸的液體淤漿引入高壓旋轉過濾器中；b.過濾所述淤漿，至少收集一些所述固體部分；c.用水洗滌所述固體部分；d.從卸料區(qū)收集已洗滌的固體部分；e.將收集的已洗滌過的固體部分傳送到再次淤漿槽中，其中再次淤漿槽中的壓強不高于固體收集區(qū)的壓強；和f.用另外的水稀釋收集的已洗滌過的固體部分，以形成合適濃度淤漿；g.將所述淤漿抽到純化區(qū)；h.收集母液和洗滌水。
31.如權利要求30所述的方法，其中，以重量為基礎計算，所述再次淤漿槽中的固體濃度在5～60％的范圍內。
32.如權利要求31所述的方法，其中，以重量為基礎計算，所述再次淤漿槽中的固體濃度在20～50％的范圍內。
33.如權利要求32所述的方法，其中，以重量為基礎計算，所述再次淤漿槽中的固體濃度在26～31％的范圍內。
34.如權利要求33所述的方法，其中所述洗滌水的溫度在50～166℃的范圍內。
35.如權利要求34所述的方法，其中所述洗滌水的溫度在100～160℃的范圍內。
36.如權利要求35所述的方法，其中所述洗滌水的溫度是147℃。
37.如權利要求30到36中的任一項所述的方法，其中所述固體部分被洗滌時，每噸固體所用溶劑量小于1.0m3。
38.如權利要求37所述的方法，其中所述固體部分被洗滌時，每噸固體所用溶劑量在0.2～0.4m3的范圍內。
39.如權利要求38所述的方法，其中所述固體部分被洗滌時，每噸固體所用溶劑量是0.3m3。
40.如權利要求30到39中的任一項所述的方法，其中，所述溫度是釋放到一個獨立的槽中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備天然對苯二酸的方法，該方法首先包括將一種在脂族羧酸母液中含有帶雜質的結晶對苯二酸的淤漿引入由箱子和旋轉的轉筒組成的旋轉過濾器中，其中所述旋轉的轉筒的整個轉筒處于均勻的分壓下，并且轉筒內的壓強大約等于或大于大氣壓，然后過濾所述淤漿；最后至少收集一些固體部分。本發(fā)明的其它方面包括將原始淤漿連續(xù)地加入旋轉過濾器中，再用另外的脂族羧酸母液、水或兩者的混合物洗滌固體部分。然后將固體部分轉移到再次淤漿槽中，其中再次淤漿槽的壓強不高于固體收集區(qū)的壓強。本發(fā)明也涉及制備天然對苯二酸的方法，其中包括將在脂族羧酸母液中含有帶雜質的結晶對苯二酸的淤漿引入由箱子和旋轉的轉筒組成的旋轉過濾器中，其中所述旋轉的轉筒的整個轉筒處于均勻的的分壓下，然后過濾所述淤漿，用水洗滌固體部分，最后至少收集一些固體部分。本發(fā)明的其它方面包括將原始淤漿連續(xù)地加入旋轉過濾器中，再用脂族羧酸母液洗滌。轉筒內壓強可以小于、大于或大約等于大氣壓。然后將固體部分轉移到再次淤漿槽中，其中再次淤漿槽的壓強與固體收集區(qū)的壓強相等。
文檔編號C07C51/47GK1424996SQ00818640
公開日2003年6月18日 申請日期2000年11月30日 優(yōu)先權日2000年1月25日
發(fā)明者L·皮拉斯, S·斯凱納, M·基亞雷利, L·索羅 申請人:因卡國際公司