專利名稱：生產(chǎn)精制的芳族二羧酸的結(jié)晶方法
背景技術(shù)：
對苯二甲酸(TPA)是一種制備用于制造聚酯薄膜、包裝材料和瓶子的線型聚酯樹脂的基本構(gòu)件。用于制造這種聚酯樹脂的TPA必須滿足一定的最低純度要求。對苯二甲酸的精制狀況主要是指沒有高濃度的4-對羧基苯甲醛(4-CBA)和對甲苯甲酸，所述這兩種酸在粗制的市售等級的對苯二甲酸中大量存在。CBA和甲苯甲酸都是在催化氧化對二甲苯以制造TPA的過程中形成的部分氧化產(chǎn)物。被精制的形式也是指不存在使粗料呈現(xiàn)特有的黃色調(diào)的發(fā)色體。所述發(fā)色體是具有苯偶酰、芴酮和/或蒽醌結(jié)構(gòu)的芳族化合物。4-CBA和對甲苯甲酸對聚合過程特別不利，因為它們在對苯二甲酸和乙二醇進行縮合反應(yīng)以制備聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)的過程中起鏈終止劑的作用。
為從粗制TPA獲得精制的對苯二甲酸(PTA)，通過氫化4-CBA和發(fā)色體，將4-CBA變成對甲苯甲酸，將發(fā)色體變成為其為無色固體的化合物。一般在固定化或固定床催化劑存在下，將溶于溶劑如水中的粗制對苯二甲酸進行雜質(zhì)的液相氫化。以高收率將4-CBA轉(zhuǎn)化成對甲苯甲酸。
氫化工藝采用0.5-20巴絕壓-bara(0.05-2.0Mpa)的氫氣分壓，在250℃-280℃的高溫下進行。在加入到氫化反應(yīng)器中TPA水溶液中的TPA濃度一般為15-30wt％。通常地將氫化的產(chǎn)物流通入一系列結(jié)晶單元，其中將精制的對苯二甲酸(PTA)以易于過濾和干燥的結(jié)晶形式從溶液結(jié)晶出來。
美國專利3,452,088描述了分段平衡結(jié)晶技術(shù)，該文獻公開了在多段中由背壓調(diào)節(jié)的溶劑受控蒸發(fā)或閃蒸，以控制結(jié)晶氫化產(chǎn)物流的速率。US3542088公開了應(yīng)當避免將氫化后物流的溫度降至低于165℃的驟冷，這是由于驟冷或突然冷卻會促使其它雜質(zhì)，特別是對甲苯甲酸的共沉淀，而該雜質(zhì)污染精制的TPA產(chǎn)物。在美國專利3,931,305中，以更籠統(tǒng)的術(shù)語重復(fù)了此注意事項，該文獻陳述的是“盡管保持了多于足夠多的溶劑水以防止對甲苯甲酸的飽和或過飽和，然而對甲苯甲酸還是從溶液中析出，因此這樣的污染現(xiàn)象在一定程度上是反常的”。美國專利3,452,088提出污染現(xiàn)象以某種方式取決于結(jié)晶速率以及結(jié)晶的最終溫度和產(chǎn)物分離，并且不僅僅取決于溶液中對甲苯甲酸的濃度。美國專利3,931,305推斷，決定最終TPA產(chǎn)物中對甲苯甲酸濃度的主要因素是對氫化后溶液進行閃蒸的最低溫度。它與冷卻到此溫度下的速率關(guān)系不大。該專利測定，當粗制原料的濃度為500ppm-6,000ppm時，為在最終TPA產(chǎn)物中獲得低于150ppm的對甲苯甲酸濃度，121至149℃之間的最終過濾溫度是理想的。
美國專利3,931,305公開了在一串串聯(lián)的結(jié)晶器中結(jié)晶TPA的系統(tǒng)中，在低于160至182℃的溫度下，TPA的溫度關(guān)聯(lián)沉淀成為關(guān)鍵。因此，’305專利推薦在達到閾值前使大部分TPA結(jié)晶出來，以使對甲苯甲酸的污染最小化。更具體地，’305專利公開了在前兩個結(jié)晶區(qū)中，在160-182℃的溫度下，75-95％原始溶解的TPA以基本相等的份量結(jié)晶，然后，其余5-25％原始溶解的TPA以降低增量的份量結(jié)晶。
對于回收基本不含對甲苯甲酸的TPA所設(shè)的另一個限制是，從結(jié)晶母液分離TPA固體的最低操作溫度。根據(jù)以上所引用的專利文獻，此溫度在水溶劑的正常沸騰溫度以上。因此，任何從結(jié)晶母液分離TPA固體的方法都必須在超過大氣壓的壓力下進行。這樣的操作限制，要求分離設(shè)備具有比其在大氣壓下或接近大氣壓的相似設(shè)備更為堅固的構(gòu)造。因此，從資金投資成本的觀點來看，使用大氣壓或接近大氣壓的分離設(shè)備是理想的。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了使用串聯(lián)結(jié)晶器序列，從氫化產(chǎn)物回收精制的TPA產(chǎn)物的方法，由粗制TPA溶液的氫化獲得該氫化產(chǎn)物。本發(fā)明提供了一種對苯二甲酸結(jié)晶的回收方法，基于對苯二甲酸的重量計，該對苯二甲酸包含低于每一百萬重量份之150份(ppmw)的對甲苯甲酸，所述方法包括如下步驟(1)在足以使溶劑保持在液相的壓力下，提供包含10-35wt％溶解的對苯二甲酸的溶液，基于存在的對苯二甲酸重量計，該對苯二甲酸含有溶于其中的150-1100ppmw對甲苯甲酸，該溶液的溫度為260-320℃；(2)將步驟(1)的溶液加入到包括多個串聯(lián)結(jié)晶器的結(jié)晶區(qū)中，其中通過順次降低壓力和溫度，速控蒸發(fā)冷卻溶液以使對苯二甲酸結(jié)晶，其中在結(jié)晶區(qū)末端的溶液壓力為環(huán)境壓力或更低；(3)將從結(jié)晶器蒸發(fā)的溶劑冷凝，在從其獲得溶劑的結(jié)晶器之后的點，將被冷凝的溶劑返回到結(jié)晶區(qū)；以及(4)通過在環(huán)境壓力下液體固體分離來回收固體結(jié)晶對苯二甲酸，基于對苯二甲酸的重量計，其包含小于150份ppmw的對甲苯甲酸。
根據(jù)本發(fā)明，將從構(gòu)成結(jié)晶區(qū)的至少一個結(jié)晶器蒸發(fā)的溶劑冷凝和循環(huán)到一個后續(xù)的結(jié)晶器段。由我們的新穎方法提供的優(yōu)點包括以具有較少“細?！?即TPA小晶體或粒子)的改進結(jié)晶形式回收對苯二甲酸，該細?？稍赥PA的處理和輸送中引起問題。另一個優(yōu)點是在環(huán)境或近似為環(huán)境壓力下回收產(chǎn)物。
為獲得與美國專利3,931,305所示的各段TPA的相同回收率，在本發(fā)明的方法中可以將溫度彼此更接近地分段，由此使得氫化后物流的驟冷在絕大部分TPA從溶液中結(jié)晶出來的溫度下最小化。此敘述的必然結(jié)果也是真實的在美國專利3,931,305中所示的溫度下，當系統(tǒng)如本發(fā)明中所述操作時，更多TPA會在所述單元溫度下從溶液中結(jié)晶。對于給定的停留時間和生產(chǎn)率，由于溶液中的初始TPA濃度遠為更高，同時仍要求最終產(chǎn)物流中相同的懸浮固體含量，由在此所述方法要求的結(jié)晶器容積遠小于由已知方法要求的容積。所需的更小體積的結(jié)晶器導(dǎo)致成本大幅度節(jié)約。根據(jù)報導(dǎo)，在更高的溫度下結(jié)晶TPA導(dǎo)致與TPA共結(jié)晶的對甲苯甲酸更少。從在美國專利3,931,305中描述的方法和臨界溫度范圍來看，這進一步和本發(fā)明方法形成對比。
冷凝溶劑直接回到它從其蒸發(fā)的結(jié)晶器段的循環(huán)，通常已知為總回流，并不滿足本發(fā)明的要求，這是由于這樣的回流物流的作用是作為稀釋充滿TPA進料物流的另外進料物流。這一總進料材料的增加要求容器體積的變大，以維持可能不是需要的給定停留時間。
附圖簡述附圖是說明采用本發(fā)明原理的結(jié)晶對苯二甲酸回收方法的工藝流程圖。在圖中顯示和以下更詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，盡管本發(fā)明易受各種形式實施方案的影響，然而，應(yīng)認為本公開內(nèi)容作為本發(fā)明的例示而不是對說明的具體實施方案的限制。
詳細描述粗制芳族二羧酸如TPA可以由各種已知氧化方法制備。例如，可以在氧化催化劑和脂族羧酸溶劑存在下，在第一反應(yīng)器中將對二甲苯與氧氣或含氧氣體接觸。在第一反應(yīng)器中，在第一溫度下發(fā)生對二甲苯的催化氧化，以生產(chǎn)中間體產(chǎn)物。將中間體產(chǎn)物加入到第二反應(yīng)器中，其中將第一反應(yīng)器產(chǎn)物與氧氣接觸，在等于3％或小于第一反應(yīng)器體積流量的第二體積流量下，將氧氣加入到第二反應(yīng)器中。在第二反應(yīng)器中蒸煮中間體產(chǎn)物以生產(chǎn)精制產(chǎn)物?；蛘?，可以在循環(huán)流反應(yīng)器中生產(chǎn)TPA，其中在溶劑和氧化催化劑存在下，使對二甲苯與氧氣接觸。根據(jù)這一另外的方法，將包含至少50％氧氣的氣體引入循環(huán)流反應(yīng)器。將反應(yīng)器保持在100-200℃的溫度和6.9-13.8巴表壓-barg(100-200磅每平方英寸-psig)的壓力下。將內(nèi)容物在反應(yīng)器中保持30-90分鐘的停留時間。粗制TPA的另一種制備方法包括在連續(xù)平推流反應(yīng)區(qū)中氧化30∶1溶劑-對二甲苯混合物，該平推流反應(yīng)區(qū)由多個平推流反應(yīng)器、多個連續(xù)攪拌罐反應(yīng)器或兩者的組合形成。連續(xù)平推流反應(yīng)區(qū)的入口溫度小于其出口溫度。
例如，采用常規(guī)固體-液體分離技術(shù)，從氧化過程回收通過氧化對二甲苯生產(chǎn)的粗制對苯二甲酸(CTA)固體。CTA一般包含雜質(zhì)如4-CBA、芴酮和對甲苯甲酸。例如，CTA固體中4-CBA和對甲苯甲酸的合并總濃度典型地為150-1,100ppmw，更典型地150-900ppmw，和仍然更典型地150-500ppmw。
CTA的精制包括氫化CTA以將CBA轉(zhuǎn)化成對甲苯甲酸，將發(fā)色體或發(fā)色體的前體轉(zhuǎn)化成無色化合物。在溶劑如乙酸或者優(yōu)選水中提供10-35wt％CTA固體，優(yōu)選25-35wt％CTA的CTA溶液。通過加熱溶劑或CTA的淤漿到足以在所需濃度下溶解CTA的溫度，如260-320℃的溫度而形成CTA溶液。使用溶劑(如水)的260-320℃溶液溫度要求將該溶液保持在高壓下，所述高壓是，例如46.9-113巴絕壓-bara(680-1640磅每平方英寸絕壓(psia))。
在氫化催化劑，如在催化劑載體材料上的VIII族貴金屬存在下，通過液體溶液與氫氣接觸，而將CTA溶液進行液相氫化，以引起某些雜質(zhì)氫化成其它化合物。對于粗制TPA，將芴酮和4-CBA分別轉(zhuǎn)化成芴和對甲苯甲酸。假定將4-CBA基本完全轉(zhuǎn)化為對甲苯甲酸，并假定加入到氫化反應(yīng)器的CTA溶液的4-CBA和對甲苯甲酸的合并總濃度為150-1,100ppmw，基于存在的TPA計，則在來自氫化反應(yīng)器110的產(chǎn)物流中對甲苯甲酸的單獨濃度為150-1,100ppmw。相似地，如果加入到氫化反應(yīng)器的溶液中4-CBA和對甲苯甲酸的合并總濃度為150-900ppmw或150-500ppmw，并假定基本完全的4-CBA轉(zhuǎn)化，在來自氫化反應(yīng)器的產(chǎn)物流中對甲苯甲酸的濃度分別為150-900ppmw或150-500ppmw。
氫化產(chǎn)物流的溫度一般為260-320℃。將氫化產(chǎn)物流加入到包括多個串聯(lián)的結(jié)晶器段或結(jié)晶器序列的結(jié)晶區(qū)中，該結(jié)晶器段一同操作以將氫化之后物流的溫度降低到更低的溫度，典型地75-150℃，更典型地為90-110℃。溫度的降低伴隨著TPA以白色結(jié)晶固體的形式從溶液的并流沉淀。使用常規(guī)固液分離設(shè)備如離心或旋轉(zhuǎn)真空過濾器，將在最后結(jié)晶段中的結(jié)晶TPA從溶劑分離。結(jié)晶區(qū)可包括2-8個，優(yōu)選3-6個，最優(yōu)選4或5個結(jié)晶器或結(jié)晶段。用于工藝的結(jié)晶器段的數(shù)目可影響最終產(chǎn)物的質(zhì)量。串聯(lián)結(jié)晶器段序列的溫度的正確分段會增加相對于對甲苯甲酸的最終產(chǎn)物純度。
多個結(jié)晶器段包括第一和最后結(jié)晶器段。在第一結(jié)晶器段中的溫度通常為200-260℃，在最后結(jié)晶器段中的溫度通常為80-100℃。從第一到最后結(jié)晶器段，結(jié)晶器段的操作溫度可連續(xù)更低。最后結(jié)晶器段產(chǎn)生產(chǎn)物淤漿，該淤漿包含以固體為基礎(chǔ)計小于25ppm的4-CBA和小于150ppmw的對甲苯甲酸。根據(jù)本發(fā)明，通過降低第一結(jié)晶器或結(jié)晶器段中的壓力(如與進料物流壓力相比)，通過控速蒸發(fā)冷卻(或閃蒸)來冷卻氫化進料物流，使芳族二羧酸如TPA在第一結(jié)晶器段中結(jié)晶。將從結(jié)晶器作為蒸氣除去的溶劑冷凝，在從其除去溶劑蒸氣的結(jié)晶器下游的點，將一些或所有冷凝的溶劑返回到結(jié)晶區(qū)。在第二結(jié)晶器段中，在低于第一溫度的第二溫度下結(jié)晶另外的芳族二羧酸，同時使得溶劑蒸發(fā)?？梢詫脑谇笆鼋Y(jié)晶器中產(chǎn)生的溶劑蒸氣冷凝的溶劑和/或新鮮溶劑加入到第二結(jié)晶器段。
多個結(jié)晶器段的每一個具有進入和離開結(jié)晶器段的材料的質(zhì)量流量。進入第一結(jié)晶器段的材料的質(zhì)量流量可等于離開最后結(jié)晶器段的材料質(zhì)量流量的0.7-1.3倍。優(yōu)選，進入第一結(jié)晶器段的材料的質(zhì)量流量基本等于離開最后結(jié)晶器段的材料的質(zhì)量流量。
本發(fā)明方法的每個結(jié)晶器段具有多個操作相似性，其包括以下主要元件
1.裝配有攪拌裝置如一個或多個槳葉的結(jié)晶單元或容器(結(jié)晶器)；2.到結(jié)晶器的進料管線；3.從結(jié)晶器除去產(chǎn)物的管線；4.從結(jié)晶器除去溶劑餾出物或蒸氣的管線，其通向冷凝一些或所有溶劑蒸氣的冷凝器；以及5.用于將在冷凝器中冷凝的液體加入到結(jié)晶區(qū)下游點或部分的溶劑進料管線。
結(jié)晶單元是包含TPA結(jié)晶淤漿的充分混合的恒定體積容器。溶劑一般是在結(jié)晶器操作溫度下被TPA飽和的水。也可以使用其它溶劑，如乙酸。每個結(jié)晶單元的操作溫度與進料物流溫度和濃度共同決定了每個段中會結(jié)晶多少TPA。為結(jié)晶更多的TPA，必須將溫度降低至這種程度TPA在溶劑(如水)中的溶解度被降低以使得更多的TPA結(jié)晶。單獨的壓力控制決定了結(jié)晶單元的操作溫度。可以使用例如，但不限于，餾出物管線中的閥門，通過調(diào)節(jié)結(jié)晶單元的背壓來實現(xiàn)壓力控制。
由于壓力的降低(相對于對結(jié)晶單元的進料物流的壓力)，溶劑蒸發(fā)并將溶劑從結(jié)晶單元作為蒸氣除去，由此濃縮溶液。一部分TPA沉淀物在容器中已經(jīng)存在的晶體上結(jié)晶，一部分TPA則作為單獨的新晶體成核。從液相向固相轉(zhuǎn)移的TPA數(shù)量是結(jié)晶器操作溫度(由壓力降低控制)和在該溫度下TPA的平衡濃度的函數(shù)。
一般在包含在其中的淤漿表面以下，向容器的基部加入對第一結(jié)晶器的進料，其中靜壓頭更高。在結(jié)晶單元中此點處增大的壓力和圍繞的液體防止了過度閃蒸。在結(jié)晶單元中提供攪拌設(shè)備如槳葉。當將氫化反應(yīng)器產(chǎn)物流在充分混合的區(qū)域引入第一結(jié)晶單元時，可以使促使形成小(或細)晶體的局部高度過飽和最小化。
從每個結(jié)晶單元連續(xù)抽出產(chǎn)物流。將產(chǎn)物流優(yōu)選從結(jié)晶單元的充分混合區(qū)除去，以使產(chǎn)物流的內(nèi)容物代表每個結(jié)晶單元中總體內(nèi)容物的平均狀況。將產(chǎn)物流加入到在更低溫度下操作的接續(xù)或后續(xù)的結(jié)晶器段中，優(yōu)選加入到下一結(jié)晶單元的充分混合區(qū)中。由于每個接續(xù)結(jié)晶單元在更低溫度下操作，一部分殘留在溶液中的TPA結(jié)晶，結(jié)晶多少由在第二結(jié)晶單元124操作溫度下平衡的TPA濃度確定。
如上所述，將溶劑餾出物或蒸氣從第一和后續(xù)的結(jié)晶器段連續(xù)除去并輸送到冷凝器以冷卻和冷凝蒸氣。可以在此點冷凝一部分或所有的餾出物。此外，也可以在冷凝器中完成到基本低于沸點的溫度的蒸氣的過冷卻。在從其從其將溶劑作為蒸氣除去的結(jié)晶器下游的點，將一些或所有冷凝的溶劑返回到結(jié)晶區(qū)。優(yōu)選，通過將冷凝的溶劑加入到從其將溶劑作為蒸氣除去的結(jié)晶器的除去產(chǎn)物管線，將冷凝的溶劑循環(huán)到結(jié)晶區(qū)。沒有返回或者循環(huán)到結(jié)晶區(qū)的任何冷凝溶劑可用于TPA精制系統(tǒng)中的其他地方，如用于制備至氫化反應(yīng)器的CTA溶液進料。最終結(jié)晶單元的作用是用作淤漿的儲存器，在固液分離步驟之前儲存淤漿。第二和后續(xù)的結(jié)晶器以相似于第一結(jié)晶器段的方式操作。
可以將從上游結(jié)晶器段冷凝的溶劑循環(huán)到緊接的下游結(jié)晶器段，或循環(huán)到不同于緊接的下游結(jié)晶器段的結(jié)晶器段?？梢詫⒗淠軇┖托迈r溶劑都提供到一個后續(xù)的結(jié)晶器段。
可以在與除去產(chǎn)物流的結(jié)晶器段的操作溫度相同，或基本相同的溫度下，使用稀釋液體(如水)來稀釋來自任何一個或所有結(jié)晶器段的產(chǎn)物流。向產(chǎn)物流中加入稀釋液體具有降低TPA和產(chǎn)物流中存在的任何雜質(zhì)的總體濃度的效果。如果不將稀釋液體加入到來自每個結(jié)晶器的產(chǎn)物流中，則在每個產(chǎn)物流中的TPA總濃度會持續(xù)升高。在沒有循環(huán)稀釋液體的結(jié)晶過程中，來自氫化反應(yīng)器的產(chǎn)物流在這樣的濃度下，使得過程會在最終結(jié)晶器段之后得到預(yù)先確定的固體TPA濃度保持值(ho1dup)。即，通過已知加入和除去的液體數(shù)量和通過已知結(jié)晶TPA數(shù)量，可以確定固體TPA濃度保持值。通過向來自每個結(jié)晶器段的產(chǎn)物流中加入稀釋液體(也許是水)，則在初始進料物流中要求的稀釋度就低得多。
加入到產(chǎn)物流中的稀釋液體可以來自多種來源。首先，可以將來自結(jié)晶器段的冷凝物(從該結(jié)晶器段抽出產(chǎn)物)冷凝，并部分或完全循環(huán)到來自該段的產(chǎn)物流中。其次，可以以大于、小于或等于以餾出物形式除去的液體數(shù)量的數(shù)量來使用新鮮溶劑(如水)供給。第三，如果使用多于一個結(jié)晶器段，可以將來自不同于緊接的先前段的一段的冷凝物循環(huán)到所需的結(jié)晶器段。通常將此冷凝物加熱到與先前結(jié)晶器段操作溫度相同的溫度。
在每種情況下，將一部分或所有的冷凝溶劑循環(huán)到供應(yīng)結(jié)晶器段的產(chǎn)物進料，或?qū)⒘硗獾娜軇┨峁┑浇Y(jié)晶器段或可以使用兩者的組合。如果提供多于兩個結(jié)晶器段，則提供到每個結(jié)晶器段的溶劑百分比可以變化。例如，可以向一些結(jié)晶器段提供數(shù)量等于在先前段中蒸發(fā)的數(shù)量的溶劑，和可以不向一些結(jié)晶器段提供溶劑。
稀釋液體返回到系統(tǒng)中的加入點可以是在結(jié)晶器之間傳輸管線中的某一點。此管線通常包含閥門以控制從一個結(jié)晶器段到下一個的產(chǎn)物流量。由結(jié)晶器段的體積除以來自結(jié)晶器段的產(chǎn)物淤漿體積流量，得到結(jié)晶器段的停留時間。作為對傳輸管線/進料管線加入的替代方案，可以將稀釋液體直接加入到結(jié)晶單元中。在此情況下，優(yōu)選在液體表面下，最優(yōu)選在結(jié)晶單元的基部，在充分混合的區(qū)域中加入稀釋液體。
當將來自每個結(jié)晶單元的所有餾出物循環(huán)到來自結(jié)晶單元的產(chǎn)物流時，進入結(jié)晶器段的TPA濃度彼此相等而不管TPA在液相或固相中。因此，原始進料物流液體TPA濃度大約等于最終產(chǎn)物固體保持值濃度，條件是少部分TPA保留在溶液中并且不結(jié)晶。
與沒有冷凝溶劑的下游循環(huán)的順序TPA結(jié)晶過程相比，從氫化反應(yīng)器到第一結(jié)晶單元的物流可以更加濃縮和具有降低的流量。同樣，從一個結(jié)晶器段到下一個的進料流量的降低導(dǎo)致產(chǎn)物流量的降低。為采用降低的進料流量保持預(yù)定的停留時間，必須降低結(jié)晶單元的體積。例如，采用基本恒定的流量，上游，更高溫度和下游，更低溫度結(jié)晶單元可具有基本相等的體積，而仍然具有相同的停留時間。
一般情況下，選擇多個結(jié)晶器段溫度分布的策略是選擇這樣的溫度，該溫度在每個段中比之前的一段結(jié)晶更少量的TPA。已經(jīng)證實，此技術(shù)不僅僅在每個下游段中結(jié)晶更少量的TPA，而且使由對甲苯甲酸造成的污染最小化。最大程度利用這一機理的理想情況是在一系列無限多的結(jié)晶器段中，采用接近間歇方式的條件。在本發(fā)明中，由于更高的TPA濃度會引起更多的TPA在更高溫度下(在上游段中)結(jié)晶，原始進料物流中更高的TPA濃度加強了一機理。
來自最終結(jié)晶器的除去產(chǎn)物管線向常規(guī)固液分離設(shè)備進料，用于回收包含小于150ppmw對甲苯甲酸的結(jié)晶TPA產(chǎn)物。由于最后結(jié)晶器段的溫度可低于溶劑的正常沸點，可以使用真空過濾器(代替壓濾器)?？梢栽谂懦龅礁稍锲髦?，將濕結(jié)晶TPA洗滌。收集過濾的母液和用于洗滌的流體用于循環(huán)到氫化步驟?？梢郧宄徊糠譃V液液體以降低系統(tǒng)中雜質(zhì)的積累。
參考附

圖1，將溶劑如水和固體粗制對苯二甲酸(CTA)加入到CTA溶解容器160中。在溶解容器160中，采用溶劑比如水稀釋CTA固體至10-35wt％CTA固體的濃度，更典型地25-35wt％CTA固體的濃度。使稀釋的CTA固體達，如260℃-320℃的溫度，該溫度足以溶解所有的CTA固體。在升高的溫度和壓力下，使CTA固體進入溶液。將CTA的溶液與氫氣一起加入到氫化反應(yīng)器110中，其中在液相中氫化存在的雜質(zhì)。氫化反應(yīng)器110包含一個或多個常規(guī)催化劑的床(如在催化劑載體材料上的VIII族貴金屬)。將氫化產(chǎn)物從氫化反應(yīng)器110除去，通過閥門130，在包含在于容器122中淤漿的表面以下，靠近容器122的基部的點，其中靜壓頭更高，送到第一結(jié)晶單元122。在第一結(jié)晶單元122中以及其它結(jié)晶單元中提供攪拌設(shè)備如槳葉170。
通過導(dǎo)管140從第一結(jié)晶單元122連續(xù)除去產(chǎn)物流。將產(chǎn)物流從結(jié)晶單元122的充分混合區(qū)除去，使得產(chǎn)物流的內(nèi)容物代表結(jié)晶單元122中總體內(nèi)容物的平均狀況。將產(chǎn)物流通過閥門134送到第二、接續(xù)結(jié)晶器容器124，該結(jié)晶器容器124在比結(jié)晶器122中壓力和溫度更低的壓力和溫度下操作。將產(chǎn)物流加入到結(jié)晶單元124的充分混合區(qū)中。由于接續(xù)結(jié)晶單元124在更低的溫度下操作，一部分殘留在溶液中的TPA結(jié)晶，結(jié)晶多少由在第二結(jié)晶單元124操作溫度下平衡的TPA濃度確定。
將溶劑從第一結(jié)晶器段122通過導(dǎo)管142連續(xù)除去并送到冷凝器換熱器150以冷卻，其中冷凝所有或一部分溶劑。也可以采用換熱器將蒸氣過冷卻到明顯低于沸點的溫度。將一部分或所有的冷凝溶劑通過閥門136加入到產(chǎn)物流140中?？梢酝ㄟ^導(dǎo)管144除去不循環(huán)到產(chǎn)物流的任何冷凝溶劑。第二結(jié)晶器段容器124以與第一結(jié)晶器段110相似的方式操作，并包括結(jié)晶單元124，在結(jié)晶單元124中有槳葉172。將產(chǎn)物從結(jié)晶單元124通過導(dǎo)管146除去。將溶劑蒸氣從第二結(jié)晶單元124除去，送到冷凝溶劑蒸氣的冷凝器152，將冷凝的溶劑通過閥門138循環(huán)和/或通過導(dǎo)管148除去。可以通過管線143和/或管線147將新鮮的、另外的溶劑(如水)加入到圖1所示的順序結(jié)晶系統(tǒng)中。
將結(jié)晶產(chǎn)物從結(jié)晶器124通過導(dǎo)管146除去，通過閥門137傳輸?shù)焦桃悍蛛x區(qū)180。在最后結(jié)晶段的溫度可低于溶劑的正常沸點，它使固液分離成為真空過濾器。固液分離180在第一區(qū)中從結(jié)晶濾餅除去母液。然后在第二區(qū)中洗滌結(jié)晶濾餅。
實施例由如下實施例進一步說明本發(fā)明的新穎結(jié)晶方法。
對比例表1中報導(dǎo)的這一對比例的數(shù)據(jù)取自美國專利3,931,305的實施例8。在六個結(jié)晶器段中的每一個進行順序的蒸發(fā)性冷卻，而沒有從每個結(jié)晶器段蒸發(fā)的溶劑的任何循環(huán)。在表1中，樣品位置表示在順序結(jié)晶系統(tǒng)中的點，在其中測量溫度和采集樣品以測量存在的重量百分比固體TPA，段表示在6個結(jié)晶器段序列中的結(jié)晶器段，段1-段2表示從在第一和第二結(jié)晶器之間的產(chǎn)物流取樣，Temp表示以℃計的溫度，TPA固體表示總重量百分比，基于加入到結(jié)晶器段1中的總TPA計的TPA固體。
在美國專利3,931,305的實施例8中，第一結(jié)晶器段的進料包含18wt％的溶解TPA。采用溶劑蒸發(fā)(蒸發(fā)性冷卻)并且沒有循環(huán)，當它通過結(jié)晶器段進行時，TPA變得更為濃縮。在最后結(jié)晶器段之后，TPA的總濃度(液體和固體濃度的總和)大約等于產(chǎn)物流中的固體保持值。即，作為液體加入到第一段的基本上所有的TPA，轉(zhuǎn)化成固體，而固體基本沒有其它組分。利用TPA和水溶解度曲線，進行模擬以確定產(chǎn)物流中的固體保持值。已知每個結(jié)晶器段的溫度并已知結(jié)晶的TPA數(shù)量，進行模擬。模擬顯示在來自最后結(jié)晶器的產(chǎn)物流中固體保持值為31.40％。
表1對比例實施例1實施例2TPA TPA TPA樣品位置Temp固體Temp固體Temp固體階段1進料276.67 0 276.67 0 276.67 0階段1-階段2 251.6742.08251.67 71.76265.20 42.08階段2-階段3 204.4493.28204.44 95.98218.25 93.32階段3-階段4 165.5698.69165.56 99.02175.07 98.62階段4-階段5 135.0099.63135.00 99.68139.44 99.63階段5-階段6 121.1199.79121.11 99.80123.33 99.79階段6產(chǎn)物100.0099.91100.00 99.91100.00 99.91實施例1對于每個結(jié)晶器假定相同的操作溫度，但將100％冷凝物在對下一個結(jié)晶器的進料點循環(huán)到系統(tǒng)，在表1中實施例1下列出的Temp和TPA固體列顯示獲得的TPA固體。通過在第一結(jié)晶器的進料物流中增加固體濃度到30％和通過降低上游結(jié)晶器的尺寸，達到在每個結(jié)晶器中相同的固體保持時間。通過降低到第一結(jié)晶器段的總體流量獲得相同的生產(chǎn)速率。在此實施例中，71.76％的TPA在第一段結(jié)晶，相對于在對比例中的42.08％。經(jīng)第二段，95.98％的已經(jīng)結(jié)晶，相對于對比例中的93.28％。實施例1表明，在給定的溫度下，使用100％溶劑循環(huán)可以結(jié)晶更多的TPA。
實施例2在表1中實施例2下列出的Temp和TPA固體列報導(dǎo)工藝數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)該工藝以得到與對比例中所獲得的相同數(shù)量的結(jié)晶TPA(每個結(jié)晶段)。如同實施例1，循環(huán)100％的冷凝溶劑。結(jié)果顯示即使將第一段中的溫度保持更高，264.1℃，相對于對比例中的251.7℃，在第一結(jié)晶器中可以結(jié)晶42.08％的TPA。在更高的溫度下，混合物進一步偏離對甲苯甲酸溶解度曲線。因此，在更高的溫度下，有更少的對甲苯甲酸共結(jié)晶。預(yù)期在264.1℃下生產(chǎn)的晶體會比在251.67℃下生產(chǎn)的晶體更純。實施例2顯示可以增加純度，而不降低產(chǎn)物的數(shù)量。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)晶對苯二甲酸的回收方法，基于對苯二甲酸的重量計，該對苯二甲酸包含低于每一百萬重量份之150份(ppmw)對甲苯甲酸，所述方法包括如下步驟(1)在足以使溶劑保持在液相的壓力下，提供包含10-35wt％溶解的對苯二甲酸的溶液，基于存在的對苯二甲酸重量計，該對苯二甲酸含有溶于其中的150-1100ppmw對甲苯甲酸，該溶液的溫度為260-320℃(2)將步驟(1)的溶液加入到包括多個串聯(lián)結(jié)晶器的結(jié)晶區(qū)中，其中通過順次降低壓力和溫度，速控蒸發(fā)冷卻溶液以使對苯二甲酸結(jié)晶，其中在結(jié)晶區(qū)末端的溶液壓力為環(huán)境壓力或更低；(3)將從結(jié)晶器蒸發(fā)的溶劑冷凝，在從其獲得溶劑的結(jié)晶器之后的點，將被冷凝的溶劑返回到結(jié)晶區(qū)；以及(4)在環(huán)境壓力下，通過液體固體分離回收基于對苯二甲酸的重量計包含小于150份ppmw對甲苯甲酸的固體結(jié)晶對苯二甲酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(1)的溶液包含25-35wt％溶解的對苯二甲酸，基于存在的對苯二甲酸重量計，該對苯二甲酸含有溶于其中的150-900ppmw對甲苯甲酸，多個串聯(lián)結(jié)晶器由2-8個結(jié)晶器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中第一結(jié)晶器的溫度為260-320℃，最后結(jié)晶器的溫度為90-110℃，多個串聯(lián)結(jié)晶器由3-6個結(jié)晶器組成。
全文摘要
公開了通過如下方式回收結(jié)晶對苯二甲酸的方法，該對苯二甲酸包含小于150ppmw對甲苯甲酸在包括多個串聯(lián)結(jié)晶器的結(jié)晶區(qū)中，將包含少量對甲苯甲酸的對苯二甲酸溶液進行結(jié)晶，其中通過壓力和溫度的順序降低，速控蒸發(fā)冷卻溶液以使對苯二甲酸結(jié)晶，其中在結(jié)晶區(qū)末端的溶液壓力為環(huán)境壓力或更低。將從結(jié)晶器蒸發(fā)的溶劑進行收集和冷凝并在從其獲得溶劑的結(jié)晶器之后的點，將冷凝器的溶劑返回到結(jié)晶區(qū)。
文檔編號C07C63/26GK1512977SQ02811309
公開日2004年7月14日 申請日期2002年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月4日
發(fā)明者R·S·奧梅德拉, R·林, S·K·柯克, B·D·麥克默里, R S 奧梅德拉, 柯克, 麥克默里 申請人:伊斯曼化學(xué)公司