專利名稱：通過控制過濾器進料漿料中水的百分數(shù)提高對苯二甲酸清洗過濾速率的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請要求2010年8月20日提交的美國申請序列號12/860，131的優(yōu)先權(quán)，其全體內(nèi)容在此通過引用并入。本發(fā)明涉及在利用壓力過濾時，通過控制過濾器進料漿料中水的重量百分數(shù)而提高對苯二甲酸清洗過濾速率，并涉及從氧化劑清洗流回收金屬催化劑，所述氧化劑清洗流在羧酸，一般為對苯二甲酸，的合成中產(chǎn)生。
背景技術(shù)：
對苯二甲酸通過在催化劑(比如，例如，Co、Mn、Br)和溶劑存在下氧化對二甲苯而商品化生產(chǎn)。用于生產(chǎn)聚酯 纖維、膜和樹脂的對苯二甲酸必須進一步經(jīng)處理以去除由于對二甲苯氧化形成的雜質(zhì)。對苯二甲酸(TPA)是生產(chǎn)用于塑料和纖維應用的聚酯的中間體。制造TPA的商品化方法通常基于對二甲苯的重金屬催化氧化，一般帶有乙酸溶劑中的溴化物助催化劑。由于在實際氧化條件下TPA在乙酸中有限的溶解度，氧化反應器中通常形成TPA晶體的漿料。一般地，使用常規(guī)固液分離技術(shù)將TPA氧化劑漿料從反應器取出并將TPA固體與氧化劑母液分離。將含有用于該過程的催化劑和助催化劑的大部分的氧化劑母液再循環(huán)到氧化反應器。除催化劑和助催化劑以外，氧化劑母液流還含有溶解的TPA以及很多副產(chǎn)物和雜質(zhì)。這些副產(chǎn)物和雜質(zhì)部分由存在于對二甲苯進料流的較少雜質(zhì)引起。其它雜質(zhì)由于對二甲苯的不完全氧化產(chǎn)生部分氧化的產(chǎn)物而引起。其它副產(chǎn)物還產(chǎn)生于由于對二甲苯氧化為對苯二甲酸而形成的競爭性副反應。公開對苯二甲酸生產(chǎn)的專利，例如美國專利#4，158，738和#3, 996, 271，在此通過引用以其整體并入，達到它們不與本文陳述相矛盾的程度。TPA固體經(jīng)歷固液分離，其中利用新鮮溶劑取代氧化劑母液的液體組分的主要部分。再循環(huán)的氧化劑母液流中的很多雜質(zhì)對進一步氧化為相對惰性。這些雜質(zhì)包括例如間苯二甲酸、鄰苯二甲酸和偏苯三酸。還存在可經(jīng)歷進一步氧化的雜質(zhì)，比如，例如4-羧基苯甲醛、對甲苯甲酸和對甲苯甲醛。氧化惰性雜質(zhì)趨向于在再循環(huán)時在氧化劑母液中積累。這些惰性雜質(zhì)的濃度將在氧化劑母液中增加直到達到平衡，由此每種雜質(zhì)經(jīng)由TPA產(chǎn)物而去除的速率與形成速率以及添加到氧化過程的速率平衡。商品化粗TPA中的雜質(zhì)正常含量使其不適合直接用于大多數(shù)聚合物應用。常規(guī)地，通過二甲酯轉(zhuǎn)化，或通過溶于水隨后經(jīng)標準加氫催化劑加氫而使粗TPA純化。最近，二次氧化處理已用于生產(chǎn)聚合物級TPA。期望使母液中的雜質(zhì)濃度最小化并從而便于隨后的TPA純化。在一些情況下，不可能產(chǎn)生純化的、聚合物級的TPA，除非利用一些手段從氧化劑母液流去除雜質(zhì)。一種普遍用于化學處理工業(yè)的從再循環(huán)流中去除雜質(zhì)的技術(shù)是取出或“清洗”再循環(huán)流的一部分。一般地，將清洗流簡單地處理，或(若經(jīng)濟上證明合理)使之經(jīng)受各種處理以去除非期望的雜質(zhì)同時回收有價值的組分。一個實例是U.S.# 4，939，297，其通過引用整體并入本文，達到其不與本文陳述相矛盾的程度。雜質(zhì)控制所需的清洗量是由過程決定的；然而，等于總氧化劑母液流的10-40%的清洗量通常足以生產(chǎn)足夠作為原料用于商品化聚合物制造的TPA。在TPA生產(chǎn)中，為保持可接受的雜質(zhì)濃度所必需的氧化劑母液流清洗的清洗百分數(shù)，加上氧化劑清洗流中的金屬催化劑和溶劑組分的經(jīng)濟價值，使得氧化劑清洗流的簡單處理在經(jīng)濟上無吸引力。因此，需要一種方法，其回收氧化劑清洗流中含有的基本全部有價值的金屬催化劑和乙酸，同時去除存在于氧化劑清洗流的雜質(zhì)的主要部分。金屬催化劑可以按活性形式回收，其適合于通過直接再循環(huán)到對二甲苯氧化步驟而再使用。許多專利教導了對苯二甲酸過程，其包含具有濃縮，過濾，然后萃取的清洗過程。包含乙酸和水的清洗進料的蒸發(fā)濃縮導致具有相對于清洗進料更低的重量％水含量的超濃縮清洗漿料，因為水具有比乙酸更低的沸點。例如，包含約94%乙酸和約6%水的清洗漿料進料在沸騰去除清洗漿料進料質(zhì)量的約92%后僅包含約2.5%水。 已發(fā)現(xiàn)，對苯二甲酸清洗過程中的所述超濃縮清洗漿料的過濾速率可取決于所述超濃縮清洗漿料中水的％而極大地變化。超濃縮清洗漿料過濾速率的變化性是漿料的屬性，并與漿料中固體的 顆粒大小分布有關(guān)。在本公開內(nèi)容中，存在本發(fā)明的實施方案公開控制超濃縮清洗漿料中水的％的方法，其提高所述超濃縮清洗漿料的過濾速率。
發(fā)明摘要本發(fā)明涉及從產(chǎn)生于羧酸(一般為對苯二甲酸)合成的氧化劑清洗流去除雜質(zhì)和回收金屬催化劑，該方法包含:
(a)使形成于對苯二甲酸過程的包含羧酸、金屬催化劑、雜質(zhì)、水和含乙酸的溶劑的氧化劑清洗流在第一蒸發(fā)器區(qū)經(jīng)受蒸發(fā)，以產(chǎn)生第一蒸氣流和濃縮清洗流；和
(b)在混合區(qū)中將水添加到所述濃縮清洗流以產(chǎn)生富水的濃縮清洗流；
(c)使所述富水的濃縮清洗漿料在第二蒸發(fā)器區(qū)經(jīng)受蒸發(fā)，以產(chǎn)生第二富溶劑流和超濃縮清洗漿料，其中所述第二蒸發(fā)器區(qū)包含在約20°C -約70°C的溫度下操作的蒸發(fā)器；其中所述超緊縮清洗漿料具有約5重量％-約25%的水含量
(d)在固液分離區(qū)過濾所述超濃縮清洗漿料以形成濾餅和母液
(e)在所述固液分離區(qū)用洗滌進料洗滌所述濾餅以形成經(jīng)洗滌的濾餅，和洗滌濾液；其中來自所述超濃縮清洗漿料的所述金屬催化劑的至少80%經(jīng)所述分離區(qū)回收，進入所述母液和累積的所述洗滌液內(nèi)；
(f)任選在所述固液分離區(qū)使所述經(jīng)洗滌的濾餅脫水，以形成脫水濾餅
(g)將水與母液組合以回收金屬催化劑，然后用萃取溶劑使如此形成的水性混合物經(jīng)受萃取以產(chǎn)生萃取液流和包含金屬催化劑的萃余液流。閱讀本公開內(nèi)容后，這些實施方案和其它實施方案和其它實施方案對本領(lǐng)域其它普通技術(shù)人員將變得更顯而易見。附圖簡述


圖1說明本發(fā)明的一個實施方案，其中一種方法通過以下從形成于對苯二甲酸過程的包含乙酸、水、金屬催化劑和氧化雜質(zhì)的氧化劑清洗流去除雜質(zhì):(a)在第一蒸發(fā)器區(qū)蒸發(fā)一部分氧化劑清洗流以產(chǎn)生濃縮清洗流和包含乙酸和水的第一蒸氣流，(b)在第一混合區(qū)中以受控方式將水添加到所述濃縮清洗流以產(chǎn)生富水的濃縮清洗流，(c)在第二蒸發(fā)器區(qū)將一部分富水的濃縮清洗流蒸發(fā)，以形成水含量為5.8%-24.4%的超濃縮清洗漿料流以及包含乙酸和水的第二蒸氣流；(d)從超濃縮清洗漿料分離固體，并使固體在固液分離區(qū)中經(jīng)受洗滌進料以形成母液流、洗滌液流和經(jīng)洗滌的濾餅流；(e)在第二混合區(qū)中將水與母液流混合，并任選混合一部分洗滌液流，以形成水性混合物；和(f)在萃取區(qū)將萃取溶劑添加到水性混合物以形成萃取液流和萃余液流；和(g)將萃取液流進料到蒸餾塔以形成萃取溶劑再循環(huán)流和泥漿流。圖2說明本發(fā)明的不同實施方案，其中超濃縮清洗漿料的過濾速率取決于流中水的％而極大地變化。發(fā)明描述
在本說明書中和在隨后的權(quán)利要求中，將引用許多被定義為具有以下含義的術(shù)語:如用于本說明書和附帶的權(quán)利要求，單數(shù)形式“一個”和“該”包括復數(shù)個對象，除非上下文另作明確指示。因此，例如，對管式反應器的引用包括一個或多個管式反應器。本文范圍可表示為從“約”一個特定值，和/或至“約”另一特定值。當表示這種范圍時，另一個實施方案包括從這一個特定值和/或至另一個特定值。類似地，當通過使用先行的“約”使值表示為近似值時，應理解特定值形成另一個實施方案。還應理解，每個范圍的端點既在與另一端點相關(guān)時重要，也在獨立于另一端點時重要?！叭芜x的”或“任選地”指隨后描述的事件或情況可能或可能不發(fā)生，而且該描述包括所述事件或情況在其中發(fā)生的 情形以及在其中它不發(fā)生的情形。例如，短語“任選地受熱”指材料可能或可能不受熱而且該短語包括受熱過程和不受熱過程兩者。雖然闡述本發(fā)明的寬廣范圍的數(shù)字范圍和參數(shù)為近似值，但是在具體實施例中闡述的數(shù)值盡可能精確地報導。然而，任何數(shù)值固有地包含某些誤差，所述誤差必然產(chǎn)生于其各自的測試測量中存在的標準偏差。如用于本說明書和附帶的權(quán)利要求，“百分數(shù)”或“％”的使用指重量百分數(shù)。在本發(fā)明的一個實施方案中，提供一種從氧化劑清洗流101去除氧化副產(chǎn)物雜質(zhì)的方法，如圖1所示。該方法包含以下步驟。步驟(a)包含使氧化劑清洗流101在第一蒸發(fā)器區(qū)120中經(jīng)受蒸發(fā)以產(chǎn)生第一蒸氣流121和濃縮清洗流122。氧化劑清洗流101從包含對苯二甲酸的羧酸氧化合成過程中取出。產(chǎn)生氧化劑清洗流101的一種方法為過濾對苯二甲酸氧化劑漿料并收集退出過濾器的母液的一部分并將其傳送到清洗過程。產(chǎn)生氧化劑清洗流101的又一種方法為對對苯二甲酸氧化漿料進行溶劑交換，取代氧化母液的一部分并將其傳送到清洗過程。可將由對苯二甲酸過程獲得的氧化母液冷卻到90°c -45°c的溫度并將其傳送到澄清壓力過濾器，例如燭式過濾器，以在將其傳送到清洗過程中的第一蒸發(fā)器之前去除存在的任何固體。氧化劑清洗流101用作本發(fā)明的對苯二甲酸清洗方法的進料流。氧化劑清洗流101包含羧酸、水、溶劑、金屬催化劑和雜質(zhì)。雜質(zhì)包含有機溴化物、腐蝕金屬、對二甲苯氧化副產(chǎn)物和由于對二甲苯中的雜質(zhì)而衍生的雜質(zhì)。有機溴化物可用作氧化反應中的助催化齊U。腐蝕金屬的實例為鐵和鉻的化合物，其抑制、降低或完全破壞金屬催化劑的活性。除催化劑和助催化劑以外，氧化劑母液流還含有副產(chǎn)物和雜質(zhì)。這些副產(chǎn)物和雜質(zhì)部分由存在于對二甲苯進料流中的較少雜質(zhì)所引起。其它雜質(zhì)由于對二甲苯的不完全氧化產(chǎn)生部分氧化的產(chǎn)物而引起。此外，其它副產(chǎn)物產(chǎn)生于對二甲苯到對苯二甲酸的氧化中的競爭性副反應。羧酸包括經(jīng)由有機底物的受控氧化產(chǎn)生的芳族羧酸。這些芳族羧酸包括帶有附著于碳原子(其為芳環(huán)的一部分)的至少一個羧酸基團的化合物，所述芳環(huán)優(yōu)選具有至少6個碳原子，更優(yōu)選僅具有碳原子。這些芳環(huán)的合適實例包括但不限于苯、二聯(lián)苯、三聯(lián)苯、萘和其它碳基稠合芳環(huán)。合適的羧酸的實例包括但不限于對苯二甲酸、苯甲酸、對甲苯甲酸、間苯二甲酸、偏苯三酸、萘二羧酸、2，5- 二苯基-對苯二甲酸及它們的混合物。合適的溶劑包括但不限于優(yōu)選含有2-6個碳原子的脂族單羧酸，或苯甲酸及其混合物，以及這些化合物與水的混合物。溶劑優(yōu)選為乙酸與水混合，比例為約5:1-約25:1，優(yōu)選為約8:1-約20:1，且最優(yōu)選為約11:1-20:1。通篇說明書中，乙酸將作為溶劑被提及。然而應理解還可利用其它合適的溶劑，例如先前所公開的那些。在本方法的第一個步驟中，氧化劑清洗流101通過常規(guī)方法在包含蒸發(fā)器的第一蒸發(fā)器區(qū)120中濃縮，以產(chǎn)生第一蒸氣流121和濃縮清洗流122。蒸發(fā)器在大氣壓或略超大氣壓的條件下操作，一般為約I大氣壓-約10大氣壓。蒸氣流121包含水和溶劑的大多數(shù)，而濃縮清洗流122包含未從氧化劑清洗流101去除的水和溶劑的剩余部分。蒸發(fā)去除存在于氧化劑清洗流101的溶劑質(zhì)量的約50重量％-約85重量％。步驟(b)使?jié)饪s清洗流122和包含水的流131經(jīng)受混合區(qū)130，以產(chǎn)生富水的濃縮清洗流132。富水的濃縮清洗流132富含水，因為富水的濃縮清洗流132中水的％大于濃縮清洗流122?？衫帽绢I(lǐng)域已知的用于混合兩個液體流的任何設(shè)備,包括在裝備有內(nèi)部靜態(tài)混合器的管中混合兩個流。在本發(fā)明的一個實施方案中，操控在混合區(qū)130中添加的流131的進料速率(質(zhì)量/時間)，以將下游的超濃縮清洗漿料流142中所含水的重量百分數(shù)(重量％)控制為 約5.0重量％-約25.0重量％水?？刂屏?42的水含量的另一個范圍為約8.0重量％水-約23.0重量％水?？刂屏?42的水含量的又一個范圍為約11.0重量％水-約21.0重量％水。第一蒸發(fā)器120和混合區(qū)130之間的管應保持在90°C或更高的溫度下，以防止管中固體從溶液出來。步驟(c)使所述富水的濃縮清洗流132在第二蒸發(fā)器區(qū)140經(jīng)受蒸發(fā)，以產(chǎn)生第二蒸氣流141和所述超濃縮清洗漿料流142?；旌蠀^(qū)130和第二蒸發(fā)器140之間的管應保持在80°C或更高的溫度下，以使管內(nèi)從溶液出來的固體的量最小化。第二蒸發(fā)器區(qū)140包含至少一個在真空條件下操作的蒸發(fā)器。蒸發(fā)可在約200C -約70°C的溫度下進行；另一個范圍為約30°C -約60°C。操作蒸發(fā)器120和蒸發(fā)器140的組合，以將氧化劑清洗流101濃縮到一定條件，其中流101的質(zhì)量的約75重量％-約97重量％通過蒸發(fā)去除。操作蒸發(fā)器120和蒸發(fā)器140的組合的另一個范圍，將用流101表示的氧化劑清洗流濃縮到一定條件，其中流101的質(zhì)量的約85重量％-約94重量％通過蒸發(fā)去除。此外，操作蒸發(fā)器120和蒸發(fā)器140的組合的另一個范圍，將用流101表示的氧化劑清洗流濃縮到一定條件，其中流101的質(zhì)量的約87重量％-約93重量％通過蒸發(fā)去除。在本發(fā)明的一個實施方案中，超濃縮清洗漿料142的條件可以是具有僅足以提供泵送能力的溶劑的固液混合物。步驟(d)包含在過濾區(qū)160過濾超濃縮清洗漿料142以形成濾餅164和母液163 ；且步驟(e)在洗滌區(qū)161用洗滌進料166洗滌所述濾餅164以形成經(jīng)洗滌的餅165和洗滌液167 ;且任選在任選的脫水區(qū)162中用氣體進料168使所述經(jīng)洗滌的餅165脫水，以形成脫水的餅169。在本發(fā)明的一個實施方案中，洗滌流166包含水。在本發(fā)明的一個實施方案中，過濾區(qū)160包含至少一個固液分離裝置。在本發(fā)明的另一個實施方案中，過濾區(qū)160和洗滌區(qū)161以及任選脫水區(qū)162可在固液分離區(qū)200中的一個固液分離裝置或多個裝置內(nèi)實現(xiàn)。這些裝置的實例包括但不限于連續(xù)式壓力過濾器、連續(xù)式真空過濾器、間歇式壓力過濾器、離心機和類似裝置。在本發(fā)明的另一個實施方案中，固液分離區(qū)和洗滌區(qū)以及任選的脫水區(qū)可在一個裝置內(nèi)實現(xiàn)。這些裝置的實例包括但不限于連續(xù)式壓力過濾器、連續(xù)式真空過濾器、間歇式壓力過濾器、離心機和類似裝置?？蛇m應本發(fā)明方法需求的合適的壓力過濾器為BHS-FEST. ，轉(zhuǎn)鼓壓力過濾器，不過可以使用能實現(xiàn)所需操作的其它壓力過濾器?？捎糜谶^濾區(qū)160的其它裝置的實例包括但不限于:真空帶式過濾器、壓濾器、離心機、壓力葉片過濾器、壓力鼓過濾器以及真空鼓過濾器。壓力過濾器可在足以從母液163的溶質(zhì)獲得金屬催化劑的至少80%回收的溫度與壓力下操作。優(yōu)選地，壓力過濾器·可在約25 °C -約80 °C的溫度和2bar-6bar表壓下操作。步驟(f)包含在第二混合區(qū)170中將水流171與母液流163混合，并任選混合一部分洗滌液流167，以形成水性混合物172。在本發(fā)明的一個實施方案中，混合區(qū)170包含常規(guī)混合器。如果必要，可按足以溶解水性混合物流172中的金屬催化劑的量將水171添加到混合區(qū)170。按足以溶解催化劑的量將水流171添加到混合區(qū)170，產(chǎn)生水性混合物172，其中乙酸與水的比例為約0.7:1-1.4:1，優(yōu)選為約0.8:1-1.3:1，且最優(yōu)選為約0.9:1-1.2:1。期望用外部循環(huán)回路使水性混合物172保持循環(huán)?？蓪⒁话惆粗亓坑嫗榧s1-約10%，優(yōu)選按重量計小于5 %的少量萃取溶劑181添加到混合區(qū)170，以通過降低固體對容器側(cè)面的粘附而增強漿料處理。這通過圖1中從流181的虛線箭頭表示。期望但不必須使水性混合物172在萃取前于約60°C -約95°C (另一個范圍為約80°C -約90°C )經(jīng)受熱處理，經(jīng)過約
0.5-約4小時，優(yōu)選約1-約2小時。通過該處理，使有機溴化物反應以產(chǎn)生優(yōu)先保留在萃余液流183中的無機溴化物。從體系中連同不需要的雜質(zhì)被清洗的含溴化合物的量從而得以最小化。熱處理保存溴化物并簡化有機雜質(zhì)的處理。步驟(g)包含使萃取溶劑181與水性混合物172在萃取區(qū)180接觸，以形成萃取液流182和萃余液流183。將水性混合物172進料到萃取區(qū)180，其中水性混合物172和萃取溶劑181在萃取區(qū)180中接觸。將水性混合物172和萃取溶劑181混合以形成包含溶劑、水、有機雜質(zhì)和形成較輕相的萃取溶劑的萃取液流182，以及含有金屬催化劑、腐蝕金屬和水的萃余液流183。萃取液流182作為塔頂流取出，而萃余液流183從萃取區(qū)180中的萃取器底部取出。在本發(fā)明中，萃取區(qū)180的一個實施方案為單階段萃取器。用于萃取器的萃取溶劑181應該是基本上水不混溶的，以使溶于水性部分的有機溶劑的量最小化。此外，萃取溶劑181優(yōu)選為用于輔助從有機萃取液回收溶劑的共沸劑。經(jīng)證明特別有用的溶劑為C1-C6乙酸烷酯，特別是乙酸正丙酯、乙酸異丙酯、乙酸異丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸乙酯和乙酸正丁酯，不過也可使用具有適當密度和足夠低的沸點的其它基本上水不混溶的有機溶劑，例如對二甲苯。特別優(yōu)選乙酸正丙酯和乙酸異丙酯，因為它們相對低的水混溶性和優(yōu)秀的共沸性能?？墒褂冒粗亓坑嬅糠菟曰旌衔锛s1-4份萃取溶劑的溶劑比例來實現(xiàn)萃取。雖然萃取可在環(huán)境溫度和壓力下操作，但是可使用將溶劑和萃取器加熱到約30°C -約70V，另一個范圍為約40°C -約60°C。雖然萃取液流109包含少量金屬催化劑和腐蝕金屬，但基本所有金屬催化劑和大多數(shù)剩余的腐蝕金屬包含于較重相，即萃余液流183。步驟(h)包含在分離區(qū)190分離萃取液流182以形成高沸點有機雜質(zhì)流192和回收的萃取溶劑流191。萃取液流182包含有機溶劑和有機雜質(zhì)。萃取液流182還可包含通常較少量的乙酸和水。萃取液流182可在包含常規(guī)蒸餾設(shè)備的分離區(qū)190中蒸餾。常規(guī)蒸餾設(shè)備包括例如蒸餾塔。大部分有機雜質(zhì)在萃取區(qū)180中被有機溶劑萃取。其發(fā)生是因為有機雜質(zhì)顯示對于有機溶劑的高溶解度，而對于乙酸則程度較小。通過蒸餾來自萃取器的較輕相，將有機溶劑蒸發(fā)，使有機雜質(zhì)在塔的底流中濃縮?？蓪⒒厥盏妮腿∪軇┝?91再循環(huán)到萃取區(qū)180中的萃取器。高沸點有機雜質(zhì)流192作為來自蒸餾塔基底的泥漿而被去除用于處理。在本發(fā)明的一個實施方案中，蒸發(fā)區(qū)120和140以與間歇操作相反的連續(xù)方式操作。在本發(fā)明的一個實施方案中，清洗過程以與間歇操作相反的連續(xù)方式操作。實施例:
本發(fā)明可通過其其它 實施方案的以下實施例進一步說明，不過應理解，包括這些實施例僅為說明目的，而不旨在限制本發(fā)明的范圍，除非另有具體說明。實施例1至9的數(shù)據(jù)概括于表1，而圖2在實驗室中產(chǎn)生。這些實施例的目的是說明超濃縮清洗漿料流142中水的％與壓力過濾器中超濃縮清洗漿料流142的過濾速率之間的關(guān)系。這些實施例的又一個目標是說明如何產(chǎn)生具有一定范圍水含量的超濃縮清洗漿料流142。分別地，超濃縮清洗漿料流142中水的％為2.5%-25%，且超濃縮清洗漿料流142的過濾速率為30kg濾液/分鐘平方米-1llOkg濾液/分鐘平方米。對于每個實驗室實驗，包含約6%水和94%乙酸的氧化劑清洗進料101由商品化設(shè)備獲得。通過在120°C下在第一蒸發(fā)器區(qū)蒸發(fā)而去除氧化劑清洗進料的質(zhì)量的75%，產(chǎn)生包含約4.6%水的濃縮清洗流122。在實驗I和2中，使?jié)饪s清洗流122在約55°C的終溫下經(jīng)受另外的蒸發(fā)濃縮，產(chǎn)生超濃縮清洗漿料142，其包含約2.5%水和初始氧化劑清洗進料的約92%的總蒸發(fā)損失。在實驗室規(guī)模的壓力過濾器中過濾得到的超濃縮清洗漿料，所述壓力過濾器在3bar表壓下操作，具有20cm2的過濾面積，用水洗滌并用N2脫水。過濾速率通過以下計算:總液體質(zhì)量(母液+洗滌液)除以20cm2的過濾面積和過濾時間與洗滌時間之和。例如，實驗I的過濾速率為=(507克/20cm2/ (345秒+165秒)=0.0497克/cm2秒鐘或29.8 kg/平方米分鐘。在實驗3至9中，在混合區(qū)中將120°C的濃縮清洗流122連續(xù)地與變化量的環(huán)境溫度的水混合，然后使其在約55°C的終溫下經(jīng)受另外的蒸發(fā)濃縮，產(chǎn)生包含約8重量百分數(shù)(重量％) -25重量％的水的超濃縮清洗流142。氧化劑清洗進料的初始質(zhì)量的約92重量％在蒸發(fā)濃縮期間損失。在實驗室規(guī)模的壓力過濾器中過濾得到的超濃縮清洗流142，所述壓力過濾器在3bar表壓下操作，具有20cm2的過濾面積，用水洗滌并用N2脫水。有指導性的是比較實驗I和實驗5，以觀察將水添加到濃縮清洗流122如何對分別產(chǎn)生的超濃縮清洗流142的過濾速率具有顯著影響。在兩個實施例中，都沸騰去除了氧化劑清洗進料的約92%。在實施例1中，不添加水到濃縮清洗流122，產(chǎn)生含有2.5%水的通往過濾器的超濃縮清洗流142進料以及約30kg/平方米分鐘的過濾速率。在實施例5中，將足夠的水添加到濃縮清洗流122，使得進料到過濾器的下游超濃縮清洗流142中水的％含有14%水，而且該超濃縮清洗流142漿料的過濾速率為1，059kg/平方米分鐘。顯然，在實施例5中通過將水添加到濃縮清洗流122，產(chǎn)生的下游超濃縮清洗流142的過濾速率從30kg/平方米分鐘增加到1，059kg/平方米分鐘。這是過濾速率的3，530%增加。如上文教導，添加水不僅僅是稀釋作用，而是影響了蒸發(fā)濃縮期間固體的晶體生長，導致進料到過濾器的漿料中較少的小顆粒。本領(lǐng)域中熟知的是，小顆粒的存在，特別是等于或低于10微米，對漿料過濾速率具有負面影響。如上文教導，通過降低所述超濃縮清洗漿料中小于10微米的顆粒的重量％，將水添加到濃縮清洗漿料122對進料到過濾器的下游超濃縮清洗漿料的過濾速率具有正面影響。若正好在過濾前將水添加到超濃縮清洗漿料142，則實現(xiàn)不了過濾速率的實質(zhì)性提高。水的添加必須發(fā)生在最終蒸發(fā)濃縮區(qū)之前的清洗過程中的點上。例如，水添加步驟可在帶有兩個蒸發(fā)濃縮區(qū)的清洗過程中的第一蒸發(fā)濃縮區(qū)后發(fā)生。水添加還可在第一蒸發(fā)器區(qū)前發(fā)生，但由于過濾區(qū)200之前的蒸發(fā)濃縮伴隨的較高能源成本，所以這是不期望的。由以下圖2中繪制的數(shù)據(jù)，顯然期望將通往過濾器的超濃縮清洗漿料流進料142中所含的水的％控制在5.8%-24.4%水?？刂屏?42的水含量的更優(yōu)選范圍為7.9%水-22.8%水?？刂屏?42的水含量的更加優(yōu)選的范圍為10.5%水-20.4%水。控制流142的水含量的最優(yōu)選范圍為12.5%水-18.9%水。此外，顯然清洗過程中的物理位置(在該處添加水以實現(xiàn)流142過濾速率的這種提高)位于清洗過程中最后的蒸發(fā)區(qū)之前?！鰇 I
__ 攰濃紀清洗裝+fHscps)的實驗過通 ξ-ta_........-mg.............................................................................................................................................................. ...............................................................................................................尖 g 的 SCfS SCPS ..洗滌 I洗滌母. .與洗: a ft ftl ^
驗珊轉(zhuǎn)賴_料_|時問親77]:
# 的％ 埝管+ +++ f I/.Ef ++' 克/作 + kG/'ifM-
(f %| iu.)-1g) (g)丨 H夕) (gi jgi
I2 5σ-- 400.3 345 O - 150 O 150 165 157 7 507 7 I CiO Μ)...........................................................-......................................-.....................................................................................................-.........................................-........-........1...............................4....................-................................-................................................................................................—2................................................400,5......JO0......;........Ν)3 4\m........1.......654.......^......42^—533J........07S...........................23....................°
—5............................7 7%...................400. .^.......1_6￡......306 4.......7 議[......9.....1.......±.......152 θ.......4 ,)......17..^ —5:5
—4...............................1 P1.......................400 2........翌......:.......32B 8...........9i,()3 |—6.....1—，........150 44122........24 75.742
—5................................14%...................... 0J......—SJ—^.......3WJ...........g8:(Xi [—5:2........^.......1674—...476 I—35J1.....丄1050—
614% 400 I 8d 303! 9EMI I 5 7 173 4 476,5 _13.32 圍(XK)
K> ,-
7400-2 Sr, - 113 I IMi I 5 9 201 4 ^14 5 ,1 (H 1110.. .....20&i, _ 400.4 ^ IS ;:..,15..1.2._6> 0D_! 5;..,.醫(yī)Oi ^ 452_7_ _ __g..…578 _.9 25 400.0 210 323 I I Kxl IIIfaS 2 493.9 12J2 3<x權(quán)利要求
1.一種對苯二甲酸清洗方法，其包含: (a)使形成于對苯二甲酸過程的包含羧酸、金屬催化劑、雜質(zhì)、水和含乙酸的溶劑的氧化劑清洗流在第一蒸發(fā)器區(qū)經(jīng)受蒸發(fā)，以產(chǎn)生蒸氣流和濃縮清洗漿料；和 (b)在第一混合區(qū)中將水添加到所述濃縮清洗漿料以產(chǎn)生富水的濃縮清洗漿料； (c)使所述富水的濃縮清洗漿料在第二蒸發(fā)器區(qū)經(jīng)受蒸發(fā)，以產(chǎn)生富溶劑流和超濃縮清洗漿料，其中所述第二蒸發(fā)器區(qū)包含在約20°C -約70°C的溫度下操作的蒸發(fā)器；其中所述超緊縮清洗漿料具有約5重量％-約25重量％的水含量 (d)在固液分離區(qū)過濾所述超濃縮清洗漿料以形成濾餅和母液 (e)在所述固液分離區(qū)用洗滌進料洗滌所述濾餅以形成經(jīng)洗滌的濾餅。
2.權(quán)利要求1的方法，其中來自所述超濃縮清洗漿料的所述金屬催化劑的至少80%經(jīng)所述分離區(qū)回收，進入所述母液和累積的所述洗滌液內(nèi)。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述溶劑和水的約75重量％-約95重量％通過蒸發(fā)從步驟(a)和步驟(C)組合的所述氧化劑清洗流中去除。
4.權(quán)利要求3的方法，其中將所述經(jīng)洗滌的濾餅的至少一部分傳送到氧化區(qū)下游的包含對苯二甲酸的流。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述超緊縮清洗漿料具有約8重量％-約23%的水含量。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述超緊縮清洗漿料具有約11重量％-約21%的水含量。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述超緊縮清洗漿料具有約13重量％-約18%的水含量。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述固液分離裝置為在約25°C-約90°C的溫度下操作的壓力過濾裝置。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述壓力過濾裝置包含至少一個過濾池，且其中至少一個過濾池積累至少0.25英寸深的所述濾餅。
10.權(quán)利要求1的方法，其中將步驟(d)中形成的所述母液的至少一部分傳送回到對苯二甲酸過程的氧化區(qū)。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述壓力過濾裝置為壓力轉(zhuǎn)鼓過濾器。
12.權(quán)利要求1的方法，其中由所述第一蒸發(fā)區(qū)傳送到所述混合區(qū)的所述濃縮清洗流的溫度保持超過80C。
13.權(quán)利要求1的方法，其中在所述第二蒸發(fā)區(qū)中的停留時間為30分鐘-180分鐘。
14.權(quán)利要求1的方法，其中將所述母液傳送到萃取區(qū)以產(chǎn)生水性流和有機流。
15.權(quán)利要求14的方法，其中將所述有機流傳送到蒸餾塔以回收萃取溶劑和包含氧化副產(chǎn)物雜質(zhì)的廢泥漿流。
16.權(quán)利要求15的方法，其中所述固液分離區(qū)中的所述超濃縮清洗漿料的過濾速率對于所述超濃縮清洗漿料的8%-23%的水含量范圍比所述范圍外的任何水濃度更高。
17.權(quán)利要求15的方法，其中所述固液分離區(qū)中的所述超濃縮清洗漿料的過濾速率對于所述超濃縮清洗漿料的11%_21%的水含量范圍比所述范圍外的任何水濃度更高。
18.權(quán)利要求1的方法，其中所述固液分離區(qū)中的所述超濃縮清洗漿料的過濾速率，對于所述超濃縮清洗漿料的13%-19%的水含量范圍比在所述范圍外的任何水濃度中更高。
19.權(quán)利要求1的方法， 其中所述溶劑為乙酸與水混合，比例為8:1-約20:1，且優(yōu)選為約 11:1-20:1。
20.權(quán)利要求19的方法，其中操控在所述混合區(qū)中添加的水的質(zhì)量，以將所述下游超濃縮清洗漿料流中所含水的％控制在5%-25%水。
21.權(quán)利要求1的方法，其中操控在所述混合區(qū)中添加的水的質(zhì)量，以將所述下游的超濃縮清洗漿料流中所含水的％控制在5%-25%水。
22.權(quán)利要求1的方法，其中操控在所述混合區(qū)中添加的水的質(zhì)量，以將所述下游的超濃縮清洗漿料流中所含水的％控制在11%_21%水。
23.權(quán)利要求1的方法，其中操控在所述混合區(qū)中添加的水的質(zhì)量，以將所述下游的超濃縮清洗漿料流中所含水的％控制在13%-19%水。
24.權(quán)利要求1的方法，其中操控在所述混合區(qū)中添加的水的質(zhì)量，以將所述下游的超濃縮清洗漿料流中所含水 的％控制在8%-23%水。
全文摘要
本方法涉及在利用壓力過濾時，通過控制過濾器進料漿料中水的%而提高對苯二甲酸清洗過濾速率，并涉及從氧化劑清洗流回收金屬催化劑，所述氧化劑清洗流在羧酸，一般為對苯二甲酸，的合成中產(chǎn)生。
文檔編號C07C51/00GK103168021SQ201180050950
公開日2013年6月19日 申請日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者K.R.帕克, L.W.布萊爾 申請人:墨西哥石油集團有限公司