Способ и устройство для получения очищенной терефталевой кислоты

 

Изобретение относится к способу получения и устройству для получения очищенной терефталевой кислоты из ее жидкой дисперсии, содержащей примеси в виде непрореагировавших исходных материалов, растворителей, продуктов побочных реакций или/и других нежелательных материалов. Способ включает этапы фильтрации дисперсии с образованием фильтровального осадка сырой терефталевой кислоты, растворение фильтровального осадка в растворителе селективной кристаллизации при повышенной температуре с образованием раствора, кристаллизацию очищенной терефталевой кислоты из раствора в растворителе кристаллизации путем понижения температуры раствора и отделение кристаллизованной терефталевой кислоты от раствора. Согласно изобретению, растворитель селективной кристаллизации является безводным, некоррозионным и в принципе не вступающим в реакцию с терефталевой кислотой. Предпочтительно растворитель селективной кристаллизации это N-метилпирролидон. Способ и устройство позволяют получать очищенную терефталевую кислоту, имеющую степень чистоты, желательную для использования при образовании сложных полиэфиров и других изделий с экономически привлекательными показателями и при рабочих условиях пониженной сложности, что требует более низких капиталовложений и упрощенной обработки. 2 с. и 34 з.п. ф-лы, 2 ил., 7 табл.

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для приготовления очищенной терефталевой кислоты. Оно также относится к способам и устройствам для очистки неочищенной (сырой) терефталевой кислоты с получением продукта - очищенной терефталевой кислоты, которая является полезным исходным материалом для получения сложных полиэфиров, которые, в свою очередь, полезны для производства волокон, пленки, пластиковых бутылок и структур из сложных полиэфиров, часто армированных другими материалами, такими как стекловолокно.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ Очищенная терефталевая кислоты (ОТК) является исходным материалом для образования сложных полиэфиров, которые, в свою очередь, используются для производства многих промышленных материалов, имеющих разнообразное применение. Очищенная терефталевая кислота образуется из "сырой" терефталевой кислоты традиционным образом рядом способов очистки, часто с помощью катализаторов. Существовавшие до сих пор способы очистки сырой терефталевой кислоты не полностью удовлетворительны либо с технической точки зрения, либо экономической точки зрения, при этом чистота очищенной терефталевой кислоты является важным определяющим фактором удовлетворительности процессов, при которых образуются сложные полиэфиры.

Известен ряд реакций для образования сырой терефталевой кислоты из разных исходных материалов. Аспекты очистки настоящего изобретения можно использовать в принципе с любыми из этих реакций, но в соответствии с изобретением предпочтительно, чтобы использовалась реакция, включающая окисление параксилола(п-ксилола), и использование такой системы синтеза составляет часть данного изобретения.

Трудности с существующими и предыдущими способами получения очищенной терефталевой кислоты связаны с трудностями управления реакциями для получения хорошего экономичного выхода сырой терефталевой кислоты, к чему добавляются сложности очистки сырой терефталевой кислоты для исключения примесей и нежелательных компонентов с получением очищенной терефталевой кислоты с качеством, подходящим для исходного материала для получения сложных полиэфиров. К числу сопутствующих недостатков в предыдущих системах относятся крупные капиталовложения в заводы по выпуску ОТК, тяжелые условия работы в предыдущих процессах как для получения сырой терефталевой кислоты, так и для ее очистки, и необходимость иметь дело с катализаторами и растворителями для реакции, а также с побочными продуктами реакции, так чтобы минимизировать экологические проблемы, а также контролировать расход материалов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ В соответствии с настоящим изобретением имеется способ и устройство для получения очищенной терефталевой кислоты. В одном своем аспекте способ включает производство сырой терефталевой кислоты путем окисления п-ксилола. На этапе окисления получается не только терефталевая кислота, но побочными реакциями п-толуиловая кислота и 4-карбоксибензальдегид (4-КБА). Продукт, получаемый на этапе окисления, это жидкая дисперсия, содержащая непрореагировавшие исходные материалы, растворители, если они использовались, продукты побочных реакций, особенно только что упомянутые, и другие материалы, которые нежелательны в искомой терефталевой кислоте. Этап окисления данного изобретения ведется таким образом, чтобы преобразовывалось в сырую терефталевую кислоту как минимум около 30% по весу состава за проход п-ксилола.

В дальнейшем, в соответствии с изобретением, сырая терефталевая кислота из устройства для окисления сначала грубо отделяется от других материалов, и затем она повторно растворяется в растворителе для селективной кристаллизации и, при желании, в одном или нескольких дополнительных растворителях согласно изобретению, которые описываются ниже. Затем повторно растворенная сырая терефталевая кислота выкристаллизовывается из растворителя для селективной кристаллизации и дополнительных растворителей за один или предпочтительно два этапа кристаллизации. Предусматривается отделение кристаллизованной и постепенно очищаемой терефталевой кислоты от растворителей, и полученный наконец фильтровальный осадок очищенной терефталевой кислоты промывается другими растворителями, и наконец высушивается для хранения или для дальнейшей обработки.

В изобретении также предусматриваются операции для регенерирования и рециркуляции растворителей на каждом этапе кристаллизации и промывки, включая рецикл некоторых восстановленных материалов в аппарат для окисления. Осуществляется также точный контроль выпуска любых неблагоприятных материалов в окружающую среду.

В одном важном аспекте данное изобретение основано на нескольких открытиях, относящихся к растворителям, которые могут эффективно произвести очистку сырой терефталевой кислоты посредством этапов кристаллизации и разделения. Эти открытия можно подытожить следующими образом.

Растворители для селективной кристаллизации, пригодные в процессе данного изобретения, включают в себя такие, в которых (а) примеси, которые желательно отделить от терефталевой кислоты для ее очистки относительно более растворимы в растворителе, чем терефталевая кислота в принципе при любой температуре в желательном температурном диапазоне, в котором нужно обрабатывать растворитель, содержащий терефталевую кислоту, и (б) терефталевая кислота более растворима при повышенной температуре и менее растворима при более низкой или сниженной температуре. Нужно понимать, что термин "растворитель для селективной кристаллизации" обозначает растворители, пригодные в селективной кристаллизации терефталевой кислоты, как описано выше и подробнее описано ниже и как показано на фиг. 2.

В этой связи следует отметить, что в патенте США 3465035 упоминается, что некоторые органические растворители (пиридин, сульфоксиды диметила, форамид диметила и т.п.) использовались для очистки терефталевой кислоты, но их недостаток в том, что они нестабильны в воздухе и легко образуют дополнительные продукты с терефталевой кислотой. В этом патенте, наряду с некоторыми другими, также говорится об использовании уксусной кислоты и воды как растворителей для очистки терефталевой кислоты. В отличие от этого растворители для селективной кристаллизации согласно настоящему изобретению являются (а) не водными, (б) не коррозионными и (в) в принципе не реагирующими с терефталевой кислотой и не включают в себя только что описанные предыдущие виды. Конкретно, вода, уксусная (и другая алкильная) кислота и вышеупомянутые органические растворители исключены из растворителей селективной кристаллизации, которые рассматриваются в настоящем изобретении.

В соответствии с изобретением первичный предпочтительный растворитель для селективной кристаллизации представляет собой N-метилпирролидон (NMP), по некоторым причинам обсуждаемый ниже, из-за его отличных характеристик.

N-метилпирролидон (NMP) - это наиболее предпочтительный растворитель для селективной кристаллизации для настоящего изобретения. Он не водный, термостабильный, не токсичный (экологически безопасный), не коррозионный и промышленно доступный. NMP является предпочтительным растворителем для селективной кристаллизации для этого изобретения, потому что его кривая зависимости растворимости от температуры отлого поднимается вверх и вправо, что означает, что терефталевую кислоту можно растворять в нем при повышенных температурах и осаждать или кристаллизовать из него при более низких температурах.

Хотя NMP это наиболее предпочтительный растворитель для селективной кристаллизации, нужно понимать, что, в соответствии с данным изобретением, можно выбрать другие предпочтительные растворители для селективной кристаллизации для очистки сырой терефталевой кислоты из различных полярных органических растворителей, включая, но не ограничиваясь этим, N-алкил-2-пирролидон (такой как N-этилпирролидон), N-меркаптоалкил-2-пирролидон (такой как N-меркаптоэтил-2- пирролидон), N-алкил-2-тиопирролидон (такой как N-метил-2- тиопирролидон) и N-гидроксиалкил-2-пирролидон (такой как N-гидроксиэтил-2-пирролидон) и т.п., и их смеси. К числу еще других растворителей для селективной кристаллизации, рассматриваемых в этом изобретении, относятся, не ограничиваясь этим, сульфолан, метилсульфолан, сульфоны, морфолины (такие как морфолин и N-формилморфолин), карбитолы, спирты от C₁ до C₁₂, эфиры, амины, амиды и сложные эфиры и т.п., и их смеси.

Предпочтительно, чтобы желательный растворитель для селективной кристаллизации использовался во многоэтапном процессе кристаллизации в сочетании с одним или несколькими дополнительными растворителями, предпочтительно с двумя такими дополнительными растворителями, особенно если чистота сырой терефталевой кислоты составляет менее примерно 98%. Предпочтительно промывочные растворители, такие как, но не ограничиваясь этим, п-ксилол, ацетон, метилэтилкетон (МЕК) или метанол и т.п., используются при промывке начального фильтровального осадка, полученного от первого отделения сырой терефталевой кислоты от других материалов, выходящих из устройства для окисления. Кроме того, можно применять растворитель с замещением, имеющий низкую точку кипения, такой как, но не ограничиваясь этим, метанол, ацетон, МЕК и т.п. Предпочтительно метанол используется как растворитель с замещением в связи с третьим фильтром после второго этапа кристаллизации в предпочтительном процессе. Желательный растворитель с замещением замещает (вытесняет) растворитель для селективной кристаллизации в получившемся фильтровальном осадке, и тем самым в принципе только растворитель с замещением присутствует в процессе сушки. Нужно понимать, что низкая точка кипения растворителя с замещением облегчает сушку фильтровального осадка.

Как говорилось выше, NMP является самым предпочтительным растворителем для селективной кристаллизации для настоящего изобретения. Он не водный, термостабильный, не токсичный (экологически безопасный), не коррозионный и промышленно доступный. NMP - это предпочтительный растворитель для селективной кристаллизации для данного изобретения, потому что, кроме всего прочего, его кривая зависимости растворимости от температуры для терефталевой кислоты резко поднимается вверх и вправо, что означает, что терефталевую кислоту можно растворять в нем при повышенных температурах и осаждать или кристаллизовать из него при более низких температурах. Однако кривая зависимости растворимости от температуры для терефталевой кислоты имеет гораздо более плавный наклон, чем кривые растворимости в NMP и других материалов, которые хотят отделить от сырой терефталевой кислоты, таких как бензойная кислота, 4-карбоксибензальдегид (4-КБА) и п-толуиловая кислота. Вследствие этого, когда сырая терефталевая кислота, содержащая или связанная с непрореагировавшими исходными материалами, растворителями (если они есть) и продуктами побочных реакций, такими как упомянутые выше, или с другими нежелательными материалами, растворяется в NMP при повышенной температуре, практически все материалы растворяются или как минимум в высшей степени диспергируются. Затем после прекращения нагрева и охлаждения раствора NMP таких растворенных веществ чистая терефталевая кислота предпочтительно выкристаллизовывается, тогда как другие более растворимые вещества, которые можно рассматривать как примеси для настоящих целей, остаются в растворе в NMP. Таким образом осуществляется разделение между очищенной терефталевой кислотой и связанными с ней примесями. NMP можно отделить от примесей в регенерирующей колонне и подать на рециркуляцию, тогда как примеси могут рециркулироваться в этап окисления или иным образом удаляться.

Из вышеизложенного можно видеть, что в соответствии с одним аспектом данного изобретения имеется способ получения очищенной терефталевой кислоты из сырой терефталевой кислоты, в котором сырую терефталевую кислоту растворяют в желательном растворе для кристаллизации при повышенной температуре с образованием раствора и, далее, в котором очищенная терефталевая кислота кристаллизуется из раствора при пониженной температуре.

В соответствии с другим аспектом изобретения имеются способ и устройство для очистки сырой терефталевой кислоты из ее жидкой дисперсии, также содержащей непрореагировавшие исходные материалы, растворители, продукты побочных реакций или/и другие нежелательные вещества, в которых сырая терефталевая кислота отфильтровывается от этой дисперсии, чтобы частично отделить ее от других веществ, содержащихся в ней путем фильтрации с получением фильтровального осадка сырой терефталевой кислоты с последующим растворением этого фильтровального осадка в желательном растворителе для селективной кристаллизации при повышенной температуре с образованием раствора. Очищенная терефталевая кислота кристаллизуется из этого раствора при снижении его температуры и отделяется от растворителя после кристаллизации.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения имеются способ и устройство для получения очищенной терефталевой кислоты из сырой терефталевой кислоты путем растворения сырой терефталевой кислоты в желательном растворителе для селективной кристаллизации при повышенной температуре для образования первого раствора. Очищенная терефталевая кислота первого этапа кристаллизуется из этого первого раствора при пониженной температуре. Очищенная терефталевая кислота первого этапа отделяется от раствора растворителя и от других примесей и повторно растворяется в желательном растворителе для селективной кристаллизации при повышенной температуре с образованием второго раствора. Этот второй раствор кристаллизуется при пониженной температуре с образованием очищенной терефталевой кислоты второго этапа, и очищенную терефталевую кислоту второго этапа отделяют от второго раствора.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения сырую терефталевую кислоту синтезируют путем контактирования параксилола с кислородом в реакции окисления. Сырую терефталевую кислоту удаляют из устройства для окисления и грубо отделяют от побочных продуктов реакции и от непрореагировавших исходных материалов. Затем отделенную сырую (неочищенную) терефталевую кислоту растворяют в желательном растворителе для селективной кристаллизации при повышенной температуре и кристаллизуют из него, как очищенную терефталевую кислоту при пониженной температуре. Можно осуществить более чем один этап растворения в желательном растворителе для селективной кристаллизации при повышенной температуре с последующей кристаллизацией при пониженной температуре с сопровождающим отделением и промывкой кристаллизованной очищенной терефталевой кислоты.

Из вышеизложенного можно видеть, что объектом этого изобретения является создание улучшенного способа и устройства для получения очищенной терефталевой кислоты с чистотой, желаемой для использования в образовании сложных полиэфиров и других продуктов, с экономически привлекательной скоростью и при более благоприятных условиях работы, что требует более низких капиталовложений и упрощенной обработки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ Более полное понимание способа и устройства настоящего изобретения можно получить со ссылками на нижеследующее подробное описание, взятое вместе с сопроводительными чертежами, на которых: Фиг. 1A и 1B - это упрощенные блок-схемы устройства, с помощью которого можно осуществлять способ согласно изобретению, где фиг. 1A - это часть устройства для проведения операций кристаллизации первого этапа, а фиг. 1B - это часть устройства для проведения операций кристаллизации второго этапа; и Фиг. 2 - это график кривых зависимости растворимости от температуры для терефталевой кислоты и для примесей или продуктов побочных реакций, связанных с сырой терефталевой кислотой.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Описание процесса Настоящее изобретение относится к разработке новой технологии производства ОТК. В сравнении с существующей широко используемой технологией настоящая технология обеспечивает значительно более низкие капиталовложения в построение нового оборудования по выпуску ОТК, а также более низкую стоимость эксплуатации оборудования. Изобретение также предлагает средство для существующего оборудования DMT для производства ОТК, укрепляя его конкурентоспособность в отношении более нового оборудования для получения ОТК.

Краткое изложение процесса Успех этого процесса основан на разработке высокоселективной технологии кристаллизации при низком давлении, низких температурах и в отсутствии воды. Эта технология кристаллизации позволяет очищать сырую терефталевую кислоту (ТК) с чистотой всего приблизительно от 70% (от устройства для окисления) до 98+% в первоэтапном кристаллизаторе и около 99,99+% в кристаллизаторе второго этапа. Это позволяет эксплуатировать устройство для окисления ТК с гораздо меньшей строгостью по сравнению с широко используемыми существующими процессами. В соответствии с настоящим изобретением в устройстве для окисления не требуется присутствия уксусной кислоты (как растворителя-разбавителя) или инициатора брома-катализатора. Используемый в процессе кристаллизации растворитель для селективной кристаллизации является не водным, термостабильным, не токсичным (экологически безопасным), не коррозионным и промышленно доступным.

При выполнении способа согласно данному изобретению с устройством, показанным на фиг. 1A и 1B, и с использованием N-метилпирролидона в качестве растворителя для селективной кристаллизации были продемонстрированы уровни чистоты ОТК до 99,9+% по весу после первого процесса кристаллизации и до 99,99+% по весу после второго процесса кристаллизации. В частности таблица 1 показывает восстановление ОТК с чистотой 99,95% по весу после первого процесса кристаллизации и ОТК с чистотой 99,997% по весу после второго процесса кристаллизации из сырой ТК (ОТК 89,89% по весу).

В таблице 2 показано восстановление ОТК с чистотой 99,90 вес.% после первого процесса кристаллизации и ОТК с чистотой 99,9933 вес.% после второго процесса кристаллизации из сырой ОТК (89,89 вес.%) путем увеличения как температуры насыщения, так и температуры кристаллизации.

В таблице 3 показано восстановление ОТК с чистотой 99,9960 вес.% (один процесс кристаллизации) из сырой ОТК (ОТК 98,99 вес.%). Кроме того, каждой из примеси - бензойной, п-толуиловой, 4-КБА, ММТ и других примесей было не менее чем 10 частей на миллион.

В таблице 4 показано восстановление ОТК с чистотой 99,63 вес.% (один процесс кристаллизации) из сырой ОТК (83,91 вес.% ОТК) на широкомасштабной основе.

В таблице 5 показано восстановление ОТК с чистотой 99,92 вес.% (один процесс кристаллизации) из сырой ОТК (79,79 вес.% ОТК) на широкомасштабной основе.

Таблица 6 показывает восстановление ОТК с чистотой 99,15 вес.% (один процесс кристаллизации) из сырой ОТК (83,90 вес.% ОТК) на крупномасштабной основе при более высокой температуре насыщения 190^oC.

В таблице 7 показано восстановление ОТК с чистотой 99,9915% из сырой ОТК (98,50 вес. % ОТК) на крупномасштабной основе. Перенасыщение кристаллизационной смеси приводило к образованию значительно более крупных кристаллов ОТК по сравнению с кристаллами, получаемыми в процессах, кратко изложенных выше. Как поймет специалист, размеры кристаллов ОТК являются важным фактором в отношении их отделения от растворителей и примесей.

Согласно изобретению и как можно видеть из схем технологического процесса на фиг. 1A и 1B, предпочтительный пример выполнения способа разделен на пять секций.

(1) Секция окисления В этой секции п-ксилол окисляется согласно следующим основным реакциям:
(а) п-ксилол + кислород ---> терефталевая кислота
(б) п-ксилол + кислород ---> п-толуиловая кислота
(в) п-ксилол + кислород ---> 4-карбоксибензальдегид (4-КБА)
Время пребывания в устройстве для окисления составляет примерно 5 часов. Поскольку выходящий из устройства для окисления поток будет содержать до примерно 30% ТК, перемешивание в устройстве для окисления очень важно, чтобы поддержать выход и избирательность и предотвратить засорение и закупорку. Начальное смешивание подаваемых потоков можно достичь в статическом смесителе (вне устройства для окисления). Дальнейшее смешивание можно получить посредством воздушного барботера и внешней циркуляции. В зависимости от тщательности этапа промывки п-ксилола у фильтра (об этом ниже) количество ТК в твердом веществе может меняться примерно от 55% до 90+%.

(2) Секция кристаллизации
(А) Первая кристаллизация
После фильтрации твердые вещества из выходного потока устройства для окисления смешиваются с маточным раствором и жидкостью для промывки растворителя из кристаллизатора второго этапа и с дополнительным растворителем кристаллизации. Перемешанная взвесь растворяется в баке для шлама при установленной температуре, предпочтительно примерно от 140^oC до 190^oC. Насыщенный раствор переносится в емкостной бак, чтобы удалить п-ксилол посредством испарения. Затем насыщенный раствор подается в загрузочный кристаллизатор первого этапа, чтобы восстановить очищенную ТК. После этапа кристаллизации содержимое кристаллизатора сбрасывается в емкостной бак для продукта и непрерывно закачивается насосом в фильтр (или центрифугу), чтобы собрать твердые вещества, подлежащие кристаллизации в кристаллизаторе второго этапа для дальнейшей очистки.

(Б) Вторая кристаллизация
Твердые вещества, вышедшие из фильтра первого кристаллизатора, повторно растворяются в подаваемом растворителе с растворителем кристаллизации для кристаллизатора второго этапа в установленных условиях, таких как температура примерно от 140^oC до 190^oC. Насыщенный раствор закачивается в кристаллизатор второго этапа для роста кристаллов и восстановления. Затем содержимое кристаллизатора сбрасывается в емкостной бак для конечных этапов фильтрации и сушки. На этапе фильтрации твердое вещество (осадок-лепешка) сначала промывается раствором кристаллизации для замещения (вытеснения) маточного раствора, остающегося в осадке. Затем твердое вещество промывается растворителем с низкой точкой кипения, чтобы заместить растворитель кристаллизации в осадке. Влажный осадок посылается в сушилку для удаления конечной жидкости из продукта ОТК.

(3) Секция маточного раствора/восстановления растворителя
Маточный раствор из фильтра первого кристаллизатора переносится в колонну восстановления растворителя для восстановления растворителя кристаллизации из верхнего погона колонны. Примеси, такие как, но не ограничиваясь этим, п-толуиловая кислота, бензойная кислота, 4-карбоксибензальдегид(4-КБА) и т. п. , извлекаются из отстоя колонны. Чтобы быть уверенным, что взвесь отстоя колонны можно перенести назад в устройство для окисления, в ребойлер (испаритель) предпочтительно добавляется разбавитель с высокой точкой кипения.

II. Подробное описание способа и пример выполнения.

Схема технологического процесса на фиг. 1A и 1B будет описана в терминах производства и восстановления (извлечения) 65 кг в час терефталевой кислоты (ТК) из окисления в воздухе п-ксилола в присутствии раствора компонентов катализа в диметилтерефталате (DMT) или в системе растворителя бензойная кислота-вода. Температура устройства для окисления предпочтительно составляет примерно от 150^oC до 250^oC, а давление составляет примерно от 5 до 10 кг/см². Поскольку выходной поток из устройства будет содержать до 30% ТК, перемешивание в устройстве для окисления очень важно для поддержания выхода и избирательности и предотвращения засоров и закупорки. Начальное перемешивание подаваемых потоков можно производить в статическом смесителе (вне устройства для окисления). Дальнейшее перемешивание можно осуществлять воздушным барботированием и внешней циркуляцией. В предпочтительном виде процесса примерно 0,001-0,05 кг в час ацетата марганца и примерно 0,003-0,010 кг в час ацетата кобальта в водном растворе подаются в устройство для окисления для катализа реакций окисления.

Выходящий поток из устройства для окисления (483,7 кг/час) при примерно 160^oC переносится по линии 1 к фильтру F-1 для отделения твердого вещества от маточного раствора (фильтрата). В фильтре F-1 твердый осадок промывается 250,0 кг в час п-ксилола, который нагревается нагревателем Е-1 от 30 до 100 - 150^oC. Маточный раствор (281,4 кг/час) из фильтра F-1 переносится по линии 3 в бак Т-1. Жидкость для промывки осадка из фильтра F-1 (306,9 кг/час) удаляется отдельно из фильтра по линии в бак Т-2.

Промытый осадок из фильтра F-1 сбрасывается в бак для шлама Т-3 по линии 8 для смешивания со следующими потоками:
Поток 19: 67,9 кг в час NMP (растворитель для селективной кристаллизации) промывочного раствора из фильтра F-3 (нагретый от 45 до 100-150^oC нагревателем Е-3)
Поток 9: 329,3 кг в час маточного раствора из бака Т-17 (нагрет от 50 до 100-150^oC нагревателем Е-2)
Поток 37: 43,5 кг в час NMP из бака Т-19 (нагрет от 45 до 100-150^oC нагревателем Е-4).

Затем указанная выше смесь (586,1 кг/час) из бака Т-3 передается со дна бака по линии 10 к баку-растворителю Т-4. Содержимое бака Т-4 нагревается косвенно от 100-150^oC до 140-190^oC нагревательной катушкой с горячим маслом в баке. Около 75% п-ксилола (32,8 кг/час) и 100% барботирующего азота (10 кг/час) в смеси испаряются из растворителя и удаляются по линии 11. Барботирующий азот добавляется в бак Т-4 по линии 47, чтобы помочь удалению п-ксилола. Потоки пара 11 и 13 комбинируются в поток 5 (51,6 кг/час), который конденсируется холодильником Е-3 и посылается в бак для хранения РХ Т-5. Выходящий донный поток из бака-растворителя Т-4 переносится в кристаллизатор для сырых материалов S-1 порциями.

Содержание порции в кристаллизаторе для сырых материалов S-1 охлаждается с 140-190^oC до 10-20^oC внешним холодильником Е-6 для достижения желаемого перенасыщения, нужного для роста кристаллов ТК. Улучшению распределения размеров кристаллов и восстановления твердых веществ может помочь создание центра кристаллизации. При завершении цикла кристаллизации порции взвесь сбрасывается в бак Т-6 и переносится в фильтр F-2 непрерывно со скоростью 544,6 кг в час по линии 15.

У фильтра F-2 42,7 кг/час NMP (из линии 38) используются для промывки осадка. Маточный раствор плюс NMP-промывка объединяются в поток 16 (432,6 кг/час), который подается в колонну D-1 восстановления (извлечения) NMP. Промытый осадок (154,7 кг/час) сбрасывается в бак растворителя Т-8, где он перемешивается с 241,3 кг/час NMP с образованием перенасыщенного исходного материала для кристаллизатора чистых материалов S-2. NMP нагревается от 45^oC до 140-190^oC нагревателем Е-7 и подается в бак Т-8 по линии 18.

Содержимое бака Т-8 переносится порциями в кристаллизатор для чистых материалов S-2, где температура снижается с 140-190^oC до 30-60^oC, чтобы вызвать рост кристаллов ТК. Охлаждение обеспечивается циркуляцией содержимого кристаллизатора через внешний холодильник Е-8. Опять же, для улучшения распределения размеров кристаллов и восстановления кристаллов может быть полезным создание центров кристаллизации. В конце цикла обработки порции взвесь сбрасывается из кристаллизатора S-2 в бак Т-10 (питающий резервуар для фильтра F-3).

Взвесь подается в фильтр F-3 непрерывно по линии 22 со скоростью 395,9 кг в час. Маточный раствор из фильтра (301,8 кг/час) переносится в бак Т-17 по линии 23. Сначала осадок промывают NMP при 45^oC для вытеснения остающегося маточного раствора из осадка, и затем осадок промывается замещающим (вытесняющим) растворителем с низкой точкой кипения, таким как метанол, чтобы вытеснить NMP из осадка. Из Т-19 промывка NMP добавляется по линии 24 и от Т-18 замещающий растворитель добавляется по линии 25 к F-3 (оба со скоростью 64 кг/час). Промывочная жидкость NMP (67,9 кг/час) посылается в бак Т-3 (шламовый бак для F-1) по линии 19, тогда как замещающий растворитель (64,1 кг/час) переносится в бак Т-13 по линии 26.

Промытый осадок из фильтра F-3 (90,2 кг/час) сбрасывается по линии 27 в сушилку для продукта DR-1, где замещающий растворитель в осадке удаляется путем нагрева и очистки противотоком нагретого азота. Высушенный продукт ОТК (65,2 кг/час) удаляется из сушилки по линии 28 и хранится в бункере для продукта.

Замещающий растворитель, насыщенный азотом (76,4 кг/час) из сушилки для продукта DR-1 отводится из сушилки по линии 29 к конденсатору Т-15, где газовая смесь охлаждается до 25-45^oC циркуляцией через холодильник Е-12. Конденсированный замещающий растворитель (21,2 кг/час) переносится в бак для замещающего растворителя, тогда как не конденсирующийся газ (55,2 кг/час) выпускается из Т-15 по линии 30 в выпускной котел Т-16. Приблизительно 2,4 кг в час NMP подается в выпускной котел Т-16 по линии 39 для захвата замещающего растворителя в потоке 30 (3,8 кг/час). Захваченный замещающий растворитель плюс NMP (6,1 кг в час) переносится в бак Т-13 по линии 33. Азот, удаленный из Т-16 (51,4 кг/час), посылается назад в сушилку газодувкой по линии 32 и через нагреватель Е-11 (для нагревания потока с 25^oC до 80-120^oC).

Донный поток из бака Т-13 (70,2 кг/час - смесь NMP и замещающего растворителя) переносится по линии 34 и через нагреватель Е-9 (для нагревания потока с 25^oC до 80-120^oC) к испарителю замещающего растворителя Т-14. Пар замещающего растворителя из верхнего погона Т-14 (42,7 кг/час) конденсируется конденсатором Е-10 и посылается в бак для замещающего растворителя Т-18 по линии 35. Донный поток из Т-14 (27,5 кг/час) разделяется на два потока: поток 39 (2,4 кг/час) в выпускной котел Т-16; и поток 40 (25,1 кг/час) в фильтр F-3 бака Т-17 для маточного раствора.

Маточный раствор и промывка NMP из фильтра F-2 переносятся в бак Т-7 по линии 16 и затем подаются в колонну D-1 извлечения NMP. Этот поток (432,6 кг/час) нагревается с 15-25^oC до 130-170^oC нагревателем Е-13 до поступления в колонну D-1. Отбираемый с верха пар (433,3 кг/час) конденсируется в конденсаторе Е-15 и посылается в котел для конденсата Т-20 по линии 41. Часть конденсата (39,4 кг/час) при 160-220^oC возвращается в колонну в виде орошения. Остальная часть отбираемого с верха продукта из колонны D-1 (393,9 кг/час) посылается в бак проверки NMP Т-21 по линии 43. Из бака Т-21 регенерированный NMP закачивается в бак хранения NMP T-19.

Для того чтобы удостовериться, что взвесь в ребойлере колонны D-1 можно перенести обратно в устройство для окисления, от 20 до 60 кг/час разбавителя с высокой точкой кипения, такого как бензойная кислота или DMT, добавляются в ребойлер по линии 45. Взвесь плюс разбавитель с высокой точкой кипения (78,8 кг/час) удаляются со дна колонны D-1 и посылаются назад в устройство для окисления по линии 49.

Хотя предпочтительный пример выполнения способа и устройства данного изобретения был проиллюстрирован в сопроводительных чертежах и описан в вышеизложенном подробном описании, очевидно, что изобретение не ограничивается раскрытым примером выполнения, но позволяет многочисленные переустройства, модификации и замены не отходя от смысла изобретения, как он изложен и определен следующей формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Способ получения очищенной терефталевой кислоты из неочищенной кислоты, полученной фильтрованием жидкой дисперсии, полученной после окисления и содержащей примеси непрореагировавших исходных соединений, растворителей, продуктов побочных реакций и/или других нежелательных продуктов, включающий в себя растворение неочищенной терефталевой кислоты в неводном, нетоксичном и некоррозионном растворителе для селективной кристаллизации при повышенной температуре примерно 140 - 190^oC с образованием раствора, имеющего температуру насыщения примерно 60 - 190^oC, и кристаллизацию очищенной терефталевой кислоты из этого раствора при пониженной температуре.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что неводный, нетоксичный и некоррозионный растворитель для селективной кристаллизации представляет собой N-метилпирролидон.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя отделение указанной очищенной терефталевой кислоты от указанного раствора.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что указанное отделение осуществляют фильтрацией или центрифугированием указанной очищенной терефталевой кислоты из указанного раствора, промывкой ее указанным неводным, нетоксичным и некоррозионным растворителем для селективной кристаллизации и замещающим растворителем с последующей сушкой.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный неводный, нетоксичный и некоррозионный растворитель для селективной кристаллизации выбирают из группы, состоящей из N-алкил-2-пирролидона, N-этилпирролидона, N-меркаптоалкил-2-пирролидона, N-меркаптоэтил-2-пирролидона, N-алкил-2-тиопирролидона, N-метил-2-тиопирролидона, N-гидроксиалкил-2-пирролидона и N-гидроксиэтил-2-пирролидона.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный неводный, нетоксичный и некоррозионный растворитель для селективной кристаллизации выбирают из группы, состоящей из сульфолана, метилсульфолана, сульфонов, морфолина, N-формилморфолина, карбитолов, спиртов C₁ - C₁₂, ацетонитрила, адипонитрила, бутиронитрила, простых эфиров, аминов, амидов и сложных эфиров.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанную неочищенную терефталевую кислоту промывают промывочным растворителем, который выбирают из группы, состоящей из п-ксилола, метанола, ацетона и мектилэтилкетона.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что указанный промывочный растворитель представляет собой п-ксилол.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он включает в себя замещение после кристаллизации указанного неводного, нетоксичного и некоррозионного растворителя для селективной кристаллизации замещающим растворителем, который выбирают из группы, состоящей из метанола, метилэтилкетона и ацетона.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что указанный замещающий растворитель представляет собой метанол.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная очищенная терефталевая кислота содержит не более 25 частей на миллион 4-карбоксибензальдегида.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что неочищенная терефталевая кислота получена из дисперсии, содержащей 4-карбоксибензальдегид.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру указанного раствора снижают до примерно 10 - 60^oC.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что температуру указанного раствора снижают до примерно 10 - 20^oC.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанную кристаллизацию очищенной терефталевой кислоты из раствора в указанном неводном, нетоксичном и некоррозионном растворителе для селективной кристаллизации повторяют путем повторного растворения указанной кристаллизованной очищенной терефталевой кислоты в указанном неводном, нетоксичном и некоррозионном растворителе для селективной кристаллизации с образованием повторно растворенного раствора при повышенной температуре и осуществляют кристаллизацию очищенной терефталевой кислоты из указанного повторно растворенного раствора в указанном неводном, нетоксичном и некоррозионном растворителе для селективной кристаллизации при снижении его температуры.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что указанный неводный, нетоксичный и некоррозионный растворитель для селективной кристаллизации представляет собой N-метилпирролидон.

17. Способ по п.15, отличающийся тем, что указанный неводный, нетоксичный и некоррозионный растворитель для селективной кристаллизации выбирают из группы, состоящей из N-алкил-2-пирролидона, N-этилпирролидона, N-меркаптоалкил-2-пирролидона, N-меркаптоэтил-2-пирролидона, N-алкил-2-тиопирролидона, N-метил-2-тиопирролидона, N-гидроксиалкил-2-пирролидона и N-гидроксиэтил-2-пирролидона.

18. Способ по п.15, отличающийся тем, что указанный неводный, нетоксичный и некоррозионный растворитель для селективной кристаллизации выбирают из группы, состоящей из сульфолана, метилсульфолана, сульфонов, морфолина, N-формилморфолина, карбитолов, спиртов C₁ - C₁₂, ацетонитрила, адипонитрила, бутиронитрила, простых эфиров, аминов, амидов и сложных эфиров.

19. Способ по п.15, отличающийся тем, что указанную неочищенную терефталевую кислоту промывают промывочным раствором, который выбирают из группы, состоящей из п-ксилола, ацетона, метилэтилкетона и метанола.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что указанный промывочный раствор представляет собой п-ксилол.

21. Способ по п.15, отличающийся тем, что он включает в себя замещение после кристаллизации указанного неводного, нетоксичного и некоррозионного растворителя для селективной кристаллизации замещающим растворителем, который выбирают из группы, состоящей из метанола, метилэтилкетона и ацетона.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что указанный замещающий растворитель представляет собой метанол.

23. Способ по п.11, отличающийся тем, что он включает в себя повторное растворение указанной выделенной очищенной на первой стадии терефталевой кислоты в указанном неводном, нетоксичном и некоррозионном растворителе для селективной кристаллизации при повышенной температуре с образованием второго раствора, кристаллизацию очищенной на второй стадии терефталевой кислоты из второго раствора при пониженной температуре и отделение кристаллизованной очищенной на второй стадии терефталевой кислоты от второго раствора.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что указанное отделение осуществляют фильтрацией и центрифугированием указанной очищенной терефталевой кислоты из указанного раствора, промывкой ее указанным неводным, нетоксичным и некоррозионным раствором для селективной кристаллизации и замещающим раствором с последующей сушкой.

25. Способ по п.23, отличающийся тем, что указанный неводный, нетоксичный и некоррозионный растворитель для кристаллизации представляет собой N-метилпирролидон.

26. Способ по п.23, отличающийся тем, что неводный, нетоксичный и некоррозионный растворитель для селективной кристаллизации выбирают из группы, состоящей из N-алкил-2-пирролидона, N-этилпирролидона, N-меркаптоалкил-2-пирролидона, N-меркаптоэтил-2-пирролидона, N-алкил-2-тиопирролидона, N-метил-2-тиопирролидона, N-гидроксиалкил-2-пирролидона и N-гидроксиэтил-2-пирролидона.

27. Способ по п.23, отличающийся тем, что неводный, нетоксичный и некоррозионный растворитель для селективной кристаллизации выбирают из группы, состоящей из сульфолана, метилсульфолана, сульфонов, морфолина, N-формилморфолина, карбитолов, спиртов C₁ - C₁₂, ацетонитрила, адипонитрила, бутиронитрила, простых эфиров, аминов, амидов и сложных эфиров.

28. Способ по п.23, отличающийся тем, что указанную неочищенную терефталевую кислоту промывают промывочным растворителем, который выбирают из группы, состоящей из п-ксилола, метанола, ацетона и мектилэтилкетона.

29. Способ по п.28, отличающийся тем, что указанный промывочный растворитель представляет собой п-ксилол.

30. Способ по п.23, отличающийся тем, что он включает в себя замещение после повторной кристаллизации указанного неводного, нетоксичного и некоррозионного растворителя для селективной кристаллизации замещающим растворителем, который выбирают из группы, состоящей из метанола, метилэтилкетона и ацетона.

31. Способ по п.30, отличающийся тем, что указанный замещающий растворитель представляет собой метанол.

32. Способ по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя отделение фильтрацией указанной очищенной из первой стадии терефталевой кислоты от указанного первого раствора с образованием фильтровального осадка очищенной на первой стадии терефталевой кислоты, промывку выделенного фильтровального осадка очищенной на первой стадии терефталевой кислоты N-метилпирролидоном, повторное растворение указанного фильтровального осадка очищенной на первой стадии терефталевой кислоты в N-метилпирролидоне при температуре примерно 140 - 190^oC с образованием второго раствора, кристаллизацию указанной повторно растворенной очищенной на первой стадии терефталевой кислоты из указанного второго раствора при температуре примерно 5 - 50^oC с образованием очищенной на второй стадии терефталевой кислоты, отделение фильтрацией очищенной на второй стадии терефталевой кислоты указанного второго раствора с образованием фильтровального осадка очищенной на второй стадии терефталевой кислоты, промывку N-метилпирролидоном указанного фильтровального осадка очищенной на второй стадии терефталевой кислоты, промывку метанолом указанного фильтровального осадка, промытого N-метилпирролидоном, и просушку указанного фильтровального осадка очищенной на второй стадии терефталевой кислоты для получения очищенной на второй стадии терефталевой кислоты.

33. Способ по п.32, отличающийся тем, что он включает в себя приведение п-ксилола в контакт с кислородом с образованием неочищенной терефталевой кислоты в ее дисперсии, содержащей примеси в виде не вступивших в реакцию исходных материалов, растворителей, продуктов побочных реакций и/или других нежелательных материалов.

34. Установка для очистки неочищенной терефталевой кислоты из ее жидкостной дисперсии, содержащей примеси в виде не вступивших в реакцию исходных материалов, растворителей, продуктов побочных реакций и/или других нежелательных материалов, включающая в себя средство для растворения, средство для фильтрации, средство для кристаллизации и средство для отделения очищенной кристаллизованной терефталевой кислоты, отличающаяся тем, что установка содержит указанные средства в следующей последовательности: средство для фильтрации указанной дисперсии с образованием фильтровального осадка неочищенной терефталевой кислоты, средство для растворения фильтровального осадка в неводном растворителе для селективной кристаллизации при повышенной температуре примерно 140 - 190^oC с образованием раствора, средство для кристаллизации очищенной терефталевой кислоты из указанного раствора в неводном растворителе для кристаллизации, указанном в п.1, путем снижения температуры указанного раствора и средство для отделения кристаллизованной очищенной терефталевой кислоты от раствора.

35. Установка по п.34, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит средство для повторного растворения выделенной очищенной на первой стадии терефталевой кислоты в неводном растворителе для селективной кристаллизации при повышенной температуре с образованием второго раствора, средство для кристаллизации очищенной на второй стадии терефталевой кислоты из второго раствора при пониженной температуре и средство для отделения кристаллизованной очищенной на второй стадии терефталевой кислоты от второго раствора.

36. Установка по п.34, отличающаяся тем, что средство для кристаллизации растворенной неочищенной терефталевой кислоты из раствора выполнено с возможностью осуществления процесса при температуре примерно 10 - 60^oC с образованием очищенной на первой стадии терефталевой кислоты, при этом устройство дополнительно содержит средство для отделения очищенной на первой стадии терефталевой кислоты от первого раствора путем фильтрации с образованием фильтровального осадка очищенной на первой стадии терефталевой кислоты, средство для промывки выделенного фильтровального осадка очищенной на первой стадии терефталевой кислоты N-метилпирролидоном, средство для повторного растворения фильтровального осадка очищенной на первой стадии терефталевой кислоты в N-метилпирролидоне при температуре примерно 140 - 190^oC с образованием второго раствора, средство для кристаллизации повторно растворенной очищенной на первой стадии терефталевой кислоты из указанного второго раствора при температуре примерно 10 - 60^oC с образованием очищенной на второй стадии терефталевой кислоты, средство для отделения очищенной на второй стадии терефталевой кислоты от второго раствора путем фильтрации с образованием фильтровального осадка очищенной на второй стадии терефталевой кислоты, средство для промывки метанолом фильтровального осадка, промытого N-метилпирролидоном, и средство для сушки фильтровального осадка очищенной на второй стадии терефталевой кислоты с образованием очищенной на второй стадии терефталевой кислоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10