ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу, посредством которого без выделения, по существу, сухой твердой карбоновой кислоты из суспензии карбоновая кислота/растворитель получают смесь карбоновая кислота/диол. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу, посредством которого без выделения, по существу, сухой твердой терефталевой кислоты из суспензии терефталевая кислота/растворитель получают смесь терефталевая кислота/диол, подходящую для использования в качестве исходного сырья при получении сложного полиэфира.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В соответствии с конечной целью получения полиэтилентерефталата (ПЭТФ) и других сложных полиэфиров большой объем патентной литературы посвящен описанию способов получения смеси карбоновая кислота/диол, подходящей для использования в качестве исходного сырья. В общем случае данные изобретения описывают специфические схемы перемешивания с использованием очищенной твердой терефталевой кислоты и жидкого этиленгликоля. В дополнение к этому, существует значительный объем литературы, посвященной получению очищенной терефталевой кислоты в виде порошка, который пригоден для использования при получении ПЭТФ и других сложных полиэфиров.
Цель данного изобретения заключается в описании способа, посредством которого без выделения, по существу, сухой твердой карбоновой кислоты из суспензии карбоновая кислота/растворитель получают смесь карбоновая кислота/диол, подходящую для использования в качестве исходного сырья при получении сложного полиэфира. Более конкретно, цель данного изобретения заключается в описании способа, посредством которого без выделения, по существу, сухой твердой терефталевой кислоты из суспензии терефталевая кислота/растворитель получают смесь терефталевая кислота/диол, подходящую для использования в качестве исходного сырья при получении сложного полиэфира.
Обычно очищенную твердую терефталевую кислоту получают многостадийным способом, в котором получают сырую (неочищенную) терефталевую кислоту. Сырая терефталевая кислота не обладает достаточным качеством, позволяющим ее непосредственно использовать в качестве исходного сырья для получения коммерческого ПЭТФ. Вместо этого сырую терефталевую кислоту обычно подвергают очистке с получением очищенной твердой терефталевой кислоты.
Жидкофазное окисление п-ксилола позволяет получать сырую терефталевую кислоту. Сырую терефталевую кислоту растворяют в воде и гидрируют с целью превращения 4-карбоксибензальдегида в п-толуиловую кислоту, которая представляет собой более водорастворимое производное, и с целью превращения характеристически желтых соединений в бесцветные производные. Любой из 4-карбоксибензальдегида и п-толуиловой кислоты в конечном продукте очищенной терефталевой кислоты оказывает в особенности пагубное воздействие на технологические процессы полимеризации, поскольку при получении ПЭТФ в ходе реакции конденсации между терефталевой кислотой и этиленгликолем они выступают в качестве агента, обрывающего цепь. Обычная очищенная терефталевая кислота содержит в расчете на массу менее 25 частей на миллион (ppm) 4-карбоксибензальдегида и менее 150 ч./млн п-толуиловой кислоты.
Было разработано несколько других способов, в которых получают терефталевую кислоту, подходящую для использования в качестве исходного сырья при получении коммерческого ПЭТФ, без проведения гидрирования. Обычно данные способы в типичном случае включают катализируемое окисление п-ксилола в растворителе - уксусной кислоте - с последующим фильтрованием и высушиванием терефталевой кислоты из растворителя - уксусной кислоты.
При получении смеси терефталевая кислота/диол, подходящей для получения ПЭТФ, из суспензии терефталевая кислота/растворитель сталкиваются с существенно другой проблемой по сравнению со случаем получения из смеси терефталевой кислоты и воды.
Обычно ТФК, получаемая в результате проведения катализируемого окисления п-ксилола в растворителе - уксусной кислоте, обеспечивает получение суспензии терефталевая кислота/растворитель, которая содержит остаточный катализатор (например, кобальт, марганец и бром). В обычном способе получения из суспензии терефталевая кислота/растворитель, по существу, сухой твердой ТФК, суспензию терефталевая кислота/растворитель фильтруют для отделения существенного количества жидкой уксусной кислоты от твердой ТФК. Остаточный катализатор обычно выделяют из суспензии терефталевая кислота/растворитель в результате промывания (ополаскивания) влажного осадка при использовании не содержащей катализатора уксусной кислоты, воды или другого растворителя. Твердую ТФК выделяют в результате высушивания.
В настоящем изобретении был открыт новый способ, в результате приводящий к получению меньшего количества стадий по сравнению с обычно используемыми способами. Основная польза от изобретения заключается в уменьшении капитальных и эксплуатационных затрат, связанных с выделением порошкообразной терефталевой кислоты. При обычно используемом подходе к получению терефталевой кислоты в результате катализируемого окисления п-ксилола в растворителе - уксусной кислоте - суспензию терефталевая кислота/растворитель отфильтровывают, промывают, затем высушивают и получают порошкообразную терефталевую кислоту, подходящую для использования в качестве исходного сырья при получении ПЭТФ.
В одном варианте реализации настоящего изобретения суспензию терефталевая кислота/растворитель отфильтровывают и получают осадок терефталевой кислоты с растворителем и поток маточного растворителя ТФК в жидкой фазе. Осадок терефталевой кислоты с растворителем затем промывают (ополаскивают) водой и извлекают вещество остаточного металлсодержащего катализатора и получают осадок терефталевой кислоты, смоченный водой, и в виде побочного продукта растворитель ТФК/вода в жидкой фазе. Осадок терефталевой кислоты, смоченный водой, затем объединяют с диолом и получают смесь терефталевая кислота/диол, подходящую для использования в качестве исходного сырья в способе получения коммерческого ПЭТФ. В результате пропуска обычно используемых способов выделения твердой терефталевой кислоты исключают оборудование, необходимое для получения порошкообразной терефталевой кислоты.
Еще один удивительный и, по-видимому, противоречивый аспект изобретения заключается в преимуществе от добавления воды к растворителям уксусной кислоте и этиленгликолю. В общем случае в обычных способах получения терефталевой кислоты воду, полученную в результате проведения процесса окисления, необходимо удалять. Обычно использование уксусной кислоты в качестве растворителя при окислении делает необходимым дополнительную технологическую стадию, на которой проводят разделение уксусной кислоты и воды. На первый взгляд кажется противоречивым получение смеси уксусной кислоты и воды, если этого можно избежать путем высушивания терефталевой кислоты от растворителя уксусной кислоты.
В дополнение к этому, в способах получения ПЭТФ в результате этерификации ТФК с использованием этиленгликоля вода образуется в качестве подобного продукта. В общем случае воду, образованную в результате процесса этерификации, необходимо удалять использованием дополнительной технологической стадии, на которой проводят разделение этиленгликоля и воды. На первый взгляд кажется противоречивым получение смеси этиленгликоля и воды, если этого можно избежать путем не введения воды вместе с ТФК.
Однако одно преимущество данного изобретения основано на предположении о том, что системы разделения смесей этиленгликоль/вода и уксусная кислота/вода в традиционных процессах получения ТФК и ПЭТФ обычно существуют. В данном изобретении экономия, связанная с исключением высушивания ТФК, обеспечивает получение значительно большей выгоды по сравнению с дополнительным увеличением производственной мощности по разделению этиленгликоля и воды плюс дополнительное увеличение производственной мощности по разделению уксусной кислоты и воды.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к способу, посредством которого без выделения, по существу, сухой твердой карбоновой кислоты из суспензии карбоновая кислота/растворитель получают смесь карбоновая кислота/диол. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу получения смеси терефталевая кислота/этиленгликоль, подходящей для использования в качестве исходного сырья при получении коммерческого ПЭТФ. Настоящий способ включает меньше стадий по сравнению со способами, используемыми в настоящее время, и его можно организовать при меньших капитальных затратах. Более конкретно, настоящее изобретение включает непосредственное замещение воды этиленгликолем. Включение стадии замещения исключает необходимость выделения очищенной твердой терефталевой кислоты, тем самым исключая потребность в оборудовании для кристаллизации, разделения твердой и жидкой фаз и манипулирования твердой фазой, обычно присутствующих в технологических процессах получения коммерческой очищенной терефталевой кислоты.
Целью данного изобретения является обеспечение способа получения смеси карбоновая кислота/диол из суспензии карбоновая кислота/растворитель без выделения, по существу, сухой твердой карбоновой кислоты.
Еще одной целью данного изобретения является обеспечение способа получения смеси терефталевая кислота/диол из суспензии терефталевая кислота/растворитель без выделения, по существу, сухой твердой терефталевой кислоты.
Еще одной целью данного изобретения является обеспечение способа получения смеси терефталевая кислота/этиленгликоль из суспензии терефталевая кислота/растворитель без выделения, по существу, сухой твердой терефталевой кислоты.
Еще одной целью данного изобретения является способ получения смеси терефталевая кислота/этиленгликоль без выделения по существу сухой твердой терефталевой кислоты в результате удаления воды из осадка терефталевой кислоты, смоченного водой, за счет использования зоны перемешивания системы карбоновая кислота/диол.
В первом варианте реализации данного изобретения предлагается способ получения смеси карбоновая кислота/диол, включающий добавление диола к осадку карбоновой кислоты, смоченному водой, в зоне перемешивания системы карбоновая кислота/диол с удалением части воды для получения смеси карбоновая кислота/диол.
В еще одном варианте реализации данного изобретения предлагается способ получения смеси карбоновая кислота/диол, включающий нижеследующие стадии:
(а) удаление из суспензии карбоновая кислота/растворитель примесей в первом устройстве разделения твердой и жидкой фаз с получением осадка карбоновой кислоты с уксусной кислотой (содержащей уксусную кислоту) и потока маточного растворителя в жидкой фазе,
(b) удаление из осадка карбоновой кислоты с уксусной кислотой существенной части растворителя во втором устройстве разделения твердой и жидкой фаз с получением осадка карбоновой кислоты, смоченного водой, и в виде побочного продукта растворитель/вода в жидкой фазе,
(с) добавление диола к осадку карбоновой кислоты, смоченного водой, в зоне перемешивания системы карбоновая кислота/диол с удалением части воды для получения смеси карбоновая кислота/диол.
В еще одном варианте реализации данного изобретения предлагается способ получения смеси карбоновая кислота/диол, включающий нижеследующие стадии:
(а) удаление растворителя из суспензии карбоновая кислота/растворитель в зоне разделения твердой и жидкой фаз; где существенную часть растворителя в суспензии карбоновая кислота/растворитель замещают водой с получением осадка карбоновой кислоты, смоченного водой,
(b) добавление диола к осадку карбоновой кислоты, смоченного водой, в зоне перемешивания системы карбоновая кислота/диол с удалением части воды для получения смеси карбоновая кислота/диол.
В еще одном варианте реализации данного изобретения предлагается способ получения смеси терефталевая кислота/диол, включающий добавление диола к осадку терефталевой кислоты, смоченному водой, в зоне перемешивания системы терефталевая кислота/диол с удалением части воды для получения смеси терефталевая кислота/диол.
В еще одном варианте реализации данного изобретения предлагается способ получения смеси терефталевая кислота/диол, включающий нижеследующие стадии:
(а) удаление из суспензии терефталевая кислота/растворитель примесей в первом устройстве разделения твердой и жидкой фаз с получением осадка терефталевой кислоты с уксусной кислотой,
(b) удаление из осадка терефталевой кислоты с уксусной кислотой существенной части растворителя во втором устройстве разделения твердой и жидкой фаз с получением осадка терефталевой кислоты, смоченного водой,
(с) добавление диола к осадку терефталевой кислоты, смоченному водой, в зоне перемешивания системы терефталевая кислота/диол с удалением части воды для получения смеси терефталевая кислота/диол.
В еще одном варианте реализации данного изобретения предлагается способ получения смеси терефталевая кислота/диол, включающий нижеследующие стадии:
(а) удаление растворителя из суспензии терефталевая кислота/растворитель в зоне разделения твердой и жидкой фаз; где существенную часть растворителя в суспензии терефталевая кислота/растворитель замещают водой с получением осадка терефталевой кислоты, смоченного водой,
(b) добавление диола к осадку терефталевой кислоты, смоченному водой, в зоне перемешивания системы терефталевая кислота/диол с удалением части воды для получения смеси терефталевая кислота/диол.
В еще одном варианте реализации данного изобретения предлагается способ получения смеси карбоновая кислота/диол из суспензии карбоновая кислота/растворитель без выделения, по существу, сухой твердой карбоновой кислоты.
В еще одном варианте реализации данного изобретения предлагается способ получения смеси терефталевая кислота/диол из суспензии терефталевая кислота/растворитель без выделения, по существу, сухой твердой терефталевой кислоты.
В еще одном варианте реализации данного изобретения предлагается способ получения смеси терефталевая кислота/диол, включающий нижеследующие стадии:
(а) удаление из суспензии терефталевая кислота/растворитель примесей в первом устройстве разделения твердой и жидкой фаз с получением осадка терефталевой кислоты с уксусной кислотой, где первое устройство разделения твердой и жидкой фаз функционирует при температуре в диапазоне от приблизительно 40°С до приблизительно 155°С,
(b) удаление из осадка терефталевой кислоты с уксусной кислотой существенной части растворителя во втором устройстве разделения твердой и жидкой фаз с получением осадка терефталевой кислоты, смоченного водой; где второе устройство разделения твердой и жидкой фаз функционирует при температуре в диапазоне от приблизительно 40°С до приблизительно 155°С,
(с) добавление диола к осадку терефталевой кислоты, смоченному водой, в зоне перемешивания системы терефталевая кислота/диол с удалением части воды для получения смеси терефталевая кислота/диол; где добавление проводят при температуре в диапазоне приблизительно от 40°С до 290°С; где диолом является этиленгликоль.
В еще одном варианте реализации данного изобретения предлагается способ получения смеси терефталевая кислота/диол, включающий нижеследующие стадии в указанном порядке:
(а) удаление из суспензии терефталевая кислота/растворитель примесей в первом устройстве разделения твердой и жидкой фаз с получением осадка терефталевой кислоты с уксусной кислотой; где первое устройство разделения твердой и жидкой фаз функционирует при температуре в диапазоне от приблизительно 40°С до приблизительно 155°С,
(b) удаление из осадка терефталевой кислоты с уксусной кислотой существенной части растворителя во втором устройстве разделения твердой и жидкой фаз с получением осадка терефталевой кислоты, смоченного водой; где второе устройство разделения твердой и жидкой фаз функционирует при температуре в диапазоне от приблизительно 40°С до приблизительно 155°С,
(с) добавление диола к осадку терефталевой кислоты, смоченному водой, в зоне перемешивания системы терефталевая кислота/диол с удалением части воды для получения смеси терефталевая кислота/диол; где добавление проводят при температуре в диапазоне приблизительно от 40°С до 290°С; где диолом является этиленгликоль.
Данные цели и другие цели станут более очевидными специалистам в данной области техники после прочтения данного описания.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В первом варианте реализации данного изобретения, продемонстрированном на фиг.1, предлагается способ получения смеси карбоновая кислота/диол 108, при этом способ включает добавление диола 107 к осадку карбоновой кислоты, смоченному водой, 106 в зоне перемешивания системы карбоновая кислота/диол 130 с удалением части воды для получения смеси карбоновая кислота/диол 108.
Зона перемешивания системы карбоновая кислота/диол 130, диол 107, смесь карбоновая кислота/диол 108 и осадок карбоновой кислоты, смоченный водой, 106 описываются далее во втором варианте реализации данного изобретения.
Во втором варианте реализации данного изобретения, продемонстрированном на фиг.1, предлагается способ получения смеси карбоновая кислота/диол 108. Способ включает нижеследующие стадии.
Стадия (1) включает удаление из суспензии карбоновая кислота/растворитель 101 примесей в первом устройстве разделения твердой и жидкой фаз 110 с получением осадка карбоновой кислоты с растворителем 103 и потока маточного растворителя в жидкой фазе 102. Трубопровод 101 содержит суспензию карбоновая кислота/растворитель, содержащую карбоновую кислоту, примеси и растворитель. Примеси включают остаточный катализатор (обычно, но не ограничиваясь только этим: кобальт, марганец или бром). Подходящие растворители включают, но не ограничиваются этим: алифатические монокарбоновые кислоты, предпочтительно содержащие от 2 до 6 атомов углерода, или бензойную кислоту и их смеси и смеси данных соединений с водой. Предпочтительно растворитель образуют в основном уксусная кислота и/или некоторое количество воды. Соотношение уксусной кислоты к воде может находиться в диапазоне от 50:50 до 99:1 по массе, более предпочтительно в диапазоне от 85:15 до 95:5, наиболее предпочтительно в диапазоне от 90:10 до 95:5. Подходящие карбоновые кислоты включают, но не ограничиваются этим, терефталевую кислоту, изофталевую кислоту, нафталиндикарбоновую кислоту, тримеллитовую кислоту и их смеси.
Суспензия карбоновая кислота/растворитель 101 характеризуется содержанием карбоновой кислоты в диапазоне 10-40% (мас.). Предпочтительно суспензия карбоновая кислота/растворитель 101 характеризуется содержанием карбоновой кислоты в диапазоне 25-35% (мас.). Наиболее предпочтительно суспензия карбоновая кислота/растворитель 101 характеризуется содержанием карбоновой кислоты в диапазоне 30-35% (мас.). Суспензию карбоновая кислота/растворитель в трубопроводе 101 после этого вводят в первое устройство разделения твердой и жидкой фаз 110, где существенную часть маточного растворителя в жидкой фазе извлекают в трубопровод 102. Маточный растворитель в жидкой фазе 102 содержит существенную часть растворителя.
Первое устройство разделения твердой и жидкой фаз 110 включает любое устройство, способное обеспечить эффективное разделение твердых и жидких фаз. Первое устройство разделения твердой и жидкой фаз 110 обычно может состоять из следующих типов устройств, но не ограничивается только ими: центрифуги, циклоны, барабанные вращающиеся фильтры, ленточные фильтры, пресс-фильтры и тому подобное. Первое устройство разделения твердой и жидкой фаз 110 может функционировать в температурном диапазоне от приблизительно 40°С до 155°С. Предпочтительно первое устройство разделения твердой и жидкой фаз 110 может функционировать в температурном диапазоне от приблизительно 80°С до 150°С. Наиболее предпочтительно первое устройство разделения твердой и жидкой фаз 110 может функционировать в температурном диапазоне от приблизительно 90°С до 150°С. Получают осадок карбоновой кислоты с растворителем 103, где содержание влаги в осадке карбоновой кислоты с растворителем 103 находится в диапазоне 0,5-30% (мас.) влаги, предпочтительно в диапазоне 1-20% влаги, наиболее предпочтительно в диапазоне 1-5% влаги. Остаточный растворитель необязательно можно удалять с использованием стадии вытеснения газом для того, чтобы свести к минимуму загрязнение растворителя промывными водами.
Стадия (2) включает удаление из осадка карбоновой кислоты с растворителем 103 существенной части растворителя во втором устройстве разделения твердой и жидкой фаз 120 с получением осадка карбоновой кислоты, смоченного водой, 106 и в качестве побочного продукта растворитель/вода 105 в жидкой фазе.
Осадок карбоновой кислоты с растворителем 103 затем подвергают промыванию или "ополаскиванию" водой или, по существу, водой с остаточными количествами растворителя в устройстве разделения твердой и жидкой фаз 120, в котором существенную часть первоначального растворителя замещают водой с получением осадка карбоновой кислоты, смоченного водой, 106. Содержание влаги в осадке карбоновой кислоты, смоченном водой, 106 предпочтительно находится в диапазоне приблизительно 0,5-30% (мас.) влаги, более предпочтительно в диапазоне 1-20% влаги, а наиболее предпочтительно в диапазоне 1-5% влаги. Остаточная влага в осадке карбоновой кислоты, смоченном водой, 106 должна содержать менее чем приблизительно 2% растворителя при расчете на массу. В дополнение к этому, осадок карбоновой кислоты, смоченный водой, должен содержать менее 1% любого металла (например, кобальта, марганца и тому подобного), обычно используемого в качестве катализаторов при окислении п-ксилола и присутствующего в смеси суспензии в трубопроводе 101, такое количество, которое должно оставаться в осадке карбоновой кислоты, смоченном водой 106.
Промывные воды вводят во второе устройство разделения твердой и жидкой фаз 120 через трубопровод 104. Промывные воды необходимо непрерывно подавать при массовой скорости подачи с соотношением твердой фазы в 103 в диапазоне приблизительно от 0,1:1 до 1,5:1, предпочтительно в диапазоне от 0,1:1 до 0,6:1, наиболее предпочтительно в диапазоне от 0,2:1 до 0,4:1. На температуру или давление промывных вод никаких ограничений не накладывается, в том числе и при использовании в качестве промывных вод испарившейся воды, водяного пара или комбинации воды и водяного пара.
Второе устройство разделения твердой и жидкой фаз 120 обычно может состоять из следующих типов устройств, но не ограничивается только ими: центрифуги, циклоны, барабанные вращающиеся фильтры, ленточные фильтры, пресс-фильтры и тому подобное. Второе устройство разделения твердой и жидкой фаз 120 может функционировать в температурном диапазоне от приблизительно 40°С до 155°С. Предпочтительно второе устройство разделения твердой и жидкой фаз 120 может функционировать в температурном диапазоне от приблизительно 80°С до 150°С. Наиболее предпочтительно второе устройство разделения твердой и жидкой фаз 120 может функционировать в температурном диапазоне от приблизительно 90°С до 150°С.
Необязательно побочный продукт растворитель/вода в жидкой фазе из второго устройства разделения твердой и жидкой фаз 105 изолируют от потока маточного раствора в жидкой фазе, полученного при использовании первого устройства разделения твердой и жидкой фаз 102.
Стадия (3) включает добавление к осадку карбоновой кислоты, смоченному водой, 106 диола 107 в зоне перемешивания системы карбоновая кислота/диол 130 для удаления из осадка карбоновой кислоты, смоченного водой, 106 части воды для получения смеси карбоновая кислота/диол 108.
В заключение осадок карбоновой кислоты, смоченный водой, 106, который в настоящий момент, по существу, не содержит растворителя, объединяют с диолом 107 в зоне перемешивания с карбоновой кислотой 130 и получают в устройстве 130 смесь карбоновая кислота/диол 108, подходящую для получения ПЭТФ и других сложных полиэфиров. Трубопровод 109 используют для удаления из осадка карбоновой кислоты, смоченного водой, 106 части воды. Никаких специальных ограничений на устройство 130 не накладывается, за исключением того, что оно должно обеспечивать тесный контакт между осадком карбоновой кислоты, смоченным водой, 106 и диолом 107 с получением смеси карбоновая кислота/диол 108. Примеры таких устройств включают следующее, но не ограничиваются только им: емкость с перемешиванием, статический смеситель, шнековый конвейер, этерификационный реактор (реакторы) для получения ПЭТФ и тому подобное. (Обратите внимание: для введения в устройство 130 осадка карбоновой кислоты, смоченного водой, может быть использован эдуктор для введения твердой фазы). Точно так же никаких специальных ограничений не накладывается и на температурный диапазон, в котором устройство 130 может функционировать. Однако предпочтительно, чтобы температура в устройстве 130 не превышала приблизительно 280°С, то есть температур, обычно встречающихся в этерификационных реакторах для получения ПЭТФ.
Диол в трубопроводе 107 вводят таким образом, чтобы провести замещение воды в качестве основной жидкости, формирующей суспензию. Этого можно добиться при введении диола через трубопровод 107 в виде насыщенной жидкости при температуре, которая будет достаточна для выпаривания воды. Предпочтительно диол в трубопроводе 107 вводят в виде насыщенного или перегретого пара. Диол в трубопроводе 107 выбирают из группы, состоящей из этиленгликоля, диэтиленгликоля, н-бутиленгликоля, изобутиленгликоля, н-пропиленгликоля, 1,4-бутандиола, циклогександиметанола и их смесей. Предпочтительно диолом в трубопроводе 107 является этиленгликоль. Обратите внимание на то, что в рамках системы, продемонстрированной на фиг.1, по существу, сухая твердая карбоновая кислота не образуется. Основное экономическое преимущество от неполучения сухой твердой карбоновой кислоты заключается в исключении оборудования для манипулирования с твердой фазой (например, систем транспортирования, бункеров и тому подобного).
В третьем варианте реализации данного изобретения, продемонстрированном на фиг.1, предлагается способ получения смеси карбоновая кислота/диол 108, включающий нижеследующие стадии.
Стадия (1) включает удаление растворителя из суспензии карбоновая кислота/растворитель 101 в зоне разделения твердой и жидкой фаз 140; где существенную часть растворителя в суспензии карбоновая кислота/растворитель 101 замещают водой с получением осадка карбоновой кислоты, смоченного водой, 106.
На стадии (1) второе устройство разделения твердой и жидкой фаз 120 и первое устройство разделения твердой и жидкой фаз 110 во втором варианте реализации данного изобретения можно объединить с получением единого устройства, способного осуществить оба варианта разделения твердой и жидкой фаз. Это схематически продемонстрировано на фиг.1, изображающей зону замещения для твердой и жидкой фаз 140 при помощи рамки с пунктирным контуром вокруг устройств 110 и 120. Удаление растворителя из суспензии карбоновая кислота/растворитель 101 в зоне разделения твердой и жидкой фаз 140 с получением осадка карбоновой кислоты, смоченного водой, можно осуществить при использовании любого средства, известного из уровня техники. Зона разделения твердой и жидкой фаз 140 включает любое устройство, способное обеспечить проведение операций как первого устройства разделения твердой и жидкой фаз 110, так и второго устройства разделения твердой и жидкой фаз 120, описанных во втором варианте реализации данного изобретения. Устройство в зоне разделения твердой и жидкой фаз 140 обычно может включать следующий тип устройств, но не ограничиваясь только им: центрифуги, циклоны, фильтры и тому подобное либо их комбинации.
Стадия (2) включает добавление к осадку карбоновой кислоты, смоченному водой, 106 диола 107 в зоне перемешивания системы карбоновая кислота/диол 130 с удалением части воды для получения смеси карбоновая кислота/диол 108.
Стадия (2) идентична стадии (3), описанной во втором варианте реализации данного изобретения.
Четвертый вариант реализации данного изобретения, продемонстрированный на фиг.2, включает способ получения смеси терефталевая кислота/диол 208, включающий добавление диола 207 к осадку терефталевой кислоты, смоченному водой, 206 в зоне перемешивания системы терефталевая кислота/диол 230 с удалением части воды для получения смеси терефталевая кислота/диол 208.
Зона перемешивания системы терефталевая кислота/диол 230, диол 207, смесь терефталевая кислота/диол 208 и осадок терефталевой кислоты, смоченный водой, 206 описываются далее в пятом варианте реализации данного изобретения.
В пятом варианте реализации данного изобретения, продемонстрированном на фиг.2, предлагается способ получения смеси терефталевая кислота/диол 208. Способ включает нижеследующие стадии.
Стадия (1) включает удаление из суспензии терефталевая кислота/растворитель 201 примесей в первом устройстве разделения твердой и жидкой фаз 210 с получением осадка терефталевой кислоты с растворителем 203 и потока маточного растворителя ТФК в жидкой фазе 202.
Трубопровод 201 содержит суспензию терефталевая кислота/растворитель, содержащую терефталевую кислоту, примеси и растворитель. Примеси включают остаточный катализатор (обычно, но не ограничиваясь только им; кобальт, марганец либо бром). Подходящие растворители включают, но не ограничиваются только им: алифатические монокарбоновые кислоты, предпочтительно содержащие от 2 до 6 атомов углерода, либо бензойную кислоту и их смеси и смеси данных соединений с водой. Предпочтительно растворитель образуют в основном уксусная кислота и/или некоторое количество воды. Соотношение уксусной кислоты и воды может находиться в диапазоне от 50:50 до 99:1 их массе, более предпочтительно в диапазоне от 85:15 до 95:5 и наиболее предпочтительно в диапазоне от 90:10 до 95:5. Суспензия терефталевая кислота/растворитель 201 характеризуется содержанием терефталевой кислоты в диапазоне приблизительно 10-40% (мас.). Предпочтительно суспензия терефталевая кислота/растворитель 201 характеризуется содержанием терефталевой кислоты в диапазоне 25-35% (мас.). Наиболее предпочтительно суспензия терефталевая кислота/растворитель 201 характеризуется содержанием терефталевой кислоты в диапазоне 30-35% (мас.). Суспензию терефталевая кислота/растворитель в трубопроводе 201 затем вводят в первое устройство разделения твердой и жидкой фаз 210, где существенную часть маточного растворителя в жидкой фазе извлекают в трубопроводе 202. Маточный растворитель в жидкой фазе 202 содержит существенную часть растворителя.
Первое устройство разделения твердой и жидкой фаз 210 представляет собой любое устройство, способное обеспечить эффективное разделение твердых и жидких фаз. Первое устройство разделения твердой и жидкой фаз 210 обычно может состоять из следующих типов устройств, но не ограничивается только ими: центрифуги, циклоны, барабанные вращающиеся фильтры, ленточные фильтры, пресс-фильтры и тому подобное. Первое устройство разделения твердой и жидкой фаз 210 может функционировать в температурном диапазоне от приблизительно 40°С до 155°С. Предпочтительно первое устройство разделения твердой и жидкой фаз 210 может функционировать в температурном диапазоне от приблизительно 80°С до 150°С. Наиболее предпочтительно первое устройство разделения твердой и жидкой фаз 210 может функционировать в температурном диапазоне от приблизительно 90°С до 150°С. Получают осадок терефталевой кислоты с растворителем 203, где содержание влаги в осадке терефталевой кислоты с растворителем находится в диапазоне 0,5-30% (мас.) влаги, предпочтительно в диапазоне 1-10% влаги, наиболее предпочтительно в диапазоне 1-5% влаги. Остаточный растворитель необязательно можно удалять с использованием стадии вытеснения газом для того, чтобы свести к минимуму загрязнение растворителя промывными водами.
Стадия (2) включает удаление из осадка терефталевой кислоты с растворителем 203 существенной части растворителя во втором устройстве разделения твердой и жидкой фаз 220 с получением осадка терефталевой кислоты, смоченного водой, 206 и в качестве побочного продукта растворитель ТФК/вода в жидкой фазе 205.
Осадок терефталевой кислоты с растворителем 203 затем подвергают промыванию или "ополаскиванию" водой в устройстве разделения твердой и жидкой фаз 220, в котором существенную часть первоначального растворителя замещают водой с получением осадка терефталевой кислоты, смоченного водой, 206. Содержание влаги в осадке терефталевой кислоты, смоченном водой, 206 предпочтительно находится в диапазоне 0,5-30% (мас.) влаги, более предпочтительно приблизительно 1-20% влаги и наиболее предпочтительно 1-5% влаги. Остаточная влага в осадке терефталевой кислоты, смоченном водой, 206 должна содержать менее чем приблизительно 2% растворителя при расчете на массу. В дополнение к этому, осадок терефталевой кислоты, смоченный водой, должен содержать менее 1% какого-либо металла (например, кобальта, марганца и тому подобного), обычно используемого в качестве катализаторов при окислении п-ксилола и присутствующего в смеси суспензии в трубопроводе 201, такое количество, которое должно оставаться в осадке терефталевой кислоты, смоченном водой 206.
Промывные воды вводят в устройство 220 через трубопровод 204. Промывные воды необходимо непрерывно подавать при массовой скорости подачи с соотношением твердой фазы в 203 в диапазоне приблизительно от 0,1:1 до 1,5:1, предпочтительно от 0,1:1 до 0,6:1, наиболее предпочтительно от 0,2:1 до 0,4:1. На температуру или давление промывных вод никаких ограничений не накладывается, в том числе и при использовании в качестве промывных вод испарившейся воды, водяного пара или комбинации воды и водяного пара.
Второе устройство разделения твердой и жидкой фаз 220 обычно может состоять из следующих типов устройств, но не ограничивается только ими: центрифуги, циклоны, барабанные вращающиеся фильтры, ленточные фильтры, пресс-фильтры и тому подобное. Второе устройство разделения твердой и жидкой фаз 220 может функционировать в температурном диапазоне от приблизительно 40°С до 155°С. Предпочтительно второе устройство разделения твердой и жидкой фаз 220 может функционировать в температурном диапазоне от приблизительно 80°С до 150°С. Наиболее предпочтительно второе устройство разделения твердой и жидкой фаз 220 может функционировать в температурном диапазоне от приблизительно 90°С до 150°С.
Необязательно побочный продукт растворитель/вода в жидкой фазе из второго устройства разделения твердой и жидкой фаз 205 изолируют от потока маточного растворителя в жидкой фазе, полученного при использовании первого устройства разделения твердой и жидкой фаз 202.
Стадия (3) включает добавление к осадку терефталевой кислоты, смоченному водой, 206 диола 207 в зоне перемешивания системы терефталевая кислота/диол 230 для удаления из осадка терефталевой кислоты, смоченного водой, 206 части воды для получения смеси терефталевая кислота/диол 208.
В заключение осадок терефталевой кислоты, смоченный водой, 206, который в настоящий момент, по существу, не содержит растворителя, объединяют с диолом 207 и получают в устройстве 230 смесь терефталевая кислота/диол, подходящую для получения ПЭТФ и других сложных полиэфиров. Трубопровод 209 используют для удаления из осадка карбоновой кислоты, смоченного водой, 206 части воды. Никаких специальных ограничений на устройство 230 не накладывается, за исключением того, что оно должно обеспечивать тесный контакт между осадком терефталевой кислоты, смоченным водой, 206 и диолом 207 с получением смеси терефталевая кислота/диол 208. Примеры таких устройств включают следующие, но не ограничиваются только ими: емкость с перемешиванием, статический смеситель, шнековый конвейер, этерификационный реактор (реакторы) для получения ПЭТФ и тому подобное. (Обратите внимание: для введения в устройство 230 осадка терефталевой кислоты, смоченного водой, может быть использован эдуктор для введения твердой фазы). Точно так же никаких специальных ограничений не накладывается и на температурный диапазон, в котором устройство 230 может функционировать. Однако предпочтительно, чтобы температура в устройстве 130 не превышала приблизительно 280°С, то есть температур, обычно встречающихся в этерификационных реакторах для получения ПЭТФ.
Диол в трубопроводе 207 вводят таким образом, чтобы провести замещение воды в качестве основной жидкости, формирующей суспензию. Этого можно добиться при введении диола через трубопровод 207 в виде насыщенной жидкости при температуре, которая будет достаточна для выпаривания воды. Предпочтительно диол в трубопроводе 207 вводят в виде насыщенного или перегретого пара. Диол в трубопроводе 207 выбирают из группы, состоящей из этиленгликоля, диэтиленгликоля, н-бутиленгликоля, изобутиленгликоля, н-пропиленгликоля, 1,4-бутандиола, циклогександиметанола и их смесей. Предпочтительно диолом в трубопроводе 207 является этиленгликоль. Обратите внимание на то, что в рамках системы, продемонстрированной на фиг.1, по существу, сухая твердая терефталевая кислота не образуется. Основное экономическое преимущество от неполучения сухой твердой терефталевой кислоты заключается в исключении оборудования для манипулирования с твердой фазой (например, систем транспортирования, бункеров и тому подобного).
В шестом варианте реализации данного изобретения, продемонстрированном на фиг.2, предлагается способ получения смеси терефталевая кислота/диол 208. При этом способ включает нижеследующие стадии.
Стадия (1) включает удаление растворителя из суспензии терефталевая кислота/растворитель 201 в зоне разделения твердой и жидкой фаз 240; где существенную часть растворителя в суспензии терефталевая кислота/растворитель 201 замещают водой с получением осадка терефталевой кислоты, смоченного водой, 206.
На стадии (1) второе устройство разделения твердой и жидкой фаз 220 и первое устройство разделения твердой и жидкой фаз 210 во втором варианте реализации данного изобретения можно объединить с получением единого устройства, способного осуществить оба варианта разделения твердой и жидкой фаз. Это схематически продемонстрировано на фиг.2, изображающей зону замещения для твердой и жидкой фаз 240 при помощи рамки с пунктирным контуром вокруг устройств 210 и 220. Удаление растворителя из суспензии карбоновая кислота/растворитель 201 в зоне разделения твердой и жидкой фаз 240 с получением осадка терефталевой кислоты, смоченного водой, можно осуществить при использовании любого средства, известного из уровня техники. Зона разделения твердой и жидкой фаз 240 включает любое устройство, способное обеспечить проведение операций как первого устройства разделения твердой и жидкой фаз 210, так и второго устройства разделения твердой и жидкой фаз 220, описанных во втором варианте реализации данного изобретения. Устройство в зоне разделения твердой и жидкой фаз 240 обычно может включать нижеследующий тип устройств, но не ограничиваясь только им: центрифуги, циклоны, фильтры и тому подобное либо их комбинации.
Стадия (2) включает добавление к осадку терефталевой кислоты, смоченному водой, 206 диола 207 в зоне перемешивания системы терефталевая кислота/диол 230 с удалением части воды для получения смеси терефталевая кислота/диол 208.
Стадия (2) идентична стадии (3), описанной в пятом варианте реализации данного изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ОПТИМИЗИРОВАННОЕ ЖИДКОФАЗНОЕ ОКИСЛЕНИЕ | 2006 |
|
RU2435753C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭФИРНОГО ПРОДУКТА ИЗ ОКСИДА АЛКИЛЕНА И КАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ | 2005 |
|
RU2371451C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕСИ КАРБОНОВАЯ КИСЛОТА/ДИОЛ, ПОДХОДЯЩЕЙ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЛОЖНЫХ ПОЛИЭФИРОВ | 2003 |
|
RU2330014C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУХОГО ОСАДКА КАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ, ПРИГОДНОГО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭФИРОВ | 2005 |
|
RU2380352C2 |
| ОПТИМИЗИРОВАННОЕ ЖИДКОФАЗНОЕ ОКИСЛЕНИЕ В БАРБОТАЖНОЙ КОЛОННЕ РЕАКТОРНОГО ТИПА | 2005 |
|
RU2363534C2 |
| ОПТИМИЗИРОВАННОЕ ЖИДКОФАЗНОЕ ОКИСЛЕНИЕ | 2005 |
|
RU2388745C2 |
| ПРОИЗВОДСТВО АРОМАТИЧЕСКИХ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ | 2011 |
|
RU2574394C2 |
| СИСТЕМА ОКИСЛЕНИЯ С ВНУТРЕННИМ ВТОРИЧНЫМ РЕАКТОРОМ | 2006 |
|
RU2448766C2 |
| СИСТЕМА ОКИСЛЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ ВНУТРЕННЮЮ КОНСТРУКЦИЮ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ | 2006 |
|
RU2418629C2 |
| ОПТИМИЗИРОВАННОЕ ЖИДКОФАЗНОЕ ОКИСЛЕНИЕ | 2005 |
|
RU2382758C2 |
Настоящее изобретение относится к способу, посредством которого без выделения, по существу, сухой твердой карбоновой кислоты из суспензии карбоновая кислота/растворитель получают смесь карбоновая кислота/диол. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу получения смеси карбоновая кислота/диол, где карбоновую кислоту выбирают из группы, состоящей из терефталевой кислоты, изофталевой кислоты, нафталиндикарбоновой кислоты, тримеллитовой кислоты и их смесей, включающему добавление диола для проведения замещения воды к осадку карбоновой кислоты, смоченному водой, в зоне перемешивания карбоновой кислоты/диола, где осадок карбоновой кислоты, смоченный водой, получают из осадка карбоновой кислоты с растворителем путем промывания водой и где диол добавляют при температуре, достаточной для выпаривания воды, для удаления части воды с получением смеси карбоновая кислота/диол. 10 н.з и 21 з.п. ф-лы, 2 ил.
(a) удаления из суспензии карбоновая кислота/растворитель примесей в первом устройстве разделения твердой и жидкой фаз с получением осадка карбоновой кислоты с растворителем и потока маточного растворителя в жидкой фазе,
(b) удаления из упомянутого осадка карбоновой кислоты с растворителем существенной части растворителя во втором устройстве разделения твердой и жидкой фаз путем промывания водой с получением осадка карбоновой кислоты, смоченного водой, и в виде побочного продукта растворитель/вода в жидкой фазе,
(c) добавления диола к упомянутому осадку карбоновой кислоты, смоченному водой, в зоне перемешивания карбоновой кислоты/диола, где диол добавляют при температуре, достаточной для выпаривания воды, для удаления части воды с получением смеси карбоновая кислота/диол.
(а) удаления растворителя из суспензии карбоновая кислота/растворитель в зоне разделения твердой и жидкой фаз; где существенную часть растворителя в упомянутой суспензии карбоновая кислота/растворитель замещают водой с получением осадка карбоновой кислоты, смоченного водой,
(b) добавления диола к упомянутому осадку карбоновой кислоты, смоченному водой, в зоне перемешивания карбоновой кислоты/диола, где диол добавляют при температуре, достаточной для выпаривания воды, для удаления части воды с получением смеси карбоновая кислота/диол.
(a) удаления из суспензии терефталевая кислота/растворитель примесей в первом устройстве разделения твердой и жидкой фаз с получением осадка терефталевой кислоты с растворителем,
(b) удаления из упомянутого осадка терефталевой кислоты с растворителем существенной части растворителя во втором устройстве разделения твердой и жидкой фаз с получением осадка терефталевой кислоты, смоченного водой, и
(c) добавления диола к упомянутому осадку терефталевой кислоты, смоченному водой, в зоне перемешивания терефталевой кислоты/диола, где диол добавляют при температуре, достаточной для выпаривания воды, для удаления части воды с получением смеси терефталевая кислота/диол.
(a) удаления растворителя из суспензии терефталевая кислота/растворитель в зоне разделения твердой и жидкой фаз; где существенную часть растворителя в упомянутой суспензии терефталевая кислота/растворитель замещают водой с получением осадка терефталевой кислоты, смоченного водой,
(b) добавления диола к упомянутому осадку терефталевой кислоты, смоченному водой, в зоне перемешивания терефталевой кислоты/диола, где диол добавляют при температуре, достаточной для выпаривания воды, для удаления части воды с получением смеси терефталевая кислота/диол.
(a) удаления из суспензии терефталевая кислота/растворитель примесей в первом устройстве разделения твердой и жидкой фаз с получением осадка терефталевой кислоты с растворителем; где упомянутое первое устройство разделения твердой и жидкой фаз функционирует при температуре от приблизительно 40 до приблизительно 155°С,
(b) удаления из упомянутого осадка терефталевой кислоты с растворителем существенной части растворителя во втором устройстве разделения твердой и жидкой фаз с получением осадка терефталевой кислоты, смоченного водой, полученного промыванием водой; где упомянутое второе устройство разделения твердой и жидкой фаз функционирует при температуре в диапазоне от приблизительно 40 до приблизительно 155°С,
(с) добавления диола к упомянутому осадку терефталевой кислоты, смоченному водой, в зоне перемешивания терефталевой кислоты/диола, где диол добавляют при температуре, достаточной для выпаривания воды, для удаления части воды с получением смеси терефталевая кислота/диол, и где упомянутое добавление проводят при температуре приблизительно от 40 до 280°С; где упомянутым диолом является этиленгликоль.
(a) удаление из суспензии терефталевая кислота/растворитель примесей в первом устройстве разделения твердой и жидкой фаз с получением осадка терефталевой кислоты с растворителем; где упомянутое первое устройство разделения твердой и жидкой фаз функционирует при температуре от приблизительно 40 до приблизительно 155°С,
(b) удаление из упомянутого осадка терефталевой кислоты с растворителем существенной части растворителя во втором устройстве разделения твердой и жидкой фаз с получением осадка терефталевой кислоты, смоченного водой, полученного путем промывания водой; где упомянутое второе устройство разделения твердой и жидкой фаз функционирует при температуре от приблизительно 40 до приблизительно 155°С, и
(c) добавление диола к упомянутому осадку терефталевой кислоты, смоченному водой, в зоне перемешивания терефталевой кислоты/диола, где диол добавляют при температуре, достаточной для выпаривания воды, для удаления части воды с получением смеси терефталевая кислота/диол, и где упомянутое добавление проводят при температуре приблизительно от 40 до 280°С; где упомянутым диолом является этиленгликоль.
| US 3027990 A, 09.10.1962 | |||
| US 6162837 A, 19.12.2000 | |||
| US 4212995 A, 15.07.1980 | |||
| GB 1059840 A, 22.02.1967 | |||
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРЕФТАЛЕВОЙ КИСЛОТЫ | 0 |
|
SU289587A1 |
