用于回收纯对苯二甲酸的改进方法技术

公开了一种用于制备只含２００ｐｐｍｗ或更少对甲苯甲酸的纯对苯二甲酸的方法。该方法是在高出系统压力约０．５ｐｓｉｇ或更高的压力下和在约１００℃至约２０５℃的温度范围内，过滤一种含有对甲苯甲酸溶液的纯对苯二甲酸的含水浆液，以此制备出一种纯对苯二甲酸的滤饼。在高出系统压力的一种压力梯度下和在约１００℃至约２０５℃的温度范围内用水从滤饼中置换出保留在纯对苯二甲酸滤饼中的对甲苯甲酸水溶液。采用释放系统压力至较低压力并伴随使温度降至较低温度的方法对保留在滤饼中的水分进行压力闪蒸处理。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是于1991年4月12日登记的申请系列NO.685，218的部分继续申请。本专利技术涉及一种用于从含有对甲苯甲酸的含水浆液中回收纯对苯二甲酸(下文称为PTA)的方法。制备了一种纯对苯二甲酸，其中，对甲苯甲酸的重量浓度低于200ppmw。在将对二甲苯氧化成对苯二甲酸的过程中，生成一种作为中间产物的4-羧基苯甲醛。当在有水存在的条件下纯化对苯二甲酸时，4-羧基苯甲醛被氢化成一种更易于水溶的衍生物-对甲苯甲酸。用水洗涤含有残留对甲苯甲酸的纯对苯二甲酸以除去残留的水溶性对甲苯甲酸。将含有对甲苯甲酸的洗涤水再循环或者排放到废水处理设备中。为了减少洗涤水的用量，为了降低在纯对苯二甲酸中残留杂质的含量和/或为了减少在下游废水处理容量的负荷，采用了在加压下以溢流水洗涤纯对苯二甲酸的方法。为了从含水浆液中回收纯对苯二甲酸，本专利技术不采用在现有技术中使用的加压离心过滤、再造浆、常压闪蒸和常压分离步骤，而是采用一种单工序的操作，也就是压力过滤，因此也相应地具有较低的设备费用。通常是借助液相氧化对二甲苯和/或对甲苯甲酸来制备对苯二甲酸。对苯二甲酸具有巨大的工业重要性并被广泛地应用于各种不同聚酯的生产，例如成纤维的聚酯。一种用于制备对苯二甲酸聚酯，特别是制备聚对苯二甲酸乙酯的方法是直接将对苯二甲酸与相应的多元醇进行直接缩合反应。例如，将对苯二甲酸与乙二醇反应以生成双(β-羟乙基)对苯二甲酸酯，然后在第二步再将此产物聚合。这种直接缩合的方法要简单于其他的已知方法，例如用一种合适的二元醇使对苯二甲酸二甲酯进行酯基转移的方法。然而，直接的酯化反应需要使用适中纯度或高纯的对苯二甲酸。为了适合于生产聚酯纤维，对苯二甲酸必须是基本上没有任何污染物的，这些污染物能降低所说聚酯的熔点和/或使聚酯着色。事实上，在粗对苯二甲酸中所含的某些杂质就是引起着色的先质。尚没有对所有的这些杂质进行鉴定。然而，通常发现在粗对苯二甲酸中存在有4-羧基苯甲醛，它是一种中间的氧化产物，在下文中将它简称为4-CBA。已经发现，如果在对苯二甲酸中4-CBA的含量较低，则导致聚酯着色的程度也相应较低。虽然在聚合过程中纯的4-CBA本身并不一定促进着色作用，但是这种杂质仍然是用于评价经纯化的对苯二甲酸纯化度的一种方便的指示剂。一种能降低在对苯二甲酸中4-CBA含量的方法同样也能降低着色先质的含量。工业的粗对苯二甲酸含有作为主要杂质的(按重量计)800至7，000ppm的4-羧基苯甲醛和200至1，500ppm的对甲苯甲酸。粗对苯二甲酸还含有少量的(20-200ppm的范围)具有苯偶酰、芴酮或蒽醌结构的黄色芳烃化合物，它们是在氧化对二甲苯的过程中由于偶合副反应而作为杂质生成的具有特征黄色的化合物。授予Delbert H.Meyer的美国专利No.3，584，039提出了一种用于纯化这类工业上获得的粗对苯二甲酸产品的，工业上可行的方法，该方法是在有固体氢化催化剂(例如在碳载体上的金属钯)存在的条件下，于200°-374℃下用氢来处理粗对苯二甲酸的液相溶液，然后在50℃至150℃的温度范围内使对苯二甲酸从已除去催化剂的液相溶液中结晶出来。这种催化加氢处理可将4-羧基苯甲醛转变成对甲苯甲酸并使对苯二甲酸脱色。英国专利No.1，152，575在其工业应用方面是Meyer专利方法的发展，该专利提供了从溶解粗对苯二甲酸的步骤开始直至将对苯二甲酸从氢化处理的水溶液中结晶出来的步骤为止的完整流程的改进模式。就所说的结晶步骤而论，所说的英国专利提出利用溶剂蒸发来进行所需的冷却作用以使结晶的对苯二甲酸沉淀下来，但他提出警告说，在进行这类蒸发冷却时，必须避免由于溶剂的瞬间闪蒸作用而引起的溶液的急冷，因为这种急冷能使一些污染对苯二甲酸产品的可溶杂质共沉淀下来。为了防止这种急冷所引起的污染作用，英国专利提出，这种蒸发冷却应通过一种克服平衡背压的蒸发作用来加以控制，例如，可以节制水蒸气的排放而使其处于平衡压力状态。这种方法能有效地控制蒸发冷却的速度。根据上述英国专利的通过控制蒸发冷却速度的结晶操作是在所述条件下以三个连接的步骤进行连续的结晶操作，在3.4小时的过程中产生150℃的温降，也就是从初始溶液的277℃下降到第三阶段的109℃。进行所说结晶操作的这种模式是按每分钟为1.48F的平均冷却速度来进行，这种操作不仅是不寻常的慢，而且当应用在含2，400ppm对甲苯甲酸的对苯二甲酸水溶液中时，结果获得一种含1，200ppm对甲苯甲酸的对苯二甲酸产品。这样的产品将不允许用于直接与乙二醇反应来生产聚酯纤维。美国专利No.3，452，088重复了反对急冷的警告并且对于连续控制蒸发冷却速度以使对苯二甲酸从同时还含有溶解的对甲苯甲酸的水溶液中结晶出来的技术提出了另一种改进措施。其改进之处是将最终的结晶温度和/或分离结晶产品的温度限制在121°-149℃的温度范围内，以防止对甲苯甲酸污染结晶的对苯二甲酸。通过使用121°-149℃的最后结晶温度和/或产品分离温度，就能按3°-4F/每分钟的稍快的冷却速度来从含500-6，000ppm对甲苯甲酸的进料溶液中以工业规模获得一种含对甲苯甲酸只有150ppm或更少的对苯二甲酸。但是这种控制较快蒸发速度的工艺不能提供一种可用于设计更快的连续闪蒸结晶操作的有用理论基础来克服在英国和美国专利中所述的对甲苯甲酸污染的问题。闪蒸溶剂的结晶操作是早已公知的，它通常具有可使温度和压力二者基本上瞬时降低的优点，因此当含有溶质的热溶液加入到正在低温和低压下工作的结晶容器中时，溶剂能基本上瞬时地蒸发。较理想的情况是，闪蒸到气相中的液体溶剂中的迅速挥发的部分允许溶剂蒸气迅速地除去。随着由于溶液闪蒸到较低温度而引起的冷却和浓缩，结晶作用和晶体的生长都迅速地进行。晶体的生长基本上完全是由于较低的温度引起的并且还与停留时间无关。众所周知，在进行溶剂闪蒸操作的结晶容器中，晶粒的粒径可以通过使晶体的浆液在整个结晶容器的下层部分进行循环而得以增大。例如，一种用于在搅拌着的结晶区域内进行这种循环的方法是例如用泵将一部分浆液从靠近它的上层处吸出并将这些吸出的浆液通过搅拌着的浆液的底部向上送入容器中。然而，利用闪蒸溶剂蒸发操作来使对苯二甲酸(TA)从也含有500-6，000ppm(以TA为基础计)溶解的对甲苯甲酸的水溶液中结晶出来的方法，由于没有适当的措施，因此可能导致在英国专利中所提到的并且更通常地在后一个美国专利中所叙述的对甲苯甲酸的污染现象。这种污染现象有些反常，因为尽管存在过量的溶剂水来防止对甲苯甲酸的饱和或过饱和，然而对甲苯甲酸还是从溶液中析出。所说的后一个美国专利指出，污染现象在某种程度上依赖于结晶速度以及结晶操作和产品分离操作的最终温度。而不是仅仅依赖于溶液中对甲苯甲酸的浓度。根据在上述的英国和美国专利所提供的TA饱和及超饱和曲线(TA的浓度对温度关系)及其说明，人们可以设计一种连续的TA结晶流程，该流程具有多个相连接的步骤，每步骤的操作温度都较前一级的温度低，以便能在近似批式结晶的情况下顺利地操作，该结晶操作具有一条基本上与TA饱和曲线相同的温度曲线图形。这样设计的一种连续结晶流程将至少有40个相关的结晶步骤。然而，由于该流程有很多步骤以及它所耗费的时间，这样一种连续结晶法将是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备纯对苯二甲酸的方法，该对苯二甲酸所含的对甲苯甲酸的浓度等于或小于２００ｐｐｍｗ，该方法包括：（ａ）把一种含水浆液导入一个或一系列处于过滤区的滤池中，该过滤区的温度范围从约３８℃至约２０５℃，其系统压力从大气压至２３５ｐｓｉｇ，所说的含水浆液含有以结晶状态存在的纯对苯二甲酸和以水溶液状态以及和所说纯对苯二甲酸的晶体共结晶的状态存在的对甲苯甲酸，所说的滤池或滤池系列被固定于合适的位置上，当把所说的浆液加入每一个所说的滤池中时，在每一个滤池中就积累形成一个滤饼；（ｂ）把含有所述滤饼的每一个所述滤池从所说的过滤区转入一个洗涤区；（ｃ）把水液流通入每一个所说滤池中以便在每一个滤池中的所说滤饼上方形成一层预定量的水层，在该滤池中的所说水液流处于至少比所说系统压力高出０．５ｐｓｉｇ的压力梯度下和处于从约３８℃至约２０５℃的温度范围内；（ｄ）用水洗涤所说滤饼一段足够长的时间，以把对甲苯甲酸的浓度降低至等于或小于２００ｐｐｍｗ；（ｅ）将每一个所述含有经洗涤滤饼的滤池送到一个压力释放区，在此区中，所说的系统压力被释放到大气压至约９０ｐｓｉｇ，以使所说滤饼的温度降低至等于或小于１６６℃；以及（ｆ）将含有纯对苯二甲酸的所说经洗涤的滤饼从每一个所说滤池中卸出，在此滤饼中，对甲苯甲酸在所说纯对二甲酸中的浓度等于或小于２００ｐｐｍｗ。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DJ施特赖希，DJ格拉齐亚诺，SK席勒，RJ格林，
申请(专利权)人：阿莫科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]