專利名稱：分離純對苯二甲酸的改進方法
本申請要求1997年8月15日申請的序號為9717251.4的英國臨時申請的利益。
背景技術：
本發明涉及利用離心機，從包含對苯二甲酸晶體和溶解雜質的漿狀物中分離純對苯二甲酸晶體的改進方法。更具體而言，本發明涉及一種改進方法，其中將傳遞流體連續不斷地引入離心機中，并同時引入漿狀物，結果與其它方法相比，該方法可從純對苯二甲酸晶體中分離出更高比例的雜質。
生產純對苯二甲酸(PTA)的方法包括氧化對二甲苯，生成包含大量雜質(特別是4-羧基苯甲醛(4-CBA))的粗對苯二甲酸(TA)，然后純化粗TA。在高溫高壓下，將粗TA晶體溶解在水中，然后在存在VIII族貴金屬加氫催化劑的條件下加氫所得溶液。通過由氫氣處理過的水溶液(即純的生產母液(PPML))中結晶出酸，回收純化酸。以由化合物4-羧基苯甲醛衍生的對甲苯甲酸和未被鑒定的有色物質為主的雜質以及其它一些有機成分仍溶解在水溶液中。純TA晶體通常在高壓下，于一個或多個離心機中從純的生產母液中分離出來。與其它高壓離心分離方法相比，本發明能夠分離雜質(特別是對甲苯甲酸)出含量較低的純TA晶體。
發明概要本發明涉及利用離心機從漿狀物中分離純對苯二甲酸晶體的改進方法，所述漿狀物包含所述晶體和溶解的雜質。該改進方法包括在任選存在惰性氣體(如氮氣)的條件下，將作為傳遞流體的蒸汽與漿狀物一起連續不斷地引入到離心機中，結果與其它方法相比，該方法能夠從純對苯二甲酸晶體中分離出比例更高的雜質(特別是對甲苯甲酸)。用于本發明的離心機典型地包括向離心機中引入漿狀物的裝置以及液體和固體輸出裝置。液體輸出裝置與離心機和固體輸出裝置之間的壓差典型地維持在大約1-10kPa。根據本發明的方法，可從純的生產母液中分離出純的固態酸晶體，所述方法包括在任選存在惰性氣體(如氮氣)的條件下，將蒸汽與漿狀物一起連續不斷地引入到離心機中。傳遞流體穿過離心機，分離的純生產母液由此通過液體輸出裝置排出。與不使用傳遞流體生產PTA晶體相比，回收的PTA晶體具有出乎意料地低的對甲苯甲酸濃度。
附圖簡要說明
圖1為本發明分離方法的簡化示意圖。
發明詳述在典型的生產純對苯二甲酸(即PTA)的工業方法的純化步驟中，在高溫高壓下，將粗的對苯二甲酸晶體溶解在水中，然后在存在VIII族貴金屬加氫催化劑的條件下加氫溶液。通過下述方法回收純化的酸從加氫處理過的水溶液中結晶酸，然后利用一個或多個高壓離心機，從溶液中分離純的晶體。盡管該方法通常可連續進行，但所述分離方法也可分批進行。主要雜質為由化合物4-羧基苯甲醛衍生的對甲苯甲酸和各種未被鑒定的有色物質，以及一些其它有機成分(如苯甲酸和殘留對苯二甲酸)。這些雜質中的大部分在分離過程中仍溶解在水溶液中。分離純TA晶體之后的水溶液被稱為“純生產母液”，即PPML。
本發明在于發現通過下述方法，可將純的TA從含有實質上比其它方法得到的濃度更低的對甲苯甲酸的純生產母液中分離出來，所述方法包括在任選存在惰性氣體(如氮氣)的條件下，將作為傳遞流體的蒸汽與漿狀物一起連續不斷地引入到離心機中。相對于純TA和PPML為惰性的任何傳遞流體均可用于本發明。
在實踐中，純的TA晶體漿狀物由結晶器穿過離心機，其中進入的漿狀物溫度和壓力已經降低，因此產生了蒸汽。反過來，這也可作為完成本發明的蒸汽源。存在于由結晶器排出的蒸汽中的殘留固體可在引入到離心機之前被分離出來。存在于結晶器蒸汽排氣管道中的水霧可適用于該目的。
通過離心機的蒸汽流(即傳遞流體)可通過閥門調節。
實際上，離心機中的液體輸出裝置中的壓力低于離心機中的壓力，其壓差提供了通過離心機引入傳遞流體流的方便方法，有利于通過液體輸出裝置的分離，從而使得所述傳遞流體與純TA漿狀物一起，連續不斷地經過離心機。相對于離心機壓力，流經離心機并流入液體輸出裝置的傳遞流體流對液體輸出裝置中的壓力降低比較敏感。
實際上，水霧可直接引入到液體輸出裝置中，如引入到包含液體的容器或引入到蒸汽管線，該管線從所述容器有一出口，這反過來也可用于降低液體輸出裝置中所產生的泡沫，從而可減少將任何固體帶到蒸汽管線中。
下文將根據圖1描述本發明方法的一個實施方案，其中圖1為純化粗對苯二甲酸的相關部分方法的簡化示意圖。
將粗對苯二甲酸純化生成PTA的方法，可通過分離大量4-羧基苯甲醛(4-CBA)而進行。4-CBA是PTA產品中的不需要的雜質，因該雜質可有害地影響聚酯分子量，也就是影響所制得的聚(對苯二甲酸乙二醇酯)的分子量。工業生產的PTA的一個典型規格在于4-CBA的濃度小于20ppm。在典型的分離4-CBA的方法中，4-CBA被催化加氫成對甲苯甲酸，然后通過將其溶解在水中而分離，再從PTA溶液中結晶出來。
結晶方法是一種多步驟方法，并在高溫高壓下進行。盡管使用更高和更低的溫度和壓力也可得到滿意的結果，但最后的結晶器典型地在140°至155℃的溫度范圍、400至500kPa的壓力范圍內工作。
現在可以參照附圖，最后的結晶器10在純的生產母液中生成PTA晶體漿狀物。漿狀物通過管線12泵入離心機11。在實踐中，PTA晶體以固體分離出來，由一個或多個離心機11中的漿狀物回收。離心機11具有一排料槽，用于通過管線13連續分離固體，還具有液體排放管線14，該管線14與母液儲槽15相連，共同構成“液體輸出裝置”。噴淋裝置21向母液儲槽15噴水，降低泡沫生成，這反過來也可改善母液從離心機中流出。從離心機中以“濾餅”形式回收的固體PTA與水重新形成漿狀物并再次進行離心處理，然后干燥形成最終的PTA結晶產物。母液儲槽15和管線14中的壓力相對低于離心機11中的壓力。蒸汽連續不斷地經傳遞管線16，由結晶器出口流入離心機11，并與純的生產母液一起經管線14流出。如圖所示，在通過降低純對苯二甲酸的進料水合漿狀物的溫度和壓力而進行的操作過程中，于結晶器中生成了蒸汽。如圖所示，所存在的熱水噴淋裝置20用來分離殘留的固體，使得這些固體存在于由結晶器引出的蒸汽管線中。由結晶器10流出的蒸汽流可通過圖中所示的閥門18 & 19控制。閥門19控制蒸汽流流入通氣集管。
本發明使用如蒸汽一樣的傳遞流體的優點將與常規方法進行比較，這些優點將闡述在下列實施例中。
實施例利用由氧化對二甲苯所得的粗對苯二甲酸原料，進行對苯二甲酸純化方法的操作。通過下述方法純化粗的對苯二甲酸(CTA)將粗的對苯二甲酸溶解在水中，得到水溶液，在存在加氫催化劑的條件下加氫水溶液，由此可將4-CBA還原成對甲苯甲酸。然后將加氫的CTA穿過一系列結晶器，其中將純的對苯二甲酸結晶出溶液，而將對甲苯甲酸和其他雜質保留在溶液中。及時在不同位置測定包含在粗TA中的4-CBA量，同時也測定純化TA中對甲苯甲酸的含量。由于該方法涉及4-CBA向對甲苯甲酸的轉化，所以隨著原料中4-CBA含量的增加，離心機中必須分離的溶解對甲苯甲酸的含量也增加。
表1表明在利用包含或不包含引入蒸汽傳遞流體的離心機的條件下，粗CTA原料中的4-CBA的典型含量和所得PTA產品中的對甲苯甲酸的含量。相對于離心機，母液輸出儲槽(即“母液輸出裝置”)維持在較低壓力下。所有PTA產品包含小于150ppm對甲苯甲酸。在引入作為傳遞流體的蒸汽之前，通過降低該方法氧化步驟中生成的4-CBA量，可獲得含量很低的對甲苯甲酸。然而，在進行所述操作之時，可在無需的副反應中消耗一些對二甲苯給料和乙酸溶劑，反之，在工業生產規模中也大大增加了操作所述方法的成本。
表1
盡管原料中的4-CBA含量一般要高于在不含傳遞流體情況下測定的量，但是在向離心機中引入作為本發明傳遞流體之后，PTA產品中的對甲苯甲酸含量顯著降低。由此可見，根據本發明，通過利用傳遞流體，分離對甲苯甲酸的方法可得到改進。
權利要求
1.一種純化粗對苯二甲酸的方法，該方法包括步驟a)在升高的溫度和壓力下，將所述粗對苯二甲酸溶解在水中，b)將所得溶液與氫氣一起穿過加氫催化劑，將4-CBA轉變成對甲苯甲酸，c)降低加氫溶液的溫度，從溶液中結晶出純的對苯二甲酸晶體，形成一種漿狀物，和d)在離心機中利用離心力從漿狀物中分離對苯二甲酸晶體，其改進包括e)將傳遞流體與漿狀物一起連續不斷地引入到離心機中。
2.根據權利要求1的方法，其中所述傳遞流體為蒸汽。
3.一種在離心機中利用離心力，從含有對苯二甲酸晶體和溶解的雜質的漿狀物中，分離純對苯二甲酸晶體的改進方法，其中所述改進包括將作為傳遞流體的蒸汽，與漿狀物一起連續不斷地引入到離心機中。
4.根據權利要求2的方法，其中所述的蒸汽由另外的惰性氣體所伴隨。
5.根據權利要求3的方法，其中所述惰性氣體為氮氣。
全文摘要
本發明涉及從離心機中的漿狀物中分離純對苯二甲酸晶體的改進方法,其中將作為傳遞流體的蒸汽與漿狀物一起連續不斷地引入到離心機中。
文檔編號C07C51/43GK1267278SQ98808177
公開日2000年9月20日 申請日期1998年8月12日 優先權日1997年8月15日
發明者D·R·比克哈姆 申請人:納幕爾杜邦公司