专利名称：分离纯对苯二甲酸的改进方法
本申请要求1997年8月15日申请的序号为9717251.4的英国临时申请的利益。
背景技术：
本发明涉及利用离心机，从包含对苯二甲酸晶体和溶解杂质的浆状物中分离纯对苯二甲酸晶体的改进方法。更具体而言，本发明涉及一种改进方法，其中将传递流体连续不断地引入离心机中，并同时引入浆状物，结果与其它方法相比，该方法可从纯对苯二甲酸晶体中分离出更高比例的杂质。
生产纯对苯二甲酸(PTA)的方法包括氧化对二甲苯，生成包含大量杂质(特别是4-羧基苯甲醛(4-CBA))的粗对苯二甲酸(TA)，然后纯化粗TA。在高温高压下，将粗TA晶体溶解在水中，然后在存在VIII族贵金属加氢催化剂的条件下加氢所得溶液。通过由氢气处理过的水溶液(即纯的生产母液(PPML))中结晶出酸，回收纯化酸。以由化合物4-羧基苯甲醛衍生的对甲苯甲酸和未被鉴定的有色物质为主的杂质以及其它一些有机成分仍溶解在水溶液中。纯TA晶体通常在高压下，于一个或多个离心机中从纯的生产母液中分离出来。与其它高压离心分离方法相比，本发明能够分离杂质(特别是对甲苯甲酸)出含量较低的纯TA晶体。
发明概要本发明涉及利用离心机从浆状物中分离纯对苯二甲酸晶体的改进方法，所述浆状物包含所述晶体和溶解的杂质。该改进方法包括在任选存在惰性气体(如氮气)的条件下，将作为传递流体的蒸汽与浆状物一起连续不断地引入到离心机中，结果与其它方法相比，该方法能够从纯对苯二甲酸晶体中分离出比例更高的杂质(特别是对甲苯甲酸)。用于本发明的离心机典型地包括向离心机中引入浆状物的装置以及液体和固体输出装置。液体输出装置与离心机和固体输出装置之间的压差典型地维持在大约1-10kPa。根据本发明的方法，可从纯的生产母液中分离出纯的固态酸晶体，所述方法包括在任选存在惰性气体(如氮气)的条件下，将蒸汽与浆状物一起连续不断地引入到离心机中。传递流体穿过离心机，分离的纯生产母液由此通过液体输出装置排出。与不使用传递流体生产PTA晶体相比，回收的PTA晶体具有出乎意料地低的对甲苯甲酸浓度。
附图简要说明
图1为本发明分离方法的简化示意图。
发明详述在典型的生产纯对苯二甲酸(即PTA)的工业方法的纯化步骤中，在高温高压下，将粗的对苯二甲酸晶体溶解在水中，然后在存在VIII族贵金属加氢催化剂的条件下加氢溶液。通过下述方法回收纯化的酸从加氢处理过的水溶液中结晶酸，然后利用一个或多个高压离心机，从溶液中分离纯的晶体。尽管该方法通常可连续进行，但所述分离方法也可分批进行。主要杂质为由化合物4-羧基苯甲醛衍生的对甲苯甲酸和各种未被鉴定的有色物质，以及一些其它有机成分(如苯甲酸和残留对苯二甲酸)。这些杂质中的大部分在分离过程中仍溶解在水溶液中。分离纯TA晶体之后的水溶液被称为“纯生产母液”，即PPML。
本发明在于发现通过下述方法，可将纯的TA从含有实质上比其它方法得到的浓度更低的对甲苯甲酸的纯生产母液中分离出来，所述方法包括在任选存在惰性气体(如氮气)的条件下，将作为传递流体的蒸汽与浆状物一起连续不断地引入到离心机中。相对于纯TA和PPML为惰性的任何传递流体均可用于本发明。
在实践中，纯的TA晶体浆状物由结晶器穿过离心机，其中进入的浆状物温度和压力已经降低，因此产生了蒸汽。反过来，这也可作为完成本发明的蒸汽源。存在于由结晶器排出的蒸汽中的残留固体可在引入到离心机之前被分离出来。存在于结晶器蒸汽排气管道中的水雾可适用于该目的。
通过离心机的蒸汽流(即传递流体)可通过阀门调节。
实际上，离心机中的液体输出装置中的压力低于离心机中的压力，其压差提供了通过离心机引入传递流体流的方便方法，有利于通过液体输出装置的分离，从而使得所述传递流体与纯TA浆状物一起，连续不断地经过离心机。相对于离心机压力，流经离心机并流入液体输出装置的传递流体流对液体输出装置中的压力降低比较敏感。
实际上，水雾可直接引入到液体输出装置中，如引入到包含液体的容器或引入到蒸汽管线，该管线从所述容器有一出口，这反过来也可用于降低液体输出装置中所产生的泡沫，从而可减少将任何固体带到蒸汽管线中。
下文将根据图1描述本发明方法的一个实施方案，其中图1为纯化粗对苯二甲酸的相关部分方法的简化示意图。
将粗对苯二甲酸纯化生成PTA的方法，可通过分离大量4-羧基苯甲醛(4-CBA)而进行。4-CBA是PTA产品中的不需要的杂质，因该杂质可有害地影响聚酯分子量，也就是影响所制得的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)的分子量。工业生产的PTA的一个典型规格在于4-CBA的浓度小于20ppm。在典型的分离4-CBA的方法中，4-CBA被催化加氢成对甲苯甲酸，然后通过将其溶解在水中而分离，再从PTA溶液中结晶出来。
结晶方法是一种多步骤方法，并在高温高压下进行。尽管使用更高和更低的温度和压力也可得到满意的结果，但最后的结晶器典型地在140°至155℃的温度范围、400至500kPa的压力范围内工作。
现在可以参照附图，最后的结晶器10在纯的生产母液中生成PTA晶体浆状物。浆状物通过管线12泵入离心机11。在实践中，PTA晶体以固体分离出来，由一个或多个离心机11中的浆状物回收。离心机11具有一排料槽，用于通过管线13连续分离固体，还具有液体排放管线14，该管线14与母液储槽15相连，共同构成“液体输出装置”。喷淋装置21向母液储槽15喷水，降低泡沫生成，这反过来也可改善母液从离心机中流出。从离心机中以“滤饼”形式回收的固体PTA与水重新形成浆状物并再次进行离心处理，然后干燥形成最终的PTA结晶产物。母液储槽15和管线14中的压力相对低于离心机11中的压力。蒸汽连续不断地经传递管线16，由结晶器出口流入离心机11，并与纯的生产母液一起经管线14流出。如图所示，在通过降低纯对苯二甲酸的进料水合浆状物的温度和压力而进行的操作过程中，于结晶器中生成了蒸汽。如图所示，所存在的热水喷淋装置20用来分离残留的固体，使得这些固体存在于由结晶器引出的蒸汽管线中。由结晶器10流出的蒸汽流可通过图中所示的阀门18 & 19控制。阀门19控制蒸汽流流入通气集管。
本发明使用如蒸汽一样的传递流体的优点将与常规方法进行比较，这些优点将阐述在下列实施例中。
实施例利用由氧化对二甲苯所得的粗对苯二甲酸原料，进行对苯二甲酸纯化方法的操作。通过下述方法纯化粗的对苯二甲酸(CTA)将粗的对苯二甲酸溶解在水中，得到水溶液，在存在加氢催化剂的条件下加氢水溶液，由此可将4-CBA还原成对甲苯甲酸。然后将加氢的CTA穿过一系列结晶器，其中将纯的对苯二甲酸结晶出溶液，而将对甲苯甲酸和其他杂质保留在溶液中。及时在不同位置测定包含在粗TA中的4-CBA量，同时也测定纯化TA中对甲苯甲酸的含量。由于该方法涉及4-CBA向对甲苯甲酸的转化，所以随着原料中4-CBA含量的增加，离心机中必须分离的溶解对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传递流体的离心机的条件下，粗CTA原料中的4-CBA的典型含量和所得PTA产品中的对甲苯甲酸的含量。相对于离心机，母液输出储槽(即“母液输出装置”)维持在较低压力下。所有PTA产品包含小于150ppm对甲苯甲酸。在引入作为传递流体的蒸汽之前，通过降低该方法氧化步骤中生成的4-CBA量，可获得含量很低的对甲苯甲酸。然而，在进行所述操作之时，可在无需的副反应中消耗一些对二甲苯给料和乙酸溶剂，反之，在工业生产规模中也大大增加了操作所述方法的成本。
表1
尽管原料中的4-CBA含量一般要高于在不含传递流体情况下测定的量，但是在向离心机中引入作为本发明传递流体之后，PTA产品中的对甲苯甲酸含量显著降低。由此可见，根据本发明，通过利用传递流体，分离对甲苯甲酸的方法可得到改进。
权利要求
1.一种纯化粗对苯二甲酸的方法，该方法包括步骤a)在升高的温度和压力下，将所述粗对苯二甲酸溶解在水中，b)将所得溶液与氢气一起穿过加氢催化剂，将4-CBA转变成对甲苯甲酸，c)降低加氢溶液的温度，从溶液中结晶出纯的对苯二甲酸晶体，形成一种浆状物，和d)在离心机中利用离心力从浆状物中分离对苯二甲酸晶体，其改进包括e)将传递流体与浆状物一起连续不断地引入到离心机中。
2.根据权利要求1的方法，其中所述传递流体为蒸汽。
3.一种在离心机中利用离心力，从含有对苯二甲酸晶体和溶解的杂质的浆状物中，分离纯对苯二甲酸晶体的改进方法，其中所述改进包括将作为传递流体的蒸汽，与浆状物一起连续不断地引入到离心机中。
4.根据权利要求2的方法，其中所述的蒸汽由另外的惰性气体所伴随。
5.根据权利要求3的方法，其中所述惰性气体为氮气。
全文摘要
本发明涉及从离心机中的浆状物中分离纯对苯二甲酸晶体的改进方法,其中将作为传递流体的蒸汽与浆状物一起连续不断地引入到离心机中。
文档编号C07C51/43GK1267278SQ98808177
公开日2000年9月20日 申请日期1998年8月12日 优先权日1997年8月15日
发明者D·R·比克哈姆 申请人:纳幕尔杜邦公司