用于处理对苯二甲酸的方法和装置与流程

根据权利要求1的前序部分(preamble)，一方面，本发明涉及用于处理TA(对苯二甲酸)的方法，其中含有TA晶体和母液的悬浮液经由鼓式过滤器(drum filter)过滤，其中母液作为滤液被排出，且TA-晶体在鼓式过滤器的过滤区域(filter area)上沉积为TA晶体的聚集体(aggregate)。

根据权利要求10的前序部分，本发明还涉及用于处理TA(对苯二甲酸)的装置，其中，设置了鼓式过滤器，所述鼓式过滤器具有鼓形的(drum-shaped)过滤区域，所述鼓形的过滤区域以旋转的方式被驱动，并通过装有悬浮液的槽，所述悬浮液具有TA-晶体和母液，其中TA晶体的聚集体在过滤区域上形成。

背景技术：

对苯二甲酸，也称为TA，它的纯化状态通常被称为PTA(纯化的对苯二甲酸)，它是聚合物加工工业中的重要的基础产品。TA通常通过催化氧化对二甲苯得到。这涉及具有几个中间体的反应顺序(reaction sequence)。在结晶和从氧化过程中除去聚合产物后，将其进行纯化过程。在此，仍然不纯的产物(其也被称为CTA(粗对苯二甲酸))，首先溶解在适当的溶解液或母液。

已知的是，TA在结晶阶段沉淀出来，且TA-晶体经由固-液分离而从反应液中分离。滤出的反应液在溶解相中含有大部分的污染物。为了进一步减少TA中的污染物的含量，在有或没有逆流操作下，用水或其他洗涤液对晶体进行洗涤。

例如，这样的方法和这样的装置已知来自DE 10 2012 007 675 A1。

在对二甲苯的催化氧化中，经常使用钴催化剂。这导致结晶的TA具有钴物质的污染。已知的是，通过利用乙酸而将这种钴污染从对苯二甲酸中除去。此纯化过程后，TA晶体存在于母液中，所述母液虽然不含钴但包含乙酸。然而，乙酸对TA-晶体的进一步处理具有负面影响。 因此，必要且也通常已知的是，在对二甲苯的催化氧化后，再次除去来自TA的乙酸。

根据现有技术，已知乙酸通过热干燥过程而从TA中除去。在TA的热干燥期间，乙酸被蒸发，并作为气体从该过程中除去，从而消除了对随后的进一步加工的负面影响。然而，基于TA-晶体和被乙酸污染的母液的悬浮液的热干燥，证明是能量密集型的，因此也是成本密集的。此外，在用于处理TA的方法中，热干燥过程表现显著的时间延迟。

技术实现要素：

本发明是基于提供方法和装置的目标，利用所述方法和装置，能够以特别高效的和成本有效的方式处理TA。

根据本发明，所述目标一方面通过具有权利要求1的特征的方法来实现，且另一方面通过具有权利要求10的特征的装置来实现。本发明的优选实施方案记载在各自的从属权利要求中。

根据本发明的方法的特征在于，使在过滤区域上的TA晶体的聚集体的上侧受处理气体作用；由于施加的第一压力差，所述处理气体从所述上侧朝向过滤区域流过TA晶体的聚集体，其中，残余母液从所述聚集体朝向过滤区域被排出，并且所述聚集体被除湿；以及，在过滤区域上的经除湿的TA-晶体的聚集体受洗涤液的作用并被洗涤，其中所述洗涤液由于施加的第二压力差而流过滤饼。

在下述事实中可以看出本发明的基本构思：在用于除去具有污染物(特别是乙酸)的母液的TA处理中，在结晶阶段后，没有提供热干燥。而是，通过具有随后的除湿和洗涤的过滤有效除去受污染的母液。其结果是，能够节省大量的能量，否则这些能量在热干燥过程中将需要用于加热和蒸发。

本发明的第二方面在于下述事实：即，为了除湿，通过将TA-晶体过滤到过滤区域上创建聚集体而形成疏松但稳定的TA-晶体聚集体的相对薄的层。在过滤过程中，所述层的厚度和聚集体结构能够以特别精确的方式来设置。此外，直接在该过滤区域上，经过滤的(filtered-on)聚集体受处理气体的作用，所述处理气体实质上产生对TA-晶体的聚集体的机械除湿。由于所施加的第一压力差，所述处理气体大范围地穿透所述聚集体。含有不希望的特别是乙酸的母液，因此能够作为滤液朝向过 滤区域被除去，并经由过滤元件(filter cell)被排出。在适当情况下，在纯化或再处理步骤之后，经除去的母液能够被返回到生产过程中。将TA-晶体过滤到过滤介质(诸如过滤织物、过滤膜等)的过滤区域，确保在填充有母液的聚集体中的毛细管与过滤元件中的孔之间的可靠的液压接触。这支持了可靠的机械除湿。

本发明的另一个方面在于以下事实：由此经除湿的TA-晶体的聚集体，仍然在相同的过滤区域上仍然被洗涤至少一次，以由此可靠地自TA晶体的聚集体除去任何可能残留的污染母液。在适当情况下，在第一次洗涤之后，可以进行另一次除湿和用洗涤液进行另一次洗涤。

根据本发明的方法的优选的实施方案在于，连续进行几次经由处理气体的除湿和经由洗涤液的洗涤。例如，几个除湿区和洗涤区可以交替布置在鼓式过滤器上。优选地，除湿和洗涤循环可以被重复三次或四次。以这种方式，能够确保特别可靠地从TA晶体的聚集体除去母液。

基本上，任何类型的气体都能够用作处理流体，但出于防爆原因，惰性气体是优选的。根据本发明，特别有利的方法变型在于下述事实：使用蒸汽作为处理流体，所述蒸汽具有比所述聚集体的温度高的温度。在本发明的含义内，蒸汽被理解为一种或几种液体的气相或其与空气或惰性气体一起的气相混合物。优选地，所述蒸汽是水蒸汽。在该方法的优选实施方式中，根据压力差设定蒸汽的温度，使得蒸汽在TA-晶体的聚集体中凝结或随后立即凝结，凝结前缘(condensation front)朝向过滤区域以均匀其大致平行的方式通过所述聚集体移动到所述过滤区域。通过利用冷凝蒸汽，作为在冷凝期间能量释放发生的结果，热能被选择性地引入TA-晶体的聚集体。温度上升使得残余母液的粘度减小，由此母液更容易从聚集体的毛细管中排空。优选地，所述聚集体被加热到蒸汽温度，且凝结前缘根据温度的上升而移动。

此外，实质上由冷凝的处理液组成的凝结前缘的形成，引起毛细管(即，聚集体的TA-晶体之间的自由空间)的均匀排空，所述毛细管填充有母液，所述母液在很大程度上与各个毛细管的直径无关，因为两种液体之间不存在明显的相界面。同时，由于连续地发生凝结和蒸发的过程，在气态蒸汽和冷凝液之间的后部区域(rear area)，没有明显的相界面在凝结前缘形成。这可以防止处理液过早排空较大毛细管和在早期穿透到过滤区域。因为，沿过早排空的粗的毛细管，旁通流可能向前扩展 通过聚集体到过滤区域。这将导致处理气体的更大的消耗，且导致维持压力差所需能量的费用的显著增加，或者，一旦压缩机达到其容量极限，甚至使其不可能维持压力水平。

基本上，任何类型的洗涤液都能够用于洗涤TA-晶体。根据本发明的另一种变型，特别经济的是，将水用作洗涤液。水能够以低成本获得且不会对后续的处理步骤产生任何负面影响。

根据本发明的方法能够被用于除去几乎任何类型的母液。本发明优选包含用于生产TA的方法，其中TA-晶体通过对二甲苯的催化氧化而形成，所述TA-晶体用具有乙酸的母液纯化。因此，本发明的经济的实施方案在于所述母液含有乙酸，钴通过所述乙酸被特别地除去。在本发明的含义内，钴被理解为含钴的任何物质，特别是由利用钴催化剂的催化氧化产生的钴物质和可能存在于母液中的钴物质。

基本上，根据本发明的方法可以在真空过滤器或另一种类型的旋转式过滤器上进行。根据本发明，特别经济的实施方案的变型来自于下述事实：作为鼓式过滤器，使用压力过滤器，所述压力过滤器具有压力壳体，在所述压力壳体中，能够设定在所述过滤区域的上侧上的压力。优选地，作用于要处理的聚集体上方的压力差被确定或设定，因为在具有连接的滤液管道(filtrate pipes)的过滤元件中，负压(underpressure)、大气压或过压(overpressure)被设定。鼓式过滤器优选具有许多过滤元件，所述过滤元件分别是管道连接的。这允许在过滤区域、除湿区域和/或洗涤区域中的压力差的单独的和不同的设置。在过滤元件中的压力，可以是大气压、负压或过压，所述过滤区域在所述过滤元件上被延伸。优选地，压力可以在过滤元件中被设定，特别是负压可以在过滤元件中在过滤区域下方经由真空泵产生。这产生压力差的更广范围的设定选项。

根据本发明的方法的另一种有利的实施方案在于下述事实：为了形成滤饼，过滤区域穿过装有悬浮液(suspension)的槽。所述悬浮液包含TA-晶体和母液。原则上，其它组分也可以被包含在所述悬浮液中。在过滤区域中，以旋转的方式驱动的滤鼓(filter drum)穿过槽中的悬浮液。由于所施加的过滤压力，TA-晶体在过滤区域上被过滤成滤饼。在由此形成的TA晶体的聚集体出现后，所述聚集体优选立即受处理气体作用。以这种方式，能够以纯的形式(即，没有用洗涤液进行稀释)获得大部分母液。

根据本发明的进一步的发展，经除湿和洗涤的聚集体的污染物被减少，因为所述槽相对于所述压力壳体的邻接压力室(pressure compartment)被覆盖。在其上侧，盆形槽具有板状盖，所述板状盖惟一地包括开口，所述开口用于旋转的滤筒穿过，所述旋转的滤筒具有在其上形成的滤饼。这抵制了污染的母液的蒸发，当已洗涤的滤饼与污染的气相接触时，所述污染的母液的蒸发可能导致污染已洗涤的滤饼。

此外，根据本发明的方法以优选的方式被进一步发展，其中(in that)经洗涤的TA-晶体聚集体以湿润的状态、特别是以用洗涤液饱和的状态从所述过滤区域除去。因此，在该方法变型中，鼓式过滤器不仅用于固-液分离，还用于滤饼中的原始母液被洗涤液替换。这从根本上减少了过滤和洗涤的工作。此外，特别是当使用水作为洗涤液时，经洗涤的TA-晶体能够以湿润状态被供给到进一步的处理。通常，在随后的处理步骤中，水通常是被需要或添加的。

关于所述装置，本发明的特征在于提供了压力壳体，所述压力壳体具有至少一个除湿室和至少一个洗涤室，在所述除湿室中，为了除湿的目的，经过滤的(filtered-on)TA-晶体的聚集体能够受处理气体的作用，在所述洗涤室中，为了洗涤的目的，TA-晶体的经除湿的聚集体可以受洗涤液作用并被洗涤。根据本发明的装置能够用于，特别是用于根据如上所述的方法处理TA。利用所述装置，因此能够实现相应阐述的优势。在鼓式过滤器的情况下，在本发明的含义内，所述过滤区域能够以固定的方式或作为可拆除的带被布置在所述滤筒上。

根据依照本发明的装置的进一步的发展，规定所述设备被设计为具有压力产生装置的压力过滤器，利用所述压力产生装置，超出大气压力的过压能够至少被设定在所述压力壳体的区域中。压力产生装置可以特别是压缩机。基本上，在过滤区域、除湿区域和洗涤区域中，能够设置不同的压力差。压力差优选在1.5bar至15bar之间。偏离压力(deviating pressure)不应被排除。

根据本发明的装置的另一有利实施方案的变型在于下述事实：为了对在过滤区域上的TA-晶体的聚集体进行除湿，可以在经过滤的(filtered-on)聚集体的自由上侧上通过控制头(control head)产生过压，或可以产生较低的过滤元件的通风(ventilation)，在其上要被除湿的聚集体形成在所述过滤区域上。通过在鼓式过滤器上的通常已知的控制头， 作用在经过滤的聚集体的自由上侧上的限定的压力差能够设定于压力壳体中的区域，特别是压力壳体的各自的分隔开的腔室中。通过这样，压力差优选设定在各自的区域中。有选择地或者附加地，通风或还有过压能够在各自的过滤元件中产生，所述过滤元件位于过滤区域下面且以压力密封的方式与在周向上相邻的过滤元件分开。这也能够允许在各个区域中的相应的压力差的设定。

根据本发明的进一步的实施方案，有利的是，提供压缩气体单元，利用所述压缩气体单元，经由压缩气体脉冲装置，TA-晶体的聚集体能够从来自过滤元件中的过滤区域下面除去，且有利的是，提供冲洗装置，利用所述冲洗装置，所述过滤元件能够在压缩气体脉冲的产生之前被冲洗。优选地，在产生压缩气体脉冲来从过滤区域释放并除去TA-晶体的聚集体之前，用洗涤液对过滤元件进行内部洗涤。这保证了在过滤元件中没有经污染的母液的剩余的残留物，所述残留物可能会将污染(contamination)再引入到所述聚集体。所述洗涤液优选是同一洗涤液，利用所述洗涤液，所述聚集体在所述过滤区域上被冲洗。特别地，使用水来冲洗过滤元件。

压缩气体脉冲能够通过压缩气体单元以已知的方式产生，所述压缩气体单元诸如为压缩机或压缩气体罐或蒸汽发生器。通过所述压缩气体脉冲，将所述聚集体从过滤区域下方吹离。压缩气体可以是任何选择的气体，更具体地，可以是惰性气体或空气、或蒸汽(steam)。

根据本发明的进一步发展，规定，为了在除去经过滤的(filtered-on)聚集体之前排空液体，所述过滤元件具有通风控制头或在实际控制头中的通风孔，所述通风控制头优选布置在实际控制头的相对侧上。这确保了在滤饼的随后的吹离过程中，没有被污染的液体能够从滤液管道返回到滤饼。

本发明还涉及用于产生TA的设备，所述设备具有氧化装置和纯化装置，在所述氧化装置中，对二甲苯被氧化并形成TA-晶体，在所述纯化装置中，母液被供给到TA-晶体，其中提供先前所描述的用于处理TA的装置。通过所述设备，能够执行先前描述的方法，以及实现所述优点。

附图说明

通过在附图中示意地示出的优选示例性实施方案，本发明在下文中 被进一步描述，其中示出：

图1是根据本发明的装置的第一实施方案的示意性侧视图；

图2是根据本发明的装置的第二实施方案的透视图；

图3是根据本发明的装置的第三实施方案的滤鼓(filter drum)的局部截面图；

图4是根据第一操作模式的图3的滤鼓的示意性剖视图。

图5是根据第二操作模式的依照图3的滤鼓的示意性剖视图。

图6是根据本发明的装置的第四实施方案的示意性侧视图；

图7是根据本发明的装置的第五实施方案的示意性侧视图；

图8是根据本发明的装置的第六实施方案的示意性侧视图；

图9是根据本发明的装置的第七实施方案的示意性侧视图；和

图10是根据本发明的装置的第八实施方案的示意性侧视图。

具体实施方式

结合根据依照图1的发明的装置10的第一实施方案的示意图，说明根据本发明的方法。用于处理的TA的装置10具有鼓式过滤器20，鼓式过滤器20具有滤鼓22，滤鼓22以围绕旋转的水平轴可旋转的方式被支撑。滤鼓22以已知的方式由多个过滤元件26组成，过滤元件26在横截面中的形状为圆弓形，且通过用于压力设定的中央控制头40而被驱动。

滤鼓22以沿顺时针方向旋转的方式被驱动，如图1中的箭头所显示的。在这样做时，滤鼓22穿过装有悬浮液5的槽30。悬浮液5包含具有TA-晶体的母液。所述母液可含有一定比例的乙酸或全部由乙酸组成。具有乙酸的母液可以在TA-晶体的催化氧化中用于它们的纯化。

鼓式过滤器20被布置在压力密封的压力壳体12中，压力壳体12填充有处理气体。为了防止蒸发的母液从槽30中过度逸出，所述槽30在其上侧具有板状盖32。

为了实现根据本发明的方法，圆柱形鼓式过滤器20，在鼓形圆周壁上穿过槽30内的滤饼形成区A，过滤区域24通过滤布或滤膜由鼓形圆周壁形成。由于所施加的受控制头40控制的压力差，悬浮液5被吸入，由此母液通过过滤区域24，并通过控制头40作为滤液被排出。同时，TA-晶体沉积为过滤区域24上的聚集体。所述聚集体的厚度可以高达几 厘米。离开悬浮液5和槽30后，具有经过滤的聚集体的滤鼓22穿过第一单元除湿区B。在此，在压力壳体12中，处于预定压力下的处理气体由于所施加的第一压力差而从上侧朝向过滤区域24流动到TA-晶体的聚集体。这样，该处理气体取代(displaces)残留在聚集体中的母液并朝向过滤区24排出所述母液。以这种方式，TA-晶体的聚集体被除湿。位于洗涤区D之前的区域构成除湿室14。

随后，经除湿的聚集体随着过滤元件26穿过随后的第一单元(cell)排空区C，其中，过滤元件26通过经由控制头40从鼓式过滤器20排出母液而被完全清空滤液(即母液)。随后，进行第一洗涤区D的穿过，其中用洗涤液洗涤在过滤区域24上的TA晶体的经除湿的聚集体。为了这个目的，规定，在第一洗涤区D的区域中提供罩状(hood-shaped)洗涤室16，其中多个洗涤喷嘴17被布置。通过洗涤喷嘴17，洗涤液(优选为水)被喷洒在经除湿的聚集体上，由此所述经除湿的聚集体被重新湿润和洗涤。由于也由控制头40设定的所施加的第二压力差，洗涤液流动通过TA-晶体的聚集体。这保证了残余的乙酸母液被可靠地从TA晶体的聚集体中洗出。在此之后，具有由此经洗涤的聚集体的过滤单元26穿过第二除湿区E，其中，由于所施加的能够相当于第一压力差的第三压力差，能够对TA-晶体的聚集体就洗涤液进行除湿。在此过程中，由于所施加的压力差的结果，处理气体从压力壳体12从聚集体的上侧朝向过滤区域24流入到所述聚集体，由此使洗涤液向内被取代通过过滤区域24并排出。

在第二除湿后，经洗涤的和除湿的聚集体通过除去区F，其中通过除去装置特别是压缩气体单元，将TA-晶体的聚集体从过滤区域24剥离和除去。在过滤区域24的任选的清洁之后，滤鼓22的各自的过滤元件26可重新进入槽30中的滤饼形成区A，用于重新的处理循环。

在图2中，鼓式过滤器20的实施方案被示意性示出，鼓式过滤器20可以基本上用于根据图1的装置10。大致圆筒形滤鼓22以水平方向可转动的方式被支撑在框架21上，在框架21中，槽30也被设置。滤鼓22与槽30的外边缘之间的向上定向的(upward directed)自由空间以实质上密封的方式由板状盖32覆盖。为了驱动(actuate)各个过滤元件26，多个滤液管道27设置在滤鼓22上，滤液管道27从过滤元件26延伸到控制头40。在滤鼓22的前面(front face)上设置有位于控制头40 的对面的通风控制头42，通风控制头42仅被示意地示出。

结合图3至5，通过进一步的实施方案的变型而更详细地说明滤液管道27的布置和操作的不同模式。

根据图3，为圆筒段(cylindrical segment)的形状的过滤元件26具有在其外部侧的几个伸长的弯曲支撑板25，弯曲支撑板25被设计成滤液的通道(passage)。为了形成过滤区域24，未示出的过滤介质，更具体地为过滤器织物或滤膜，被布置在支撑板25上。在支撑板25的下侧，延伸滤液管道27，通过滤液管道27，由于所施加的压力差，已经通过过滤区域24和经穿孔的支撑板25的母液朝向控制头40被排出。根据箭头P1滤液离开控制头40，并且可以被供给用于进一步的处理或处置。

如图4所示出的，不仅可以根据箭头P1，通过滤液管道27从过滤区域24将滤液排出滤鼓22。事实上，根据箭头P2，也可以通过滤液管道27将压缩气体从控制头40传送到过滤区域24，以便例如从过滤区24吹离聚集体。由于在每种情况中，两个滤液管道27连接到过滤元件26，能够促进滤液管道27和过滤元件26的排空，其中，沿箭头P2的方向供给压缩气体，所述压缩气体经由其它滤液管道27而吹出残余滤液。为此，在滤饼上方需要维持压力差，使得所述滤饼被保持在过滤区域24。

根据依照图5的进一步实施方案，气体能够从来自控制头40的相对侧的通风控制头42(在这里未示出)被输送到滤液管道27。以这种方式，也可以通过滤液管道27引入气体，以从过滤区域24释放聚集体。同时，在这种布置中，可以冲洗滤液管道27，以使得该冲洗装置能够允许甚至从滤液管道27可靠地除去含乙酸的母液。这样的布置也能够用于辅助排出位于滤液管道27的滤液。为此，在滤饼上方需要维持压力差，使得所述滤饼被保持在过滤区域24。

根据图6的修改的实施方案，鼓式过滤器20具有滤鼓22，其中设置有设计为循环带(circulating belt)的过滤区域24a。在该实施方案变型中，过滤区域24a可以在滤鼓22的区域内被拆除用于除去聚集体，并被供给到具有偏转辊(deflection rollers)51的清洁装置50。这便于从过滤区域24a除去TA-结晶的聚集体。另外，清洁装置50能够设有冲洗喷嘴52，利用冲洗喷嘴52，循环过滤区域24a的前部和后部能够被清洗。经除去的聚集体和/或冲洗喷嘴52的排水清洁流体可以通过排放管道54向 下排出。

用于根据本发明的装置10的鼓式过滤器20的另一修改的实施方案示于图7。在此，过滤区域24被拉伸为滤鼓22上的滤布或滤膜。为了从沉积的TA-晶体清洁过滤区域24，可以提供冲洗喷嘴52，冲洗喷嘴52被引导到过滤区域24的表面。由此释放的TA-晶体能够经由排放管54而排出。

本发明的另一修改的实施方案示于图8。在装置10的压力壳体12中，布置鼓式过滤器20，鼓式过滤器20基本上以类似于图1的鼓式过滤器的方式被构造。沿圆筒形滤鼓22的自由上侧，罩13以全长从单元除湿区B延伸到排放管54，用于排出TA-晶体的聚集体。在全长罩13中，具有清洗喷嘴17的除湿室14和洗涤室16被布置。此外，提供压缩气体管线19，压缩气体管线19朝向罩13的内部延伸通过压力壳体12，并通向除去区域F。由于更高的压力，引入的经压缩的气体在罩13内部按照箭头P4，以与滤鼓22的转动方向相反的方向从压缩气体管线19的出口流动到罩开口15，在罩开口15，所述经过滤的(filtered-on)聚集体进入罩13。由于存在于罩13内部的、相比于压力壳体12内的大气的过压，压缩气体不断从罩13冒出。这防止蒸发的含乙酸的母液渗透到罩13的区域以及防止蒸发的含乙酸的母液能够与TA-晶体的经洗涤和除湿的聚集体一起到达后续的处理步骤。

根据依照图9的实施方案，示出具有罩13的鼓式过滤器20，其具有洗涤室16，洗涤室16被两个分开的除湿室14环绕。由此，在洗涤区D前后分别形成第一单元排空区C1和第二单元排空区C2。在这种布置中，蒸汽作为处理气体能够被特别地引入除湿室14。

在根据图10的进一步的实施方案的变体中，鼓式过滤器20具有罩13，罩13围绕滤鼓22的部分周长(circumference)。处理气体特别是蒸汽能够被单独引入到罩13，以由此在大的过道区域之上形成单元排空区C。

虽然没有被更详细地阐明，根据图6至10的实施方案的变体具有压力壳体12，该压力壳体12具有如结合图1所述的相应的操作模式。