对苯二甲酸的纯化方法和纯化系统的制作方法
【专利摘要】一种对苯二甲酸的纯化方法，包括以下步骤：将对苯二甲酸粗品与水混匀，升温至200℃～300℃，升压至1.5MPa～8.6MPa，得到对苯二甲酸水溶液；保持温度为200℃～300℃，压力为1.5MPa～8.6MPa，将对苯二甲酸水溶液流经过滤层过滤，收集滤液，过滤层包括支撑体和滤饼，支撑体具有大量的孔，滤饼的材质为粉末状过滤材料，粉末状过滤材料为硅藻土或活性炭；将滤液降至常温常压，得到对苯二甲酸晶体。上述对苯二甲酸的纯化方法，将对苯二甲酸水溶液流经过滤层过滤，对苯二甲酸水溶液中的不溶于水的有机物、小分子胶体和悬浮颗粒都被过滤层吸附，大大提高对苯二甲酸的纯度，得到的滤液无色无异味，将滤液卸压冷却，得到高纯度的对苯二甲酸晶体。此外，还提供一种对苯二甲酸的纯化系统。
【专利说明】对苯二甲酸的纯化方法和纯化系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学试剂纯化领域，特别是涉及一种对苯二甲酸的纯化方法和纯化系统。
【背景技术】
[0002]纺织印染行业的碱减量废水是由涤纶等布料经过碱减量工序产生的，主要含有乙二醇、对苯二甲酸以及对苯二甲酸溶于碱液转化而成的对苯二甲酸钠，同时还可能存在其他聚酯多聚体以及少量的各种助剂，多聚体的数量或单体的比例与碱减量工艺过程与操作条件有关。碱减量废水不仅pH值高(一般大于12)，而且有机物浓度高。将碱减量废水单独处理，回收其中的对苯二甲酸，不仅可以大大降低废液中的C0D，减轻污水处理负荷，具有良好的环境效益，同时对苯二甲酸的回收利用，实现较好的经济效益。
[0003]碱减量废水回收料、水池料和散落料等受污染的对苯二甲酸粗品，无法直接利用，而废弃会对环境造成极大破坏。因此，有必要对对苯二甲酸粗品进行纯化，使其可以被高效利用。
[0004]传统的对苯二甲酸粗品的纯化方法有萃取纯化法和药剂转化法等。传统的对苯二甲酸粗品的纯化方法，需要引入萃取剂或者化学药剂，萃取剂和化学药剂具有一定的毒性，对操作人员及环境危害较大 。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要提供一种对操作人员及环境危害较小的对苯二甲酸的纯化方法和纯化系统。
[0006]一种对苯二甲酸的纯化方法，包括以下步骤:
[0007]将对苯二甲酸粗品与水混匀，升温至200°C~300°C，升压至1.5MPa~8.6MPa，得到对苯二甲酸水溶液；
[0008]保持温度为200°C~300°C，压力为1.5MPa~8.6MPa，将所述对苯二甲酸水溶液流经过滤层过滤，收集滤液，所述过滤层包括支撑体和滤饼，所述支撑体具有大量的孔，所述滤饼的材质为粉末状过滤材料，所述粉末状过滤材料为硅藻土或活性炭；
[0009]将所述滤液降至常温常压，得到对苯二甲酸晶体。
[0010]在其中一个实施例中，所述粉末状过滤材料的粒径为0.1 μ m~100 μ m。
[0011]在其中一个实施例中，所述滤饼的初始厚度为3mm~5mm。
[0012]在其中一个实施例中，所述支撑体的材质为耐高温、耐酸性腐蚀的不锈钢、陶瓷材料或高分子材料。
[0013]在其中一个实施例中，所述支撑体的孔的孔径为Ιμπι~ΙΟΟμπι。
[0014]在其中一个实施例中，所述支撑体的表面覆盖有微孔滤布或高分子滤膜。
[0015]在其中一个实施例中，所述过滤层采用如下方法制备:将所述粉末状过滤材料和水混合，搅拌均匀后得到悬浮液，接着将所述悬浮液流经所述支撑体，所述悬浮液中的粉末状过滤材料被所述支撑体截留并在支撑体上形成滤饼，所述支撑体和所述滤饼一起形成所述过滤层。
[0016]在其中一个实施例中，在将所述对苯二甲酸水溶液过滤前，还可以往所述对苯二甲酸水溶液中加入粉末状过滤材料。
[0017]在其中一个实施例中，还包括如下步骤:将所述对苯二甲酸晶体清洗后干燥，得到纯净的对苯二甲酸。
[0018]一种对苯二甲酸的纯化系统，包括:
[0019]密闭溶解装置，用于将对苯二甲酸粗品与水混匀，升温至200°C~300°C，升压至1.5MPa~8.6MPa，得到对苯二甲酸水溶液；
[0020]密闭过滤装置，包括过滤层，所述密闭过滤装置用于在温度为200°C~300°C，压力为1.5MPa~8.6MPa的条件下，将所述密闭溶解装置中的所述对苯二甲酸水溶液流经所述过滤层过滤，所述过滤层包括支撑体和滤饼，所述支撑体具有大量的孔，所述滤饼的材质为粉末状过滤材料，所述粉末状过滤材料为娃藻土或活性炭；
[0021]结晶装置，用于收集所述对苯二甲酸水溶液经所述密闭过滤装置过滤后得到的滤液，并将所述滤液降至常温常压，得到对苯二甲酸晶体。
[0022]上述对苯二甲酸的纯化方法，将对苯二甲酸粗品溶于水后，流经由支撑体和滤饼形成的过滤层过滤，对苯二甲酸水溶液中的不溶于水的有机物、小分子胶体和悬浮颗粒都被过滤层吸附，大大提高对苯二甲酸的纯度，得到的滤液无色无异味，将滤液卸压冷却，得到高纯度的对苯二甲酸晶体。上述对苯二甲酸的纯化方法只需通过过滤层即可除去对苯二甲酸水溶液中的污染物，对操作人员及环境危害较小。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为一实施方式的对苯二甲酸的纯化方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0025]如图1所示，一实施方式的对苯二甲酸的纯化方法，包括以下步骤:
[0026]SIO、将对苯二甲酸粗品与水混匀，升温至200°C~300°C，升压至1.5MPa~
8.6MPa，得到对苯二甲酸水溶液。
[0027]对苯二甲酸粗品可以为印染厂碱减量废水中酸析回收的湿粗对苯二甲酸或化工厂水池料中的对苯二甲酸粗品等其他工业生产中形成的对苯二甲酸粗品。
[0028]得到的对苯二甲酸水溶液中，对苯二甲酸的质量百分数为3%~20%。
[0029]S20、保持温度为200°C~300°C，压力为1.5MPa~8.6MPa，将对苯二甲酸水溶液流经过滤层过滤,收集滤液。
[0030]过滤层包括支撑体和滤饼，支撑体具有大量孔，滤饼的材质为粉末状过滤材料，粉末状过滤材料为硅藻土或活性炭。[0031]支撑体的材质可以为不锈钢、陶瓷材料或高分子材料。当然，支撑体的材质还可以选用其他具有一定强度的，耐高温高压，耐酸性腐蚀的，不易变形的材料。支撑体的孔的孔径可以为1 μ m~100 μ m。当然,支撑体的孔的孔径也可以为1 μ m~20 μ m。小孔径能截留住大部分粉末状过滤材料。
[0032]支撑体可以具有较光滑的表面。支撑体表面也可以覆盖有微孔滤布或高分子滤膜。微孔滤布和高分子滤膜具有大量孔，孔径范围在Ιμπι~100 μπι。当然，微孔滤布和高分子滤膜的孔的孔径也可以为lym~20μπι。当滤饼截留污染物饱和或接近饱和时，通过反冲洗方法将滤饼冲散，由于支撑体表面光滑，或者覆盖有微孔滤布或高分子滤膜，污染物和粉末状过滤材料容易从支撑体表面随冲洗液排出。当滤饼中的部分滤孔被堵塞，或滤饼过滤纳污能力接近或达到饱和时，可方便而快速的通过反冲洗将滤饼随冲洗液排出反应装置。
[0033]对过滤层进行反冲洗的操作为:从反应装置的出口导入纯净水，反向流过支撑体和滤饼，使污染后的滤饼被冲散并随水流从反应装置入口排出，接着，从反应装置的出口反向导入压缩空气，去除支撑体的孔隙及表面残留的粉末状过滤材料及污染物并从反应装置入口排出，最后，从反应装置的出口导入纯净水，反向流过支撑体即完成反冲洗操作。上述反冲洗操作通过使纯净水和压缩空气从反应装置的出口进，入口出，而无需拆卸反应装置即可去除污染物，保证反应装置在高温高压条件下工作时的密封性和安全性。
[0034]在本实施方式中，粉末状过滤材料的粒径可以为0.1 μ m~100 μ m。滤饼的厚度可以为3_~5_。采用硅藻土和活性炭作为粉末状过滤材料，价格便宜，易于再生，并且本身具有多孔性，性质稳定，在低于300°C以内的温度及8.6MPa以下的压力作用下不与水及对苯二甲酸发生反应，其形成的滤饼可截留不溶物，吸附污染物及色度，且不会堵塞液体通道。
[0035]在本实施方式中，过滤层采用如下方法制备:将粉末状过滤材料和水混合，搅拌均匀后得到悬浮液，接着将悬浮液流经支撑体，悬浮液中的粉末状过滤材料被支撑体截留并在支撑体上形成滤饼，支撑体和滤饼一起形成过滤层。
[0036]由于过滤层的良好的吸附`和过滤作用，S20收集的滤液为澄清的滤液。
[0037]S30、将滤液降至常温常压，得到对苯二甲酸晶体。
[0038]S30中，冷却可以是自然冷却；也可以以2°C /min~5°C /min的冷却速度将滤液进行冷却；也可以冷却到230°C保温半小时，再冷却到215°C保温半小时然后继续冷却至常温。
[0039]上述对苯二甲酸的纯化方法还可以包括如下步骤:将对苯二甲酸晶体清洗后干燥，得到纯净的对苯二甲酸。将对苯二甲酸晶体清洗的次数可以是1~4次，当然对苯二甲酸晶体清洗的次数可以按需要增加，但是清洗次数不宜过多，防止对苯二甲酸流失。
[0040]进行S30之前，还可以往对苯二甲酸水溶液中加入粉末状过滤材料。粉末状过滤材料可以为粉末状活性炭或者硅藻土。将加有粉末状过滤材料的苯二甲酸水溶液流经过滤层过滤，过滤层截留对苯二甲酸水溶液中的粉末状过滤材料在原滤饼上加厚滤饼，能够使滤饼的容污量进一步加大。
[0041]上述对苯二甲酸的纯化方法，将对苯二甲酸粗品溶于水后，流经由支撑体和滤饼形成的过滤层过滤，对苯二甲酸水溶液中的不溶于水的有机物、小分子胶体和悬浮颗粒都被过滤层吸附，大大提高对苯二甲酸的纯度，得到的滤液无色无异味，将滤液卸压冷却，得到高纯度的对苯二甲酸晶体。上述对苯二甲酸的纯化方法只需通过过滤层即可除去对苯二甲酸水溶液中的污染物，对操作人员及环境危害较小。并且粉末状过滤材料价格便宜，成本较低。采用过滤层过滤的方法，无需引入化学试剂，不会引入新的污染物，有利于提高苯二甲酸的纯度。
[0042]上述对苯二甲酸的纯化方法中，退膜无需拆卸反应装置，非常快捷方便，大大延长设备的保养维护周期，保证设备在高温高压下工作的可靠性并降低处理成本，实现资源的优化利用，具有良好的环境效益和经济效益。
[0043]一实施方式的对苯二甲酸的纯化系统，包括密闭溶解装置、密闭过滤装置和结晶装置。
[0044]密闭溶解装置，用于将对苯二甲酸粗品与水混匀，升温至200°C~300°C，升压至1.5MPa~8.6MPa，得到对苯二甲酸水溶液。
[0045]密闭过滤装置，包括过滤层，密闭过滤装置用于在温度为200°C~300°C，压力为
1.5MPa~8.6MPa的条件下，将密闭溶解装置中的对苯二甲酸水溶液流经过滤层过滤，过滤层包括支撑体和滤饼，支撑体具有大量的孔，滤饼的材质为粉末状过滤材料，粉末状过滤材料为娃藻土或活性炭。
[0046]结晶装置，用于收集对苯二甲酸水溶液经密闭过滤装置过滤后得到的滤液，并将滤液降至常温常压，得到对苯二甲酸晶体。
[0047]上述对苯二甲酸的纯化系统，在密闭溶解装置内将对苯二甲酸粗品溶于水。对苯二甲酸水溶液流经密闭过滤装置过滤，对苯二甲酸水溶液中的不溶于水的有机物、小分子胶体和悬浮颗粒都被密闭过滤装置的过滤层吸附，大大提高对苯二甲酸的纯度，得到的滤液无色无异味。通过结晶装置收集滤液，并将滤液降至常温常压，得到对苯二甲酸晶体。
[0048]通常减量水中提取的粗对苯二甲酸晶粒的粒径很小，大部分在5μπι以下，再加上污染物包含很多粘性小分子物质，使得这种粗对苯二甲酸过滤时很容易形成致密滤饼层，脱水性很差，因此难以直接进行清洗，细微晶粒具有大比表面积更容易吸附杂质导致对苯二甲酸纯度降低。加热促使对苯二甲酸在水中溶解，便于通过硅藻土过滤层，不溶物则被过滤层阻挡从而达到提纯目的。同时，加热还能使得这些杂质粘性小分子物质变性固化，同时变性后的杂质难溶于水，易于被过滤层除去。加热过滤后控制冷却时间和冷却速度，获得我们希望的较大的对苯二甲酸晶体，一般控制在200 μ m以上。通常得到的对苯二甲酸晶体内部含杂质非常少，而较大的对苯二甲酸晶体具有较小的比表面积因而表面吸附的杂质相对较少，因此对苯二甲酸纯度有明显提升。去除大量杂质后的较大晶体脱水性能大幅提高，因此清洗效果也大大提高，对苯二甲酸产品纯度可提高到99%以上，并且因含水量大幅降低，相应的干燥成本也大幅降低。
[0049]下面为具体实施例部分。
[0050]实施例1
[0051]将3g粒径为8 μ m~28 μ m的粉末硅藻土与100g水混合，搅拌均匀后得到悬浮液。在高温高压装置靠近出口位置装有陶瓷烧结支撑体，该陶瓷支撑体微孔孔径为?ο μ m。将上述配制好的硅藻土悬浮液泵入装置入口，液体透过支撑体后从装置出口排出，等支撑体上形成3_厚的硅藻土滤饼后，改用清水进入，直到出口排出的水清澈。得到过滤层。[0052]实施例2
[0053]将3g粒径为1 μ m~100 μ m的粉末活性炭与100g水混合，搅拌均匀后得到悬浮液。在高温高压装置靠近出口位置装有陶瓷烧结支撑体，该陶瓷支撑体微孔孔径为20 μπι。将上述配制好的硅藻土悬浮液泵入装置入口，液体透过支撑体后从装置出口排出，等支撑体上形成5_厚的硅藻土滤饼后，改用清水进入，直到出口排出的水清澈。得到过滤层。
[0054]实施例3
[0055]取某印染厂碱减量废水中酸析回收的湿的对苯二甲酸粗品(纯度92%，含水率约50%~60%)25g，加水至200mL，搅拌均匀配制成质量浓度约为6%的混合液。将混合液加入具有实施例1制成的过滤层的密闭反应器中，升温至200°C，升压至1.5MPa，保温40min。等对苯二甲酸粗品基本溶于水后，得到对苯二甲酸水溶液。保持温度及压力不变，将对苯二甲酸水溶液以0.3L/min的流量速度流经实施例1制成的过滤层，收集滤液。过滤层截留不溶于水的有机物、小分子胶体、悬浮颗粒等杂质，并吸附异味色度等使透过液澄清。将滤液降至常温常压，析出对苯二甲酸晶体。将对苯二甲酸晶体用纯净水清洗3次，烘干，得到纯度99%以上的对苯二甲酸。
[0056]实施例4
[0057]取某印染厂碱减量废水中酸析回收的湿的对苯二甲酸粗品(纯度92%，含水率约50%~60%)25g，加水至200mL，搅拌均匀配制成质量浓度约为6%的混合液。将混合液加入具有实施例2制成的过滤层的密闭反应器中，升温至300°C，升压至8.6MPa，保温18min。等对苯二甲酸粗品基本溶于水后，得到对苯二甲酸水溶液。保持温度及压力不变，将对苯二甲酸水溶液以0.5L/min的流量速度流经实施例1制成的过滤层，收集滤液。过滤层截留不溶于水的有机物、小分子胶体、悬浮颗粒等杂质，并吸附异味色度等使透过液澄清，将滤液降至常温常压，使对苯二甲 酸晶体析出，将对苯二甲酸晶体用纯净水清洗3次，烘干，得到纯度99%以上的对苯二甲酸。
[0058]实施例5
[0059]取某化工厂水池料对苯二甲酸粗品(纯度85%，含水率约50%) 28g，加水至200mL，搅拌均匀配制成质量浓度约为7%的混合液，再加入0.6g粉末活性炭。混合均匀后，升温至250°C，升压至4.0MPa，搅拌保温3min。等对苯二甲酸粗品基本溶于水后，得到对苯二甲酸水溶液。保持温度及压力不变，将对苯二甲酸水溶液以0.5L/min的流量速度流经实施例2制备的过滤层。过滤层截留不溶于水的有机物、小分子胶体和悬浮颗粒等杂质，并截留粉末活性炭。截留的粉末活性炭在原滤饼上沉积，从而加厚原滤饼，使滤饼的容污量进一步加大。将收集的滤液以3°C/min降温速率降温，析出对苯二甲酸晶体。将对苯二甲酸晶体用纯净水清洗4次，脱水烘干，得到纯度99%以上的对苯二甲酸。
[0060]实施例6
[0061]将纯净水以2L/min的流量从带有受污染硅藻土滤饼和支撑体的反应装置出口导入，反向流过支撑体和滤饼，使污染后的滤饼被冲散并随水流从反应装置入口排出。清水反冲洗lmin后，从反应装置出口反向导入压缩空气以10L/min的流量进行气洗，去除在支撑体孔隙及表面的残留的粉末状过滤材料及污染物并从反应装置入口排出。气洗30秒后，再以2L/min流量的清水反冲洗30秒，即可完成反应装置的清洗。
[0062]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此， 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种对苯二甲酸的纯化方法，其特征在于，包括以下步骤: 将对苯二甲酸粗品与水混匀，升温至200°C~300°C，升压至1.5MPa~8.6MPa，得到对苯二甲酸水溶液； 保持温度为200°C~300°C，压力为1.5MPa~8.6MPa，将所述对苯二甲酸水溶液流经过滤层过滤，收集滤液，所述过滤层包括支撑体和滤饼，所述支撑体具有大量的孔，所述滤饼的材质为粉末状过滤材料，所述粉末状过滤材料为硅藻土或活性炭； 将所述滤液降至常温常压，得到对苯二甲酸晶体。
2.如权利要求1所述的对苯二甲酸的纯化方法，其特征在于，所述粉末状过滤材料的粒径为0.1 μ m~100 μ m。
3.如权利要求1所述的对苯二甲酸的纯化方法，其特征在于，所述滤饼的厚度为3mm~5mm ο
4.如权利要求1所述的对苯二甲酸的纯化方法，其特征在于，所述支撑体的材质为不锈钢、陶瓷材料或高分子材料。
5.如权利要求1所述的对苯二甲酸的纯化方法，其特征在于，所述支撑体的孔的孔径为 I μ m ~100 μ m。
6.如权利要求1所述的对苯二甲酸的纯化方法，其特征在于，所述支撑体的表面覆盖有微孔滤布或高分子滤膜。
7.如权利要求1所`述的对苯二甲酸的纯化方法，其特征在于，所述过滤层采用如下方法制备:将所述粉末状过滤材料和水混合，搅拌均匀后得到悬浮液，接着将所述悬浮液流经所述支撑体，所述悬浮液中的粉末状过滤材料被所述支撑体截留并在支撑体上形成滤饼，所述支撑体和所述滤饼一起形成所述过滤层。
8.如权利要求1所述的对苯二甲酸的纯化方法，其特征在于，在将所述对苯二甲酸水溶液过滤前，还可以往所述对苯二甲酸水溶液中加入粉末状过滤材料。
9.如权利要求1所述的对苯二甲酸的纯化方法，其特征在于，还包括如下步骤:将所述对苯二甲酸晶体清洗后干燥，得到纯净的对苯二甲酸。
10.一种对苯二甲酸的纯化系统，其特征在于，包括: 密闭溶解装置，用于将对苯二甲酸粗品与水混匀，升温至200°c~300°C，升压至`1.5MPa~8.6MPa，得到对苯二甲酸水溶液； 密闭过滤装置，包括过滤层，所述密闭过滤装置用于在温度为200°C~300°C，压力为`1.5MPa~8.6MPa的条件下，将所述密闭溶解装置中的所述对苯二甲酸水溶液流经所述过滤层过滤，所述过滤层包括支撑体和滤饼，所述支撑体具有大量的孔，所述滤饼的材质为粉末状过滤材料，所述粉末状过滤材料为硅藻土或活性炭； 结晶装置，用于收集所述对苯二甲酸水溶液经所述密闭过滤装置过滤后得到的滤液，并将所述滤液降至常温常压，得到对苯二甲酸晶体。
【文档编号】C07C51/47GK103694112SQ201310676851
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】钱昱婷 申请人:钱昱婷