专利名称：过滤方法
技术领域：
本发明涉及在欲置换掉母液的固体物质上方保持气体气氛的过滤方法。
例如，为了从进行过滤的系统中至少除去部分氧可能需要气体气氛；在此情况下，气体气氛通常可以包含氮或其它惰性气体。“气体”一词包括在室温和大气压下易于处于非气相的相状态，但是在进行过滤过程的条件下以蒸气(如水蒸汽)相存在的介质。
本发明例如在包括从其中晶体呈浆状的母液中分离对苯二甲酸晶体的生产对苯二甲酸诸阶段中发现了特定的用途。
在对苯二甲酸生产中，含有对苯二甲酸晶体的浆状物流可能存在于该方法的一个或多个阶段之中，而且晶体在其中成浆的母液的性质可能不同。例如，在羧酸(如乙酸)和适当催化剂体系(通常是钴、锰和溴化合物)存在下，用对二甲苯液相氧化法生产粗对苯二甲酸的初始步骤中，粗对苯二甲酸以对苯二甲酸晶体于含有乙酸和水以及溶解性杂质(包括对苯二甲酸前体，例如4-羧基苯甲醛(4-CBA)和对甲苯甲酸)的母液中的浆液形式从反应器中放出。如果粗对苯二甲酸此后利用氢化其水溶液的方法提纯时(此前可能还有一个氧化水溶液中的粗对苯二甲酸将4-CBA转化为对苯二甲酸的步骤)，则出现被纯化的对苯二甲酸在含水母液中的浆液，此时含水母液中可能溶解有对甲苯甲酸等杂质，在此两种情况下，对苯二甲酸无论是粗品还是纯品，都必须以高效方式除去相应的母液。
适用于后者的技术，由例如本申请人在先公开的欧洲专利申请EP-A-502628和共同未决的国际专利申请PCT/GB 93/01019中介绍的那种过滤洗涤联合系统所完成，此二申请中的全部内容并入本申请作为参考文献。在这些先申请中所公开的系统内，用带式过滤器输送滤饼，使之通过沿输送带的输送途径在不同点处分数级向滤饼供给含水洗液的洗涤区，从含有对苯二甲酸(粗品或提纯后)的湿滤饼中置换出母液。洗液从滤饼中置换出母液，母液与洗液一起穿过构成输送带的滤料。
实践中，必须在滤饼上方建立一种惰性气体气氛，例如以便于排除或控制存在的氧量和/或有助于滤饼干燥。此惰性气体可穿透洗涤区的滤料和/或洗涤区下游的一个或数个区的滤料。还必须引入其它气体以维持气体气氛。该惰性气体例如可以是氮，但是在本方法提纯阶段所采用的过滤/洗涤系统中，由于本申请人共同未决的国际专利申请PCT/GB 93/01 033(其全部内容并入本申请作为参考文献)中所述原因，该惰性气体可以有利地包括水蒸汽。
本发明旨在提供一种改进形式的过滤洗涤方法和系统。
本发明一方面提供一种从固体物质中置换母液的方法，其中包括使固体物质在可移动的过滤介质上形成一层；借助于该过滤介质输送该层使之通过洗涤区，在此洗涤区中该层沿其运动途径与洗涤介质接触，洗涤介质用于从该层中置换出母液并穿过过滤介质；在所说的层上方建立一种气体气氛，气体从该气氛出发穿过该层；并且向气体气氛中供给气体，以便在气体气氛中形成浓度梯度，使得穿过所说层的气体中母液含量沿着所说层输送方向的逆流方向增加。
所说的浓度梯度可以是沿所说层输送方向的纵向基本连续，也可以是逐级变化的。
所说的浓度梯度可以通过使所说的气体沿着固体物质层输送方向的逆流方向流动而建立，以便使得在所说区或所说区的上游从该固体物质层蒸发出的母液基本上不流到所说区的下游。
另外，所说的浓度梯度也可以通过下列方式建立把建立有气体气氛的区域沿着所说层输送的纵向方向分成数个区域，使得该气体被所说母液的污染程度在区与区之间不同。因此，例如供入靠近所说层输送途径下游端的一个区内的气体，与供入一或数个上游区内的气体相比可经历更深度的净化。把气体气氛区域分成基本上隔离的几个区可以借助于适当的分隔装置实现，例如各自与所说层的输送途径中相应段重叠排列的，并向其中供以污染程度比该层小得多的气体的罩装置。
向气体气氛中供给的气体，优选至少部分(通常至少是大部分)是再循环气，这种气体来自过滤介质的滤液侧，并经过处理降低了母液的污染程度。再循环气必要时可以用清洁的补充气体补充。但是，我们并不排除可能向气体气氛中供给再循环气之外的新鲜气体。在此情况下，当从过滤介质的滤液侧回收气体时，可以将其用于本方法中的其它步骤中，尤其是当所用的气体是水蒸汽时更是如此。
本发明另一方面提供一种从固体物质中置换出母液的方法，其中包括使该固体物质在可移动的过滤介质上形成一层；借助于该过滤介质输送所述层，使它通过洗涤区，在洗涤区中该层沿其运动途径与洗涤介质接触，同时在该层上方区域内保持一种气体气氛，该洗涤介质用于从该层中置换出母液并与来自所说气氛中的母液和气体一起穿过过滤介质；回收该气体并对之处理以便除去或至少降低它被母液的污染；并且将被处理过的气体于一定位置上再供入所说的气氛中，以便使在洗涤区下游的位置上或者洗涤区下游段之内穿过该层的气体，与在洗涤区上游的位置或者上游段之内穿过该层的气体相比，被母液污染的程度较小。
所说的洗涤区，最好包括沿过滤介质运动途径依次排列的一系列洗涤阶段而且洗涤介质可以沿着过滤介质运动方向的逆流方向穿过这些洗涤段。
按照本发明的一种方案，将回收的气体分成处理程度不同的两股气流，其中的一股气流与另一股相比污染程度较小，而且二股气流在不同位置处再供入所说的气氛中，其中所述的一股气流的供入位置处于所述另一股气流供入位置的下游。回收的气体被分成两股气流之前可以经历冷却处理，以便冷凝气相的杂质使之与该气体分离。
本发明又一方面提供一种处理含有固体物质和母液的浆液的系统，所说的系统包括过滤固体物质使之在可移动的过滤介质上形成一层的装置；洗涤区；驱动过滤介质以便输送该层使该层通过该洗涤区的装置；在该层穿过洗涤区期间向该层供以洗涤介质的装置，所说的洗涤介质用于从该层中置换母液并穿过所说的过滤介质；以及在所说的洗涤区和/或其下游区建立气体气氛的装置，气体从气体气氛出发穿过该层和过滤介质，所说的气氛建立装置被设置得能产生浓度梯度，使穿过所说的层和过滤介质的气体被所说母液污染的程度沿着过滤介质运动的方向递减。
本发明再一方面提供一种处理含有固体物质和母液的浆液的系统，所说的系统包括过滤该固体物质使之在可移动的过滤介质上形成一层的装置；洗涤区；驱动过滤介质使之输送该层使该层通过洗涤区的装置；向洗涤区供给加压气体的装置，以便在过滤介质中形成固体物质层的一侧建立加压气体气氛；以及在该层经过洗涤区期间向该层供以洗涤介质的装置，所说的洗涤介质用于置换该层中的母液并且与所说的来自所说气氛中的母液和气体一起穿过过滤介质；所说的加压气体供给装置被设置得能沿着固体物质层运动方向的逆流方向形成气流，以便使得在所说的区和所说区的上游由该固体物质层中蒸发出的母液基本上不能流到所说区的下游。
在对苯二甲酸生产中，所说的过滤和洗涤操作可以用于从母液中分离对苯二甲酸晶体过程，所说的母液中含有生产对苯二甲酸的氧化反应中使用的溶剂或者在粗对苯二甲酸提纯的氢化反应中使用的溶剂。在前一情况中，溶剂通常是乙酸之类的脂族羧酸；而后一情况中溶剂通常是水。在这两种情况中，加压的气体都可以含有氮；但是，在后一情况中，正如本申请人的共同未决的国际专利申请PCT/GB 93/01019中所述的那样，由于过滤操作中滤饼的急冷可被减弱或基本上得以消除，所以优选水蒸汽。
适用的过滤介质是金属丝网、或含塑料材料[如聚酯、聚丙烯、聚醚醚酮和类似材料]的织物，所说织物可以用适于特定过滤用途的编结法由聚合物纤维的丝编织而成。用聚醚醚酮织成的过滤介质特别适用于对苯二甲酸的生产和提纯，特别是适用于过滤粗对苯二甲酸，使之与含乙酸的母液分离。所说的过滤介质可以制成环状物，这种环状物可以是连续式的(如Pannevis式带式过滤器中使用的)，也可以包含一系列分离的环段(如旋转真空过滤器或旋转加压鼓式过滤器中使用的)。任何情况下，过滤介质都可以连续或间歇运动，输送固体物质通过洗涤区。这种类型的旋转真空过滤器和加压鼓式过滤器在文献中已作过介绍，例如参见由D.B.Purchas著教科书《液体的工业过滤(Industrial Filtration of Liquids)》第252～254页(1967年版，由Leonard Hill出版的化学和工艺过程工程丛书(Chemical&Process Engineering Series)。
所说的过滤系统包括加压鼓式过滤器时，该过滤器通常是这样一种过滤器，其中洗液在压力下供入转鼓的壳室中而且经洗过的滤饼随后利用使气体穿过滤饼的方法干燥，同时转鼓继续旋转驱动滤饼自洗涤区朝着出料点前进。在这种设置中，干燥滤饼用的气体以这种的方式供给，使得所说滤饼上方以本文提及的方式建立一种具有浓度梯度的气体气氛，即使得靠近转鼓排出滤饼的出料点处穿过滤饼的气体，与沿朝向转鼓洗涤区的方向上游处穿过滤饼的气体相比，所受到的污染程度较小。所说气体污染程度的变化可以是渐进式的或不连续的(例如，按以前所述将气体干燥区域分割成数个区，并将不同污染程度的气体供入所说的区)。
所说的洗涤区适宜地包括连续的数级，其中在每一级(但不是最后一级)内，进入的洗涤介质沿着固体物质层运动方向的逆流方向穿过所说的固体和过滤介质。而在最后一级中，所说的洗涤介质优选新供入的水。
在洗涤区上游的区中，所说的固体物质可送至初始过滤级以使大部分母液与固体物质分离；而残存在湿固体物质中的母液接着在洗涤区内被大部分除去。
在洗涤区下游的第三区内，固体物质层可以从过滤介质上被弹射出，被刮下或以其它方式除下。当固体物质至少部分地粘附于过滤介质上时，优选的方法是用含水介质，最好用基本纯净的水将固体物质层洗下来，所说的含水介质(或纯水)可以是在过滤介质输送途径的下游端的喷射液形式。
对于连续式的带状过滤器来说，最好提供一种适当的装置，使液体(例如水或碱溶液)穿过输送带的返回部分，以便将朝下的粘附的沉积物洗下，落入收集器中。
最好在可移动的过滤介质两侧存在压差，而过滤介质中沉积有浆料的一侧压力高于过滤介质另一侧的压力。所说的压差以至少0.05巴为宜；而在生产对苯二甲酸的情况下，压差不应高于进行氧化或提纯步骤(可能的话)的压力，例如在氧化反应中为30巴。
所说的压差优选0.1～15巴，更优选0.2～7巴，尤其是0.3～3巴，例如0.6巴。
输送带的高压侧与该过程中前一步骤，例如结晶步骤或氧化步骤相比，最好处于基本上相同或较高压力下。
利用对二甲苯液相氧化法生产对苯二甲酸时，使对苯二甲酸的乙酸浆液，至少在60℃温度下，优选在70～200℃下，尤其在80～150℃下沉积在可移动的过滤介质上。使所说的浆液以这样一种方式沉积为宜，即使供料的饱和蒸气压小于过滤介质较低(下游)侧的绝对压力。
在高温下沉积浆液是有利的，这是因为在高温下由于反应介质粘度较小而可以改善过滤。此外，在高温下，4-羧基苯甲醛等杂质与对苯二甲酸产物的共结晶作用也较小。
对苯二甲酸生产过程的其它各个步骤可以按常规进行。液体反应介质通常含有催化剂，例如可以溶于该反应介质中的钴-锰-溴化物催化剂体系。氧化反应的适宜进行条件为存在空气之类的氧源，压力为5～30巴绝对压力，离开反应器的气体中氧浓度优选0～8体积％，反应温度为150～250℃。以采用连续式法为宜，而且优选在搅拌反应器中进行。此反应是放热反应，反应热可以用从反应介质中蒸发水和乙酸的方法方便地撤出。
利用对二甲苯液相氧化法得到的对苯二甲酸粗品，接着用本发明方法过滤和洗涤，然后利用包括下列步骤的方法适宜提纯将粗品对苯二甲酸溶于含水介质中形成含对苯二甲酸的溶液；在还原条件下使所说的溶液与氢和非均相催化剂接触，以便还原至少某些杂质；冷却此溶液使纯净的固体对苯二甲酸产品沉淀，并且从所说的溶液中回收所说的产品。
为了减少粗对苯二甲酸中存在的杂质(尤其是4-CBA)量，必要时可以将粗对苯二甲酸溶解在含水介质中，使之经受气体氧或其它氧化剂(不一定处于气相)的氧化处理，以便至少使所含的一部分4-CBA杂质转化为对苯二甲酸。
纯化对苯二甲酸粗品时使用的适宜非均相催化剂可以是负载的贵金属催化剂，例如载于惰性载体(如碳)上的铂和/或钯。还原反应的适宜进行方式为在氢存在下和250～350℃温度下使含有对苯二甲酸和杂质(如4-羧基苯甲醛)的水溶液通过催化剂溢流床(floodedbed of catalyst)。)。此溶液以含有20～50重量％对苯二甲酸为宜。
还原后，溶液被适当冷却到100～250℃温度，使对苯二甲酸纯品与溶液分离。随后，最好将此溶液冷却到15～100℃温度或者使之蒸发，以便产出纯度较低的沉淀和母液。将此纯度较低的沉淀与母液适当分离，这样分离得到的母液可直接或间接再循环到蒸馏操作和/或者用作粗对苯二甲酸再浆化用的第二种含水介质。必要时，可以将纯度较低的沉淀再循环到氧化步骤中。
若不采用提纯步骤，也可以将过滤洗涤之后的对苯二甲酸分出(不一定使其在含水介质中成浆)并用于聚酯生产中，在一些情况下直接使用，例如直接用于生产瓶等聚对苯二甲酸乙二醇酯物品。由于借助于联合式固一液分离和逆流固体洗涤法(例如借助于带式过滤系统)，同时利用惰性气体抑制被洗固体受母液蒸气的污染，可以使污染程度降低，所以这是切实可行的。
以下仅参照附图通过实例详细说明本发明，其中附
图1是生产提纯的对苯二甲酸用方法的而且是本发明可以适用的流程图；附图2是按本发明操作的过滤洗涤系统的图示例。
参见图1，向用于进行对二甲苯液相氧化反应的反应器A中，经管路1供入其中溶解有催化剂体系(含钴、锰和溴离子)的对二甲苯和乙酸，并且经由管路2供入空气。产物经管路3从反应器A中放出后，送入结晶段B。反应器A中的温度借助于从反应器中放出乙酸和水的蒸气混合物并经由管路4将此混合物通入冷凝系统C的方法调节。大部分冷凝液经管路5返回反应器A中，不能冷凝的成分可以经管6排放。为了控制反应器A内的水含量，部分冷凝液经管路7从冷凝系统中排出后，经管路9送入蒸馏塔D中。
在结晶段B中，温度降至大约80～150℃，并且把母液(主要是乙酸)中含对苯二甲酸晶体的浆液送至过滤段E。由过滤段回收的一部分母液经由管路10和10a返回到反应器A中。结晶段B的乙酸，可以经由物流8和9回收到蒸馏塔D中和/或经由物流8和10a回收到反应器A中。由过滤段回收的固体物质经管路15被送到再浆化段F，所回收的对苯二甲酸晶体在此处用水再制成浆液；所使用的水可包括从本工艺中其它处得到的水，例如经物流14由蒸馏塔D放出的水，经物流18再循环的母液，经物流16再循环的母液和/或经物流17来的去离子水。
参照图2，过滤段E和再浆化段F被结合成一个单元，其中也将对苯二甲酸晶体洗涤，以降低或消除乙酸的污染。图2所示的单元包括带式过滤装置，例如于<过滤和分离(Filtration andSeparation)>(176页以及下列等等，1979年3/4月)中概述的那种Pannevis过滤器。这种带式过滤装置包括在两种转鼓102和一系列辊(未示出)上运动的、一般水平设置的过滤带100，驱动所说的过滤带100使其上行部分104从左向右运动(参见图2所示)用的适当驱动装置。过滤带100可以包括用适当编织法由聚醚醚酮单丝编织的织物。
所说的过滤带100被封在气密性壳室101之中，在靠近带式过滤器上行部分104下游端的壳室一端由排料槽103连接到再浆化容器F上。壳室内部用适当气体增压(见以下的讨论)，壳室内的压力一般高于1巴，例如3～15巴。在所说的上行部分之下，设置有抽吸盘单元(Suction tray unit)，在图示说明的方案中抽吸盘单元包括四个抽吸盘106，它们共同连在一起作为一个单元沿着与上行带部分104运动方向平行的方向运动；所说的抽吸盘单元能够在两个转鼓102之间作往复运动，这样它能与所说的带一起从靠近左侧鼓的位置向靠近右侧鼓的设置运动后，再回到其初始位置上。在所说的盘单元106从左向右移动期间，施加抽吸作用，使液体穿过所说带的上行部分104被抽下，而在反向运动期间抽吸作用终止。过滤带两侧的压差(即上行部分104上方的区域和抽吸盘单元106内部之间的压差)通常至少为0.3巴，一般为0.6巴数量级。
虚线表明三个区Z1、Z2和Z3的位置。在左面的第一区Z1内，经管路108将对苯二甲酸、乙酸和溶解的催化剂浆液送到过滤器带的上行部分104上，乙酸穿过该带被抽入抽吸盘106中，然后从盘106中通过管路110将乙酸移出，以便使对苯二甲酸滤饼(通常至少有1英寸厚)存留在上行部分104之上。此阶段中，滤饼中会含有残留的杂质，尤其是残留的乙酸。
在第2区Z2内，洗涤介质(通常是水)自管路112送入，并且沿着滤饼运动方向的逆流方向穿过该带的上行部分104。洗涤介质初始时经由出口114洒于滤饼上，以便在滤饼上形成一层洗涤介质，而且若仍存在乙酸等杂质则洗涤介质还借助于壳室101中的气体压力有效地置换出杂质，使之穿过带的上行部分104进入抽吸盘单元中；所置换出的乙酸和洗涤介质被抽吸穿过上行部分104后进入抽吸盘单元106，从单元106中放出得到的滤液(洗涤介质和残余的乙酸)，再用于洗涤出口114上游位置处的滤饼。具体地说，将滤液经管路116送入滤液接受器118中，然后经管路122用泵130将其泵送至出口114上游的出口124处，以便使滤液有效地置换出乙酸和其它杂质，使之穿过上行部分104进入抽吸盘单元106之中。在此图示说明的方案中，使用经由管路126、滤液接受器128、泵130、管路132和出口134供给的母液再次重复所说的操作。按此方式，当处于上行部分104上的滤饼横穿过与出口134、124和114相应的三个洗涤阶段时可以被纯度逐渐提高的水洗涤。
在第三区Z3内，滤饼从过滤器带100上落下后，由喷咀(未示出)排至过滤器带100上的水用于冲下容易粘附在过滤带上的滤饼。被卸料的滤饼落入由管路135供水的卸料槽103中，所用的供水由管路14、16、17和/或18(图1)供给。用于从过滤器带上冲下滤饼的水和/或向出口114的供水，至少可以部分地来自管路14、16、17和/或18(见图1)。来自出口134穿过滤饼的洗涤介质(其中含有例如水和杂质，尤其是由前面诸级洗涤而得的乙酸)通过后得到的滤液收集在抽吸盘单元106中，进而经管路136送入滤液中并与由管路110从第一区Z1回收的滤液一起送入母液接受器138之中。以这种方式回收的母液至少可以部分经由管路140(和10)返回到反应器A中，返回之前可任选首先与管路1中所含的新鲜催化剂、对二甲苯和乙酸混合。其余的母液和洗液经管路12被适当地送到蒸发段G中(图1和2)，在此通过管路11除去水和乙酸蒸气，使其冷凝之后送入反应器A中，或任选送到蒸馏塔D中，并经由物流13放出副产物和催化剂。
由上述说明可以看出，所述的过滤装置完成了两个的任务从富含乙酸的母液中分离对苯二甲酸晶体以及用水洗涤分离出的滤饼以置换残余的乙酸母液；总的作用是溶剂交换，即用水置换乙酸溶剂。这两项任务均是在基本上呈水平的单一过滤带上完成的，而洗涤任务借助于多段逆流洗涤完成。为了获得高的总洗涤效率，必须尽量减少母液在诸洗涤段间的交叉混合。此要求通过允许有少量气体在段间穿透而得到满足，即在表面上的所有母液都被置换出并穿过每个段/区的滤饼之后有少量气体在段间穿透。
由于氧化设备内存在可燃物质，所以带式过滤系统利用向壳室101中通入适当气体(通常是氮)而被情化。在带式过滤器运转期间，穿过滤饼被吸入低压侧的氮变得几乎被乙酸-水蒸气饱和。氮和乙酸/水蒸气进入接受器118、128和138后，经管路141收集并送入蒸气冷凝器142中，在此氮基本上脱除去乙酸/水蒸气，乙酸/水蒸气被冷凝后经由分离鼓144和管路146被再循环到母液接受器138中。以此方式回收的氮重新压缩后经管路148循环鼓风机150和阀控管路152壳室101中。按此“封闭环路”系统循环的部分氮经由阀控管路154排出，以便调节系统中的氧浓度，并且由管路155向壳室中通入补充的氮气。
在另一种方案中，为了代替利用在冷凝器142中的间接热交换作用冷凝可冷凝物的上述冷凝器142/分离鼓144设备，采用洗涤塔取代这些组成部分；在洗涤塔中，氮和乙酸/水蒸气与经冷却的洗液(其本身至少可以部分来自冷凝的乙酸/水蒸气)接触，以便进行直接而非间接的热交换。与进入的氮和乙酸/水蒸气接触后，从洗涤塔底放出洗液和冷凝的蒸气，而且至少可以使之经由间接热交换器部分再循环到洗涤塔顶部，以冷却洗液。
已经获得确定的是虽然上述的过滤洗涤系统能十分有效地由滤饼中置换出母液，但是经过滤和洗涤的对苯二甲酸尽管采用逆流洗涤设备进行了深度洗涤处理，但它仍然可莫明其妙地含有所不希望的高残留乙酸含量，这意味着洗涤效率可能不如预期的那样高。然而出乎意料的是洗涤过的对苯二甲酸中残留的意外高含量的乙酸已被发现不是由于洗涤效率低造成的。据发现，惰性气体本身是该问题的根源；而且还发现对苯二甲酸表现出从氮气中吸收乙酸的倾向；因此，在将该气体再循环之前无论从该气体中除去乙酸/水蒸气的效率如何，将该气体再引入到壳101中的方式以及使之穿过该壳室的方式，都成为决定从过滤和洗涤系统中回收的粗对苯二甲酸中残留乙酸污染程度的重要因素。
在Z1区内，于热的原料浆液进入壳室101之处，存在于该浆液中的一些乙酸/水蒸发到周围的气体空间中。如果在例如管路152所标明的位置处使再循环气体返回到壳室101中，则再循环气体本身往往会分布在壳室101四周满足穿过滤饼的流动要求，尤其容易与滤饼运动方向呈并流式地向下游流动。结果发现，再循环气体往往把蒸发的乙酸/水吹到下游，结果使对苯二甲酸滤饼可能被乙酸再污染，尤其在最终洗涤阶段及以后更是如此。
实验中我们发现，被乙酸饱和的氮气若穿过无乙酸的滤饼，则导致滤饼被乙酸严重污染。在一个试验中，使4.8升40℃下饱和了乙酸蒸气的氮气经10秒钟穿过处于100cm2布氏滤斗上40mm厚的对苯二甲酸滤饼。此滤饼的初始乙酸含量低于100ppm(W/W)乙酸，但是气体通过后乙酸含量却提高到滤饼顶部的0.27(W/W)％至滤饼底部的0.14(W/W)％，这说明对苯二甲酸吸收气流中乙酸的令人感到意外的倾向。排出的氮气流中检测到极少量乙酸。
通过把循环氮气的再进入点设置在位于或者靠近壳室101的下游端(如参照号152a所指处)，可以确保循环气体以这样的方式重新分布，即循环气体易于沿152a位置上游处滤饼运动方向的逆流方向流动，因而与滤饼中乙酸“梯度”呈逆流方向。由于循环气体中乙酸含量相当低，因而保证了富乙酸的蒸气存留在壳室101的上游端，所以基本上阻止住它与滤饼并流流动，尤其是流到Z2区的最终洗涤段。
如果需要极高的总洗涤效率，则即使循环气体中乙酸含量相当低也会引起靠后洗涤段中滤饼的显著污染。在这种情况下，在将循环气体在位于或靠近其下游端通入壳中之前，可以对它进行水液洗涤或其它处理以除去乙酸。因此，例如由分离鼓144得到的气体可以在洗涤之后再返回到壳室101之中。然而，由于它是处在滤饼被循环气体再污染极为重要的最后洗涤段，因而不采用洗涤全部量的循环气的方式(这样要求使用大尺寸涤气器)，而是采用一种更经济有效的方法，即将循环氮气分为两股气流；一股经由管路152a返回(不洗涤)，而另一股经由管路156和阀158送到一个相当小的洗涤器160中，以逆流方式使氮气与含水洗涤介质(可以从管路14、16、17和18中的一条或多条引来)接触，而洗涤介质由管路162引入，由管路164放出。然后把洗涤后的氮(基本上不含乙酸)经管路166于靠近滤饼卸料端处送入壳室中一点，使之至少在最后洗涤段和/或最后洗涤段之后某处穿过滤饼。
按此方式，将乙酸含量不同的氮气于两处重新通入。总的效果是向Z1区逆流吹扫蒸气，同时几乎“无乙酸的”蒸气与“最纯净的”滤饼接触。由于同样的理由，使经由管路155送入壳室101中的补充氮气在例如图所示的壳室101中滤饼出料端或者能有效冲洗容器F之处进入。在壳室101内可以使用帘幕200(例如呈悬挂片状物的橡胶之类柔性材料帘幕)来进一步帮助将“清洁的”和“不清洁的”气体段隔开。
于再浆化容器F中，晶体可以用经由物流14引入的蒸馏塔D回收水和/或经由物流18引入的循环母液等其它水、经由物流16引入的循环母液和/或经由物流17引入的脱离子水再制成浆。这一阶段产出的浆液在H段被加热至250～350℃温度，使之形成溶液后，经物流19送入反应器J中，在固定床钯催化剂上与氢反应，以便还原溶液中的杂质，然后于结晶段K重结晶，从K段中分出纯产物，于L段中干燥。L段可与包括上述图2所示的过滤/洗涤系统和干燥器。在这种情况中，采用所说洗涤过程的主要目的是从对苯二甲酸中置换出其中含水、部分溶解的对甲苯甲酸和其它杂质(如有色杂质、金属等)的母液，而且此洗涤过程可以不必进行到如此深度，在这种情况下可省去逆流装置。因此，例如在净化过的对苯二甲酸之过滤/洗涤过程中，可以采用使洗涤介质只通过滤饼一次的装置。
为了产出适当纯度的目的对苯二甲酸产品，调节结晶段K中溶液的冷却温度和冷却速度。纯对苯二甲酸产品由L段回收后，把分离得到的母液送入回收段M中，蒸去液体或进一步冷却，以便进一步回收固体，经由物流20将此固体返送到反应器A中。在M段中，利用在大气压下从母液中闪速蒸出水蒸汽的方法使母液温度降至100℃。此水蒸汽例如可以用蒸馏法进一步纯化后，必要时用作L段洗液，或者用于本过程的它处或排放。其余的母液可以冷却或进一步蒸发后从中分出固体。由M段回收的母液，一部分可以经管路22返送到蒸馏塔D，一部分经由管路16部分返回到再浆化段F，以及一部分经由物流21部分排放。若采用蒸发法，则优选将蒸出的水返送到再浆化段F中。
当L段包括与图2所述相似的过滤洗涤系统时，惰性气体也可以是氮；但是优选使用水蒸汽作为惰性气体，理由与共同未决的国际专利申请PCT/GB 93/01019中所述相同。在这种情况下，应当以相似的方式使用过滤/洗涤系统从不净母液中分离纯对苯二甲酸，并用纯水洗涤分出的滤饼以从中置换出残留的不净母液。在这些场合中，采用水蒸汽来形成逆流吹扫气流，以便确保不净母液中的挥发份停留在过滤带的上游浆液进料端。
虽然本发明在本文中是参照使用带式过滤器公开的，但是应当知道本发明也可以用于适于进行滤饼洗涤的其它类型的过滤系统中，例如本发明可以用于旋转吸滤器上。在旋转吸滤器中，固体物质借助于安装在园鼓上的过滤介质被输送通过过滤段和洗涤段；而且这种过滤和洗涤过程利用加压气体被强化，这是因为在使用中滤饼的相对两侧具有压差。如图2所示的那样，在这种方案中加压气体穿过滤饼之后被再循环(再循环之前经消除或减小污染的处理)到相当于滤饼运动途径下游端的位置处。
权利要求
1.一种从固体物质中置换母液的方法，包括使固体物质在可移动的过滤介质上形成一层；借助于该过滤介质输送该层使之通过洗涤区，在此洗涤区中该层沿其运动途径与洗涤介质接触，洗涤介质用于从该层中置换出母液并穿过过滤介质；在所说的层上方建立一种气体气氛，气体从该气氛出发穿过该层；并且向气体气氛中供给气体，以便在气体气氛中形成浓度梯度，使得穿过所说层的气体中母液含量沿着所说层输送方向的逆流方向增加。
2.按照权利要求1所述的方法，其中所说的浓度梯度可以通过使所说的气体沿着固体物质层输送方向的逆流方向流动而建立，以便使得在所说区或所说区的上游从该固体物质层蒸发出的母液基本上不流到所说区的下游。
3.一种从固体物质中置换母液的方法，包括使该固体物质在可移动的过滤介质上形成一层；借助于该过滤介质输送所述层，使它通过洗涤区，在洗涤区中该层沿其运动途径与洗涤介质接触，同时在该层上方区域内保持一种气体气氛，该洗涤介质用于从该层中置换出母液并与来自所说气氛中的母液和气体一起穿过过滤介质；回收该气体并对之处理以便除去或至少降低它被母液的污染；并且将被处理过的气体于一定位置上再供入所说的气氛中，以便使在洗涤区下游的位置上或者洗涤区下游段之内穿过该层的气体，与在洗涤区上游的位置或者上游段之内穿过该层的气体相比，被母液污染的程度较小。
4.按照权利要求1～3中任何一项的方法，其中所说的过滤介质连续地移动通过洗涤区。
5.按照权利要求1～4中任何一项的方法，其中所说的洗涤区包括沿所说过滤介质通过该洗涤区的移动途径依次排列的一系列洗涤段。
6.按照权利要求5所述的方法，其中所说的洗涤介质沿着所说过滤介质运动方向的逆流方向通过所说的诸洗涤段。
7.按照权利要求3～5中任何一项的方法，其中将回收的气体分成处理程度不同的两股气流，使得其中一股气流的污染程度低于另一般气流；并且把这两股气流在不同位置上再通入所说的气氛中，所说的一股气流的再通入位置处于所说的另一股气流再通入位置的下游。
8.按照权利要求7所述的方法，其中在将回收的气体分成两般气流之前使之经受冷却，以便使蒸气相中的杂质基本上被冷凝而与所说的气体分离。
9.按照权利要求8所述的方法，其中所说的气体在冷却后被分成两般气流，所说的另一股气流不经除去杂质的进一步处理就被再通入到所说的气体气氛中。
10.按照权利要求9所述的方法，其中所说的一股气流经历进一步处理以便降低其中杂质的含量。
11.按照权利要求1～10中任何一项的方法，其中所说的过滤介质包括其上形成固体物质层的大体水平的上行部分的环状过滤带。
12.按照权利要求1～11中任何一项的方法，其中所说的固体物质包括在低级脂族羧酸介质中进行对二甲苯液相氧化而得到的对苯二甲酸晶体。
13.按照权利要求12所述的方法，其中经所说的洗涤处理之后，不必作进一步化学提纯就使用回收的对苯二甲酸生产聚酯。
14.一种在反应中使用脂族羧酸作溶剂并以浆液形式从反应容器中得到的对苯二甲酸的过滤、洗涤方法，该方法包括(a)将初始呈所说浆液状的对苯二甲酸排放到作为支持体的滤面上并将处于滤面上的对苯二甲酸输送通过许多区；(b)当浆液通过第一区时使之开始经历过滤，使所说溶剂穿过所说滤面将溶剂除去，并因而产出经初始沥水的湿沉积物；(c)然后使所说的初始湿沉积物在穿过第二区的同时进行洗涤，通过所说的滤面过滤，以便从对苯二甲酸中分离残留在初始沉积物中的溶剂和用于洗涤的洗液；(d)借助于穿过所说过滤介质的气体，在所说的第二区和/或第二区下游的至少另一区内建立气体气氛；并且以一定的方式供给所说的气体，使得在滤面的浆液供料一侧上的气体气氛中产生浓度梯度，以便在自所说的气氛穿过过滤介质的气体中污染程度沿过滤介质运动的方向递减。
15.按照权利要求14所述的方法，其中将所说的过滤介质制成园柱环状。
16.按照权利要求14所述的方法，其中将所说的过滤介质制成包括一系列分离段的园柱环状，而且其中使用所说的气体来干燥过滤洗涤过的对苯二甲酸。
17.一种在反应中使用脂族羧酸作溶剂并以浆液形式从反应容器中得到的对苯二甲酸的过滤、洗涤方法，该方法包括(a)将初始呈所说浆液状的对苯二甲酸排放到作为支持体的滤面上并将处于滤面上的对苯二甲酸输送通过第一区和第二区；(b)当浆液通过第一区时使之开始经历过滤，使所说溶剂穿过所说滤面将溶剂除去，并因而产出经初始沥水的湿沉积物；(c)然后使初始湿沉积物在通过第二区的同时经历一系列洗涤阶段，并经所说滤面进行过滤，从对苯二甲酸中分离残留在初始沉积物中的溶剂和用于洗涤的洗液，除了最后洗涤阶段外，所说的洗涤阶段以逆流方式使用来自随后一阶段的洗液洗涤，使所说的沉积物在经过所述第二区时与纯度递增的洗液接触；借助于与溶剂和洗液一起穿过过滤介质的气体对所说的第一区和第二区加压；以及以一定的方式供给所说的加压气体，以便使得在滤面浆液一侧上，存在于所说第二区的至少最后阶段内的气体，与存在于所说第一区中的气体相比，受所述溶剂污染程度较小。
18.按照权利要求14～17中任何一项的方法，其中气体在穿过滤面后被回收和处理，使气体与该气流所携带的溶剂蒸气分离，并且在滤面运动途径的不同位置处将其再通入气体气氛中，被供到一个或数个更下游位置处的气体经历更彻底的分离。
19.一种处理含有固体物质和母液的浆液的系统，所说的系统包括过滤所说的固体物质使之在可移动的过滤介质上形成固体物质层的装置；洗涤区；驱动过滤介质以便输送该层使它经过洗涤区的装置；在经过洗涤区期间内向该层施加洗涤介质的装置，所说的洗涤介质用于从该层中置换出母液并且穿过所说的过滤介质；以及在所说的洗涤区和/或其下游区建立一种气体气氛的装置，其中气体由该气体气氛出发穿过该层和过滤介质，所说的建立气氛的装置被设置成产生浓度梯度，使穿过所说的层和过滤介质的气体被所说母液污染的程度沿过滤介质的运动方向递减。
20.按照权利要求19所述的系统，其中包括回收穿过所说的层后的气体并对之处理以便消除或至少降低它被母液污染的装置；以及在一个或几个位置上将处理过的气体再通入所说气氛之中以产生所说浓度梯度的装置。
21.按照权利要求20所述的系统，其中处理回收气体的装置至少产生两股气流，其中至少一股气流与其它股气流相比脱污染的程度更高并且在其它股气流的下游位置上将其重新送入到所说的气氛之中。
全文摘要
对浆料进行过滤和洗涤处理，以分离母液和固体。过滤洗涤过程在壳室(101)中进行。壳室中封闭有惰性气体气氛，气氛也穿过滤饼并可被循环，经处理后，可除去污染物。为避免滤饼因在壳室(101)内存在夹带污染物蒸汽的气体而被再污染，气体在滤饼在可移动过滤介质(100)上运动方向的下游位置(152a，166)处引入壳室(101)中，这样建立污染物浓度梯度，由此最纯净的滤饼与污染物含量最低的气体接触。
文档编号B01D33/44GK1117270SQ9419110
公开日1996年2月21日 申请日期1994年1月24日 优先权日1993年2月5日
发明者A·M·尤尔 申请人:帝国化学工业公司