BRPI0609328A2

BRPI0609328A2 - processos de produção de ácidos carboxìlicos aromáticos e equipamentos de separação dos componentes de gás

Info

Publication number: BRPI0609328A2
Application number: BRPI0609328-0A
Authority: BR
Inventors: Thomas M Bartos; Linus K Leung
Original assignee: Bp Corp North America Inc
Priority date: 2005-03-21
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2010-03-16
Also published as: BRPI0608504A2; CN101146758B; MX2007011184A; KR101432517B1; KR20080011378A; CN101146756B; DE602006008284D1; US20080194865A1; KR101327679B1; ES2328402T3; RU2007138833A; ATE477230T1; KR20070113312A; MX2007011186A; CA2601941C; RU2007134060A; ZA200707537B; PT1866273E; KR101314005B1; CN101146756A

Abstract

Processos de Produção de ácidos Carboxílicos Aromáticos e Equipamentos de Separação dos Componentes de Gás. Um processo e equipamento para produzir ácidos carboxílicos aromáticos que consiste numa oxidação de fase liquida de materiais de alimentação de hidrocarbonetos aromáticos e do tratamento do gás de alta pressão emitido (off-gas) da oxidação de fase liquida para separar água e solvente de reação e, preferencialmente, dividir as espécies secundárias formadas pela oxidação de fase líquida entre as fases gasosa e líquida resultantes da separação. Também estão incluídos processos para produzir formas puras de ácidos carboxílicos aromáticos.

Description

"Processos de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos e Equipamentos de Separação dos Componentes de Gás"

Relatório Descritivo

Campo da Invenção

Esta invenção está relacionada com um processo e um equipamento para produzir ácidos carboxílicos aromáticos através da oxidação do material de um fluxo aromático a um produto de ácido carboxílico impuro em uma mistura de reação de oxidação de fase líquida e da separação de um gás emitido [off-gas) de alta temperatura e pressão da oxidação de fase líquida para recuperar água e solvente de reação para oxidação líquidos e dividir produtos secundários de oxidação entre as fases líquida e gasosa que também resultam da separação.

Antecedentes da Invenção

O ácido tereftálico e outros ácidos carboxílicos aromáticos são amplamente usados na produção de poliésteres, comumente através da reação com etileno glicol, alquilenos glicóis mais altos ou combinações destes, para conversão em fibra, filme, recipientes, garrafas e outros materiais de empacotamento, e artigos moldados.

Na prática comercial, os ácidos carboxílicos aromáticos são comumente produzidos por oxidação de fase líquida, em um solvente aquoso de ácido acético, de cargas de alimentação de benzeno e naftale-no metil-substituídos, em que as posições dos substituintes de metil correspondem às posições dos grupos carboxila no produto de ácido carboxílico aromático pretendido, com ar ou outra fonte de oxigênio, que é normalmente gasosa, na presença de um catalisador promovido por brometo que consiste em cobalto e manganês. A oxidação é exotérmica e gera ácido carboxílico aromático junto com produtos secundários, incluindo produtos parciais e intermediários da oxidação da carga de alimentação aromática, e produtos da reação de ácido acético, tais comometanol, acetato de metila e brometo de metila. A água também é gerada como um produto secundário. Os ácidos carboxílicos aromáticos, tipicamente acompanhados de produtos secundários da oxidação da carga de alimentação, são comumente formados dissolvidos ou como sólidos suspendidos na mistura de reação da fase líquida e são comumente recuperados por técnicas de cristalização e de separação sólido-líquido. A reação exotérmica de oxidação é comumente conduzida em um recipiente de reação apropriado em temperatura e pressão elevadas. Uma mistura de reação de fase líquida é mantida no recipiente e umafase de vapor formada como resultado da oxidação exotérmica é evaporada a partir da fase líquida e removida do reator para controlar a temperatura da reação. A fase de vapor consiste em vapor de água, solvente de reação de ácido acético e pequenas quantidades de produtos secundários da oxidação, incluindo tanto produtos secundários do solvente quanto produtos secundários da carga de alimentação. Ela geralmente contém também gás oxigênio não consumido, pequenas quantidades de carga de alimentação que não reagiu, óxidos de carbono e, quando a fonte de oxigênio para o processo é ar ou mistura gasosa contendo oxigênio, nitrogênio, óxidos de carbono e outros componentes gasosos inertes do gás-fonte.

As formas puras dos ácidos carboxílicos aromáticos são comumente preferidas para a produção de poliésteres para aplicações importantes, como fibras e garrafas, porque impurezas, como os produtos secundários de oxidação gerados nesses processos a partir da carga de alimentação aromática e, mais comumente, várias espécies aromáticas carbonil-substituídas, causam ou estão correlacionadas com a formação de cores em poliésteres feitos dos ácidos e, por sua vez, a cores erradas [off-color) em produtos convertidos de poliéster. Os ácidos carboxílicos aromáticos com níveis reduzidos de impureza podem ser produzidosatravés da oxidação adicional de produtos brutos da oxidação de fase líquida, como descrito acima, a um ou mais níveis de oxigênio e temperaturas progressivamente menores, e durante a cristalização para recuperar produtos da oxidação para conversão dos produtos de oxidação parcial da carga de alimentação, como sabido a partir das Patentes Norte-Americanas 4.877.900, 4.772.748 e 4.286.101. As formas puras preferidas de ácido tereftálico e outros ácidos carboxílicos aromáticos com conteúdo baixo de impurezas, como o ácido tereftálico purificado ou "PTA", são produzidos por meio da hidrogenação catalítica de formas menos puras dos ácidos, como o produto bruto que consiste em ácido carboxílico aromático e produtos secundários gerados pela oxidação de fase líquida da carga de alimentação aromática ou os assim chamados produtos de meia pureza, em solução, a temperatura e pressão elevadas, e usando um catalisador de metal nobre. Na prática comercial, a oxidação de fase líquida de materiais de uma alimentação alquil-aromática em ácido carboxílico aromático bruto e a purificação do produto bruto são comumente conduzidas em processos integrados contínuos, em que o produto bruto da oxidação de fase líquida é usado como o material inicial para a purificação.

A fase de vapor de alta temperatura e pressão gerada pela oxidação de fase líquida nesses processos é uma fonte potencialmente valiosa de solvente de reação de ácido acético recuperável, material de alimentação que não reagiu e produtos secundários da reação, bem como de energia. O seu conteúdo substancial de água, a sua alta temperatura epressão, e a sua natureza corrosiva, derivada de componentes como o brometo de metila, o solvente de ácido acético e a água gasosos, contudo, cria desafios técnicos e econômicos para a separação ou recuperação de componentes para reciclagem e recuperação de seu conteúdo energético. Além disso, as impurezas que permanecem não separadas nos fluxosrecuperados do processo podem impedir o reuso dos fluxos se as impurezas afetarem de maneira negativa outros aspectos do processo ou a qualidade do produto. Como descrito na Patente Norte-Americana 5.200.557, por exemplo, os ácidos monocarboxílicos afetam negativamente os catalisadores de hidrogenação usados nos processos de purificação, sendo que mesmo baixos níveis de resíduos de ácido acético, como aqueles presentes nos produtos brutos de ácidos carboxílicos aromáticos recuperados dos líquidos de reação da oxidação, são considerados prejudiciais.

A Patente Britânica 1.373.230, as Patentes Norte-Americanas 5.304.676; 5.723.656; 6.143.925; 6.504.051, a Patente Européia 0 498 591 BI e o Pedido Internacional WO WO 97/27168 descrevem processos de produção de ácidos carboxílicos aromáticos através da oxidação de fase líquida de materiais de uma alimentação aromática em que um gás emitido de alta pressão é removido da oxidação e tratado para a recuperação e reciclagem de porções ou componentes destes e, em alguns casos, para a recuperação de energia. A condensação de gás emitido, como na Patente Norte-Americana 5.304.676, é eficaz para a recuperação de água, ácido acético e outros componentes condensáveis do gás emitido, mas separar água, ácido acético e outros componentes no condensado resultante é tecnicamente complexo e economicamente impraticável. As separações de gás emitido de alta pressão, como nos processos das Patentes Norte-Americanas 5.723.656, 6.143.925, 6.504.051 e o Pedido Internacional WO 97/27168, podem ser eficazes para separar os gases emitidos de maneira a recuperar líquidos ricos em ácido acético e gases que consistem em vapor de água apropriados para processamento adicional. Entretanto, certos produtos secundários da oxidação tendem a ser divididos tanto entre a fase líquida quanto a gasosa nessas separações, complicando sua recuperação e potencial-mente afetando de maneira negativa outros fluxos e etapas do processo. A essas dificuldades junta-se o acúmulo desses produtos secundários em processos em que os fluxos que contêm produtos secundários, tais como o licor-mãe (mother liquor) remanescente após a recuperação das formas puras de ácidos carboxílicos aromáticos de uma mistura de reação líquida de purificação ou de gases efluentes condensados em líquidos de separações de alta pressão, são usados nas separações. Nenhum dos processos descritos nas patentes citadas usa líquidos condensados de um gás emitido de alta pressão originário de uma oxidação de fase líquida como solvente ou outro líquido que contenha água na purificação de ácidos carboxílicos aromáticos impuros, e a recuperação de materiais e energia nesses processos é comumente obtida à custa deles, por exemplo, devido à perda do conteúdo energético no resfriamento ou despressurização para recuperar materiais, à queimade materiais para controlar emissões atmosféricas e outras perdas de solvente de oxidação, à carga de alimentação e aos produtos secundários que resultam, se uma fase de vapor de alta temperatura e pressão, originária da oxidação, não for resfriada ou despressurizada para a remoção desses materiais.

As impurezas que permanecem no fluxo de reciclagem podem atrapalhar a operação do processo e prejudicar a qualidade do produto. Equipamentos e etapas de processo adicionais para a recuperação de materiais, energia ou ambos podem levar a um processo mais complexo e limitar ou impedir sua utilidade prática se eles adicionarem custos que os ganhos em materiais e energia. O impacto desses fatores, a perda de energia e de materiais, é aumentado pela escala das operações do processo. Em indústrias de manufatura de escala mundial, com capacidades anuais de 500.000 a 1.000.000 ou mais de toneladas de produto, mesmo frações de percentagem ou centenas de partes por milhão decarga de alimentação ou de solvente perdidos ou convertidos em produtos secundários indesejáveis ou inúteis, pequenas ineficiências na recuperação de energia e incrementos adicionais ao tratamento de água efluente se traduzem em perdas práticas significativas de materiais, em aumento do consumo de combustível ou eletricidade e em processamento extra, bem como em uma eficiência e um valor econômico do processo não calculáveis devido às diferenças e variações nos custos da energia, dos materiais e dos requisitos para o tratamento das emissões e efluentes gasosos e líquidos.

Sumário da Invenção

Esta invenção fornece um processo e equipamento que, nas suas implementações e características, fornece ou permitem a produção de ácidos carboxílicos aromáticos por meio da oxidação de fase líquida de materiais de uma alimentação de hidrocarbonetos aromáticos com o tratamento melhorado de uma fase de vapor de alta pressão, originária da oxidação de fase líquida, para a separação e recuperação de solvente de reação de oxidação, água e produtos secundários da oxidação. Em algumas implementações, a invenção também pode fornecer recuperações benéficas de energia de gases emitidos da oxidação.

A invenção também fornece processos e equipamentos melhora-dos para a produção de ácidos carboxílicos aromáticos com o controle seletivo dos produtos secundários dos materiais da alimentação aromáti-ca e do solvente de reação de ácido monocarboxílico para oxidação, gerados na oxidação de fase líquida e levados para o gás emitido a partir da reação de oxidação ou de outra maneira presentes durante o tratamento do gás emitido para a separação de água e solvente de reação de oxidação. Esses produtos secundários são preferencialmente divididos, de acordo com aspectos da invenção, em uma ou mais fases líquidas contendo solvente de reação de oxidação ou água, que são separados emalta pressão de uma fase de vapor de alta pressão originária de uma oxidação de fase líquida, ou em um gás de alta pressão resultante da separação. Outros fatores sendo constantes, o controle desses produtos secundários de acordo com a invenção pode reduzir seus níveis presentes como impurezas nos fluxos de líquido ou vapor derivados dos gases emitidos. Ele também pode facilitar o retorno desses produtos secundários para o uso em etapas do processo nas quais são úteis mais diretamente, ou em concentrações maiores do se fosse retido sem estar em uma fase líquida ou de vapor resultantes da separação.

Em processos integrados para a produção de formas puras de ácidos carboxílicos aromáticos que consistem na oxidação de materiais de uma alimentação aromática, presentes em uma reação de mistura de fase líquida, em um produto bruto que consiste em ácido carboxílico aromático e produtos secundários de oxidação do material da alimentais ção, e na purificação do produto bruto por hidrogenação de uma solução deste em um líquido que contém água, a invenção também pode eliminar ou reduzir os requisitos de água desmineralizada ou água pura de outras fontes e fornecer um equilíbrio entre a água gerada na oxidação de fase líquida e a água usada na purificação que não é alcançado, ou ocorre em níveis substancialmente menores, nos processos conhecidos. Além da separação substancial do solvente e da água, presentes no gás emitido da reação de oxidação, em fases líquidas apropriadas para retorno ou para uso nas etapas de oxidação e de purificação, o processo inventivo inclui implementações que consistem no direcionamento para a separação, como refluxo, de um líquido que contém o licor-mãe remanescente após a recuperação de um produto purificado de ácido carboxílico aromático a partir de uma solução de reação de purificação. Nessas implementações, não apenas os produtos secundários da oxidação, por exemplo, intermediários de oxidação de carboxibenzaldeído e ácidotoluico conversíveis em ácido tereftálico ou isoftálico como produtos desejáveis de ácidos aromáticos, podem ser levados de volta à oxidação, mas também ácido monocarboxílico solvente, como os resíduos de solvente nos produtos de ácidos carboxílicos aromáticos impuros usados para formar soluções de purificação e os produtos secundários de solventes que permanecem nos gases resultantes da separação.

A recuperação de ácido monocarboxílico solvente, de produtos de reação deste gerados na oxidação de fase líquida, de material da alimentação aromática que não reagiu e é originário da oxidação ou combinação destes e está presente em uma fase de vapor de alta pressão remanescente após a separação substancial do ácido monocarboxílico solvente e da água na fase de vapor da oxidação é melhorada ainda mais de acordo com outras implementações, em que um gás de alta pressão da separação é condensado para recuperar líquido que contém água, no momento em que sai de uma tubulação condensadora de alta pressão, sendo resfriado até uma temperatura na qual um ou mais agentes de captação {scrubbing) é eficaz em remover um ou mais entre material da alimentação, solvente e produtos secundários da oxidação do solvente. O gás resultante pode ser tratado mais ainda para separar o material da alimentação e/ou esses produtos secundários do solvente e, em outra implementação, um fluxo contendo materiais da alimentação, produtos secundários de solvente ou combinações destes pode ser direcionado para a oxidação de fase líquida.

Em um aspecto, a invenção fornece um equipamento para a produção de ácidos carboxílicos aromáticos. O equipamento proporciona uma capacidade melhorada para a recuperação de energia e para impedir a perda de materiais na operação do processo. Em algumas de suas implementações, o equipamento está configurado para fornecer mais benefícios, reduzindo a corrosividade dos fluxos de gás do processo, demaneira que os componentes do equipamento e, em alguns casos, de equipamentos auxiliares ou outros equipamentos do processo possam ser construídos com metais e ligas de moderada resistência à corrosão, como aços inoxidáveis, aços doces ou aços duplex, que seriam alternativas ao titânio, ligas de aço-níquel ou outros metais mais caros que são altamente resistentes à corrosão e mais convencionalmente usados na produção de ácidos carboxílicos aromáticos.

De maneira breve, o equipamento de acordo com a invenção é para separar componentes de um gás emitido reator gerado na produção de ácidos carboxílicos aromáticos por oxidação de fase líquida de uma alimentação de hidrocarbonetos aromáticos substituídos em uma mistura de reação de fase líquida e consiste em um recipiente substancialmente colunar, substancialmente fechado contendo (a) pelo menos uma entrada inferior de gás para receber e direcionar, para um primeiroestágio de uma zona de fracionamento do dispositivo, uma fase de vapor de alta pressão de um recipiente de reação para oxidação de fase líquida de um material de alimentação de hidrocarboneto aromático substituído com oxigênio gasoso numa mistura de reação de fase líquida que contém solvente de ácido mono carboxílico e água sob condições nas quais umamistura de reação de fase líquida seja mantida e uma fase de vapor de topo de alta pressão contendo vapor de água com ácido monocarboxílico solvente seja gerada no recipiente de reação; (b) uma zona de fracionamento para fazer com que as fases líquida e gasosa entre em contato em fluxo contracorrente, estando, assim, em vários estágios de equilíbrioteóricos e contendo (1) uma primeira parte que é substancialmente capaz de separar a água e o ácido monocarboxílico solvente na fase de vapor de alta pressão em contato com um fluxo contracorrente de líquido de refluxo que contém componentes do líquido de refluxo recebidos de um estágio intermediário da zona de fracionamento, de maneira que umafase líquida inicial rica em ácido monocarboxílico solvente é removida para o líquido de refluxo e uma fase de vapor de alta pressão intermediária inicial pobre em ácido monocarboxílico solvente e que contém vapor de água é formada, sendo que a primeira parte tem comunicação de fluxo com uma parte intermediária da zona de fracionamento para receber o líquido de refluxo de lá e repassar para lá a fase de vapor intermediária inicial, e contém ainda os meios para direcionar o líquido de refluxo, para o qual a primeira fase líquida é removida, para um reservatório de líquido; (2) uma parte intermediária que é capaz de separar os produtos secundários de oxidação de material da alimentação de hidrocarbonetos aromáticos substituídos das fases líquida e gasosa em uma fase de vapor intermediária inicial em contato com um fluxo contracorrente de líquido de refluxo que contém os componentes líquidos de um líquido de refluxo recebidos de uma parte superior do dispositivo de separação, de maneira que os produtos secundários do precursor de hidrocarbonetos aromáticos sejam removidos para o líquido de refluxo e uma segunda fase de vapor intermediária contendo vapor de água substancialmente livre de ácido monocarboxílico solvente e produtos secundários do precursor de hidrocarbonetos aromáticos seja formada, sendo que a parte intermediária tem comunicação de fluxo com a parte superior da zona de fracionamento para receber o líquido de refluxo de lá e repassar a segunda fase de vapor intermediária para lá; e (3) uma parte superior que é capaz de substancialmente separar a água e os produtos secundários de oxidação do ácido monocarboxílico solvente em pelo menos um entre a segunda fase de vapor intermediária e o líquido de refluxo fornecido à parte superior em contato com o fluxo de contracorrente do líquido de refluxo, de maneira que uma segunda fase líquida contendo água substancialmente livre de ácido monocarboxílico solvente e seus produtos secundários seja removida para o líquido de refluxo euma segunda fase de vapor de alta pressão contendo vapor de água e produtos secundários do ácido monocarboxílico solvente e substancialmente livre dos produtos secundários do precursor de hidrocarbonetos aromáticos seja formada, sendo que a parte superior possui meios de coletar em uma parte mais inferior dela pelo menos uma parte do líquido de refluxo para o qual a segunda fase líquida foi removida; (c) um reservatório de líquidos para receber a primeira parte do líquido de refluxo da zona de fracionamento para o qual a primeira fase líquida foi removida; (d) pelo menos uma saída de líquidos em comunicação com o reservatório de líquidos para remover líquidos do dispositivo; (e) pelo menos uma entrada de líquidos para introduzir o líquido de refluxo em uma região superior da parte superior da zona de fracionamento; (f) pelo menos uma entrada de líquido para introduzir um líquido de refluxo na região superior da parte inferior da zona de fracionamento; (g) pelo menos uma saída de líquidos em comunicação com os meios de coleta para remover do dispositivo pelo menos uma parte do líquido de refluxo para o qual a segunda fase líquida é removida. Em uma implementação mais específica, a zona de fracionamento fornece, preferencialmente, cerca de 20 até aproximadamente 80estágios de equilíbrio teóricos. Uma primeira parte da zona de fracionamento é capaz, de acordo com outra implementação, de separar a água e o ácido monocarboxílico solvente em um vapor de alta pressão da oxidação de fase líquida de modo que pelo menos cerca de 95% em peso ácido monocarboxílico solvente seja removido para o líquido de refluxo. Em outra implementação, a primeira parte de uma zona de fracionamento preferencialmente fornece cerca de 20 até aproximadamente 70 estágios de equilíbrio teóricos. Em outra implementação, pelo menos uma saída em comunicação com os meios de coleta para retirar o líquido de refluxo para o qual a segunda fase líquida foi removida e pelo menos uma entrada para introduzir o líquido de refluxo emuma região superior da parte inferior da zona de fracionamento são preferencialmente separadas por cerca de 1 até aproximadamente 10 estágios de equilíbrio teóricos. Em ainda outra implementação, pelo menos uma dessas saídas e pelo menos uma entrada para introduzir um líquido de refluxo em uma região superior da parte superior da zona de fracionamento são separadas por cerca de 1 e até aproximadamente 10 estágios de equilíbrio teóricos.

Um equipamento de acordo com outra implementação da invenção preferencialmente consiste num recipiente de reação para a oxidação de fase líquida de um material da alimentação de hidrocarbonetos aromáticos substituídos com oxigênio gasoso em uma reação de mistura de fase líquida contendo solvente de ácido monocarboxílico e água sob condições nas quais um mistura de reação de fase líquida seja mantida e uma fase de vapor de topo de alta pressão contendo vapores de águacom ácido monocarboxílico solvente seja gerada no recipiente de reação, sendo que o recipiente de reação contém pelo menos uma saída para remover a fase vapor de topo de alta pressão de lá, essa saída tem comunicação de fluxo com pelo menos uma entrada inferior de gás para receber e direcionar a fase de vapor de topo de alta pressão para oprimeiro estágio da zona de fracionamento do equipamento de separação.

Em outras implementações, o equipamento de acordo com implementações da invenção é preferencialmente adaptado para uso em processos integrados com processos para produzir formas puras de ácidos aromáticos carboxílicos que consistem em fazer uma solução contendo ácidos aromáticos carboxílicos e impurezas dissolvidos num líquido aquoso entrar em contato com hidrogênio na presença de um catalisador de hidrogenação, em temperatura e pressão elevadas, para formar uma mistura de reação de fase líquida e recuperar um produtosólido de ácido aromático carboxílico com menos impurezas da mistura de reação de purificação. Um equipamento desejável para a produção de ácido aromático carboxílico purificado por esse processo contém pelo menos um recipiente de reação adaptado para o contato de uma solução líquida de reação de purificação com hidrogênio, em elevada temperatura e pressão, na presença de um catalisador de hidrogenação para formar uma mistura líquida de reação de purificação e, mais preferivel-mente, pelo menos um recipiente de recuperação de produto com comunicação de fluxo com o recipiente de reação para receber a mistura líquida de reação de purificação removida do recipiente de reação e recuperar de lá o produto sólido de ácido aromático carboxílico com níveis reduzidos de impurezas. Preferencialmente, esse equipamento também inclui um ou mais recipientes adicionais para, por exemplo, dissolver ácidos aromáticos carboxílicos brutos ou impuros em um solvente de reação de purificação, filtrar ou realizar outro tipo de separação e lavar um produto sólido purificado de ácido aromático carboxílico.

O equipamento segundo uma implementação desse aspecto da invenção também pode incluir meios para recuperar energia na forma de trabalho ou por meio da extração de calor de uma segunda fase de vapor de alta pressão removida do equipamento de separação.

Em outro aspecto, a invenção fornece um processo para produzir ácidos aromáticos carboxílicos. O processo consiste em fazer um material de alimentação contendo pelo menos um precursor de hidrocarboneto aromático entrar em contato com o ácido com oxigênio gasoso em uma mistura de reação de oxidação de fase líquida, contendo solvente de ácido monocarboxílico e água, na presença de uma composição de catalisadores, contendo pelo menos um componente de metal pesado, em uma zona de reação em temperatura e pressão elevadas o suficiente para manter a mistura de reação de oxidação de fase líquida e formarum ácido aromático carboxílico e impurezas contendo produtos secundários dissolvidos ou suspensos na mistura de reação de oxidação de fase líquida e uma fase de vapor de alta pressão contendo ácido monocarboxí-lico solvente, água e pequenas quantidades do precursor de hidrocarboneto aromático e de produtos secundários da oxidação do precursor do ácido monocarboxílico solvente; transferir uma fase de vapor de alta pressão removida da zona de reação para uma zona de separação capaz de separar substancialmente o ácido monocarboxílico solvente, a água e os produtos secundários da oxidação em pelo menos uma segunda fase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente e pelo menos uma segunda fase líquida rica em água que é substancialmente livre de ácido monocarboxílico solvente e pelo menos uma segunda fase de vapor de alta pressão esvaziada de ácido monocarboxílico solvente e contendo vapor de água, de maneira que os produtos secundários da oxidação do precursor de hidrocarboneto aromático são preferencialmente alocados à primeira fase líquida e produtos secundários da oxidação do ácido monocarboxílico solvente são preferencialmente alocados à segunda fase de vapor de alta pressão; e remover da zona de separação, em fluxos separados, uma primeira fase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente, uma segunda fase líquida rica em água que é substancialmente livre de ácido monocarboxílico solvente e produtos secundários da oxidação deste, e uma segunda fase de vapor de alta pressão que é substancialmente livre dos produtos secundários da oxidação do precursor de hidrocarboneto aromático.

Em outras implementações, a separação da água, do ácido monocarboxílico solvente e dos produtos secundários é realizada em uma zona de separação com líquido de refluxo, o que é preferencialmente um líquido contendo água e, mais preferivelmente ainda, é um líquido condensado contendo água condensada de uma segunda fase de vaporde alta pressão removida da zona de separação ou um licor-mãe resultante da recuperação de formas puras sólidas de ácido carboxílico aromático de uma mistura líquida de reação de purificação ou uma combinação destes. Em uma implementação ainda mais específica, a zona de separação tem estágios e um primeiro líquido de reíluxo fornecido a um estágio para a separação substancial da água e do ácido mono-carboxílico solvente contém um licor-mãe de purificação, e um líquido de refluxo adicional fornecido a um estágio para alocar os produtos secundários do solvente à segunda fase de vapor de alta pressão contém um líquido condensado recuperado da segunda fase de vapor de alta pressão.

Em outra implementação, a invenção fornece um processo para produzir ácido carboxílico aromático que consiste, em etapas, em pelo menos uma etapa de oxidação de fase líquida que consiste em fazer ummaterial de alimentação contendo pelo menos um hidrocarboneto aromático substituído, no qual os substituintes são oxidáveis em grupos de ácido carboxílico, entrar em contato com oxigênio gasoso em mistura de reação de oxidação de fase líquida contendo ácido monocarboxílico solvente e água, na presença de um catalisador, contendo pelo menos um componente de metal pesado, em uma zona de reação em temperatura e pressão elevadas o suficiente para manter a mistura de reação de oxidação de fase líquida e formar um ácido aromático carboxílico e impurezas contendo produtos secundários de reação dissolvidos ou suspensos na mistura de reação de oxidação de fase líquida e uma fase de vapor de alta pressão contendo ácido monocarboxílico, água e hidrocarboneto aromático substituído que não reagiu, oxigênio e produtos secundários da reação; e de pelo menos uma etapa de purificação que consiste em fazer entrar em contato com hidrogênio em elevada temperatura e pressão, na presença de um catalisador contendo um metalcatalisador de hidrogenação, uma solução de reação de purificação contendo um líquido que contém água e possui dissolvido em si ácido carboxílico aromático e impurezas, recuperadas da mistura de reação da oxidação de fase líquida, para formar uma mistura líquida de reação de purificação contendo ácido carboxílico aromático e impurezas hidroge-nadas dissolvidas em um líquido contendo água; e pelo menos uma etapa de separação de gás emitido que consiste em transferir uma fase de vapor de alta pressão removida da zona de reação de pelo menos uma etapa de oxidação de fase líquida para uma zona de separação capaz de substancialmente separar ácido monocarboxílico solvente, água e produtos secundários de oxidação em pelo menos uma primeira fase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente, pelo menos uma segunda fase líquida rica em água e que é substancialmente livre de ácido monocarboxílico solvente, e pelo menos uma segunda fase de vapor dealta pressão esvaziada de ácido monocarboxílico solvente e que contém vapor de água, de maneira que os produtos secundários da oxidação do precursor de hidrocarboneto aromático sejam preferencialmente alocados à primeira fase líquida e os produtos secundários da oxidação do ácido monocarboxílico solvente sejam preferencialmente alocados à segunda fase de vapor de alta pressão, e de remover da zona de separação uma segunda fase líquida rica em água que é substancialmente livre de ácido monocarboxílico solvente e dos seus produtos secundários de oxidação e uma segunda fase de vapor de alta pressão que é substancialmente livre dos produtos secundários de oxidação do precursor de hidrocarboneto aromático; e pelo menos uma etapa que consiste em direcionar uma segunda fase líquida rica em água, que é substancialmente livre de ácido monocarboxílico solvente e dos seus produtos secundários de oxidação, removida da zona de separação em pelo menos uma etapa de separação de gás emitido para uma zona de purificação demaneira que um líquido contendo água, usado em pelo menos uma etapa de purificação ou para recuperação, separação ou lavagem de um produto deste, contenha o líquido condensado. As etapas de oxidação de fase líquida, purificação e separação de gás emitido do processo de acordo com as implementações da invenção são preferencialmente integrados de maneira que um produto da oxidação de fase líquida contendo ácido carboxílico aromático e produtos secundários, e uma fase de vapor de alta pressão de uma única oxidação de fase líquida sejam direcionados para purificação e separação de gás emitido, respectivamente, com uma segunda fase líquida contendo água substancialmente livre de ácido monocarboxílico solvente e seus produtos secundários da oxidação de fase líquida, recuperada na separação de gás emitido seja direcionada para a purificação para uso como um líquido contendo água. Em outra implementação, um processo de acordo com a invenção consiste nas etapas, (a) fazer com que um material de alimentação contendo um precursor de hidrocarboneto aromático para o ácido carboxílico aromático entre em contato com oxigênio gasoso em uma mistura de reação de oxidação de fase líquida, contendo ácido monocarboxílico solvente e água, na presença de uma composição catalisadora, contendo um componente de metal pesado, em uma zona de reação com temperatura e pressão elevadas o suficiente para manter uma mistura líquida de reação e formar um ácido carboxílico aromático e impurezas contendo produtos secundários do hidrocarboneto aromático substituído dissolvidos ou suspensos em uma mistura de reação de oxidação de fase líquida, e uma fase de vapor de alta pressão que contém ácido monocarboxílico solvente, água, produtos secundários do hidrocarboneto aromático substituído e produtos secundários do ácido monocarboxílico solvente; (b) recuperar da mistura de reação da oxidação de fase líquida um produto sólido contendo ácido carboxílico aromático e impurezascontendo produtos secundários de reação; (c) dissolver ou suspender o produto sólido recuperado da mistura de reação da oxidação de fase líquida e contendo ácido carboxílico aromático e impurezas contendo produtos secundários do hidrocarboneto aromático substituído em um líquido contendo água, sendo que pelo menos parte do qual contém uma segunda fase líquida recuperada de acordo com a etapa (i), para formar uma solução de purificação; (d) fazer a solução de purificação entrar em contato com hidrogênio em elevada temperatura e pressão, na presença de um catalisador de hidrogenação para formar uma mistura de reação de purificação líquida; (e) recuperar da mistura de reação de purificação líquida um produto purificado sólido contendo o ácido carboxílico aromático com níveis reduzidos de impurezas e um licor-mãe de purificação líquida contendo água e pequenas quantidades de produtos secundários do precursor de hidrocarbonetoaromático, de derivados hidrogenados destes ou combinações destes; (f) transferir uma fase de vapor de alta pressão da etapa (a) contendo ácido monocarboxílico solvente, vapor de água, produtos secundários de hidrocarboneto aromático substituído e produtos secundários do ácido monocarboxílico solvente para uma zona de separação com um líquido de refluxo e capaz de separar substancialmente o ácido monocarboxílico solvente, a água e os produtos secundários em pelo menos uma primeira fase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente, pelo menos uma segunda fase líquida rica em água que é substancialmente livre de ácido monocarboxílico solvente e pelo menos uma segunda fase de vapor de alta pressão esvaziada de ácido monocarboxílico solvente e que contém vapor de água, de maneira que os produtos secundários de oxidação do hidrocarboneto aromático substituído sejam substancialmente alocados à primeira fase líquida e os produtos secundários da oxidação do ácido monocarboxílico solvente sejam substancialmente alocados à segunda fase devapor de alta pressão; (g) remover da zona de separação, em fluxos separados, uma primeira fase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente, uma segunda fase líquida rica em água que é substancialmente livre de ácido monocarboxílico solvente e produtos secundários da oxidação deste, e uma segunda fase de vapor de alta pressão que é substancialmente livre dos produtos secundários da oxidação do precursor de hidrocarboneto aromático; e (h) direcionar uma segunda fase líquida rica em água, que é substancialmente livre de ácido monocarboxílico solvente e produtos secundários deste, removida da zona de separação na etapa (g) para pelo menos uma das seguintes etapas (c), (d) ou (e), de maneira que o líquido contendo água em pelo menos uma das etapas (c), (d) ou (e) contenha a segunda fase líquida.

Em implementações mais específicas, um fluxo líquido contendo líquido rico em ácido monocarboxílico solvente da zona de separação é transferido para a zona de reação. Em outras implementações, resfria-se uma segunda fase de vapor de alta pressão contendo água substancialmente livre de produtos secundários de oxidação dos materiais iniciais de hidrocarboneto aromático para a oxidação de fase líquida e que é removida da zona de separação é condensada para recuperar líquido condensado contendo água por meio da transferência de calor da segunda fase de vapor para um meio de troca de calor, gerando vapor ou outro fluido aquecido sobre pressão; o vapor ou fluido aquecido sob pressão resultante pode ser usado para aquecimento em outras etapas ou processos. Alternativamente, essa segunda fase de vapor de alta pressão, uma parte dela ou um gás de exaustão de alta pressão que permanece após a condensação do gás da segunda fase de vapor de alta pressão podem ser tratados em uma ou mais etapas adicionais para recuperar materiais de alimentação que não reagiram e solvente ou produtos secundários de solventes, recuperar energia por extração decalor, como na troca de calor, recuperar energia por conversão para energia mecânica, como um expansor ou outro dispositivo apropriado, ou combinações destes.

Breve Descrição do Desenho da Invenção

A invenção é descrita com referência ao desenho, no qual:

A Figura 1 é um diagrama de fluxo ilustrando o equipamento e o processo de acordo com as implementações desejáveis da invenção, incluindo a integração do equipamento com outros equipamentos usados para produzir e purificar ácidos carboxílicos aromáticos de acordo com as implementações da invenção; e a Figura 2 é uma visão expandida de uma forma preferencial do equipamento de acordo com as implementações desejáveis da invenção e é útil para realizar o processo de acordo com as implementações deste.

Descrição Detalhada

Os ácidos carboxílicos aromáticos para os quais a invenção é apropriada incluem as espécie mono e policarboxiladas que contenham um ou mais anéis aromáticos, as quais podem ser produzidas por meio da reação de reagentes gasosos e líquidos em um sistema de fase líquida. Exemplos ácidos carboxílicos aromáticos incluem o ácido tereftálico, o ácido trimésico, o ácido trimelítico, o ácido ftálico, o ácido isoftálico, o ácido benzóico e os ácidos naftaleno dicarboxílicos. A invenção é particularmente útil para produzir formas puras de ácido tereftálico, incluindo ácido tereftálico purificado e os assim chamados ácidos tereftálicos de pureza média.

Uma etapa de oxidação do processo inventivo é uma oxidação de fase líquida que consiste em fazer com que o gás oxigênio entre em contato com um material de alimentação contendo um hidrocarboneto aromático com substituintes que podem ser oxidados em grupos de ácido carboxílico em uma mistura de reação de fase líquida contendosolvente de ácido monocarboxílico e água na presença de uma composi-ção catalisadora contendo pelo menos um componente de metal pesado.A etapa de oxidação é conduzida em temperaturas e pressões elevadaseficazes para manter a mistura de reação de fase líquida e formar umafase de vapor de altar temperatura e pressão. A oxidação do material dealimentação aromático na etapa de oxidação de fase líquida produz ácidocarboxílico aromático, bem como produtos secundários de reação, comoprodutos parciais ou intermediários da oxidação do material de alimen-tação aromático e produtos secundários do solvente. A etapa de oxida-ção de fase líquida e etapas associadas do processo podem ser conduzi-das em lote, em um processo contínuo ou em um processo semi-contínuo. A etapa de oxidação pode ser realizada em um ou maisreatores. Materiais de alimentação aromáticos apropriados para oxida-ção consistem em hidrocarbonetos aromáticos substituídos em uma oumais posições, que normalmente correspondem às posições dos gruposde ácidos carboxílicos dos ácidos carboxílicos aromáticos sendo prepara-dos, com pelo menos um grupo que é oxidável a um grupo de ácidocarboxílico. Os substituintes oxidáveis podem ser grupos alquila, comoos grupos metila, etila ou isopropila, ou grupos que já contenhamoxigênio, tais como os grupos hidroxialquila, formila ou ceto. Os substi-tuintes podem ser os mesmo ou diferentes. A parte aromática doscompostos da carga de alimentação pode ser um núcleo de benzeno ouum bi ou policíclico, como núcleo de naftaleno. O número de substituin-tes oxidáveis da parte aromática do composto da carga de alimentaçãopode ser igual ao número de sítios disponíveis na parte aromática, masgeralmente é menor que o número de sítios, preferivelmente 1 até apro-ximadamente 4, sendo preferível 2. Exemplos de compostos de alimen-tação úteis, que podem ser usados sozinhos ou em conjunto, incluemtolueno, etilbenzeno e outros benzenos alquil-substituídos,o-xileno, p-xileno, m-xileno, tolualdeídos, ácidos toluicos, alcoóis alquilbenzil, l-formil-4-metilbenzeno, l-hidroximetil-4-metilbenzeno, metilace-tofenona, 1,2,4-trimetilbenzeno, l-formil-2,4-dimetil-benzeno, 1,2,4,5-tetrametilbenzeno, naftalenos alquil, formil, acil e hidroxilmetil-substituídos, como 2,6-dimetilnaftaleno, 2,6-dietilnaftaleno, 2,7-dimetilnaftaleno, 2,7-dietilnaftaleno, 2-formil-6-metilnaftaleno, 2-acil-6-metilnafthaleno, 2-metil-6-etilnafthaleno e derivados parcialmenteoxidados dos compostos acima.

Para a produção de ácidos carboxílicos aromáticos por oxidaçãodos seus precursores de hidrocarbonetos aromáticos substituídoscorrespondentemente, por exemplo, a produção de ácido benzóico apartir de benzenos monossubstituídos, ácido tereftálico a partir debenzenos paradissubstituídos, ácido ftálico a partir de benzenos ortodis-substituídos, e 2,6 ou 2,7 ácido naftaleno dicarboxílico a partir de,respectivamente, 2,6- e 2,7- naftalenos dissubstituídos, é preferível usarmateriais de alimentação relativamente puros, e preferível ainda, usarmateriais de alimentação nos quais o conteúdo de precursor correspon-dente ao ácido desejado é pelo menos 95% em peso, e mais preferivel-mente pelo menos 98% em peso ou até mais. Uma alimentação dehidrocarboneto aromático preferencial para a produção de ácido tereftá-lico é o para-xileno. Um material preferencial para produzir ácido benzóico é o tolueno.

O solvente para a reação de fase líquida do material de alimenta-ção aromático para a produção de um produto de ácido carboxílicoaromático na etapa de oxidação de fase líquida consiste num ácidomonocarboxílico de baixo peso molecular, o qual preferencialmente é umácido monocarboxílico Ci-Cs, por exemplo, ácido acético, ácido propriô-nico, ácido butírico, ácido valérico e ácido benzóico. Ácidos monocarboxí-licos alifáticos mais leves e ácido benzóico são preferidos porque eles sãomenos reativos com um produtos de reação indesejáveis do que ácidosmonocarboxílicos de mais alto peso molecular nas condições de reaçãousadas para as oxidações de fase líquida de ácidos carboxílicos aromáti-cos e podem acentuar efeitos catalíticos na oxidação. O ácido acético é omais preferido. Os solventes na forma de soluções aquosas destes, porexemplo, as soluções do ácido de cerca de 80 até aproximadamente 95%em peso, são mais comumente usadas nas operações comerciais. Oetanol e outros materiais co-solventes que oxidam a ácidos monocarboxí-licos nas condições de reação da oxidação de fase líquida também podemser usados como são ou em conjunto com ácidos monocarboxílicos combons resultados. Quando se usa um solvente que consiste numa misturade ácido monocarboxílico e um co-solvente, é preferível usar co-solventescuja oxidação leve ao mesmo monocarboxílico, de maneira que as etapasde separação do solvente não sejam complicadas ainda mais.

Em relação aos solventes para a oxidação de fase líquida de acor-do com a invenção, a expressão "ácido monocarboxílico solvente", comoempregada aqui em referência a um componente de vários fluxos degases e líquidos, se refere ácido monocarboxílico com a mesma composi-ção química que o ácido monocarboxílico usado como solvente naoxidação de fase líquida. Esse uso também distingue essas composiçõesquímicas de outros ácido monocarboxílico que podem estar presentescomo produtos secundários da oxidação. A título de exemplo, quando amistura de reação de fase líquida para oxidação inclui o solvente deácido acético, a expressão "ácido monocarboxílico solvente" se refere aoácido acético, mas não a outras espécie de ácido monocarboxílico, comoos ácidos benzóico e toluico, os quais são produtos secundários parciaisou intermediários comuns da oxidação de materiais de alimentaçãoaromáticos usados de acordo com a invenção. Além disso, como ficaráclaro pelo contexto, a palavra "solvente", como empregada na expressão"ácido monocarboxílico solvente", pode se referir, mas não necessariamente o faz, à função do ácido monocarboxílico ao qual se refere. Assim,de novo a título de exemplo, o "ácido monocarboxílico solvente" descritocomo componente de uma mistura de reação de oxidação de fase líquidaestá presente como solvente para a mistura; entretanto, quando o "ácidomonocarboxílico solvente" é descrito como componente presente em umafase de vapor de alta pressão gerada na oxidação ou como componentede uma fase líquida separada dessa fase de vapor não significa que oácido monocarboxílico está funcionando como solvente.

Os catalisadores usados para a oxidação líquida consistem emmateriais que são eficazes na catalização da oxidação de materiais dealimentação aromáticos em ácidos carboxílicos aromáticos. Os catalisadores preferidos são solúveis na mistura de reação de fase líquida usadapara a oxidação, porque os catalisadores solúveis promovem o contatoentre o catalisador, o gás oxigênio e os materiais de alimentação líquidos;entretanto, catalisadores heterogêneos ou componentes catalisadorestambém podem ser usados. Normalmente, o catalisador consiste em pelomenos um componente de metal pesado, como um metal com pesoatômico na faixa de cerca de 23 até aproximadamente 178.

Exemplos de metais pesados apropriados incluem cobalto, manganês, vanádio,molibdênio, cromo, ferro, níquel, zircônio, cério ou um metal lantanídeo,como o háfnio. Formas apropriadas desses metais incluem, por exemplo,acetatos, hidróxidos e carbonates. Os catalisadores preferenciais consistem em cobalto, manganês, combinações destes e combinações com umou mais dos outros metais, particularmente háfnio, cério e zircônio. Nasimplementações desejáveis, as composições catalisadoras para a oxidação de fase líquida também consistem num promotor, que promove aatividade oxidativa do metal catalisador, de preferência, sem gerar tiposou níveis indesejados de produtos secundários. Os promotores que sãosolúveis na mistura de reação líquida usada na oxidação são preferidospara promover o contato entre o catalisador, o promotor e os reagentes.Os compostos halogênicos são comumente usados como promotores, porexemplo, haletos de hidrogênio, haletos de sódio, haletos de potássio,haletos de amônia, hidrocarbonetos substituídos com halogênio, ácidoscarboxílicos substituídos com halogênio e outros compostos halogena-dos. Os promotores preferenciais consistem em pelo menos uma fonte debromo. As fontes de bromo apropriadas incluem bromo-antracenos, Br2,HBr, NaBr, KBr, NH4Br, brometo de benzila, bromo ácido acético, dibro-mo ácido acético, tetrabromoetano, etileno dibrometo, brometo debromoacetila e combinações destes. Outros promotores apropriadosincluem aldeídos e cetonas, como acetaldeído e metil etil cetona.

Os reagentes para a reação de fase líquida da etapa de oxidaçãotambém incluem um gás contendo gás oxigênio. Ar enriquecido comoxigênio, oxigênio puro e outras misturas gasosas contendo oxigêniomolecular, tipicamente em níveis de pelo menos cerca de 10% em volu-me, também são úteis. Como será notado, à medida que o conteúdo deoxigênio molecular aumenta, os requisitos sobre o compressor e amanipulação dos gases inertes no reator de gases emitidos diminuem.Quando ar ou outras misturas gasosas contendo oxigênio são usadoscomo uma fonte de oxigênio para o processo, a fase de vapor de altapressão gerada pela reação de fase líquida na etapa de oxidação contémnitrogênio ou outros componentes de gases inertes da fonte de oxigênio.

As proporções de material de alimentação aromático, catalisador,oxigênio e solvente não são críticos para a invenção e variam com fatoresque incluem a escolha dos reagentes; solvente, composições catalisado-ras e produto desejado de ácido carboxílico aromático; detalhes doprojeto do processo; e fatores de operação. Razões de peso entre solventee carga de alimentação aromática que variem de cerca de 1:1 até apro-ximadamente 30:1 são preferidas, com cerca de 2:1 até aproximadamen-te 5:1 sendo mais desejáveis, embora razões mais alta e mais baixas,mesmo na faixa de centenas para um podem ser usadas. O gás oxigênioé tipicamente usado, pelo menos, em uma quantidade estequiométricabaseada no material de alimentação aromático, mas não muito grande,levando-se em consideração as condições da reação, taxas e componen-tes orgânicos da fase de vapor de alta pressão resultante da reação defase líquida, e que uma mistura inflamável existe na fase de vapor. Nasoperações comerciais usando materiais de alimentação aromáticos, ácidomonocarboxílico solvente, composições catalisadoras e condições deoperação, todos preferenciais, o gás oxigênio, mais comumente fornecidona forma de ar, é preferencialmente fornecido à oxidação de fase líquidaem uma taxa eficaz para fornecer pelo menos cerca de 3 até aproxima-damente 5,6 moles de oxigênio molecular por mole de material dealimentação de hidrocarboneto aromático. Uma fase de vapor de altapressão resultante da oxidação de fase líquida é preferencialmenteremovida da reação em uma taxa tal que o conteúdo de oxigênio da fasede vapor na zona de reação contenha de cerca de 0,5 até aproximada-mente 8% em volume de oxigênio em base livre de solvente. Sendo outrascondições estáveis, variações no conteúdo de oxigênio da fase de vapor,como o aumento ou diminuição das taxas de reação através do uso dequantidades maiores ou menores de catalisador na oxidação de faselíquida, podem influenciar a geração de produtos secundários na oxida-ção, com conteúdos menores de oxigênio na fase de vapor, por exemplo,até cerca de 3% em volume, ou de cerca de 0,5 até aproximadamente2,5% em volume, tendendo a favorecer uma conversão mais completa daalimentação de hidrocarbonetos aromáticos em ácidos carboxílicosaromáticos e, assim, a redução dos produto secundários da oxidação dacarga de alimentação aromática, mas com aumento da geração deprodutos secundários de solvente. A título de exemplo, em oxidações defase líquida usando materiais de alimentação de para-xileno e ácidoacético como solvente para oxidação, conteúdos de oxigênio da fase devapor de cerca de 0,5 até aproximadamente 3% em volume são preferi-dos para se produzir produtos de ácido carboxílico aromático, sendo quenesses níveis há redução dos produtos secundários de para-xileno eaumento dos produtos secundários de ácido acético, quando compara-dos com os de operações utilizando conteúdos mais altos de oxigênio dafase de vapor. Apropriadamente, os catalisadores são usados em concen-trações do metal catalisador, baseadas no peso da alimentação dehidrocarboneto aromático e do solvente, maiores do que cerca de 100ppmp, de preferência maior do que cerca de 500 ppmp, e menor do queaproximadamente 10.000 ppmp, preferencialmente menor que cerca de6.000 ppmp, sendo preferível que seja menor que aproximadamente3.000 ppmp. É desejável que um promotor de halogênio, sendo preferí-vel ainda que o promotor contenha bromo, esteja presente. Esse promo-tor está presente em quantidade tal que a razão atômica de halogêniopara metal catalisador é, apropriadamente, maior do que cerca de 0,1:1,sendo desejável que seja maior do que aproximadamente 0,2:1 e, apro-priadamente, menor do que cerca de 4:1, sendo desejável que seja menorque aproximadamente 3:1. A razão atômica preferível entre halogênio emetal catalisador varia entre cerca de 0,25:1 até aproximadamente 2:1.Sendo outras condições constantes, as taxas de reação e o consumo dogás oxigênio na oxidação de fase líquida aumentam e os níveis de oxigê-nio na fase de vapor da oxidação diminuem com o aumento da concen-tração de catalisador na mistura de reação da oxidação. A reação defase líquida para a oxidação de material de alimentação aromático emproduto, que consiste em ácido carboxílico aromático, é realizada numazona de reação de oxidação apropriada, que normalmente consiste numou mais recipientes de reação de oxidação. Recipientes de reação deoxidação apropriados são configurados e construídos para suportar ascondições de alta temperatura e pressão e os conteúdos corrosivos dasfases líquidas e de vapor usadas e presentes na zona de reação parapermitir a adição e mistura de catalisador, reagentes líquidos e gasosos esolvente, remoção do produto de ácido carboxílico aromático ou umlíquido que contém esse produto, para a recuperação deste, e remoçãode uma fase de vapor de alta pressão gerada pela reação de fase líquidapara controlar o calor da reação. Os tipos de reatores que podem serusados incluem reatores de tanque de agitação contínua e reatores defluxo pistonado (plug-flow). Comumente, os reatores de oxidação consis-tem num recipiente colunar, normalmente com um eixo central que ficaestendido verticalmente quando o recipiente é posicionado para uso,contendo uma ou mais características de mistura para misturar reagen-tes líquidos e distribuir gás oxigênio dentro da mistura de reação de faselíquida em ebulição. Tipicamente, a característica de mistura consistenum ou mais pás montadas em um eixo rotativo ou que movimenta dealguma maneira. Por exemplo, as pás podem se estender de um eixovertical central rotativo. Os reatores podem ser construídos com materi-ais projetados para suportar as temperaturas, pressões e compostos dereação específicos usados. Em geral, os reatores de oxidação apropria-dos são construídos usando materiais inertes resistentes à corrosão,como o titânio, ou, pelo menos, as superfícies que definem o espaço ouvolume interior no qual a mistura de reação e o gás emitido da reaçãosão contidos são revestidas com materiais como titânio e vidro.

Uma mistura de reação para a oxidação de fase líquida é formadacombinando-se componentes, que consistem em material de alimentaçãoaromático, solvente, e adicionando-se oxigênio gasoso à mistura. Emprocessos contínuos ou semi-contínuos, os componentes são preferenci-almente combinados em um ou mais recipientes de mistura antes deserem introduzidos na zona de oxidação; entretanto, a mistura de reaçãotambém pode ser formada na zona de oxidação. A fonte de gás oxigêniopode ser introduzida no reator em um ou mais lugares e é tipicamenteintroduzida de uma maneira tal que promova o contato entre o oxigêniomolecular e os outros compostos reagentes, por exemplo, introduzindo-se o ar comprimido ou outra fonte de oxigênio gasoso no corpo líquidoem uma parte inferior ou intermediária do volume interior do recipientede reação. A oxidação de material de alimentação aromático em umproduto que consiste em ácido carboxílico aromático é realizada sobcondições de reação de oxidação eficazes para manter uma mistura dereação de fase líquida e formar ácido carboxílico aromático e impurezas,que consistem em produtos secundários do precursor de hidrocarbonetoaromático, dissolvidos ou suspensos na mistura de reação de faselíquida e gerar uma fase de vapor de alta temperatura e pressão, cujoscomponentes gasosos são principalmente ácido monocarboxílico solvente(por exemplo, ácido acético, quando o solvente da reação de oxidaçãoinclui ácido acético), água e, em pequenas quantidades, produtos secun-dários da oxidação do ácido monocarboxílico solvente, como alcoóis maisleves e ésteres de ácido monocarboxílico solvente deste (por exemplo,metanol e acetato d emetila, quando o solvente inclui ácido acético) eprodutos secundários da oxidação do material d ealimentação de hidro-carboneto aromático, como produtos parciais ou intermediários daoxidação (por exemplo, ácido benzóico e ácido p-toluico, quando omaterial de alimentação aromático é para-xileno). O conteúdo de produ-tos secundários do solvente presentes na fase de vapor tipicamentevariam entre cerca de 0,5 e aproximadamente 2% em peso. Os níveis deprodutos secundários do precursor de hidrocarboneto aromático sãotipicamente de cerca de 0,01 até aproximadamente 0,05% em peso. Afase de vapor de alta pressão comumente contém ainda material dealimentação aromático que não reagiu e gás oxigênio que entrou na fasede vapor. Quando se usa ar, como é comum na em operações de escalacomercial, ou outras fontes de gás oxigênio contendo nitrogênio ououtros componentes de gases inertes, a fase de vapor também conteráesses componentes inertes. O calor gerado pela oxidação é dissipadofervendo-se a mistura de reação de fase líquida e removendo-se a fase devapor de topo vapor da zona de reação.

Em geral, as temperaturas da reação de fase líquida são mantidasa cerca de 120°C ou mais, sendo desejável que esteja a aproximadamen-te 140°C ou mais, mas menos que cerca de 250°C e é desejável que sejamenos que aproximadamente 230°C. As temperaturas de reação nafaixa de cerca 145°C até aproximadamente 230°C são preferidas naprodução de produtos de ácido carboxílico aromático, como ácido tereftá-lico, ácido benzóico e ácido naftaleno dicarboxílico. A temperaturas maisbaixas que cerca de 120°C, a oxidação de fase líquida pode prosseguirem taxas ou com conversões que não são economicamente atrativas ouque podem afetar negativamente a qualidade do produto. Por exemplo, aprodução de ácido tereftálico a partir de carga de alimentação de para-xileno em temperaturas menores que cerca de 120°C pode levar mais de24 horas para chegar até sua substancial conclusão e o produto de ácidotereftálico resultante pode necessitar de processamento adicional devidoàs suas impurezas. As temperaturas acima de 250°C não são desejáveisdevido ao potencial de haver uma queima indesejada e a perda dosolvente. A pressão da mistura de reação de fase líquida pode ser usadapara controlar a temperatura na qual a mistura de reação de fase líquidaferve e é selecionada para manter uma mistura de reação de fase líquidasubstancial. Pressões de cerca de 5 até aproximadamente 40 kg/cm2são as preferidas, com as pressões desejáveis para processos específicosvariando com as composições da alimentação e do solvente, com atemperatura e com outros fatores, sendo preferível que varie entre cercade 10 até aproximadamente 30 kg/cm2. A uma pressão de reação decerca de 7 até aproximadamente 21 kg/cm2, a temperatura de umamistura de reação contendo ácido acético como solvente, e da fase devapor resultante da reação de fase líquida, é de cerca de 170 até aproxi-madamente 210°C. Os tempos de permanência no recipiente de reaçãopodem ser variados como apropriado para determinadas produções econdições, com cerca de 20 até aproximadamente 150 minutos sendo,em geral, apropriado para uma gama de processos. Para a produção dealguns ácidos carboxílicos aromáticos, como a produção de ácido tereftá-lico a partir de materiais de alimentação de para-xileno usando ácidoacético como solvente para a mistura de reação, o conteúdo de sólidos namistura de reação de fase líquida em ebulição pode ser tão alto quantocerca de 50% em peso da mistura de reação líquida, com níveis de cercade 10 até aproximadamente 35% em peso sendo mais comum. Emprocessos em que o produto de ácido aromático é substancialmentesolúvel no solvente de reação, a concentração de sólidos no corpo líquidoé insignificante. Como será notado por pessoas com habilidade naprodução de ácidos carboxílicos aromáticos, as condições e parâmetrosde operação desejáveis variam com produtos e processos diferentes, epodem variar dentro ou mesmo além das faixas especificadas acima.

Os produtos da reação de oxidação da fase líquida incluem ácidocarboxílico aromático oxidado a partir do material de alimentaçãoaromático, impurezas contendo produtos secundários gerados comoresultado da reação de fase líquida e, como dito acima, uma fase devapor de alta pressão que resulta da reação de fase líquida, incluindo afervura da mistura de reação da fase líquida para permitir a remoção dafase de vapor de modo a controlar a temperatura da reação. Exemplosespecíficos de produtos secundários do material de alimentação aromáti-co incluem produtos parciais ou intermediários de oxidação, como ácidostoluicos, tolualdeídos, carboxibenzaldeídos ácidos benzóicos hidroxime-til. Os produtos secundários da reação de fase líquida incluem produtosde reação do solvente, como metanol e outros alcoóis alifáticos maisleves oxidados a partir do solvente de reação e ésteres gerados pelareação desses álcoois com o solvente, cujos exemplos incluem acetato demetila, propionato de metila, butirato de metila e similares. Os produtossecundários estão comumente presentes tanto na mistura de reação deoxidação de fase líquida quanto na fase de vapor resultante desta, ou emambas. Produtos secundários de oxido de carbono podem resultar daoxidação do solvente, dos materiais de alimentação ou dos seus produtossecundários. Em implementações da invenção nas quais a reação defase líquida é realizada usando uma fonte de bromo como promotor, osprodutos secundários também incluem, tipicamente, brometos de alquilamais leves, por exemplo, brometo de metila, quando o solvente da reaçãoé ácido acético, que comumente se forma pela reação de íons de bromocom ácido acético. Como acima, esses produtos secundários contendobromo e impurezas podem estar presentes tanto mistura de reação dafase líquida quanto na fase de vapor de alta pressão gerada a aprtirdesta, ou em ambas. Em algumas implementações do processo inventi-vo, por exemplo, aquelas em que um produto sólido da oxidação de faselíquida é purificado e um licor-mãe ou outros fluxos de reciclagem,contendo líquidos ou componentes da etapa de purificação deste, sãotransferidos direta ou indiretamente para uma oxidação de fase líquidaou a uma separação de gás emitido como líquido de refluxo, produtossecundários adicionais, como ácido benzóico e ácidos toluicos levadospara líquidos de purificação, bem como derivados hidrogenados de várioscompostos de produtos secundários resultantes das etapas de purifica-ção e alimentação de hidrocarboneto aromático para oxidação que nãoreagiu e foi levado para a purificação, podem ser introduzidos na reaçãode mistura e gases emitidos da oxidação de fase líquida.

A água também é produzida como um produto secundário da re-ação de fase líquida na etapa de oxidação. Entretanto, como a águapode estar presente na mistura de reação de fase líquida como resultadoda adição nesta, por exemplo, quando se usa solventes de ácido mono-carboxílico aquoso ou em fluxos de reciclagem de outras etapas, etambém devido a quantidades significativas de água presentes na etapade oxidação, seja como produto secundário ou por adição deliberada e háuma inabilidade ou a falta de necessidade de se distinguir entre água dereação e água adicionada deliberadamente, a expressão "produtossecundários da reação de fase líquida" e expressões similares emprega-das aqui não se referem à água, a menos que seja dito o contrário.

Similarmente, quando água ou vapor de água é descrito aqui como umcomponente de vários líquidos, gases ou fluxos do processo, não está seespecificando se é a água como produto secundário da oxidação de faselíquida, água adicionada deliberadamente no processo ou ambas, amenos que seja dito o contrário ou esteja claro do contexto. O produtode reação de ácido carboxílico aromático misturado em suspensão oudissolvido em uma parte da mistura de reação da oxidação de faselíquida pode ser tratada usando qualquer técnica apropriada pararecuperar produto de reação de ácido carboxílico aromático contido aí.Tipicamente, o produto e os produtos secundários de ácido carboxílicoaromático da oxidação de material de alimentação aromático misturadoem suspensão, dissolvido ou misturado em suspensão e dissolvido namistura de reação líquida são removidos da zona de reação usada para areação de fase líquida e recuperados por técnicas apropriadas. Assim, aoxidação de fase líquida de acordo com o processo inventivo pode consis-tir de, além da reação de oxidação, uma etapa que consiste na recupera-ção, a partir de uma mistura de reação de oxidação de fase líquida, deum produto contendo ácido carboxílico aromático e impurezas contendoprodutos secundários da reação. O produto é preferencialmente recuperado como um sólido.

O produto solúvel dissolvido no líquido pode ser recuperado pormeio de cristalização, a qual é comumente obtida através do resfriamen-to e da liberação da pressão de uma mistura de suspensão (slurry) ousolução líquida removida da zona de reação de oxidação. O produtosólido misturado em suspensão [slurriedj no líquido e os sólidos cristali-zados a partir do líquido de reação ou dos solventes de cristalização sãoconvenientemente separados dos líquidos por centrifugação, filtração oucombinações destas. Os produtos sólidos recuperados do líquido dereação por essas técnicas consistem em ácido carboxílico aromático eimpurezas contendo produtos secundários do material de alimentaçãoaromático. O líquido remanescente após a recuperação do produtosólido da mistura de reação líquida, também chamado de licor-mãe daoxidação, consiste em ácido monocarboxílico solvente, água, catalisadore promotor, produtos secundários solúveis da oxidação de fase líquida eimpurezas que podem estar presentes, como as originárias dos fluxos dereciclagem. O licor-mãe normalmente contém também pequenas quan-tidades de ácido carboxílico aromático e produtos parciais ou intermedi-ários da oxidação do material de alimentação aromático que permanece-ram no líquido sem serem recuperados. O licor-mãe é, preferentemente,devolvido pelo menos em parte à zona de reação de pelo menos umaoxidação de fase líquida, de maneira que os componentes deste que sãoúteis na reação de fase líquida, como o catalisador, o promotor, o solven-tes os produtos secundários conversíveis no ácido carboxílico aromáticodesejado, possam ser reusados.Em implementações preferidas da invenção, uma mistura de rea-ção de fase líquida da oxidação, contendo ácido carboxílico aromático eprodutos secundários da reação de oxidação de fase líquida, é recupera-da do líquido por cristalização em um ou mais estágios, como em umúnico recipiente de cristalização ou em uma série de recipientes decristalização, com reduções seqüenciais de temperatura e pressão dosestágios anteriores para os posteriores de modo a aumentar a recupera-ção do produto. A cristalização em dois ou quatro estágios, por exemplo,com temperatura de reação de oxidação na faixa de cerca de 140 atéaproximadamente 250°C e pressão na faixa de cerca de 5 até aproxima-damente 40 kg/cm2 e uma temperatura final de cristalização na faixa decerca de 110 até aproximadamente 150°C e pressão de ambiente atéaproximadamente 3 kg/cm2, fornece substancial cristalização do produ-to sólido de ácido aromático. O licor-mãe separado do produto sólido porcristalização pode ser devolvido à reação de fase líquida, como descritoacima. O calor é removido dos recipientes usados para cristalizaçãoatravés da remoção de uma fase de gás formada como resultado deflashing ou outro meio de redução de pressão do líquido de reação, comuma fase de vapor, removida de um ou mais estágios, preferencialmentecondensada e, direta ou indiretamente, por meio de um ou mais estágiosadicionais de recuperação, como discutido abaixo, devolvida pelo menosem parte à zona de reação para uso na oxidação de fase líquida.

O produto sólido recuperado da oxidação de fase líquida, tipica-mente consistindo de ácido carboxílico aromático e impurezas contendoprodutos secundários de oxidação, tais como produtos intermediários daoxidação do material de alimentação aromático, pode ser separado dolicor-mãe da oxidação líquida resultante da recuperação do produtosólido por qualquer técnica apropriada. Exemplos incluem centrifuga-ção, filtração a vácuo, filtração por pressão e filtração usando filtros decorreia {belt filters). O produto sólido resultante é preferencialmentelavado após a separação com um líquido contendo água, tal como águapura, ou um líquido de lavagem contendo pequenas quantidades deácido monocarboxílico solvente, catalisador, carga de alimentaçãoaromática, produtos secundários de oxidação ou combinações destes quepodem ser reciclados de maneira benéfica para a oxidação, diretamenteou em combinação com outros líquidos, como a reciclagem de licor-mãeda oxidação ou outros líquidos devolvidos à zona de reação. A separaçãode ácido carboxílico aromático sólido impuro recuperado a partir de umlicor-mãe de oxidação e a lavagem de um produto sólido podem serconvenientemente realizadas por filtração de troca de solvente sobpressão usando filtros de pressão, como descrito nas Patentes Norte-Americanas 5.679.846 e 5.200.557. Um dispositivo de filtragem prefe-rencial para essas separações é o BHS Fest filter, como descrito maisaprofundadamente na Patente Norte-Americana 5.200.557. O licor-mãee os líquidos de lavagem removidos do bolo de filtragem podem sertransferidos direta ou indiretamente para a oxidação de fase líquida. Afiltração e lavagem do produto sólido em estágios múltiplos e comlíquidos de lavagem progressivamente mais puros, por exemplo, líquidosremovidos do bolo de filtragem em estágios posteriores como líquidos delavagem em estágios anteriores, podem fornecer benefícios adicionaisconcentrando o ácido monocarboxílico solvente deslocado dos sólidosfiltrados para devolvê-lo à oxidação. Numa implementação mais especí-fica, o bolo de filtragem úmido com o líquido de lavagem resultante dessafiltração de deslocamento positivo é direcionado de um estágio final delavagem a um estágio de secagem, em que é opcionalmente posto emcontato com um gás inerte, tipicamente sob pressão leve ou moderada,para a substancial remoção do líquido residual do bolo. Após a lavageme a substancial remoção do líquido de lavagem do produto sólido conten-do ácido aromático e produtos secundários, o sólido resultante pode sersecado e direcionado para o armazenamento ou para outras etapas, asquais podem incluir a o preparo de uma solução de reação para purifica-ção do produto sólido. De preferência, os níveis residuais do ácidomonocarboxílico solvente no produto sólido direcionado à purificação sãode cerca de 5.000 partes por milhão em peso ("ppmp") ou menos. Oproduto sólido pode ser secado com um fluxo de nitrogênio ou outro gásinerte para reduzir os níveis residuais de solvente.

Além do produto de ácido carboxílico aromático formado na rea-ção de fase líquida da etapa de oxidação, de acordo com o processoinventivo, uma fase de vapor de alta pressão é gerada, contendo ácidomonocarboxílico solvente, água e produtos secundários da oxidação defase líquida, como descrito acima. A fase de vapor também contém,comumente, pequenas quantidades material de alimentação aromáticoque não reagiram, gás oxigênio não consumido e, se presentes, compo-nentes inertes da fonte de oxigênio. A temperatura e pressão da fase devapor presente na zona de reação correspondem às condições da reaçãode fase líquida. Uma separação de gás emitido de acordo com a invençãopermite a recuperação de materiais e, em algumas implementações, deenergia e combinações destes a partir do gás emitido de alta temperaturae pressão, removido da reação de oxidação de fase líquida.

A separação de um gás emitido, de acordo com o processo inven-tivo, consiste na transferência da fase de vapor removida da zona dereação de uma oxidação de fase líquida para uma zona de separaçãocapaz de separar substancialmente o ácido monocarboxílico solvente, aágua e os produtos secundários de oxidação em pelo menos uma primei-ra fase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente, uma segundafase líquida rica em água que é substancialmente livre de ácido mono-carboxílico solvente e pelo menos uma segunda fase de vapor de altapressão que está esvaziada de ácido monocarboxílico solvente e contémvapor de água, de maneira que os produtos secundários do precursor dehidrocarboneto aromático sejam preferencialmente alocados à primeirafase líquida e os produtos secundários de oxidação do ácido monocarbo-xílico solvente sejam preferencialmente alocados à segunda fase de vaporde alta pressão. Uma primeira fase líquida rica em ácido monocarboxíli-co solvente, uma segunda fase líquida rica em água que é substancial-mente livre de ácido monocarboxílico solvente e produtos secundários deoxidação e uma segunda fase de vapor de alta pressão que é substanci-almente livre de produtos secundários da oxidação do precursor dehidrocarboneto aromático são removidas da zona de separação. Aseparação é realizada com a fase de vapor de altar pressão a uma tempe-ratura e sob uma pressão que não são substancialmente menores que atemperatura e pressão da fase de vapor na etapa de oxidação de faselíquida da qual foi removida a fase de vapor.

Mais detalhadamente, a separação consiste em direcionar umafase de vapor de alta temperatura e pressão removida de um recipientede reação usado para oxidação de fase líquida para uma zona de separa-ção que é capaz de operar com a fase de vapor em alta temperatura epressão para separar substancialmente a água e o ácido monocarboxílicosolvente na fase de vapor e alocar os produtos secundários da oxidaçãoentre as fases líquida e gasosa resultantes da separação, de maneira queo conteúdo de produto secundário do solvente das fases líquidas e oconteúdo de produtos secundários da oxidação do hidrocarbonetoaromático de uma fase de gás removida da separação sejam minimiza-dos. A fase de vapor de alta pressão pode ser transferida da zona dereação da oxidação de fase líquida diretamente para a zona de separa-ção, quando um dispositivo de separação estiver montado diretamenteou em próxima associação com recipiente de reação de oxidação ouindiretamente, por exemplo, por meio de conduítes, válvulas, bombas esimilares apropriados para efetuar a transferência. Uma pequena parteda fase de vapor de alta pressão e temperatura da oxidação de faselíquida pode ser direcionada para outros usos, como a geração de vaporde alta pressão ou fluido de troca de calor. De preferência, a fase devapor transferida para a separação permanece em uma temperatura epressão altas o suficiente para que o conteúdo energético da fase devapor que está entrando na zona de separação seja pelo menos substan-cialmente mantido e a fase de vapor forneça calor suficiente para aseparação, quando em contato com o líquido de refluxo fornecido à zonade separação. É preferível que a transferência da fase de vapor para azona de separação seja realizada diretamente da zona de reação ou pormeio de tubulação apropriada para a pressão, de maneira que a tempe-ratura da fase de vapor que está entrando na zona de separação não sejamais do que cerca de 10°C mais fria do que a temperatura de reação naoxidação de fase líquida e a pressão da fase de vapor que está entrandona zona de separação não seja mais do que cerca de 3 kg/cm2 menos doque a pressão na oxidação de fase líquida. A zona de separação tambémé projetada para operar a elevadas temperatura e pressão e, preferente-mente a temperaturas e pressões que não sejam substancialmentemenores que a temperatura e pressão da fase de vapor de alta pressãopresente na zona de reação, de maneira a evitar a perda do conteúdoenergético da fase de vapor originária da zona de reação. É desejável quea zona de separação seja projetada para tratar a fase de vapor sob umapressão de pelo menos cerca de 80%, sendo preferível pelo menos cercade 90%, e preferível ainda pelo menos 95%, da pressão da fase de vaporna etapa de oxidação. A capacidade de pressão do equipamento da zonade separação é, preferencialmente, pelo menos cerca de 80%, sendopreferível cerca de 90 até aproximadamente 110%, da capacidade dorecipiente de reação de oxidação ou da zona da etapa de oxidação doprocesso inventivo da qual a fase de vapor é direcionada para a separa-ção. As temperaturas da fase de vapor na zona de separação variampreferencialmente entre cerca de 140 e aproximadamente 200°C, sendopreferível que variem entre cerca de 160 e aproximadamente 185°C. Aspressões de cerca de 5 até aproximadamente 40 kg/cm2 são preferidas,com cerca de 10 até aproximadamente 20 kg/cm2 sendo preferível.

A zona de separação é capaz de separar substancialmente os va-pores de ácido monocarboxílico solvente e de água na fase de vapor delata pressão introduzida na separação. De preferência, a zona de sepa-ração é capaz de separar água e solvente na fase de vapor de alta pres-são de maneira que um gás de alta pressão resultante da separaçãocontenha não mais do que 10%, sendo preferível que contenha não maisdo que 5% do conteúdo de ácido monocarboxílico solvente da fase devapor introduzida na zona de separação. É preferível que o conteúdo deácido monocarboxílico solvente de um segundo efluente gasoso de altapressão da separação não represente mais do que cerca de 2%, e é demaior preferência ainda que não represente mais do que cerca de 1%, doconteúdo de ácido monocarboxílico solvente da fase de vapor introduzidana zona de separação. A zona de separação também é adaptada paraalocar preferentemente a pelo menos uma fase líquida os produtossecundários de oxidação do material de alimentação aromático e à umasegunda fase de vapor de alta pressão os produtos secundários do ácidomonocarboxílico solvente, que, de outra maneira, seriam alocadosnormalmente a ambas as fases líquida e de vapor na temperatura epressão nas quais a separação é realizada. Por exemplo, no caso daoxidação de fase líquida de materiais de alimentação de para-xileno emuma mistura de reação de fase líquida contendo solvente de ácidoacético, os produtos secundários de para-xileno, tais como ácido benzói-co e ácido p-toluico, e os produtos secundários do ácido acético, taiscomo metanol e acetato de metila, podem ser alocados em níveis prati-camente significativos às fases de vapor e líquida. A zona de separação écapaz de alocar os produtos secundários de maneira que a segunda fasede vapor de alta pressão seja substancialmente livre de produtos secun-dários do precursor de hidrocarboneto aromático e contenha, preferenci-almente, não mais do que cerca de 10% em peso, sendo preferível quecontenha não mais do que cerca de 1 até aproximadamente 5% em pesodestes. Os produtos secundários do precursor de hidrocarbonetoaromático removidos para a primeira fase líquida rica em ácido mono-carboxílico solvente e para a segunda fase líquida rica em água são, depreferência, alocados preferencialmente à primeira fase, sendo desejávelque cerca de 75% em peso, sendo preferível ainda que cerca de 85% empeso até aproximadamente 100% em peso destes estejam presentes naprimeira fase líquida, e não mais do que cerca de 25% em peso, sendopreferível ainda que não mais do que cerca de 2 até aproximadamente10% em peso destes estejam presentes na segunda fase líquida. Osprodutos secundários do ácido monocarboxílico solvente, que consistemem álcoois e ésteres ácidos solventes destes, são preferencialmentealocados à segunda fase de vapor de alta pressão resultante da separa-ção da água e do ácido monocarboxílico solvente na fase de vapor de altapressão da entrada, preferencialmente de maneira que a segunda faselíquida rica em em água contenha não mais do que cerca de 10% empeso, sendo preferível que contenha não mais do que cerca de 1 atéaproximadamente 4% em peso desses produtos secundários.

A zona de separação para separação de gás emitido de acordocom a invenção pode consistir de qualquer dispositivo ou meio apropria-do para separar substancialmente o ácido monocarboxílico solvente e aágua na fase de vapor de alta temperatura e pressão removida da oxida-ção e fase líquida e alocar produtos secundários de oxidação presentesno dispositivo em altas temperatura e pressão para obter uma faselíquida rica em ácido monocarboxílico solvente, uma segunda faselíquida rica em água e uma segunda fase de vapor de alta pressãocontendo água, como descrito acima.

Numa implementação, uma zona de separação desejável é adap-tada para o contato entre as fases de vapor e de líquido de refluxofluindo contracorrente, de maneira que o ácido monocarboxílico solventena fase de vapor de alta pressão introduzida na zona de separação apartir de uma zona de reação de fase líquida seja substancialmenteremovido da fase de vapor para a fase líquida, formando uma primeirafase líquida, a qual é rica em ácido monocarboxílico solvente, e demaneira que a água resultante de fase de vapor de alta pressão esvazia-da de ácido monocarboxílico solvente seja removida para uma fase delíquida de refluxo para remoção da zona de separação de uma segundafase líquida, que é rica em água. Os produtos secundários da oxidaçãode alimentação aromática na oxidação de fase líquida, que tendem a seralocados em ambas as fases líquida e de vapor sob as condições naseparação, estão presentes na fase de vapor de alta pressão introduzidana zona de separação a partir da oxidação de fase líquida e tambémpodem ser introduzidos na zona de separação através de líquidos derefluxo direcionados para lá. Esses produtos secundários alocados àfase líquida para a qual o ácido monocarboxílico solvente da fase devapor de alta pressão da oxidação é removido, podem ser removidos naprimeira fase líquida. Esses produtos secundários presentes na fase devapor esvaziada de ácido monocarboxílico solvente são alocados ainda aessa fase líquida e também entram na fase líquida para a qual a água dafase de vapor esvaziada de ácido monocarboxílico solvente é removidadevido ao contato com a fase de líquido de refluxo. Os produtos secun-dários do ácido monocarboxílico solvente que tendem a ser alocadosentre as fases de vapor e líquida podem estar presentes na fase de vaporde alta pressão da oxidação introduzida na zona de separação. Elestambém podem estar presentes em líquidos de refluxo direcionados àzona de separação. Esses produtos secundários presentes na fase delíquido de refluxo no dispositivo de separação são extraídos da fase devapor pelo líquido de refluxo.

O fluxo do líquido de refluxo nesse dispositivo de separação con-siste em componentes líquidos removidos ou alocados da fase de vaporpara a fase líquida, bem como de componentes de líquidos de refluxodirecionados para a zona de separação que estão ou permanecem na faselíquida.

Uma zona de separação desejável, de acordo com uma implemen-tação mais específica da invenção, é configurada para o contato emestágios entre as fases líquida e de vapor em fluxo contracorrente atravésde partes ou regiões da zona de separação. O fluxo da fase de vapor é,preferencialmente, um fluxo ascendente através das partes da zona deseparação e o fluxo da fase líquida é, preferencialmente, um fluxodescendente. A separação de água, ácido monocarboxílico solvente eprodutos secundários é obtida por meio do direcionamento da fase devapor de alta pressão, removida da zona de reação, para uma primeiraparte da zona de separação,e do direcionamento de um líquido de refluxopara a terceira parte da zona de separação, de maneira que a fase devapor flua da primeira parte para a segunda parte e então para a terceiraparte da zona de separação e fique em contato com o fluxo contracorren-te da fase líquida de refluxo da terceira para a segunda para a primeiraparte da zona de separação. O líquido de refluxo direcionado à Terceiraparte contém água e é, preferencialmente, substancialmente isento deprodutos secundários de oxidação dos materiais de alimentação aromáti-cos para a fase líquida de oxidação. A água e o ácido monocarboxílicosolvente na fase de vapor e fase líquida de refluxo, que estão fluindo emcontracorrente, são substancialmente separados na primeira parte, demaneira que sejam formadas uma primeira fase líquida rica em ácidomonocarboxílico solvente e uma fase de vapor de alta pressão intermedi-ária esvaziada de ácido monocarboxílico solvente. A primeira faselíquida rica em solvente originária da primeira parte é coletada pararemoção da zona de separação. O fluxo da fase de vapor que vai daprimeira para a segunda parte do dispositivo de separação inclui a fasede vapor intermediária originária da primeira parte. A água e os produ-tos secundários na fase de vapor e na fase líquida de refluxo, que estãofluindo em contracorrente na segunda parte, são separados, de maneiraque os produtos secundários do precursor de hidrocarboneto aromáticosejam removidos para a fase líquida de refluxo, e que uma segunda fasede vapor de alta pressão intermediária contendo vapor de água substan-cialmente livre de ácido monocarboxílico solvente e produtos secundáriosdo precursor de hidrocarboneto aromático seja formada. O fluxo da fasede vapor da segunda para a terceira parte da zona de separação inclui asegunda fase de vapor intermediária. A água e os produtos secundáriosdo ácido monocarboxílico solvente na fase de vapor e na fase líquida derefluxo, que estão fluindo em contracorrente na terceira parte, sãoseparados, de maneira que uma segunda fase líquida rica em água esubstancialmente livre de ácido monocarboxílico solvente e produtossecundários deste, e uma segunda fase de vapor de alta pressão conten-do vapor de água e produtos secundários do ácido monocarboxílicosolvente e substancialmente livre de produtos secundários do precursorde hidrocarboneto aromático sejam formadas. A segunda fase líquidarica em água originária da terceira parte é coletada para remoção dodispositivo de separação em um fluxo líquido separado daquele para oqual a primeira fase líquida é removida. A segunda fase de vapor de altapressão é removida do dispositivo de separação como um gás de saída.O fluxo da fase líquida de refluxo através da zona de separação pode sersuplementado por meio do fornecimento de líquido de refluxo adicionalcontendo água para uma ou mais partes da zona de separação. Emimplementações desejáveis, um líquido contendo água é fornecido comoum refluxo adicional entre a segunda e a terceira partes dessa zona deseparação. Nessa separação em estágios, a primeira parte da zona deseparação é capaz de, preferencialmente, separar o ácido monocarboxíli-co solvente e a água, de maneira que pelo menos 95% em peso, sendopreferível que pelo menos cerca de 98% em peso do solvente seja removi-do para a primeira fase líquida. A segunda parte é capaz de, preferenci-almente, alocar os produtos secundários do precursor aromático para aoxidação de fase líquida à primeira e à segunda fases líquidas, de modoque a segunda fase de vapor de alta pressão contenha não mais do quecerca de 10%, sendo preferível que não contenha mais do que cerca de 1até aproximadamente 5% da quantidade desses produtos secundáriospresentes na primeira e segunda fases líquidas e na segunda fase devapor de alta pressão. A terceira parte da zona de separação é capaz de,preferencialmente, alocar os produtos secundários de oxidação de faselíquida do ácido monocarboxílico solvente à segunda fase de vapor dealta pressão, de forma que a segunda fase líquida contenha não mais doque cerca de 10%, sendo preferível que não contenha mais do que cercade 1 até aproximadamente 4% da quantidade desses produtos secundá-rios na primeira e segunda fase líquidas e na segunda fase de vapor dealta pressão.

Em implementações preferidas, a primeira parte da zona de sepa-ração é definida como sendo a região da zona de separação localizadaentre uma entrada para o recebimento na zona de separação da fase devapor de alta pressão removida da oxidação de fase líquida e umaentrada para a introdução na zona de separação como refluxo de umlíquido contendo. A segunda parte da zona de separação é definida comosendo a região da zona localizada entre uma entrada para a introduçãocomo refluxo na primeira parte de um líquido contendo água e umasaída para remover a segunda fase líquida rica em água coletada a partirda terceira parte. A terceira parte é definida como a região entre umasaída para remover uma segunda fase líquida rica em água coletada apartir da terceira parte e uma entrada para introduzir no dispositivo deseparação um líquido contendo água substancialmente livre dos produ-tos secundários de oxidação do material de alimentação aromático paraa oxidação de fase líquida.

De acordo com implementações da invenção, uma zona de sepa-ração para a separação e alocação preferencial de água, ácido monocar-boxílico solvente e produtos secundários consiste numa zona de fracio-namento contendo pelo menos 20 estágios de equilíbrio teóricos parasubstancialmente separar a água e o ácido monocarboxílico solvente novapor de alta pressão da oxidação de fase líquida. É preferível que essazona de fracionamento tenha cerca de 20 até aproximadamente 60estágios de equilíbrio teóricos. Uma zona de fracionamento com pelomenos 2 estágios de equilíbrio teóricos é preferida para água e produtossecundários de oxidação do material de alimentação aromático. Épreferível que essa zona de fracionamento tenha cerca de 2 até aproxi-madamente 10 estágios de equilíbrio teóricos. Uma zona de fraciona-mento para separar água e produtos secundários de oxidação do ácidomonocarboxílico solvente tem preferencialmente pelo menos um, sendopreferível que tenha cerca de 1 até aproximadamente 10 estágios deequilíbrio teóricos.Os dispositivos de separação preferenciais são colunas e torresvariadas, comumente chamadas de colunas ou torres de destilação,torres de desidratação, colunas de retificação, colunas de remoção deágua e dispositivos de separação de alta eficiência, que são projetadospara fazer as fases gasosa e líquida que estão fluindo dentro delesentrarem em contato, permitindo, assim, a transferência de massa entreas fases em diversos estágios de equilíbrio teóricos, algumas vezestambém chamadas de "placas teóricas"; eles também são configuradospara separar e alocar preferencialmente os componentes das fasesgasosa e líquidas que estão fluindo. O contato entre as fases gasosa elíquida que estão fluindo é promovido pela estrutura interna, como nocaso de bandejas ou enchimentos que fornecem superfícies para ocontato gás-líquido e estágios de equilíbrio teóricos para a separação. Atemperatura da fase de vapor de alta pressão removida da oxidação énormalmente alta o suficiente para que não haja necessidade de capaci-dade de re-ebulição além daquela fornecida pela reação de oxidação defase líquida. O fluxo em contracorrente das fases gasosa e líquida, comoo obtido ao se introduzir a fase de vapor de alta pressão da oxidação emuma parte inferior do dispositivo e o líquido de refluxo em pelo menosuma, sendo preferível em duas ou mais partes superiores, é a maneirapreferida para promover o contato entre as fases gasosa e líquida nodispositivo de separação.

A zona de separação Segundo a invenção pode consistir de um oumúltiplos dispositivos, como torres, colunas ou outras estruturas, emsérie. Quando se usa dois ou mais dispositivos em série, eles sãoconfigurados, e suas respectivas entradas e saídas se comunicam, demaneira que a fase de vapor de alta pressão removida do recipiente dereação de oxidação flua para a série, com a separação e a alocação deácido monocarboxílico solvente, água e produtos secundários em vaporem fluxo e fluxos reversos de líquido de refluxo na série e através dela.

O líquido de refluxo direcionado à zona de separação contém á-gua. Qualquer fonte apropriada de um líquido contendo água e substan-cialmente livre de impurezas que possam prejudicar a separação podeser utilizada. A água desmineralizada ou outras fontes purificadaspodem ser usadas, mas as fontes preferidas de líquido de refluxo inclu-em líquidos condensados de gases de alta pressão removidos da separa-ção e/ou zonas de condensação de acordo com o processo inventivo. Emoutra implementação preferida, o licor-mãe de purificação obtido narecuperação de um produto de ácido carboxílico aromático de pelomenos uma mistura de reação de purificação líquida é direcionado paraa separação, de maneira que o refluxo para a separação contenha o licor-mãe de purificação. É preferível que o líquido de refluxo para a separa-ção contenha esse licor-mãe de purificação e um líquido contendo águacondensada a partir de gases de alta pressão removidos da zona deseparação, que podem ser fornecidos à separação individualmente oucombinados em um ou mais fluxos individuais.

Em uma separação em estágio de acordo com as implementaçõesda invenção descritas acima, o líquido de refluxo contendo licor-mãe depurificação é introduzido na zona de separação para o fluxo dos compo-nentes da fase líquida deste através da segunda parte da zona, e olíquido condensado recuperado de uma segunda fase de vapor de altapressão removida da zona de separação é introduzido para fluir atravésda terceira parte. O licor-mãe de purificação tipicamente contém produ-tos secundários do material de alimentação de hidrocarboneto aromáticopara oxidação de fase líquida, incluindo derivados hidrogenados desteresultantes da purificação, mas esses produtos secundários são prefe-rencialmente alocados às fases líquidas recuperadas na separação,epredominantemente à uma fase líquida rica em ácido monocarboxílicosolvente, a qual é apropriada para ser devolvida à oxidação, de maneira afuncionar como solvente. O líquido contendo água condensada a partirda segunda fase de vapor de alta pressão removida da zona de separaçãoé substancialmente livre de produtos secundários do material de alimen-tação aromático, mas, pode conter produtos secundários do ácidomonocarboxílico solvente colocados na segunda fase de vapor de altapressão durante a separação, os quais, por sua vez, podem estar presen-tes no líquido contendo água condensada a partir do segundo gás de altapressão. Esses produtos secundários retornados à separação no líquidode refluxo direcionado à terceira parte da zona de separação são coloca-dos de volta na segunda fase de vapor de alta pressão durante a separa-ção. O acúmulo indesejado desses produtos secundários é evitado emimplementações desejáveis da invenção, nas quais uma parte do líquidocondensado recuperado da segunda fase de vapor de alta pressão naseparação é ejetado ou direcionado ao tratamento para a recuperaçãodesses produtos secundários.

O líquido de refluxo é preferencialmente fornecido em uma taxa etemperatura eficazes para dissipar o calor da reação de oxidação de faselíquida transferido para a zona de separação na fase de vapor origináriada oxidação. Quando a zona de separação está acoplada a um recipientede reação da oxidação de fase líquida para a transferência direta subs-tancial da fase de vapor da oxidação para separação, o recipiente dereação funciona como um reaquecedor. Nessas implementações, a taxana qual o líquido de refluxo é fornecido à zona de separação é convenien-temente expressa como o peso de líquido fornecido à zona em relação aopeso do material de alimentação aromático introduzido na oxidação defase líquida. De preferência, o líquido de refluxo fornecido à zona deseparação de acordo com o processo inventivo está a uma temperaturana faixa de cerca de 120 até aproximadamente 170°C, sendo preferívelque esteja na faixa de cerca de 130 até aproximadamente 160°C. Nessastemperaturas, o líquido é fornecido à separação em uma taxa de 4 atéaproximadamente 5 pesos do líquido por peso do precursor aromáticointroduzido na oxidação de fase líquida. Quando o líquido de refluxo éfornecido separadamente a diferentes estágios de uma zona de separa-ção, ele é preferencialmente alocado entre os diferentes estágios demaneira que o refluxo fornecido a um primeiro estágio da zona deseparação responde por pelo menos 40%, sendo preferível que respondapor cerca de 60 até aproximadamente 90% do fluxo volume tricô dolíquido de refluxo.

Os vapores de água e ácido monocarboxílico solvente contidos nofluxo de vapor de alta pressão removido da etapa de oxidação de faselíquida e introduzido na zona de separação são separados de maneiraque uma primeira fase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente ecom pouca água seja recuperada. A primeira fase líquida separadapreferencialmente consiste em pelo menos 60% em peso de ácido mono-carboxílico solvente e não mais do que 35% em peso de água. É preferí-vel que o conteúdo de água da fase líquida separada seja de cerca de 15até aproximadamente 30% em peso. O fluxo líquido da separaçãotambém contém pequenas quantidades de impurezas mais pesadas,como produtos secundários parciais ou intermediários da oxigenação domaterial de alimentação aromático e derivados hidrogenados deste, talqual ácido benzóico e, dependendo do precursor aromático usado naoxidação, ácido m-toluico e/ou ácido p-toluico, lavadas ou transferidaspara a primeira fase líquida na zona de separação. A primeira faselíquida também pode incluir outros componentes, como o produto deácido carboxílico aromático e metais catalisadores. O conteúdo dessescomponentes mais pesados pode ser tão alto quanto cerca de 2% empeso, mas, preferencialmente, não é maior do que cerca de 0,5% empeso.

A fase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente condensadaa partir da fase de vapor na zona de separação é uma fonte valiosa desolvente para a oxidação de fase líquida. Como descrito acima, ela podeincluir também produtos secundários da oxidação do material de alimen-tação aromático e outros componentes apropriados para serem retorna-dos à oxidação e serem convertidos no ácido carboxílico aromáticodesejado. Outros usos apropriados para o condensado líquido incluemlíquidos de lavagem para os filtros a vácuo rotativos ou outros dispositi-vos usados para separações sólido-líquido de produtos sólidos de oxida-ção de fase líquida recuperados de licores-mães de oxidação, solventesde cristalização e filtros de reposição (make up), como filtros de secagemde oxidação, se usados no processo. Em uma implementação desejáveldo processo inventivo, pelo menos uma parte, e, de maneira preferível,toda ou substancialmente toda a primeira fase líquida separada removi-da da zona de separação é retornada à oxidação de fase líquida, tantodiretamente para um recipiente de reação quanto para recipientes dearmazenamento usados para fornecer solvente substituto à zona dereação. Nessas implementações, a água e o ácido monocarboxílicosolvente na fase de vapor de alta pressão introduzida na zona de separa-ção são preferencialmente separados de maneira que a fase líquidaresultante da separação contenha cerca de 15 até aproximadamente 30%em peso de água e, de maneira preferível, de maneira que o conteúdo dolíquido separado junto com a água retornada à oxidação em outrosfluxos líquidos do processo sejam substancialmente equilibrados comvapor de água removido da oxidação em uma fase de vapor de altapressão de topo e com água líquida removida da oxidação para recupera-ção e separação do produto de ácido carboxílico aromático da oxidação.A segunda fase líquida recuperada da separação é rica em água esubstancialmente livre de ácido monocarboxílico solvente e produtossecundários deste da oxidação de fase líquida. Ela pode conter peque-nas quantidades de produtos secundários de material de alimentaçãoaromático para a oxidação de fase líquida como resultado da alocaçãopreferencial desses produtos secundários às fases líquidas em separa-ções de acordo com a invenção. O conteúdo de ácido monocarboxílicosolvente da segunda fase líquida é tipicamente menor que cerca de 5%em peso, sendo preferível que esteja entre cerca de 1/2 e aproximada-mente 3% em peso. Os níveis de produtos secundários do solventetipicamente não são maiores do que 1% em peso, sendo mais desejáveisque estejam entre cerca de 0,05 e aproximadamente 0,2% em peso. Osprodutos secundários dos materiais de alimentação aromáticos presen-tes na segunda fase líquida tipicamente variam entre cerca de 0,003 eaproximadamente 0,1% em peso, sendo preferível que estejam entrecerca de 0,05 e aproximadamente 0,05% em peso. Esse líquido é apro-priado para uso como um líquido contendo água em uma ou mais etapasdo processo para purificar formas impuras do ácido carboxílico aromáti-co, como descrito mais detalhadamente aqui. Outros usos para a segun-da fase líquida incluem líquidos de seal flush para dispositivos deseparação sólido-líquido usados na separação de licor-mãe de oxidação elíquidos de lavagem de produto de ácido carboxílico solvente aromáticosólido impuro recuperado a partir de uma mistura de reação de oxidaçãode fase líquida.

O segundo gás de alta pressão resultante da separação consistenum volume substancial de água e é relativamente livre de ácido mono-carboxílico solvente. De preferência, o gás consiste em pelo menos cercade 55% em volume, sendo preferível que consista de pelo menos cerca de65% em volume, de água. O conteúdo de ácido monocarboxílico solventedo gás é em geral menor do que cerca de 5 e preferencialmente menor doque cerca de 3% em peso. O gás também pode conter material de alimen-tação aromático que não reagiu e produtos secundários da oxidação defase líquida, embora eles tipicamente estejam presentes em quantidadespequenas ou traço que não superam os cerca de 2% em peso. O conteú-do de gás oxigênio do gás pressurizado originário da separação tipica-mente atinge cerca de 4% em volume, sendo preferível que esteja entrecerca de 1 até aproximadamente 4% em volume. Os componentes de gásinerte da fonte de oxigênio, os quais tipicamente incluem nitrogênio eóxidos de carbono, podem constituir até cerca de 45% em volume do gáspressurizado; quando se usa ar como fonte de oxigênio gasoso, o conteú-do de nitrogênio do gás pressurizado tipicamente varia entre cerca de 30e aproximadamente 40% em volume.

De preferência, a pressão da segunda fase de vapor originária daseparação chega até cerca de 1 kg/cm2 menos que a pressão na reaçãode oxidação de fase líquida. A temperatura do gás de alta pressão origi-nário da separação é, preferencialmente, cerca de 20°C menor que atemperatura da reação de oxidação de fase líquida, sendo preferível queseja cerca de 5°C a aproximadamente 15°C menor que temperatura dareação de oxidação. De preferência, o gás de alta pressão originário daseparação está em uma temperatura maior do que cerca de 100°C, sendopreferível que seja maior do que cerca de 120°C, e menor do que cerca de250°C, sendo preferível que seja menor do que cerca de 230°C. A pressãodo gás pressurizado remanescente após a separação é de cerca de 4 atéaproximadamente 40 kg/cm2.

A segunda fase de vapor de alta pressão removida da separaçãopode ser direcionada à zona de condensação para ser condensada dafase vapor para um condensado líquido contendo água substancialmentelivre de impurezas orgânicas, como ácido monocarboxílico solvente eprodutos secundários de oxidação do material de alimentação aromáticoe do solvente. A zona de condensação pode consistir de qualquer meioeficaz para condensar água substancialmente livre de impurezas orgâni-cas do gás de alta pressão introduzido na zona de condensação. Depreferência, ela inclui um ou mais meios de condensação ou de troca decalor eficazes para permitir a transferência indireta de calor entre umafase de gás de alta pressão e um material de absorção de calor, sendopreferível um fluido de troca de calor. Podem ser empregados tanto umquanto vários dispositivos em série. Trocadores de calor casco e tubo(shell and tube)e condensadores do tipo kettle são exemplos de dispositi-vos preferenciais. De preferência, todo ou substancialmente todo o vaporde alta pressão da separação é direcionado à zona de condensação parapermitir a recuperação substancial tanto da energia calórica quanto dosmateriais deste. O resfriamento é preferencialmente realizado sob condi-ções tais que um gás de exaustão da zona de condensação sob pressãoque não é substancialmente menor do que aquela do gás introduzido nazona de condensação permanece após a condensação do do condensadolíquido e é retirado do meio de condensação. Esse gás de exaustão dazona de condensação pressurizado consiste em componentes inconden-sáveis do gás altamente pressurizado da zona de separação, produtossecundários gasosos da reação e também podem conter pequenasquantidades de material de alimentação aromático do gás emitido ou doslíquidos de refluxo da oxidação de fase líquida que foram direcionadospara a separação e permanecem não separados na segunda fase devapor de alta pressão. A temperatura preferível do gás de exaustão dazona de condensação é de cerca de 50 até aproximadamente 150°C,estando sob uma pressão que não ultrapassa cerca de 3 kg/cm2 menosque a pressão do gás de entrada da zona de condensação. Ê preferívelque o diferencial de pressão entre o gás removido do dispositivo deseparação e o gás de exaustão da zona de condensação após a conden-sação do condensado líquido seja de cerca de 2 kg/cm2 ou menos, sendopreferível ainda que seja entre cerca de 0,5 e aproximadamente 1kg/cm2. O resfriamento de um gás de alta pressão por troca de calor comum material de absorção de calor também serve para aquecer o materialde absorção de calor. O material de absorção de calor é, preferencialmen-te, um fluido de troca de calor, sendo preferível que seja a água. Quandose usa água como fluido de troca de calor, a troca de calor com o gás dealta pressão da separação converte a água em vapor, o qual pode serdirecionado para outras partes do processo inventivo, tanto para aque-cimento quanto para outros usos fora do processo. Similarmente, a trocade calor entre gases e líquidos pressurizados de outras etapas do proces-so pode ser usada para aquecer esses líquidos. Assim, a invenção incluiimplementações nas quais a troca de calor entre o gás de alta pressão dazona de separação introduzido na zona de condensação e o fluido detroca de calor contendo água é realizada em uma série de trocadores decalor operados em temperaturas sucessivamente mais frias, de maneiraque vapor em diferentes pressões é gerado a partir da água de troca decalor. O vapor em pressões diferentes é preferencialmente direcionadopara uma ou mais etapas nas quais o vapor, sob pressões corresponden-tes, é útil para aquecimento, enquanto condensado líquido contendoágua em temperaturas sucessivamente mais frias é gerado a partir dogás pressurizado.

A energia pode ser recuperada do gás de exaustão originário da zona decondensação na forma de calor, na forma de trabalho ou como ambos. Arecuperação da energia como calor para o processo pode reduzir oconsume de combustível que, de outra maneira, seria necessário paragerar calor para o processo. A energia recuperada como trabalho podeser convertida em eletricidade para uso no processo, reduzindo assim oconsumo de eletricidade de fontes externas se usado no processo.Embora implementações desejáveis da invenção consistam de condensertodo ou substancialmente todo o gás de alta pressão transferido para azona de condensação, em algumas implementações da invenção, acondensação do gás de lata pressão removido da zona de separação érealizada por meio da extração de energia calórica do gás, de maneiraque apenas uma parte do conteúdo de água do gás seja condensado, oupor meio do direcionamento de uma parte da segunda fase de vapor dealta pressão da separação para o meio de condensação e o direcionamen-to de outra parte para o meio para a recuperação da energia por meio daconversão em energia mecânica. A condensação parcial da segunda fasede vapor de alta pressão removida da separação ou a divisão do fluxopara a a condensação de apenas uma parte deste permite a recuperaçãode um condensado líquido contendo água substancialmente pura comconteúdo de impurezas orgânicas leves que é útil como líquido de refluxoas para s separação descrita acima, e a recuperação de energia calóricatransferida para um fluido de troca de calor por meio do resfriamento dogás de alta pressão para condensar o condensado líquido, ao mesmotempo em que também deixa água não condensada em um gás deexaustão de alta pressão da zona de condensação para a recuperaçãoadicional de energia na forma de trabalho.

De acordo com outras implementações da invenção, toda ousubstancialmente toda a segunda fase de vapor de alta pressão daseparação de ácido monocarboxílico solvente na fase de vapor de altapressão da oxidação e produtos secundários da oxidação é condensadapor troca de calor com um fluido de absorção de calor. A condensação detodos ou substancialmente todos os componentes condensáveis do gásde alta pressão da separação reduz o fluxo volumétrico de gás remanes-cente após a condensação para as etapas subsequentes de processamen-to e permite o uso de metais com apenas baixa ou moderada resistênciaà corrosão, como aços inoxidáveis, aços doces ou aços duplex, os quaissão alternativas aos metais e ligas mais caros e mais resistentes àcorrosão nos equipamentos para etapas subseqüentes de tratamento dogás emitido. A condensação substancialmente completa de componentescondensáveis de um gás de alta pressão removido da separação tambémaumenta o volume do condensado líquido contendo água substancial-mente livre de impurezas orgânicas gerado de acordo com o processoinventivo e pode facilitar a recuperação melhorada de material de ali-mentação aromático e ácido monocarboxílico solvente ou de produtossecundários de oxidação destes em gases não condensados remanescen-tes após a condensação.

A condensação pode ser conduzida em uma única etapa. Elatambém pode ser conduzida em múltiplas etapas, nas quais um fluxod egás contendo gás de alta pressão removido de uma zona de separação éresfriado até uma primeira temperature em um primeiro estágio paraproduzir um líquido condensado de primeiro estágio e uma pirção nãocondensada do gás, a qual é seubsequentemente condensada em umatemperatura mais baixa em um segundo estágio para produzir umlíquido condensado de segundo estágio e uma parte não condensada dogás introduzido no segundo estágio, e opcionalmente um ou mais está-gios nos quais a parte não condensada do gás de um estágio anterior écondensada em uma temperatura mais baixa do que a do estágio anteri-or para formar um condensado líquido e uma parte gasosa não conden-sada remanescente. A troca de calor entre o gás pressurizado e asporções não condensadas deste nos condensadores de estágio produzfluido de troca de calor em várias ou pressões, por exemplo, vapor depressão moderada ou baixa, o qual pode ser usado para aquecimento emoutras etapas do processo ou for a do processo. Em implementaçõesdesejáveis da invenção, dois ou mais níveis de vapor são produzidos paraa recuperação de energia, a qual é convenientemente atingida umaturbina de vapor de baixa pressão ou condensadora. Nessas implemen-tações, o líquido condensado removido em diferentes temperaturas podeser direcionado para outros usos no processo que tenham temperaturascorrespondentes, evitando assim o aquecimento ou resfriamento adicio-nal das porções condensadas e, em alguns casos, limitando o acúmulode impurezas, como os produtos secundários da oxidação do ácidomonocarboxílico solvente, nas etapas para as quais os líquidos conden-sados são reciclados. Por exemplo, os líquidos condensados recuperadosem temperaturas mais altas, por exemplo, na faixa de cerca de 130 atéaproximadamente 160°C, são bastante apropriados, sem qualquer oucom pouco calor adicional, como refluxo para a separação, seja sozinhosou em conjunto com líquidos aquosos de outros processos, como o licor-mãe remanescente após a recuperação e/ou separação do ácido carboxí-lico aromático purificado na etapa de purificação. Esses líquidos conden-sados de alta temperatura podem conceder benefícios adicionais quandousados como refluxo para a separação devido ao seu conteúdo maisbaixo de componentes leves, como os alcoóis mais leves ésteres de ácidomonocarboxílico solvente deste, os quais são gerados como produtossecundários do solvente na oxidação de fase líquida e tendem a secondensar em maiores concentrações em líquidos condensados de maisbaixa temperatura. Os condensados de temperatura mais baixa, porexemplo, aqueles na faixa de cerca de 60 até aproximadamente 90°C,também são bastante apropriados para usos de condensados quentes,como líquidos de lavagem para separações de produto e líquidos de sealflush em oxidação de fase líquida, purificação ou ambos, e condensadosainda mais frios, por exemplo, na faixa de cerca de 40 até aproximada-mente 50°C, são apropriados para usos de condensado frio, comolavagem de filtro. Embora a condensação em diferentes temperaturas, demaneira que o líquido condensado possa ser direcionado para outrosusos do processo com temperaturas compatíveis, forneça opções para ogerenciamento energético favorável no processo inventivo, será notadoque as porções ou fluxos do condensado líquido que forem condensadosem temperaturas mais altas ou mais baixas do que aquelas que sãonecessárias ou desejáveis para o uso em outras etapas podem serresfriados ou aquecidos a contento, por exemplo, por troca de calor, parauso nessas etapas.

O gás de exaustão originário da zona de condensação está, prefe-rencialmente, sob pressão e, embora substancialmente livre de vapor deágua de acordo com implementações desejáveis da invenção, pode reteruma parte da água da segunda fase de vapor de alta pressão da separa-ção, dependendo da extensão da condensação na etapa de condensação.

Além desse vapor de água que pode estar presente no gás de exaustão, ogás pode conter componentes incodensáveis do gás emitido da oxidaçãode fase líquida, vomo oxigênio da oxidação que não reagiu, nitrogênio,óxidos de carbono e outros componentes de gases inertes, se presentesna fonte de oxigênio para a oxidação, e pode conter pequenas quantida-des de produtos secundários da oxidação de ácido monocarboxílicosolvente e traços de ácido monocarboxílico solvente, outros produtossecundários que não reagiram e material de alimentação de hidrocarbo-neto aromático que não reagiu e não foi removido em outras etapas.Mesmo quando a água no gás de exaustão está substancialmente con-densada de maneira completa no condensado líquido, de maneira que ogás de exaustão não condensado remanescente após a condensaçãoesteja substancialmente livre de água, a pressão do gás de exaustãotambém é suficientemente alta e, especialmente quando a fonte deoxigênio gasoso para a oxidação de fase líquida é ar ou outra misturagasosa com conteúdo significativo de gás inerte, de modo que a fase devapor removida da oxidação e, por sua vez gases pressurizados originá-rios das zonas de separação e condensação contenham substancialconteúdo de gás inerte, o volume do gás da zona de exaustão é tal queele pode ser uma fonte útil para a recuperação de energia.

De acordo com implementações da invenção, a energia pode serrecuperada do gás de exaustão pressurizado da condensação. De prefe-rência, a energia é recuperada na forma de trabalho. Nessas implemen-tações, um fluxo pressurizado de gás contendo gás de exaustão da zonade condensação é transferido, direta ou indiretamente, para um disposi-tivo para a recuperação da energia na forma de trabalho. Um dispositivode recuperação de energia preferido é um expansor ou equipamentosimilar adaptado para receber um fluxo de gás sob pressão e equipadocom lâminas capazes de serem rotacionadas pelo gás em fluxo, gerandoassim trabalho útil para outras etapas do processo ou fora do processo eum gás resfriado sob pressão reduzida. O trabalho extraído do gáspressurizado pode ser usado, por exemplo, para gerar eletricidadeusando um gerador, para operar um compressor usado para comprimirar ou fontes de oxigênio gasoso usados na oxidação de fase líquida oupara outro equipamento que necessite de trabalho mecânico. Essaenergia extraída pode ser usada em outra parte do processo ou emoutros processos. Alternativamente, ela pode ser armazenada ou distri-buída para uma rede elétrica para transmissão para outros locais. Ogeas de exaustão remanescente após a recuperação da energia comotrabalho pode ser espelido, de preferência após ter sido submetido aoutros tratamento, por exemplo, condensação para remover a água, sepresente em quantidades apreciáveis no gás de exaustão da zona decondensação, e filtragem cáustic apara remover bromo ou outros com-postos cuja liberação atmosférica pode não ser desejada. Se desejado, arecuperação de energia pode ser realizada após a filtrar ou tratar deoutra maneira o gás para a remoção de componentes corrosivos. Aremoção de componentes corrosivos antes da recuperação de energiapode ser benéfica ao permitir que os componentes internos do expansorou de outro dispositivo de recuperação de energia sejam construídos commateriais menos resistentes à corrosão do que seria desejável; entretan-to, o tratamento para a remoção desses componentes também podereduzir o nível de energia que pode ser recuperada do gás. Como umaalternativa à recuperação de energia de um gás de exaustão de altapressão originário da zona de condensação ou, mais preferencialmente,como uma etapa adicional que precede a recuperação de energia naforma de trabalho, como descrito acima, o gás de exaustão da condensa-ção pode ser tratado para a remoção de compostos orgânicos e outroscompostos combustíveis, bem como componentes corrosivos. Essestratamentos, em algumas implementações, são particularmente úteispara recuperar pequenas quantidades de produtos de reação de ácidomonocarboxílico solvente da oxidação, bem como quantidades traço dematerial de alimentação de hidrocarboneto aromático que não reagiu eque possam estar no gás de exaustão. Em implementações da invençãonas quais a condensação de um gás de alta pressão da separação incluiuma ou mais condensações em uma temperatura baixa o suficiente paraque água no gás esteja substancialmente, e preferivelmente a pelo menoscerca de 80%, condensada e impurezas voláteis, como alcoóis mais levese produtos de reação éster de ácido monocarboxílico solvente, sãosubstancialmente retidos em uma fase de gás de exaustão não conden-sada que é resfriada suficientemente, e preferivelmente a uma tempera-tura na faixa de cerca de 40 até aproximadamente 90°C, o tratamentopara a recuperação dessas é facilitado porque o gás de exaustão nãocondensado da condensação é frio o suficiente para o uso de agenteslíquidos de filtragem para a recuperação. Em outras implementações, otratamento é benéfico para reduzir ou eliminar espécies orgânicas, comomaterial de alimentação que não reagiu e produtos secundários dosolvente, se estes não forem removidos de outra maneira, bem comoprodutos secundários de reação de brometo de alquila na oxidação defase líquida na qual uma fonte de bromo é usada como promotor para ocatalisador de oxidação de fase líquida e levada para a fase de vapor dealta pressão gerada na oxidação de fase líquida e, por sua vez, para o gásde alta pressão removido da separação e o gás de exaustão removido dacondensação. Será notado que esses tratamentos podem afetar a quanti-dade de energia recuperável do gás de exaustão após a condensação.Dessa maneira, em implementações da invenção nas quais o gás deexaustão da zona de condensação é tratado antes da recuperação deenergia na forma de trabalho, os tratamentos preferenciais são realiza-dos sem perda substancial da pressão ou do volume do gás. Quando ogás de exaustão da zona de condensação tem um conteúdo de águaapreciável, também se prefere que qualquer tratamento desse tipo sejarealizado sem uma condensação apreciável de água do gás ou umresfriamento tal que a recuperação de energia na forma de trabalhoresulte em uma significativa condensação de água. Nessas implementa-ções, o pré-aquecimento do gás a ser tratado antes da recuperação deenergia pode ser benéfico.

Em implementações da invenção contendo o tratamento d e umgás de exaustão pressurizado para a remoção de material de alimentaçãoque não reagiu e produtos secundários de solvente gerados na oxidaçãode fase líquida, como ésteres de alquila mais leves de ácido monocarboxí-lico solvente, o tratamento é benéfico para permitir o retorno dessescomponentes à oxidação. O tratamento também pode reduzir a presençadessas impurezas em fluxos de reciclagem do processo e em níveis deequilíbrio homeostático {steady state) destes na operação do processocomo um todo. O gás não condensado sob pressão removido da conden-sação pode entrar em contato, de preferência a uma temperatura decerca de 35 até aproximadamente 60°C, com agentes líquidos de filtra-gem para produzir uma fase gasosa filtrada com níveis reduzidos dematerial de alimentação aromático e/ou produtos secundários de solven-te, e um produto líquido contendo o agente de filtragem e rico em pelomenos um entre material de alimentação que não reagiu e produtos dereação do ácido monocarboxílico solvente da oxidação de fase líquida. Oproduto líquido é preferencialmente retornado à zona de reação em umaetapa de oxidação de fase líquida. A filtragem pode ser alcançada usandoqualquer dispositivo e agentes apropriados de filtragem para fazer ocontato do fluxo de gás contendo o gás de exaustão de alta pressão dacondensação para remover componentes voláteis, como material dealimentação que não reagiu e produtos secundários do ácido monocar-boxílico solvente oriundos da oxidação do gás em uma fase líquida.Colunas de absorção de alta pressão com estruturas internas, comobandejas ou leitos de enchimento, para promover o contato entre osgases a serem filtrados e o agente líquido de filtragem são comumenteusados. Os agentes de filtragem apropriados de filtragem são materiaisque são líquidos a temperatura do gás a ser filtrado e nos quais osmateriais a serem recuperados têm uma substancial solubilidade.Exemplos incluem alcoóis mais leves e ácidos carboxílicos Ci-8, comoácido acético, ácido propiônico, ácido butírico e similares. Um agentelíquido de filtragem preferencial é o ácido monocarboxílico usado comosolvente para a oxidação de fase líquida e misturas deste com água.Agentes de filtragem, equipamentos e usos apropriados destes para arecuperação de componentes do gás emitido da oxidação de fase líquidade materiais de alimentação aromáticos em ácidos carboxílicos aromáti-cos são descrito em mais detalhes na Patente Norte-Americana6.143.925, a qual é incorporada aqui por referência. O gás de exaustãopressurizado do condensador, com ou sem tratamento prévio, como paraa filtragem de material de alimentação que não reagiu e produtos secun-dários de solvente, como descrito acima, pode também ser tratado pararemover materiais corrosivos ou outros materiais combustíveis. Emboraqualquer meio para essa remoção que não acarreta substancial perda depressão e volume do gás possa ser empregado, o gás preferivelmente ésubmetido a um processo de oxidação, sendo preferível que seja umprocesso de oxidação catalítica para a remoção de componentes combus-tíveis e corrosivos. Esses tratamentos em geral consistem em se aquecerum gás não condensado sob pressão, contendo gás de exaustão sobpressão removido da condensação ou após filtragem ou outro tratamen-to, e oxigênio gasoso em uma zona de combustão sob uma pressão quenão seja substancialmente menor do que aquela do gás pressurizado e auma temperatura eficaz para oxidar componentes orgânicos, combustí-veis e corrosivos em um gás menos corrosivo ou mais compatível ambi-entalmente contendo dióxido de carbono e água. O aquecimento sobpressão com o gás oxigênio é preferencialmente realizado na presença deum catalisador de oxidação apropriado localizado dentro da zona decombustão de modo a não interromper o fluxo do gás pressurizado. Ogás pressurizado pode, opcionalmente, ser submetido a pré-aquecimentoantes da oxidação. O pré-aquecimento pode ser obtido por qualquer meioapropriado, como troca de calor, injeção direta de vapor ou outro meioapropriado. Opcionalmente, o tratamento de combustão também podeincluir a filtragem de um gás pressurizado removido da combustão pararemover materiais acídicos inorgânicos, como bromo e brometo dehidrogênio, os quais são gerados pela oxidação de brometos de alquilapresentes no gás de exaustão do condensador quando uma fonte debromo é usada para a oxidação de fase líquida, como notado acima. Oscatalisadores para a oxidação catalítica em geral consistem em pelomenos um elemento de grupo de transição da Tabela Periódica (IUPAC).Os metais do Grupo VIII são preferidos, como platina, paládio e combi-nações destes, sendo especialmente desejável que haja um ou maismetais adicionais ou adjuvantes. Esses metais catalisadores podem serusados em formas compostas, como óxidos. Tipicamente, os metaiscatalisadores estão localizados em um material de suporte ou carreadorde baixa ou nenhuma atividade catalítica, mas com força e estabilidadesuficientes para suportar o ambiente de oxidação de alta temperatura epressão da zona de combustão. Os materiais de suporte de catalisadorapropriados incluem óxidos de metal contendo um ou mais metais,exemplos dos quais incluem mulita, espinélio, areia, sílica, aluminasílica alumina, titânia and zircônia. Diversas formas cristalinas dessesmateriais podem ser usadas, como aluminas alfa, gama, delta e eta, etitânia rutilo e anatase. As cargas de metal catalisador nas composiçõesde suporte variam, apropriadamente, de frações até vários percentuaispor peso, com cargas maiores sendo preferidas para tratar gases com umconteúdo significativo de vapor de água, como cerca de 20% em volumeou mais. Os catalisadores podem ser usados em qualquer configuração,forma ou tamanho conveniente. Por exemplo, o catalisador pode estar naforma de pelotas (pellets), grânulos, anéis, esferas e similares, e deve serpreferencialmente formado ou disposto em uma configuração estruturalcelular rígida, de colméia, perfurada ou porosa para promover o contatocom os gases presentes na zona de combustão sem impedir o fluxo degás pela zona. Exemplos específicos de catalisadores de oxidação catalí-tica para o tratamento de combustão do gás de exaustão removido dacondensação no tratamento de gás emitido de acordo com a invençãoconsistem em cerca de meio até aproximadamente 1% em peso depaládio disposto em um suporte de monolito de alumina.

Em implementações da invenção nas quais energia na forma detrabalho é recuperada de um gás contendo gás de exaustão removido deuma zona de condensação, e especialmente quando esse gás contémuma quantidade apreciável de água, por exemplo, pelo menos cerca de5% em volume, o gás pode opcionalmente ser aquecido para prevenir apresença de água líquida no gás direcionado à recuperação de energia.Esse aquecimento pode acontecer antes, depois ou em conjunto comoutros tratamentos ou etapas de tratamento, como oxidações térmicasou catalíticas. Nessas implementações, o aquecimento pode ser obtidopor qualquer técnica apropriada, como troca de calor ou injeção direta devapor ou de outro gás aquecido. O aquecimento até cerca de 200°C oumais é eficaz para impedir a condensação de água, com temperaturas decerca de 250 até aproximadamente 350° sendo preferidas.

Além do gás de exaustão da zona de condensação que permaneceapós a condensação de um gás de alta pressão removido da zona deseparação, a condensação de acordo com uma etapa de tratamento degás emitido do processo inventivo resulta na condensação de um líquidoa partir do gás pressurizado. O líquido condensado contendo água depureza substancial, como descrito acima, e, de acordo com implementa-ções desejáveis da invenção, é direcionado, pelo menos em parte, para azona de separação, de maneira que o líquido de refluxo fornecido à zonade separação contenha esse líquido condensado. O líquido condensadotambém é apropriado para outros usos, tais como líquido de lavagempara separações sólido-líquido de produtos impuros de ácido carboxílicoaromático da oxidação de fase líquida. Entre o líquido condensado e asegunda fase líquida rica em água removida da separação de gás emitidode acordo com o processo inventivo, a segunda fase líquida é preferidapara uso nos processos integrado que incluem a purificação de ácidoscarboxílicos aromáticos impuros, como aqueles que são recuperados daoxidação de fase líquida, devido ao conteúdo mais baixo de produtossecundários de ácido monocarboxílico solvente existente nela do que nolíquido condensado recuperado da segunda fase de vapor de alta pressãooriunda da separação.

Em implementações da invenção que contêm a purificação ouprodução de ácidos carboxílicos aromáticos purificados, a purificaçãocontém pelo menos uma etapa que consiste em fazer o contato entre ohidrogênio, em temperatura e pressão elevadas, na presença de umcatalisador contendo um metal catalisador de hidrogenação, e umasolução de reação de purificação contendo um líquido que contenhaágua e tem dissolvido em si ácido carboxílico aromático e impurezas paraformar uma mistura de reação de purificação líquida contendo o ácidocarboxílico aromático e impurezas hidrogenadas dissolvidos em umlíquido contendo água. Em implementações desejáveis, uma solução dereação de purificação é formada dissolvendo-se, em um líquido contendoágua, o produto sólido bruto recuperado da oxidação de fase líquida quecontém ácido carboxílico aromático e impurezas contendo produtossecundários da oxidação o material de alimentação aromático para aoxidação. As formas puras de produto de ácido carboxílico aromáticocontendo níveis reduzidos de impurezas podem ser recuperadas damistura de reação de purificação líquida, de preferência por cristalização,e a forma pura do produto resultante pode ser separada de um licor-mãede purificação líquida remanescente após a recuperação da forma purado produto e/ou de um ou mais líquidos contendo água, como solventesde cristalização ou líquidos de lavagem. A invenção inclui implementa-ções nas quais pelo menos um líquido contendo água que é usado napurificação consiste numa segunda fase líquida rica em água removidada zona de separação de uma separação de gás emitido de acordo com ainvenção. Como indicado acima, em outras implementações o licor-mãede purificação de pelo menos uma purificação é direcionado à separaçãode gás emitido para introdução em uma zona de separação como líquidode refluxo contendo água.

Como descrito acima, os produtos de ácido carboxílico aromáticoobtidos por oxidação de fase líquida de materiais de alimentação conten-do compostos aromáticos com substituintes oxidáveis, também chamadode produto bruto de ácido carboxílico aromático ou produto bruto deoxidação de fase líquida, consistem num ácido carboxílico aromático eum ou mais intermediários ou produtos secundários. Embora as com-posições químicas específicas dos intermediários e produtos secundáriosvariem dependendo da composição do material de alimentação daoxidação, das condições da reação de oxidação e de outros fatores emesmo para um dado material de alimentação podem não ser conheci-das, sabe-se que elas consistem num ou mais compostos de carbonilaaromática, como benzaldeídos, carboxibenzaldeídos, fluorenonas eantraquinonas, que causam ou estão correlacionados com uma corindesejável dos produtos de ácido carboxílico aromático ou dos poliéste-res feitos a partir destes e podem ser hidrogenados para espécies maissolúveis em solução aquosa do que os compostos de carbonila aromáticae o ácido carboxílico aromático ou para espécies com menos cor outendências de formação de cor. Os produtos de ácido carboxílico aromá-tico impuros preferidos para serem purificados de acordo com implemen-tações da invenção são produtos brutos, que consistem em ácido carbo-xílico aromático e produtos secundários produzidos por oxidação de faselíquida de material de alimentação aromático em uma oxidação de faselíquida, sendo preferível processos contínuos nos quais as etapas deoxidação de fase líquida e purificação são integradas de maneira que oproduto sólido bruto de uma oxidação de fase líquida seja o materialinicial para a purificação. Entretanto, também será de observar que omaterial inicial para a purificação pode ser ou incluir um produtoimpuro contendo um ácido carboxílico aromático e impurezas de carbo-nila aromática, como descrito acima, seja porque estão presentes ouporque foram gerados como produtos secundários de uma oxidação defase líquida, integrada ou não integrada, de material de alimentaçãoaromático ou de outros processos ou fontes. Assim, a invenção incluiimplementações em que um material inicial de purificação de produto deácido carboxílico aromático impuro consiste em ácido carboxílico aromá-tico e pelo menos uma impureza de carbonila aromática que forma umproduto aromático hidrogenado carbonila-substituído com mais solubili-dade em solução aquosa ou menos cor ou tendências de formação de cordo que a impureza de carbonila aromática não hidrogenada. As formasimpuras de produto de ácido carboxílico aromático que são apropriadascomo materiais inicias de purificação, incluindo produtos brutos recupe-rados de uma oxidação de fase líquida de acordo com as implementaçõesda invenção, também podem conter pequenas quantidades de resíduosde ácido monocarboxílico solvente que permanecem no produto impuro.

Quantidades que variam de várias centenas até milhares de ppmp, comocomumente presentes em oxidações de fase líquida de escala comercial,não afetam negativamente a purificação de acordo com o processoinventivo. É preferível que o conteúdo de ácido monocarboxílico solventede um produto de ácido carboxílico aromático a ser purificado nãoexceda cerca de 10% em peso. Mais detalhadamente, uma etapa desejá-vel de purificação de acordo com a invenção consiste em dissolver, emum líquido contendo água, pelo menos uma parte do qual consiste, demodo desejável, numa segunda fase líquida contendo água removida daseparação de gás emitido de acordo com a invenção, um produto sólidocontendo ácido carboxílico aromático e impurezas para formar umasolução de reação de purificação, fazer o contato da solução de purifica-ção, em elevada temperatura e pressão, com hidrogênio na presença deum catalisador de hidrogenação para formar uma mistura de reação depurificação líquida, recuperar da mistura de reação de purificaçãolíquida um produto sólido purificado contendo ácido carboxílico aromáti-co com níveis reduzidos de impurezas e separar um licor-mãe aquoso depurificação líquida, contendo produtos secundários de oxidação, produ-tos de hidrogenação destes e combinações destes, do produto sólidopurificado recuperado.

A hidrogenação de ácidos carboxílicos aromáticos impuros parareduzir níveis de impurezas é conduzida com o ácido impuro em umasolução aquosa. Um solvente preferencial para a solução de purificaçãoem algumas implementações da invenção consiste numa segunda faselíquida removida da zona de separação de uma separação de gás emitidode acordo com a invenção. O fornecimento de uma segunda fase líquidadiretamente da separação e sem tratamentos adicionados ou intermediá-rios para a remoção de produtos secundários ou impurezas é preferívelem operações de processo continuo ou integrado para evitar custos,complexidade e equipamento adicional para manuseio, armazenamentoou tratamento extras do líquido condensado, no entanto, será de obser-var que esses tratamentos extras, embora desnecessários para tornar asegunda fase líquida apropriada como solvente para purificação, nãoestão excluídos. De modo similar, embora desnecessárias para a obten-ção de um líquido de suficiente pureza para uso como solvente depurificação de acordo com a invenção, será de observar que a invençãocontempla o uso de outras fontes apropriadas de água, como água docedesmineralizada ou outras fontes purificadas de água, além da, ou comoalternativa à segunda fase líquida da separação do gás emitido. Depreferência, a segunda fase líquida rica em água oriunda da separaçãode acordo com a invenção representa pelo menos cerca de 50% dosolvente para a solução de reação de purificação, sendo preferível querepresente cerca de 80 até aproximadamente 100%.

As concentrações, no solvente de purificação, do ácido carboxílicoaromático impuro a ser tratado na etapa de purificação são, em geral,baixas o bastante para que o ácido impuro seja substancialmentedissolvido e altas o suficiente para operações práticas do processo e parao uso e manuseio eficiente do líquido usado como solvente e que perma-nece como o licor-mãe de purificação após a recuperação da forma purado ácido carboxílico aromático com impurezas reduzidas oriundos damistura de reação de purificação. Apropriadamente, as soluções conten-do cerca de 5 até aproximadamente 50 partes em peso de ácido carboxí-lico aromático impuro por centenas de partes em peso de solução nastemperaturas do processo fornecem uma solubilidade adequada paraoperações práticas. As soluções preferidas de reação de purificaçãocontêm cerca de 10 até aproximadamente 40% em peso, sendo preferívelque contenham cerca de 20 até aproximadamente 35% em peso, de ácidocarboxílico aromático impuro nas temperaturas usadas para purificaçãopor hidrogenação catalítica. Os catalisadores apropriados para o uso emreações de hidrogenação de purificação consistem num ou mais metaisque tenham atividade catalítica para hidrogenação de impurezas emprodutos de ácido carboxílico aromático impuro, como intermediários eprodutos secundários de oxidação e/ou espécies de carbonila aromática.

O metal catalisador, preferencialmente, está em um suporte ou é levadoem um material de suporte que é insolúvel em água e não reage com osácidos carboxílicos aromáticos nas condições do processo de purificação.Os metais catalisadores apropriados são do Grupo VIII da Tabela Perió-dica de Elementos (versão IUPAC), incluindo paládio, platina, ródio,ósmio, rutênio, irídio e combinações destes. O paládio ou combinaçõesdestes metais que incluam o paládio são mais desejáveis. Carbonos ecarvões com áreas de superfície de centenas ou milhares de m2/g esuficiente força e resistência ao atrito para o uso prolongado sob condi-ções de operação são os suportes preferidos. As cargas de metal não sãocríticas, mas as cargas preferidas praticamente são de cerca de 0,1% empeso até aproximadamente 5% em peso baseado no peso total do suportee do metal ou metais catalisadores. Os catalisadores preferidos para aconversão das impurezas presentes em produtos de ácido carboxílicoaromático impuro, que consistem em ácido tereftálico bruto obtido poroxidação de fase líquida de um material de alimentação contendo para-xileno, contêm cerca de 0,1 até aproximadamente 3% em peso, sendopreferível que contenham cerca de 0,2 até aproximadamente 1% empeso, de metal de hidrogenação. Para esses usos, o metal mais pretendi-do consiste em paládio.

Para aplicações práticas, é preferível que o catalisador seja usadona forma particulada, por exemplo, como pelotas, extrudado, esferas ougrânulos, embora outras formas sólidas também sejam apropriadas. Otamanho da partícula do catalisador é selecionado de maneira que umleito (bed) de partículas do catalisador seja facilmente mantida em umreator de purificação apropriado, mas que permita o fluxo da mistura dereação de purificação pelo leito sem quedas indesejáveis de pressão. Ostamanhos preferidos das partículas são tais que permitam que aspartículas catalisadoras passem por uma tela de trama 2 (2-mesh), masque sejam retidas em uma tela de trama 24 {24-mesh) (U.S. Sieve Series),sendo preferível que passem por uma tela de trama 4 (4-mesh), massejam retidas em uma de trama 12 (12-mesh), e preferível ainda uma telade trama 8 (8-mesh).O contato da solução aquosa de reação de purificação com hidro-gênio na presença de catalisador para purificação é realizado em tempe-raturas e pressões elevadas. As temperaturas variam entre cerca de 200e aproximadamente 370°C, sendo preferível que variem entre cerca de225 e aproximadamente 325°C, sendo preferível ainda entre 240 eaproximadamente 300°C. A pressão é a um nível suficiente para mantera fase líquida contendo a solução aquosa de reação. A pressão total épelo menos igual, e de preferência, a soma das pressões parciais do gáshidrogênio introduzido no processo e do vapor de água que evapora dasolução aquosa de reação na temperatura da operação. As pressõespreferidas são de cerca de 35, sendo preferível cerca de 70, até aproxi-madamente 105 kg/cm2.

A solução aquosa de reação de purificação entra em contato como gás hidrogênio sob condições de hidrogenação, como descrito acima,em um recipiente de reação apropriado capaz de suportar as temperatu-ras e pressões da reação e também a natureza ácida dos conteúdoslíquidos. Um configuração de reator preferida é a de um reator cilíndricocom um eixo substancialmente central, o qual, quando o dispositivo estáposicionado para uso no processo, fica disposto verticalmente. Tantoreatores de fluxo ascendente quanto de fluxo descendente podem serusados. O catalisador tipicamente está presente no reator em um maisleitos fixos de partículas mantidos com um suporte mecânico paramanter as partículas catalisadoras no leito e permitir a passagem relati-vamente livre da solução de reação. Um único leito de catalisador énormalmente preferido, embora múltiplos leitos do mesmo catalisador,ou de um diferente, ou um único leito com camadas de diferentescatalisadores, por exemplo, em relação ao tamanho da partícula ou aosmetais ou cargas de metais catalisadoras, ou com catalisadores e outrosmateriais com abrasivos para proteger o catalisador, também podem serusados e podem gerar benefícios. Suportes mecânicos na forma de telaschatas de trama ou de uma grade formada de fios paralelos apropriada-mente espaçados são comumente empregados. Outros meios apropria-dos de reter o catalisador incluem, por exemplo, uma tela Johnsontubular ou uma placa perfurada. Os componentes e superfícies internosdo reator e o suporte mecânico para o leito de catalisador são construí-dos de materiais que são apropriadamente resistentes à corrosão prove-niente do contato com a solução de reação ácida e com a solução doproduto de reação. Mais apropriadamente, os suportes para leitos decatalisadores têm aberturas de cerca de 1 mm ou menos e são construí-dos com metais como aços inoxidáveis, titânio ou Hastelloy C.

Em implementações desejáveis da invenção, uma solução aquosade ácido carboxílico aromático impuro a ser purificada é adicionada aorecipiente reator, à elevada temperatura e pressão, em uma posição notopo, ou próximo a ele, do recipiente reator e a solução flui para baixoatravés do leito de catalisador contido no recipiente reator na presençade gás hidrogênio, sendo que as impurezas são reduzidas com hidrogê-nio, em muitos casos a produtos hidrogenados com solubilidade maiorna mistura de reação do que o ácido carboxílico aromático desejado oucom menos cor ou tendências de formação de cor. Nesse modo desejável,uma mistura de reação de purificação líquida contendo ácido carboxílicoaromático e impurezas hidrogenadas é removida do recipiente reator deuma posição no parte inferior ou no fundo do reator. Os reatores usadospara a purificação podem ser operados em diversos modos. Em ummodo, um nível pré-determinado de líquido é mantido no reator e, parauma dada pressão do reator, hidrogênio é fornecido em uma taxa sufici-ente para manter o nível pré-determinado de líquido. A diferença entre apressão real do reator e a pressão de vapor da solução de purificaçãovaporizada presente no espaço do topo do reator é a pressão parcial dohidrogênio no espaço do topo. Alternativamente, o hidrogênio pode sersuprido misturado com um gás inerte, como nitrogênio ou vapor deágua, em cujo caso a diferença entre a pressão real do reator e a pressãode vapor da solução de reação vaporizada presente é a pressão parcialcombinada do hidrogênio e do gás inerte misturados. Nesses casos, apressão parcial do hidrogênio pode ser calculada a partir das quantida-des relativas conhecidas do hidrogênio e do gás inerte presentes namistura.

Em outro modo de operação, o reator pode ser preenchido com asolução de reação líquida aquosa, de maneira que não haja, essencial-mente, qualquer espaço de vapor no reator, a não ser uma bolha dehidrogênio no topo ou head do reator, a qual expande ou contrai seutamanho para suprir volume ao head do reator, de maneira que ohidrogênio adicionado ao reator seja dissolvido na solução de reação depurificação que está entrando. Nessa implementação, o reator é operadocomo um sistema hidráulico completo com hidrogênio dissolvido sendoalimentado ao reator por controle de fluxo. A concentração de hidrogênioem solução pode ser modulada ajustando-se a taxa de fluxo do hidrogê-nio para o reator. Se desejado, um pseudovalor de pressão parcial dehidrogênio pode ser calculado a partir da concentração de hidrogênio dasolução, a qual, por sua vez, pode ser correlacionada com a taxa de fluxodo hidrogênio para o reator.

Quando a operação é realizada de maneira que o controle do pro-cesso seja feito pelo ajuste da pressão parcial de hidrogênio, a pressãoparcial do hidrogênio no reator está preferencialmente na faixa de cercade meio até aproximadamente 15 kg/cm2 ou mais, dependendo dapressão do reator, dos níveis de impureza do ácido carboxílico aromáticoimpuro, da atividade e da idade do catalisador, e de outras consideraçõesconhecidas das pessoas com habilidade na arte. Em modos de operaçãoque envolvem o ajuste direto da concentração de hidrogênio na soluçãode alimentação, a solução normalmente é menos do que saturada emrelação ao hidrogênio e o reator está hidraulicamente cheio. Assim, umajuste na taxa de fluxo do hidrogênio para o reator resultará no controledesejado da concentração de hidrogênio na solução.

A velocidade de espaço, expressa como peso do ácido aromáticoimpuro na solução de reação de purificação por peso do catalisador porhora, durante a hidrogenação é tipicamente de cerca de 1 hora1 atéaproximadamente 25 horas1, e preferencialmente de 2 horas1 atéaproximadamente 15 horas1. O tempo de residência do fluxo do líquidode purificação no leito de catalisador varia dependendo da velocidade deespaço.

As formas puras do produto de ácido carboxílico aromático comníveis reduzidos de impurezas em relação ao produto bruto ou impuro deácido carboxílico aromático usado para preparar a solução de purificaçãoé recuperada da mistura de reação da purificação líquida. A mistura dereação de purificação, contendo solvente de reação aquoso que contémdissolvido dentro de si carboxílico aromático e impurezas aromáticashidrogenadas que possuem maior solubilidade no líquido de reaçãoaquoso do que os seus precursores não hidrogenados, é resfriada paraseparar uma forma pura de carboxílico aromático com impurezas redu-zidas da reação de mistura, deixando um licor-mãe de purificaçãolíquida contendo impurezas hidrogenadas dissolvidas nele. A separação écomumente obtida por meio do resfriamento até uma temperatura decristalização, a qual é suficientemente baixa para que a cristalização docarboxílico aromático ocorra, produzindo assim cristais dentro da faselíquida. A temperatura de cristalização é suficientemente alta queimpurezas dissolvidas e seus produtos de redução resultantes da hidro-genação permanecem dissolvidos na fase líquida. As temperaturas decristalização em geral chegam até cerca de 160°C e, preferencialmente,até aproximadamente 150°C. Em operações contínuas, a separaçãonormalmente consiste na remoção da mistura de reação de purificaçãolíquida do reator de purificação e na cristalização de carboxílico aromáti-co em um ou mais recipientes de cristalização. Quando realizada emuma série de estágios ou recipientes de cristalização separados, astemperaturas nos diferentes estágios ou recipientes podem ser diferentesou as mesmas e preferencialmente diminuem de estágio ou recipientepara o próximo. A cristalização também tipicamente resulta no flashingde líquido da mistura de reação de purificação líquida, o qual pode serrecuperado por condensação e pode ser reciclado para um ou mais entrepurificação, um ou mais estágios posteriores de cristalização ou, emimplementações desejáveis da invenção, para separação de ácido mono-carboxílico solvente e vapor de água em uma fase de vapor de altapressão oriunda da oxidação de fase líquida. Um líquido contendo água,o qual preferencialmente consiste em líquido rico em água recuperadocomo uma segunda fase líquida em uma separação de gás emitido deacordo com o processo inventivo, é preferencialmente adicionado aoproduto cristalizado recuperado da mistura de reação de purificaçãolíquida recuperada em cristalizações em estágio, tanto diretamentequanto, preferível, indiretamente em um ou mais líquidos de lavagempara o produto cristalizado.

Depois disso, o produto de ácido carboxílico aromático purificadocristalizado é separado do licor-mãe de purificação, incluindo impurezashidrogenadas dissolvidas aí. A separação do produto cristalizado écomumente realizada por centrifugação ou filtração. Uma separaçãopreferida consiste numa filtração por pressão de uma mistura de sus-pensão aquosa de formas puras de ácido carboxílico aromático e delavagem do bolo de filtragem resultante da filtração com um líquidocontendo água, como descrito na Patente Norte-Americana 5.175.355, aqual é incorporada aqui por referência. A segunda fase líquida rica emágua da separação de um gás emitido, como descrito aqui, é um líquidocontendo água preferido para uso como líquido de lavagem para a formapura do ácido carboxílico aromático.

O licor-mãe de purificação remanescente após a recuperação doácido carboxílico aromático sólido purificado da mistura de reação depurificação consiste em água e derivados hidrogenados de produtossecundários ou impurezas presentes no material inicial de ácido carboxí-lico aromático impuro. O licor-mãe também comumente inclui pequenasquantidades de ácido carboxílico aromático que permanecem em solu-ção. Esses derivados hidrogenados incluem compostos apropriados paraconversão em ácido carboxílico aromático por oxidação de fase líquida e,de maneira apropriada, em implementações desejáveis da invenção, pelomenos uma parte desses derivados hidrogenados são transferidos diretaou indiretamente para uma oxidação de fase líquida. O ácido carboxílicoaromático residual presente no licor-mãe também pode ser transferidodireta ou indiretamente para a oxidação de fase líquida após a separaçãodos derivados hidrogenados, ou em conjunto com estes. A transferênciadesses derivados e do ácido carboxílico aromático para a oxidação éconvenientemente obtida por meio do direcionamento de pelo menosparte de um licor-mãe de purificação, remanescente após a separação deuma forma pura sólida de ácido carboxílico aromático, para a etapa deoxidação de fase líquida. O conteúdo de água do licor-mãe de purificaçãopode atrapalhar o equilíbrio de água na oxidação, a menos que a água dolicor-mãe de purificação direcionada à oxidação seja compensada emoutros fluxos que podem ser retornados à oxidação. A transferência deimpurezas hidrogenadas em um licor-mãe de purificação, tanto sozinhasquanto, preferencialmente, em conjunto com ácido carboxílico aromáticopresente no licor-mãe, para a oxidação de fase líquida é preferencialmen-te obtida sem afetar o equilíbrio de água na oxidação. É preferível quepelo menos uma parte, e preferível ainda que todo um licor-mãe líquido,remanescente após a separação do ácido carboxílico aromático sólidopurificado da mistura de reação de purificação líquida, seja transferidodireta ou indiretamente para a zona de separação de um gás emitido deacordo com a invenção, onde ele é usado como líquido de refluxo, comopreviamente descrito. As configurações e detalhes de operação do reatorde purificação e do leito de catalisador, as técnicas de cristalização erecuperação de produto e os equipamentos úteis no processo de acordocom esta invenção estão descritos mais detalhadamente nas patentesnorte-americanas 3.584.039, 4.626.598, 4.629.715, 4.782.81,4.892.972, 5.175.355, 5.354.898, 5.362.908 e 5.616.792, as quais estãoincorporadas aqui por referência.

A Figura 1 ilustra em mais detalhes implementações de um pro-cesso para a produção de ácidos carboxílicos aromáticos e um equipa-mento para a separação de gás emitido de acordo com a invenção.Embora a figura ilustre e seja descrita com referência específica àprodução de um ácido carboxílico aromático específico, o ácido tereftáli-co, por oxidação de fase líquida de para-xileno como carga de alimenta-ção preferida em uma mistura de reação de fase líquida contendo água eácido acético como ácido monocarboxílico solvente para a oxidação eseparação de gás emitido de ácido acético, água e produtos secundáriosda oxidação, e implementações e características desejáveis adicionais dainvenção de acordo com as quais a oxidação e a separação são integra-das com etapas adicionais, incluindo a recuperação e separação de umproduto bruto da oxidação de fase líquida e diversas outras recuperaçõesde produtos secundários e energia, deve-se entender que as implementa-ções, características, detalhes e preferências específicas são descritaspara facilitar o entendimento, mas não para limitar a invenção ou suascaracterísticas em qualquer aspecto ou implementação.

O processo ilustrado na Figura 1 também reflete implementaçõesdesejáveis do processo inventivo nas quais oxidação de fase líquida,separação de gás emitido e purificação são integradas, de maneira queum produto bruto de ácido carboxílico aromático da oxidação de faselíquida seja direcionado para a purificação para uso na formação de umasolução de purificação, um gás emitido de alta pressão da oxidação édirecionado para a separação de gás emitido, uma fase líquida da sepa-ração de gás emitido é usada como líquido de purificação, e um líquidode refluxo para a separação consiste num licor-mãe da purificação;entretanto, deve ser entendido que a invenção não deve ser consideradaao esquema particular de integração representado na figura e que váriasconfigurações de múltiplos conjuntos (train), conjuntos compartilhados eoutras integradas e não integradas são contempladas de acordo com ainvenção. A título de exemplo ilustrativo, um produto, contendo ácidocarboxílico aromático e produtos secundários de reação de múltiplasoxidações de fase líquida, pode ser direcionado para uma única etapa depurificação, na qual a fase líquida recuperada na separação de gásemitido de uma fase de vapor de alta pressão oriunda de uma ou maisdaquelas oxidações de fase líquida é direcionada para uso como umlíquido do processo. Como exemplos adicionais, o produto bruto de umaúnica oxidação de fase líquida pode ser purificado em trains de purifica-ção separados operados em paralelo, com a fase de vapor de alta pressãoda oxidação líquida submetida à separação de gás emitido para a recu-peração de uma fase líquida rica em água substancialmente livre deprodutos secundários de solvente e transferida daí para um ou ambostrains de purificação, ou como alternativa ou adicionalmente, para umprocesso no qual ácido carboxílico aromático impuro oriundo de umaoxidação ou processo separado é purificado em um processo, ou etapasde um processo, de purificação, como descrito aqui.

A figura também representa o equipamento de separação de a-cordo com a invenção e também de acordo com implementações adicio-nais da invenção, nos quais o equipamento é integrado com outrosequipamentos, como o recipiente de reação para oxidação de fase líquida.Os fluxos líquidos e gasosos e os materiais usados e presentes no pro-cesso representado na Figura 1 são tipicamente direcionados e transferi-dos através de linhas de transferência, conduítes e tubulações apropria-das construídos com materiais apropriados para o uso e segurança doprocesso. Deve ser entendido que elementos particulares podem estarfisicamente justapostos e podem, quando apropriado, terem regiõesflexíveis, regiões rígidas ou ambas. Ao direcionar fluxos e compostos,equipamentos intermediários ou tratamentos opcionais podem serincluídos. Por exemplo, bombas, válvulas, canos de distribuição (mani-folds), medidores de fluxo de gás e líquido e distribuidores, dispositivosde amostragem e sensoreamento, e outros equipamentos para monitorar,controlar, ajustar e desviar pressão, fluxos e outros parâmetros opera-cionais podem estar presentes.

Referindo-se à figura, o equipamento de separação 330 é uma es-trutura colunar que define um espaço interior fechado e é adaptado parareceber uma fase de vapor de alta pressão do reator de oxidação 110 nofluxo 111 e para remover uma segunda fase de vapor de alta pressãoatravés da saída de gás 334. Ele também inclui entradas, como em 336 e344, para a introdução de líquidos de refluxo fornecidos por fontesexternas, como em fluxos de outras etapas do processo ou de recipientesde armazenamento. Uma saída, como em 345, está posicionada demaneira intermediária em relação às entradas de refluxo 336 e 344 paraa remoção da segunda fase líquida coletada na coluna. A estrutura noespaço interior da coluna e posicionada de maneira intermediária entre aentrada para recebimento da fase de vapor de alta pressão do reator deoxidação 110 e a entrada de refluxo 336 fornece uma zona de fraciona-mento no interior.

O dispositivo de separação é projetado de maneira que, durante aoperação, seja capaz de separar substancialmente o ácido monocarboxí-lico Ci-8 e a água no gás de topo de alta temperatura e pressão do reatorde oxidação introduzido no dispositivo e preferencialmente alocar osprodutos secundários da oxidação de fase líquida, de modo uma primeirafase líquida rica em ácido monocarboxílico, uma segunda fase líquidarica em água mas substancialmente livre de solvente e produtos secun-dários deste gerados na oxidação de fase líquida, e uma segunda fase devapor de alta pressão contendo água e substancialmente livre de solven-te e produtos secundários da alimentação aromática para oxidação defase líquida sejam formadas. Em implementações desejáveis, a associa-ção direta ou o acoplamento próximo do reator de oxidação com odispositivo de separação são feitos através da conexão direta ou portubulações apropriadas resistentes à pressão ou outros conduítes, umaou mais saídas no recipiente de reação de oxidação e uma ou maisentradas de gás para o dispositivo de separação, de maneira que umafase de vapor sob as condições de reação de fase líquida seja removido dorecipiente de reação e introduzido no dispositivo de separação nasmesmas, ou substancialmente as mesmas, temperatura e pressão dazona de reação.

Uma zona de fracionamento do equipamento de separação é con-figurado com vários estágios de equilíbrio teóricos, como os que podemser supridos por bandejas internas, enchimentos estruturado, combina-ções de bandejas e enchimentos, ou outras estruturas ou combinaçõesdestes que criem superfícies no interior do dispositivo para transferênciade massa entre as fases gasosas e líquidas presentes no dispositivo. Pelomenos cerca de 20 estágios de equilíbrio teóricos são fornecidos. Aeficiência da separação aumenta com o aumento dos estágios de equilí-brio teóricos, sendo outros fatores constantes, logo, não há um limiteteórico máximo para o número de estágios de equilíbrio que podem serincluídos no equipamento de separação usado de acordo com a invenção.Entretanto, por questões práticas, uma separação na qual o ácidomonocarboxílico solvente na fase de vapor de alta pressão introduzida nodispositivo de separação é substancialmente removido para a fase líquidapode ser realizada com pelo menos cerca de 20, e preferencialmente pelomenos cerca de 25 estágios de equilíbrio teóricos, enquanto que umaseparação que ultrapasse essa por cerca de 100 desses estágios tornaestágios adicionais impraticáveis ou economicamente ineficientes.Um dispositivo de separação desejável com enchimentos estruturado tempelo menos cerca de 3 leitos ou zonas de enchimentos, sendo preferívelcerca de 4 até aproximadamente 8 desses leitos, para fornecer superfí-cies e estágios de equilíbrio teóricos adequados para a separação. Umexemplo de um material apropriado de enchimentos é o enchimentosestruturado Flexipac, o qual está disponível pela KGGP LLC na forma defolhas finas de metal corrugado arranjadas em uma forma entrecruzadapara criar canais de fluxo e de maneira que suas interseções criempontos de mistura para as fases líquida e de vapor. Um dispositivo deseparação com bandejas inclui de 30 até cerca de 90 bandejas, pelomenos cerca de 70% das quais são posicionadas entre uma entrada parao gás de alta pressão introduzido no dispositivo de separação a partir dorecipiente de reação, como mais bem visto na Figura2 em 338, e pelomenos uma entrada de líquido de refluxo. As bandejas na forma depeneiras ou bandejas de tampão de bolha {bubble cap) são preferidas e,preferencialmente, possuem eficiências de separação de cerca de 30 atéaproximadamente 60%. O número de bandejas para um dado número deestágios de equilíbrio teóricos pode ser calculado dividindo-se o númerode estágios pela eficiência das bandejas.

No uso do processo, as fases gasosa líquida introduzidas no dis-positivo de separação e presentes nele estão a elevadas temperatura epressão e incluem água, ácido monocarboxílico solvente e outros compo-nentes corrosivos, por exemplo, compostos de bromo e seus produtos dedissociação, como brometo de hidrogênio, que estão presentes no gás detopo de uma reação de oxidação quando o catalisador usado para aoxidação inclui uma fonte de bromo. Portanto, em implementaçõesdesejáveis da invenção, a estrutura interna e outras características doequipamento de separação que fazem o contato de gases e líquidosdurante a operação do processo são construídos de metais apropriadospara resistir a corrosão e outros danos oriundos desse contato. O metaltitânio é o material de construção preferido para essas superfícies,incluindo bandejas, enchimentos de outras estruturas da zona defracionamento. As superfícies de titânio dessa estrutura podem estarsubmetidas a um acúmulo indesejável de depósitos sólidos contendoóxidos de ferro oriundos de impurezas presentes em líquidos que circu-lam pelo equipamento. Os processos para controlar o acúmulo dedepósitos de oxido de ferro ou o conteúdo de impurezas solúveis de ferronos líquidos do processo são descritos nas patentes norte-americanas6.852.879 e 2002/374719, as quais são incorporadas aqui por referência.

Na implementação da invenção representada no desenho, o dispositivo de separação 330 é uma coluna de destilação de alta pressão contendo várias bandejas, exemplos individuais das quais são mais bemvistas em 333 e 337, na Figura 2. Também como visto na Figura2, acoluna consiste em pelo menos uma saída inferior, como em 332, para aremoção de líquido da coluna, por exemplo, para oxidação. A entrada degás 338 está posicionada em uma parte mais baixa da coluna parareceber o gás emitido do reator de oxidação e a saída 334 está localizadaem uma parte mais alta para a remoção da segunda fase de vapor de altapressão como um gás de saída. Para separações em estágio de acordocom a invenção, a região entre a entrada de gás 338 e a entrada delíquido de refluxo 344 inclui bandejas que fornecem estágios de equilí-brio teóricos para a separação substancial de ácido monocarboxílicosolvente e água na fase de vapor de alta pressão, a qual foi removida daoxidação de fase líquida, em um primeiro estágio ou parte da coluna330. As bandejas posicionadas entre a entrada de refluxo 344 e a segun-da saída de líquido 345 e que fornecem estágios de equilíbrio teóricospara a separação de produtos secundários de um material de alimenta-ção aromático para a oxidação e água, de maneira a alocar esses produ-tos secundários a uma fase líquida de refluxo, fornecem a segunda partede uma zona de separação na coluna. As bandejas posicionadas entre asaída de líquido 345 e a entrada de refluxo 336, como ilustrado em 333 e337, fornecem estágios teóricos para a separação de produtos secundá-rios da oxidação de ácido monocarboxílico solvente e água em umaterceira parte da zona de separação. A saída de líquido 332 está posicio-nada para a remoção, como líquido de fundo, de uma primeira faselíquida, que é rica em ácido monocarboxílico solvente separado do gásemitido da oxidação, em uma primeira parte zona de separação. Umabandeja configurada com uma bainha [boot), depressão {trough), canal deacumulação ou outro meio de coleta em um limite circunferente desta,como em 339, tem comunicação de fluxo com a saída de líquido 345 e éadaptada para a coleta de uma segunda fase líquida que flui através daseparação para a remoção pela saída 345. A saída 345, em conjunto coma estrutura interna associada do equipamento de separação para acoleta de uma fase líquida de refluxo nas, ou entre as, bandejas, leitos deenchimento ou outra estrutura da zona de fracionamento, como o meiode coleta 339, fornece um dreno lateral da coluna para coletar e removeruma segunda fase líquida rica em água recuperada no equipamento.

Referindo-se novamente à Figura 1, o equipamento de separaçãoé adaptado para receber uma fase de vapor de alta pressão oriunda dazona de reação de oxidação de fase líquida 110. Em algumas implemen-tações, o equipamento de acordo com a invenção consiste num equipa-mento de separação em conjunto com pelo menos um reator de oxidaçãode fase líquida com comunicação de fluxo com o equipamento de separa-ção, de maneira que um gás de topo de alta pressão removido do recipi-ente através de pelo menos uma saída de gás de topo, como 116, sejarecebido no dispositivo de separação. Nessas implementações, o recipien-te de reação 110 preferencialmente consiste num casco substancialmen-te cilíndrico que define um volume interior substancialmente fechado.Quando em uso, uma parte inferior do volume interior contém um corpode reação líquido, enquanto um gás emitido de reação de topo estácontido em uma parte do volume interior acima do nível do líquido. Ovolume interior está em comunicação com o exterior do recipiente dereação por várias entradas, um exemplo das quais é visto em 112, naFigura 1, através das quais o material de alimentação aromático líquido,o solvente e as formas solúveis do catalisador são introduzidas a partirde recipientes de carga líquida (não mostrados) e ar comprimido ou outrafonte de gás oxigênio é introduzida a partir de um compressor ou outrodispositivo apropriado (não mostrados) por meio de linhas de transferên-cia apropriadas (não mostradas). As entradas estão preferencialmentedispostas de maneira que os componentes líquidos e gasosos sejamintroduzidos abaixo do nível do líquido no interior do recipiente. Orecipiente de reação também inclui pelo menos uma saída, como em114, para a remoção, do interior, de uma mistura de reação de faselíquida, a qual inclui um produto bruto contendo ácido carboxílicoaromático e produtos secundários de oxidação. O recipiente de reação110 também consiste em pelo menos uma saída, como em 116, para aremoção, do interior do recipiente, de uma fase de vapor de alta pressãoevaporada do corpo de reação líquido. A saída 116 está preferencialmen-te posicionada de maneira a corresponder a uma parte superior dorecipiente, quando está em posição para o uso do processo.

Um projeto de recipiente de reação preferido é o de um recipientesubstancialmente cilíndrico tendo um eixo central que se estende subs-tancialmente na vertical quando o recipiente está posicionado para usono processo. O recipiente está adaptado para uso com um mecanismo deagitação 120 contendo uma barra com uma ou mais pás montadas nelae capaz de ser rotacionada dentro do interior do recipiente de reaçãopara a agitar a mistura de reação líquida presente no recipiente duranteo uso no processo. Em implementações desejáveis da invenção, pelomenos duas pás ou mecanismo de mistura são montados na barra paramisturar componentes líquidos e gasosos dentro do corpo de reaçãolíquido sem causar a deposição adversa dos sólidos nas partes inferioresdo recipiente. Pás de fluxo axial, geralmente configuradas como hélices,misturadores de fluxo radial, como turbinas de disco de lâmina chata,elementos misturadores de fita helical, turbinas de lâmina inclinada comas lâminas inclinadas para fluxo ascendente e descendente, misturado-res tipo âncora fornecendo predominantemente fluxo tangencial e outrasconfigurações são apropriadas para misturar o sistema de reação deoxidação de fase líquida e, preferencialmente, são usados em váriascombinações para darem conta de sólidos maiores nas regiões inferioresda mistura de reação líquida, de maior conteúdo de gás nas regiõessuperiores e de outras características da mistura de reação de faselíquida que podem variar ao longo de todo o corpor líquido. Outrosprojetos são revelados na Patente Norte-Americana 5.198.156, quedescreve elementos misturadores com lâminas rotativas, que se esten-dem radialmente, montadas em um rotor chato e tendo uma configura-ção de lâmina oca com uma borda frontal descontínua, borda traseiracontínua, ausência de superfícies côncavas externas e uma terminaçãoexterior aberta, e, preferencialmente, usadas em conjunto com umatubulação vertical ou um aspersor perfurado de gás para distribuição degás, e na Patente Norte-Americana 5.904.423, que descreve um mistura-dor no qual os elementos de agitação estão montados em ângulo descen-dente em uma barra central rotativa e têm forma de cunha, que estádirecionada para a direção do movimento pelo líquido, com as termina-ções internas radiais das bordas traseiras inclinas para o exterior nadireção do movimento das lâminas, e usados com mecanismos paraintroduzir o gás de baixo dos elementos de agitação em uma cavidadecentral formada por um disco cônico no fim da barra.

Pelo menos aquelas partes do recipiente de reação, da barra deagitação e dos elementos misturadores que entram em contato com amistura de reação líquida e o gás de topo no uso do processo são cons-truídos de materiais substancialmente resistentes à corrosão. Exemplosincluem metal titânio, o que é o preferido, ligas e metais inoxidáveisduplex.

De acordo com a implementação desejável de processo represen-tada na Figura 1, material de alimentação líquido de para-xileno conten-do pelo menos cerca de 99% em peso de para-xileno, solução aquosa deácido acético preferencialmente contendo cerca de 70 até aproximada-mente 95% em peso de ácido acético, compostos solúveis de cobalto emanganês, como seus respectivos acetatos, bem como fontes de bromo emetais catalisadores de oxidação, tais como brometo de hidrogênio comopromotor para o catalisador, e ar são continuamente carregados norecipiente de reação de oxidação 110, que é um reator tanque de agitação contínua resistente à pressão, através de entradas, uma das quaisaparece, com fins de ilustração, em 112. As alimentações de solvente epara-xileno são carregadas em taxas que resultam em uma razão desolvente para a alimentação de cerca de 2:1 até aproximadamente 5:1.As fontes de cobalto e manganês, preferencialmente, são usadas emquantidades que fornecem cerca de 100 até aproximadamente 800 ppmpcada, baseado no peso do material de alimentação de para-xileno. Obromo, preferencialmente, é usado em uma quantidade na qual a razãoatômica do bromo para os metais catalisadores é de cerca de 0,1:1 atéaproximadamente 1.5:1. A agitação é fornecida pela rotação do agitador120, cuja barra é movida por uma fonte de energia externa (não mostrada), o que faz com que as pás montadas na barra e localizadas dentro docorpo líquido no reator gerem forças para misturar os líquidos e dispersar os gases dentro do corpo líquido, e evitem a deposição de sólidos nassuas regiões inferiores. O catalisador e o promotor, cada um como umasolução solvente de ácido acético, são introduzidos em um corpo líquidono recipiente de reação. É fornecido ar de baixo e dentro do caminho dearrasto (sweep path) de uma pá inferior a uma taxa eficaz para fornecerpelo menos cerca de 3 moles de oxigênio molecular por mole de materialde alimentação aromático. O para-xileno oxida na mistura de reaçãolíquida agitada no reator 110, predominantemente para ácido tereftálico,mas também reage para formar produtos secundários, incluindo produtos parciais e intermediários de oxidação, como 4-carboxibenzaldeído,1,4-hidroximetil ácido benzóico, ácido p-toluico e outros, tais como oácido benzóico. Os produtos de reação sólidos contendo ácido tereftálicoe produtos secundários da oxidação de para-xileno precipitam da mistura de reação líquida, com pequenas quantidades destes permanecendodissolvidas no líquido. O conteúdo sólido da mistura de suspensãolíquida tipicamente chega até cerca de 50% em peso, sendo desejável quefique entre cerca de 20 e aproximadamente 40% em peso. A águatambém é gerada como um produto da oxidação. A reação de oxidação éexotérmica e o calor gerado pela reação ferve a mistura de reação de faselíquida e forma uma fase de vapor de topo contendo ácido acético vapori-zado, vapor de água e produtos secundários gasosos da reação deoxidação, óxidos de carbono, nitrogênio do ar carregado na reação eoxigênio que não reagiu. A fase de vapor também pode incluir pequenasquantidades de alimentação de para-xileno que não reagiu. O volumeinterior do reator 110 é mantido sob pressão suficiente para manter anatureza de fase líquida da mistura de reação, preferencialmente a cercade 5 até aproximadamente 21 kg/cm2. O vapor de topo é removido doreator pela saída 116. O conteúdo do reator é mantido a uma tempera-tura de operação na faixa de cerca de 160 até aproximadamente 225°C,baseada na taxa de remoção da fase de vapor e também levando emconta as temperaturas e taxas de fluxo dos fluxos removidos e retorna-dos ao reator, como descrito abaixo.

Um efluente líquido contendo produtos sólidos de oxidação de pa-ra-xileno, incluindo ácido tereftálico, misturado em suspensão namistura de reação de fase líquida, que também contém para-xileno,produtos secundários de oxidação e metais catalisadores dissolvidos, éremovido do recipiente de reação 110 através de uma saída de misturade suspensão 114 e direcionado no fluxo 115 a uma zona de cristaliza-ção para a recuperação de um produto sólido de oxidação que consisteem ácido tereftálico e produtos secundários da oxidação da carga dealimentação de para-xileno.

Na implementação da invenção ilustrada na Figura 1, a cristali-zação é conduzida em múltiplos recipientes de cristalização agitados,152 e 156 em série e com comunicação de fluxo para a transferência doproduto de uma mistura de suspensão do recipiente 152 para o recipien-te 156. O resfriamento nos recipientes de cristalização é obtido porliberação de pressão, com a mistura de suspensão resfriada no recipien-te 152 a uma temperatura na faixa de cerca de 150-190°C e entãoresfriada ainda mais para cerca de 110-150°C no recipiente 156. Um oumais dos recipientes de cristalização é ventilado, como em 154 e 158,respectivamente, para a remoção, para os meios de troca de calor (nãomostrados), do vapor resultante da diminuição da pressão e para aformação de vapor a partir do vapor ventilado. O vapor removido de umou mais recipientes de cristalização anteriores, como o recipientes 152,para os meios de troca de calor é preferencialmente condensado e ocondensado líquido, contendo água, solvente de ácido acético e produtossolúveis, e produtos secundários da oxidação, pode ser direcionado a umou mais recipientes de cristalização posteriores, como em 156, parapermitir a recuperação de componentes cristalizáveis, tais como ácidotereftálico e produtos secundários de oxidação entrando e sendo conden-sados dos vapores ventilados de um ou mais recipientes anteriores.

O recipiente de cristalização 156 tem comunicação de fluido como dispositivo de separação sólido-líquido 190, o qual está adaptado parareceber, do recipiente de cristalização, uma mistura de suspensão de umproduto sólido, contendo ácido tereftálico e produtos secundários deoxidação em um licor-mãe de oxidação contendo ácido acético e água, epara separar um produto bruto sólido, contendo ácido tereftálico eprodutos secundários, do líquido. O dispositivo de separação 190 é umacentrífuga, um filtro a vácuo rotativo ou um filtro de pressão. Emimplementações desejáveis da invenção, o dispositivo de separação é umfiltro de pressão adaptado para troca de solvente por deslocamentopositivo sob pressão de um licor-mãe em um bolo de filtragem comlíquido de lavagem contendo água. O licor-mãe de oxidação que resultada separação sai do dispositivo de separação 190 no fluxo 191 paratransferência para um galão de licor-mãe 192. Grande parte do licormãe é transferida do galão 192 para o reator de oxidação 110 pararetorno à reação de oxidação de fase líquida de ácido acético, água,catalisador e produtos secundários da reação de oxidação dissolvidos oupresentes como partículas sólidas finas no licor-mãe. O produto brutosólido contendo ácido tereftálico e impurezas, contendo produtos secundários de oxidação da carga de alimentação de para-xileno, é levado, comou sem secagem e armazenamento intermediário, do dispositivo deseparação 190 para o recipiente de solução de purificação de reposição202 no fluxo 197. O produto bruto sólido é misturado em suspensão norecipiente de reposição 202 em solvente de reação de purificação, que,em sua totalidade ou apenas em parte, preferencialmente de cerca de 60até aproximadamente 100% em peso, consiste numa segunda faselíquida oriunda da separação de gás emitido de água e ácido acético emuma fase de vapor removida do reator 110 para a coluna 330 e produtossecundários da oxidação. Se usado, o solvente de reposição, como águadoce desmineralizada ou fluxos de reciclagem apropriados, como líquidocondensado de vapores resultantes de diminuição de pressão na cristalização de produto purificado de ácido tereftálico, como discutido abaixo,pode ser direcionado para o tanque de reposição 202 a partir do recipiente 204. A temperatura da mistura de suspensão no tanque de reposição é preferencialmente de cerca de 80 até aproximadamente 100°C.

O produto bruto é dissolvido para formar uma solução de reaçãode purificação por aquecimento, por exemplo, de cerca de 260 atéaproximadamente 290°C no tanque de reposição 202, ou pela passagempor trocadores de calor (não mostrado) ao ser transferido para o reatorde purificação 210. No reator 210, a solução de reação de purificaçãoentra em contato com hidrogênio sob pressão, preferencialmente varian-do entre cerca de 85 até aproximadamente 95 kg/cm2.

Uma parte da mistura de reação de purificação líquida é continu-amente removida do reator de hidrogenação 210 no fluxo 211 para orecipiente de cristalização 220, onde o ácido tereftálico e os níveisreduzidos de impurezas são cristalizados a partir da mistura de reaçãopor meio da redução da pressão sobre o líquido. A mistura de suspensãoresultante de ácido tereftálico purificado e líquido formado no recipiente220 é direcionada ao equipamento de separação sólido-líquido 230 nalinha de fluxo 221. Os vapores resultantes da redução de pressão noreator de cristalização podem ser condensados pela passagem portrocadores de calor (não mostrado) para resfriamento e o líquido conden-sado resultante pode ser redirecionado para o processo, por exemplo,como reciclagem para o tanque de reposição de alimentação de purifica-ção 202, através de linhas de transferência apropriadas (não mostradas).O ácido tereftálico purificado sai do dispositivo de separação 230 nofluxo 231. O dispositivo de separação sólido-líquido pode ser umacentrífuga, um filtro a vácuo rotativo, um filtro de pressão ou combina-ções de um ou mais destes. Uma segunda fase líquida removida dacoluna 330 pode ser direcionada para o dispositivo de separação comoum líquido de lavagem para a separação, de maneira a substituir oureduzir o uso de água desmineralizada para a lavagem final do produtopurificado.

O licor-mãe de purificação do qual o produto purificado sólido deácido tereftálico é separado no separador sólido-líquido 230 contémágua, pequenas quantidades, dissolvidas e suspensas, de ácido tereftáli-co e impurezas, incluindo produtos secundários hidrogenados de oxida-ção, dissolvidos ou suspensos no licor-mãe. De acordo com uma imple-mentação desejável do processo ilustrada na Figura 1, pelo menos umaparte, e preferencialmente todo ou substancialmente todo, o licor-mãe depurificação é direcionado no fluxo 233 à separação de gás emitido deoxidação na coluna de destilação de alta pressão 330 e introduzido aí. Olicor-mãe de purificação direcionado à coluna 330 é introduzido nacoluna em uma parte inferior desta, como em 344, para fornecer líquidode refluxo para a separação. A transferência do licor-mãe de purificaçãodo dispositivo de separação sólido-líquido 230 para a coluna de destilação de alta pressão também permite a reciclagem de ácido tereftálico eimpurezas no licor-mãe, como produtos secundários de ácido benzóico eácido p-toluico, para o reator de oxidação 110, onde são oxidados ouconvertidos em ácido tereftálico, enquanto o conteúdo de água do licormãe de purificação vaporiza e entre em refluxo na coluna de destilação,saindo em um gás pressurizado e/ou uma segunda fase líquida removidada coluna sem ter um impacto significativo no equilíbrio de água naoxidação. A transferência de licor-mãe de purificação do dispositivo deseparação sólido-líquido 230 para a coluna de destilação também reduzo volume de efluentes líquidos que precisa ser direcionado ao tratamentode dejetos líquidos e permite o retorno de um valioso ácido tereftálicopara a oxidação e, assim, a remoção deste para recuperação nos cristalizadores de oxidação 152 e 156.

O gás emitido de reação gerado pela oxidação de fase líquida dacarga de alimentação de para-xileno no recipiente reator 110 é removidodo reator através da saída 116 e direcionado no fluxo 111 para a separação na coluna 3330, a qual, como mostrado na Figura 2, representa umacoluna de destilação de alta pressão contendo várias bandejas, preferencialmente fornecendo cerca de 28 até aproximadamente 63 placasteóricas, e para a qual é fornecido líquido para refluxo através dasentradas 336 e 344. O fluxo de vapor da oxidação é introduzido nacoluna 330 preferencialmente a uma temperatura e sob uma pressão decerca de 150 até aproximadamente 225°C e cerca de 4 até aproximadamente 21 kg/cm2, respectivamente, e que não sejam substancialmentemenores que aquelas no reator de oxidação 110. Como descrito acima, aFigura 1 ilustra uma implementação desejável em que o líquido derefluxo introduzido na coluna consiste num licor-mãe de purificação apartir do qual ácido tereftálico purificado sólido é separado em umdispositivo de separação sólido-líquido 230. A coluna 330 inclui 80bandejas, sendo que cerca de 50 até aproximadamente 70 das quaisestão dispostas abaixo da entrada de refluxo 344, e o restante posicionado acima da entrada de refluxo 344, mas, abaixo da introdução de umsegundo líquido de refluxo em 336. As entradas 336 e 344 estão posicionadas de maneira que estejam separadas por bandejas correspondendo a pelo menos três estágios de equilíbrio teóricos, e preferencialmentea cerca de 3 até aproximadamente 20 desses estágios. De acordo com implementações desejáveis da invenção, como representada na Figura 1,o líquido de refluxo fornecido à coluna em 336 é preferencialmente umlíquido condensado recuperado por meio de condensação de uma segunda fase de vapor de alta pressão e temperatura removida da coluna dedestilação 330 na zona de condensação 350 e direcionada à coluna no fluxo 335, enquanto o líquido de refluxo fornecido na entrada de refluxo344, do fluxo 233, é preferencialmente um licor-mãe de purificaçãodirecionado à coluna para esse uso vindo da separação sólido-líquido deum produto purificado da oxidação de fase líquida. O refluxo fornecido àcoluna na entrada preferencialmente fornece cerca de 70 até aproximadamente 85% do fluxo volumétrico do líquido de refluxo adicionado àcoluna nas entradas 344 e 336.

Uma primeira fase líquida rica em ácido acético para a oxidaçãode fase líquida recuperada do gás de alta pressão introduzido na coluna330, junto com produtos secundários de oxidação de para-xileno, comoácido benzóico e ácido p-toluico alocados à fase líquida na coluna 330, écoletada era uma parte inferior da coluna. Uma segunda fase líquida, aqual é predominantemente feita de água, mas que também contémpequenas quantidades de produtos secundários de ácido benzóico eácido p-toluico alocados à fase líquida, é coletada e removida da colunaem uma saída de dreno lateral, 345. Um segundo vapor de alta pressão,contendo vapor de água, componentes incondensáveis do gás emitido daoxidação e produtos secundários de ácido acético, como metanol eacetato de metila preferencialmente alocados à fase gasosa, é removidoda coluna como um gás de saída através da saída de topo 334. A primei-ra fase líquida rica em ácido acético, resultante da separação na colunade destilação 330, sai da coluna por uma parte inferior desta e, preferen-cialmente, é retornada direta ou indiretamente ao reator de oxidação110, como no fluxo 331. O retorno da fase líquida para a oxidaçãofornece ácido acético solvente de reposição para a reação de oxidação ereduz a perda de carga de alimentação ao permitir a conversão paraprodutos desejados de intermediários e produtos secundários condensa-dos da fase de vapor, bem como daqueles reciclados do licor-mãe depurificação para a coluna. A segunda fase líquida retirada da colunapela saída de dreno lateral 345 é direcionada ao recipiente de reposiçãode solução de purificação 202, no fluxo 357, para uso na formação damistura de suspensão de produto bruto e de solução de reação depurificação que é direcionada ao reator de purificação 210. Outrosrecipientes de purificação, equipamentos de recebimento de líquido eusos para os quais a segunda fase líquida rica em água possa ser dire-cionada incluem o recipiente de cristalização 220, para uso como solven-te make-up limpo, de maneira a substituir o líquido de reação de purifi-cação vaporizado no cristalizador, e o dispositivo de separação sólido-líquido 230, para uso como líquido de lavagem ou seal flush. O líquidocondensado também é apropriado para usos fora da etapa de purifica-ção, como líquido de lavagem para filtros de troca de solvente.

O gás de saída retirado da coluna na saída 334 é direcionado aosmeios de condensação 350, os quais, como mostrado na Figura 1,incluem os condensadores 352 e 362, e o tambor de desligamento(disengagement drum) 372. Preferencialmente, a condensação é realiza-da de maneira que a água do condensado líquido a uma temperatura decerca de 40 até aproximadamente 60°C é recuperada em pelo menos umestágio. Na implementação ilustrada na figura, a condensação é realiza-da por troca de calor indireta nos meios de condensação 352, com aágua a uma temperatura de cerca de 120 até aproximadamente 170°C, eo condensado líquido resultante é direcionado à coluna 330 no fluxo 355para adição na entrada de refluxo 336. O líquido e o gás não condensa-do do condensador 352 são direcionados ao condensador 362, no fluxo361, para condensação usando água resfriada a uma temperatura decerca de 30 até aproximadamente 40°C. O efluente de gás e líquido docondensador 362 é direcionado no fluxo 363 ao galão 372, em que olíquido condensado contendo água é coletado e removido no fluxo 373, eque pode ser direcionado para outros usos, como líquido de seal flush oupara ejetar um fluxo. Um gás de exaustão de um condensador sobpressão é retirado como no fluxo 375. A água usada como fluido detroca de calor para a condensação do segundo gás de alta pressãooriundo da coluna de destilação 330 é aquecida por troca de calor nosmeios de condensação 350 para gerar vapor pressurizado, que pode serdirecionado para um dispositivo de recuperação de energia, como umaturbina a vapor 450, na implementação do processo mostrado na Figura1. A condensação usando dois ou mais condensadores em série utili-zando fluidos de troca de calor em temperaturas sucessivamente maisbaixas permite a geração de vapor sob diferentes pressões, permitindoassim eficiência no uso do vapor nas diferentes pressões ao combiná-lascom diferentes entradas de calor e nas operações em que o vapor éusado. O gás de exaustão da condensação não condensado removido nofluxo 375 consiste em componentes incondensáveis, como oxigênio nãoconsumido na oxidação, nitrogênio do ar usado como fonte de oxigêniopara a oxidação, óxidos de carbono desse ar e de reações na oxidação,traços de para-xileno não reagido e seus produtos secundários, acetatode metila e metanol, e brometo de metila formado do promotor de bromousado na oxidação. Na implementação ilustrada na Figura, o gás nãocondensado está substancialmente livre de vapor de água graças àcondensação substancialmente completa em líquido condensado recuperado nos meios de condensação.

O gás de exaustão não condensado dos meios de condensação350 está sob uma pressão de cerca de 10 até aproximadamente 15kg/cm2 e pode ser transferido diretamente para um dispositivo derecuperação de energia ou para um dispositivo de controle de poluiçãopara a remoção de espécies corrosivas e combustíveis antes da recuperação de energia. Como mostrado na in Figura 1, o gás não condensado éprimeiramente direcionado para tratamento para remover materiais dealimentação que não reagiram e traços de ácido acético solvente e/ouprodutos de reação destes que ainda permanecem no gás. Assim, o gásnão condensado é transferido no fluxo 375 para um absorvedor de altapressão 380 para absorção do para-xileno, do ácido acético, do metanol edo acetato de metila sem a perda substancial de pressão. A torre deabsorção 380 é adaptada para receber o gás substancialmente esvaziadode água remanescente após a condensação e para a separação de paraxileno, ácido acético solvente e seus produtos de reação da oxidação dogás por meio de agentes de captação líquidos. Uma configuração deabsorvedor preferida, ilustrada na Figura, consiste numa torre 380 tendodiversos leitos, bandejas ou enchimentos estruturados dispostos inter-namente (não mostrado) para fornecer superfície para a transferência demassa entre as fases líquida e gasosa. As entradas (não mostradas) paraa adição de um agente de captação no absorvedor nos fluxos 381 e 383,respectivamente, estão dispostas em uma ou mais partes superiores euma ou mais partes inferiores da torre. O absorvedor também incluiuma saída superior 382, pela qual um gás que foi submetido a agentesde captação, está sob pressão e contém componentes incondensáveis dogás que entrou no absorvedor é removido no fluxo 385, e uma saídainferior 384 para a remoção de um fluxo líquido ácido acético para o qualcomponentes da fase gasosa contendo um ou mais entre para-xileno,ácido acético, metanol e/ou acetato de metila foram captados. Umlíquido de fundo é removido de uma parte inferior da torre e é direciona-do a um recipiente de reação 110 para reuso de componentes recuperados.

O gás pressurizado removido dos meios de condensação 350 ou,como mostrado na Figura 1, da saída 382 do absorvedor de alta pressão,pode ser direcionado para os meios de controle de poluição, como em390, para a conversão de componentes orgânicos e monóxido de carbonono gás do condensador ou do absorvedor em dióxidos de carbono e água.Um meio de controle de poluição preferido é uma unidade de oxidaçãocatalítica adaptada para receber o gás, opcionalmente aquecendo-o parapromover combustão, e direcionar o gás para entrar em contato com umcatalisador estável em altas temperaturas disposto num suporte celularou de outro tipo, de maneira que o fluxo de gás pelo dispositivo não ésubstancialmente afetado. O gás de topo do absorvedor 380 é direciona-do para o sistema de controle de poluição 390, o qual inclui o pré-aquecedor 392 e a unidade de oxidação catalítica 394. O gás é aquecidoaté uma faixa entre cerca de 250 e aproximadamente 450°C no pré-aquecedor e passado sob uma pressão de cerca de 10 até aproximadamente 15 kg/cm2 para a unidade de oxidação 394, onde os componentese produtos secundários orgânicos são oxidados em compostos maisapropriados para um gerenciamento ambiental benéfico.

O gás de alta pressão oxidado é direcionado da unidade deoxidação catalítica 394 para o expansor 400, que está conectado aogerador 420. A energia do gás de alta pressão oxidado é convertida emtrabalho no expansor 400 e esse trabalho é convertido em energiaelétrica no gerador 420. O gás expandido sai do expansor e pode serliberado na atmosfera, de preferência após a captação cáustica e/ououtros tratamentos para gerenciar de maneira apropriada essas liberações.

Claims

"Processos de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticose Equipamentos de Separação dos Componentes de Gás"

1. - Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, carac-terizado por que consiste em fazer um material de alimentação, conten-do pelo menos um precursor de hidrocarboneto aromático para o ácido,entrar em contato com oxigênio gasoso numa mistura de reação deoxidação de fase líquida, contendo solvente de ácido monocarboxílico eágua, na presença de uma composição catalisadora, contendo pelomenos um componente de metal pesado, numa zona de reação a tempe-ratura e pressão elevadas eficazes para manter a mistura de reação deoxidação de fase líquida e formar um ácido carboxílico aromático eimpurezas que consistem em produtos secundários de reação dissolvi-dos ou suspensos na mistura de reação de fase líquida e uma fase devapor de alta pressão contendo ácido monocarboxílico solvente, água,pequenas quantidades de precursor de hidrocarboneto aromático eprodutos secundários de oxidação do precursor e do ácido monocarboxí-lico solvente; transferir a fase de vapor de alta pressão removida da zonade reação para uma zona de separação capaz de separar substancial-mente o ácido monocarboxílico solvente, a água e os produtos secundá-rios de oxidação em pelo menos uma primeira fase líquida rica em ácidomonocarboxílico solvente, pelo menos uma segunda fase líquida rica emágua que é substancialmente isenta de ácido monocarboxílico solvente epelo menos uma segunda fase de vapor de alta pressão esvaziada deácido monocarboxílico solvente contendo vapor de água, de maneira queos produtos secundários da oxidação do precursor de hidrocarbonetoaromático sejam preferencialmente alocados à primeira fase líquida e osprodutos secundários da oxidação do ácido monocarboxílico solventesejam preferencialmente alocados à segunda fase de vapor de altapressão; e remover da zona de separação, em fluxos separados, aprimeira fase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente, a segundafase líquida rica em água que é substancialmente isento de ácidomonocarboxílico solvente e produtos secundários deste e a segunda fasede vapor de alta pressão que é substancialmente isenta de produtossecundários da oxidação do precursor de hidrocarboneto aromático.

2. - Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por que compreende aindaa separação do ácido monocarboxílico solvente, da água e dos produtossecundários de oxidação na zona de separação em etapas que consistemem direcionar a fase de vapor de alta pressão removida da zona dereação para um primeiro estágio do dispositivo de separação e umlíquido de refluxo para um terceiro estágio do dispositivo de separação,de maneira que o fluxo da fase de vapor do primeiro estágio para osegundo estágio e, depois, para o terceiro estágio da zona de separaçãofique em contato com um fluxo em contracorrente da fase líquida derefluxo que vai do terceiro estágio para o segundo estágio e, depois, parao terceiro estágio da zona de separação; separar substancialmente águae ácido monocarboxílico solvente nas fases de vapor e líquido de refluxoque estão fluindo em contracorrente no primeiro estágio, de forma quesejam formadas uma primeira fase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente e uma fase de vapor de alta pressão intermediária esvaziadade ácido monocarboxílico solvente; separar substancialmente água eprodutos secundários nas fases de vapor e de líquido de refluxo fluindoem contracorrente no segundo estágio, de modo que os produtos secundários precursor de hidrocarboneto aromático sejam removidos para afase líquida de refluxo e uma segunda fase de vapor de alta pressãointermediária contendo vapor de água substancialmente livre de ácidomonocarboxílico solvente e produtos secundários do precursor dehidrocarboneto aromático seja formada; e separar substancialmenteágua e produtos secundários de ácido monocarboxílico solvente nasfases de vapor e líquido de refluxo que estão fluindo em contracorrenteno terceiro estágio, de maneira que uma segunda fase líquida rica emágua substancialmente isenta de ácido monocarboxílico solvente eprodutos secundários deste e uma segunda fase de vapor de alta pressão que contém vapor de água e produtos secundários de ácido mono-carboxílico solvente e substancialmente livre de produtos secundáriosdo precursor de hidrocarboneto aromático sejam formadas.

3. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 2, caracterizado por que compreende aindaa retirada da zona de separação de uma segunda fase líquida contendoágua substancialmente isenta de ácido monocarboxílico solvente eprodutos secundários deste.

4.Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 3, caracterizado por que consiste ainda nodirecionamento de uma segunda fase líquida retirada da zona de separação para uma zona de purificação de ácido carboxílico aromático, demaneira que pelo menos um líquido contendo água na zona de purificação consista na segunda fase líquida.

5. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 2, caracterizado por que o primeiro estágiodo dispositivo de separação consiste em estágios de equilíbrio teóricoscapazes de separar água e ácido monocarboxílico solvente na fase devapor de alta pressão transferida para a zona de separação, de formaque pelo menos cerca de 95 % em peso de ácido monocarboxílico solvente seja removido para o líquido de refluxo no primeiro estágio.

6. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 2, caracterizado por que é fornecido umlíquido de refluxo ao primeiro estágio da zona de separação.

7.Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 6, caracterizado por que o líquido de refluxofornecido ao primeiro estágio consiste num licor-mãe de purificaçãodirecionado à zona de separação a partir da zona de purificação.

8.Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 2, caracterizado por que o líquido de refluxofornecido ao terceiro estágio da zona de separação consiste num líquidocondensado da segunda fase de vapor de alta pressão contendo vapor deágua e produtos secundários do ácido monocarboxílico solvente esubstancialmente livre de produtos secundários do precursor de hidro-carboneto aromático.

9. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por que o precursor dehidrocarboneto aromático é o para-xileno, o solvente de ácido monocarboxílico consiste em ácido acético, a segunda fase líquida removida dazona de separação consiste em água substancialmente isenta de ácidomonocarboxílico solvente, metanol e acetato de metila, e a segunda fasede vapor de alta pressão consiste em vapor de água substancialmenteisento de ácido p-toluico.

10. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado por que compreende aindaa condensação de uma segunda fase de vapor de alta pressão contendoágua que é substancialmente isenta de produtos secundários da oxidação de precursor de hidrocarboneto aromático removida da zona deseparação para formar um líquido condensado contendo água e um gásde exaustão da condensação de alta pressão e para recuperar pelomenos um produto secundário de ácido monocarboxílico solvente do gásde exaustão de condensação de alta pressão.

11.- Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 4 ou 7, caracterizado por que um processopara purificar um ácido carboxílico aromático impuro na zona depurificação consiste nas etapas de(a) formar uma solução de reação de purificação contendo ácidocarboxílico aromático e impurezas dissolvidos ou misturados em suspensão em um líquido contendo água;(b) fazer uma solução de reação de purificação contendo ácidocarboxílico aromático e impurezas em um líquido contendo água aelevadas temperatura e pressão entrar em contato com hidrogênio napresença de um catalisador de hidrogenação para formar uma misturade reação de purificação líquida;(c) recuperar de uma mistura de reação de purificação líquidacontendo ácido carboxílico aromático e impurezas um produto purificado sólido contendo ácido carboxílico aromático com níveis reduzidos deimpurezas e um licor-mãe de purificação;(d) lavar com pelo menos um líquido contendo água um produtode ácido carboxílico aromático purificado sólido recuperado de umamistura de reação de purificação líquida contendo o ácido carboxílicoaromático, impurezas e um líquido contendo água.

12. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Âromáticos,caracterizado por que consiste nas etapas de pelo menos uma oxidaçãode fase líquida que consiste em fazer o material de alimentação contendopelo menos um hidrocarboneto aromático substituído em que os substituintes são oxidáveis em grupos de ácido carboxílico entrar em contatocom oxigênio gasoso numa mistura de reação de oxidação de faselíquida contendo ácido monocarboxílico solvente e água na presença deuma composição catalisadora contendo pelo menos um componente demetal pesado em uma zona de reação à temperatura e pressão elevadaseficazes em manter a mistura de reação de oxidação e formar um ácidocarboxílico aromático e impurezas contendo produtos secundários dereação dissolvidos ou suspensos na mistura de reação de oxidação defase líquida e uma fase de vapor de alta pressão contendo água, ácidomonocarboxílico que não reagiu, hidrocarboneto aromático substituídoque não reagiu, oxigênio e produtos secundários da reação; epelo menos uma purificação que consiste em fazer entrar emcontato com hidrogênio à temperatura e pressão elevadas na presençade um catalisador que consiste num metal catalisador de hidrogenação,uma solução de reação de purificação contendo um líquido que consisteem água e tem dissolvido em si ácido carboxílico aromático e impurezasrecuperadas da mistura de reação de oxidação de fase líquida paraformar uma mistura de reação de purificação líquida contendo o ácidocarboxílico aromático e impurezas hidrogenadas dissolvidas em umlíquido contendo água; epelo menos uma separação de gás emitido que consiste emtransferir uma fase de vapor de alta pressão removida da zona de reaçãode pelo menos uma oxidação de fase líquida para uma zona de separa-ção capaz de substancialmente separar ácido monocarboxílico solvente,água e produtos secundários de oxidação em pelo menos uma primeirafase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente, pelo menos umasegunda fase líquida rica em água que é substancialmente livre de ácidomonocarboxílico solvente e pelo menos uma segunda fase de vapor dealta pressão esvaziada de ácido monocarboxílico solvente contendovapor de água, de maneira que os produtos secundários da oxidação doprecursor de hidrocarboneto aromático são preferencialmente alocados àprimeira fase líquida e os produtos secundários da oxidação ácidomonocarboxílico solvente são preferencialmente alocados à segunda fasede vapor de alta pressão, e remover da zona de separação uma segundafase líquida rica em água que é substancialmente livre ácido monocar-boxílico solvente e produtos secundários da oxidação deste e umasegunda fase de vapor de alta pressão que é substancialmente livre deprodutos secundários da oxidação do precursor de hidrocarbonetosaromáticos; epelo menos uma etapa que consiste em direcionar uma segundafase líquida rica em água que é substancialmente livre de ácido mono-carboxílico solvente e produtos secundários da oxidação deste removidada zona de separação em pelo menos uma separação de gás emitidopara uma zona de purificação ou para recuperação, separação oulavagem de um produto que consiste no líquido condensado.

13.Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 12, caracterizado por que pelo menos umapurificação consiste numa etapa que consiste em dissolver em umlíquido contendo água o produto sólido contendo ácido carboxílicoaromático e impurezas contendo produtos secundários de oxidaçãorecuperados da mistura de reação de oxidação líquida em pelo menosuma oxidação de fase líquida para formar a solução de purificação e olíquido que contém água consiste numa segunda fase líquida rica emágua que é substancialmente livre de ácido monocarboxílico solvente eprodutos secundários da oxidação deste removido da zona de separaçãoem pelo menos uma separação de gás emitido.

14. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 12, caracterizado por que pelo menos umapurificação consiste numa etapa que consiste em formar uma misturade suspensão em um líquido contendo água de um produto sólidocontendo ácido carboxílico aromático e níveis reduzidos de impurezasrecuperado da mistura de reação de purificação líquida e o líquido quecontém água consiste numa segunda fase líquida rica em água que ésubstancialmente isenta de ácido monocarboxílico solvente e produtossecundários da oxidação deste removida da zona de separação em pelomenos uma separação de gás emitido.

15. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 12, caracterizado por que pelo menos umapurificação consiste numa etapa que consiste em lavar com um líquidocontendo água um produto sólido contendo ácido carboxílico aromáticocom níveis reduzidos de impurezas recuperado da mistura de reação depurificação líquida e o líquido que contém água consiste numa segundafase líquida rica em água que é substancialmente isenta de ácidomonocarboxílico solvente e produtos secundários da oxidação desteremovida da zona de separação em pelo menos uma separação de gásemitido

16. - Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 12, caracterizado por que consiste aindaem pelo menos uma etapa em que uma forma pura sólida de ácidocarboxílico aromático com níveis reduzidos de impurezas e um licor-mãede purificação são recuperados de uma reação de mistura de purificaçãolíquida em pelo menos uma purificação e o licor-mãe de purificação édirecionado a pelo menos uma separação de gás emitido, de maneiraque um líquido de refluxo fornecido à zona de separação consista nolicor-mãe de purificação.

17. - Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 12, caracterizado por que compreendeainda a condensação de uma segunda fase de vapor de alta pressãocontendo água que é substancialmente livre de produtos secundários daoxidação do precursor de hidrocarboneto aromático removida da zona deseparação em pelo menos uma separação de gás emitido para forma umlíquido condensado contendo água.

18. - Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 17, caracterizado por que consiste ainda nodirecionamento do líquido condensado contendo água à zona de separa-ção em pelo menos uma separação de gás emitido, de maneira que umlíquido de refluxo fornecido à zona de separação consiste num líquidocondensado contendo água.

19. - Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 12, caracterizado por que compreendeainda a recuperação de energia de uma segunda fase de vapor de altapressão contendo água que é substancialmente isenta de produtossecundários da oxidação do precursor de hidrocarboneto aromáticoremovida da zona de separação em pelo menos uma separação de gásemitido.

20. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 12, caracterizado por que o hidrocarbonetoaromático substituído em pelo menos uma oxidação de fase líquida é opara-xileno e o ácido monocarboxílico solvente na oxidação de faselíquida consiste em ácido acético.

21. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 20, caracterizado por que a segunda faselíquida que é substancialmente isenta de ácido monocarboxílico solventee produtos secundários da oxidação deste removida da zona de separação em pelo menos uma separação de gás emitido é substancialmenteisenta de ácido acético, metanol e acetato de metila e a segunda fase devapor de alta pressão removida da zona de separação é substancialmente isenta de ácido p-toluico.

22. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 12, caracterizado por que compreendeainda a condensação de uma segunda fase de vapor de alta pressãocontendo água que é substancialmente isenta de produtos secundáriosde oxidação do precursor de hidrocarboneto aromático removida da zonade separação em pelo menos uma separação de gás emitido para formarum líquido condensado contendo água e um gás de exaustão de condensação de alta pressão e recuperar pelo menos um produto secundário doácido monocarboxílico solvente, do material de alimentação aromáticoque não reagiu ou combinações destes do gás de exaustão de condensação de alta pressão.

23. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,caracterizado por que consiste nas etapas de(a) fazer um material de alimentação contendo um precursor dehidrocarboneto aromático do ácido carboxílico aromático entrar emcontato com oxigênio gasoso em uma mistura de reação de oxidação defase líquida contendo ácido monocarboxílico solvente e água na presença de uma composição catalisadora contendo um componente de metalpesado numa zona de reação à temperatura e pressão elevadas paramanter a mistura de reação líquida e para formar um ácido carboxílicoaromático e impurezas contendo produtos secundários do hidrocarboneto aromático substituído dissolvidos ou suspensos na mistura de reaçãode oxidação de fase líquida e uma fase de vapor de alta pressão queconsiste em ácido monocarboxílico solventes, água, produtos secundários do hidrocarboneto aromático substituído e produto secundários doácido monocarboxílico solvente,(b) recuperar de uma mistura de reação de fase líquida um produto sólido contendo ácido carboxílico aromático e impurezas contendoprodutos secundários de reação;(c) dissolver ou suspender o produto sólido recuperado da mistura de reação de oxidação de fase líquida contendo ácido carboxílicoaromático e impurezas contendo produtos secundários do hidrocarboneto aromático substituído em um líquido contendo água, pelo menos umaparte do qual consiste numa segunda fase líquida recuperada de acordocom a etapa (g), para formar uma solução de purificação;(d) fazer a solução de purificação à elevada temperatura e pressão entrar em contato com hidrogênio na presença de um catalisador dehidrogenação para formar uma mistura de reação de purificação líquida;(e) recuperar da mistura de reação de purificação líquida umproduto purificado sólido contendo ácido carboxílico aromático comníveis reduzidos de impurezas e um licor-mãe de purificação contendoágua e pequenas quantidades de produtos secundários do precursor dehidrocarboneto aromático substituído, derivados hidrogenados deste oucombinações destes;(f) transferir uma fase de vapor de alta pressão da etapa (a) contendo ácido monocarboxílico solvente, vapor de água, produtos secundários do hidrocarboneto aromático substituído e produtos secundários doácido monocarboxílico solvente para uma zona de separação supridacom líquido de refluxo e capaz de substancialmente separar ácidomonocarboxílico solvente, água e produtos secundários em pelo menosuma primeira fase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente, pelomenos uma segunda fase líquida rica em água que é substancialmentelivre de ácido monocarboxílico solvente e pelo menos uma segunda fasede vapor de alta pressão esvaziada de ácido monocarboxílico solventecontendo vapor de água, de maneira que os produtos secundários daoxidação do hidrocarboneto aromático substituído sejam preferencialmente alocados à primeira fase líquida e os produto secundários daoxidação do ácido monocarboxílico solvente sejam preferencialmentealocados à segunda fase de vapor de alta pressão;(g) remover da zona de separação em fluxos separados uma primeira fase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente, uma segundafase líquida rica em água que é substancialmente livre de ácido mono-carboxílico solvente e produtos secundários da oxidação deste e umasegunda fase de vapor de alta pressão que é substancialmente livre deprodutos secundários do precursor de hidrocarboneto aromático;(h) direcionar a segunda fase líquida rica em água que é substancialmente livre de ácido monocarboxílico solvente e produtos secundários deste removida da zona de separação na etapa (g) para pelomenos uma das etapas (c), (d) ou (e), de maneira que o líquido contendoágua em pelo menos uma das etapas (c), (d) ou (e) consista na segundafase líquida.

24. - Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 23, caracterizado por que consiste ainda nodirecionamento do licor-mãe de purificação de acordo com a etapa (e)para a etapa (f), de maneira que o líquido de refluxo fornecido à zona deseparação na etapa (f) consista no licor-mãe de purificação.

25. - Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 23, caracterizado por que compreendeainda a recuperação de um líquido condensado que contém água dasegunda fase de vapor de alta pressão substancialmente isenta deprodutos secundários do precursor de hidrocarboneto aromático remo-vido da zona de separação de acordo com a etapa (g).

26. - Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 23, caracterizado por que consiste ainda nodirecionamento do líquido condensado contendo água recuperado dasegunda fase de vapor de alta pressão para a etapa (f), de maneira que olíquido de refluxo fornecido à zona de separação na etapa (f) consista nolíquido condensado.

27. - Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 26, caracterizado por que consiste ainda nodirecionamento do licor-mãe recuperado de acordo com a etapa (e) paraa etapa (f), de forma que o líquido de refluxo fornecido à zona de separa-ção na etapa (f) consista no licor-mãe de purificação.

28. - Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 27, caracterizado por que é fornecido umlíquido de refluxo contendo o líquido condensado à zona de separaçãonuma parte superior desta.

29. - Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 28, caracterizado por que é fornecido umlíquido de refluxo contendo o licor-mãe de purificação à zona de separa-ção numa parte inferior desta.

30. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 27, caracterizado por que é fornecido umlíquido de refluxo contendo o licor-mãe de purificação à zona de separação numa parte inferior desta.

31. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 30, caracterizado por que a segunda faselíquida removida da zona de separação de acordo com a etapa (g) éremovida da zona de separação a partir de uma parte intermediáriadesta, entre as partes superior e inferior.

32. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 25, caracterizado por que compreendeainda a recuperação de energia a partir de uma segunda fase de vaporde alta pressão substancialmente isenta de produtos secundários doprecursor de hidrocarboneto aromático removida da zona de separaçãode acordo com a etapa (g).

33. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 23, caracterizado por que compreendeainda a recuperação de energia a partir da segunda fase de vapor de altapressão substancialmente isenta de produtos secundários do precursorde hidrocarboneto aromático removida da zona de separação de acordocom a etapa (g).

34. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 33, caracterizado por que a energia érecuperada na forma de trabalho.

35. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a reivindicação 33, caracterizado por que a energia érecuperada na forma de calor.

36. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com qualquer das reivindicações de 23 a 35, caracterizado porque o hidrocarboneto aromático substituído é para-xileno e o ácidomonocarboxílico solvente consiste em ácido acético.

37. Processo de Produção de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com qualquer das reivindicações de 23 a 35, caracterizado porque a segunda fase líquida removida da zona de separação na etapa (g) ésubstancialmente isenta de ácido acético, metanol e acetato de metila ea segunda fase de vapor de alta pressão removida da zona de separaçãoé substancialmente isenta de ácido p-toluico.

38. Equipamentos de Separação dos Componentes de Gás, emitidode reator gerado na produção de ácidos carboxílicos aromáticos poroxidação em fase líquida de carga de hidrocarboneto aromático numamistura de reação de fase líquida contendo um recipiente substancialmente colunar, substancialmente fechado, que define um volume interior e caracterizado por que contémpelo menos uma entrada inferior de gás para receber e direcionarpara um primeiro estágio de uma zona de fracionamento uma fase devapor de topo de alta pressão removida do recipiente de reação paraoxidação de fase líquida de um material de alimentação de hidrocarboneto aromático substituído com oxigênio gasoso numa mistura dereação de fase líquida contendo ácido monocarboxílico solvente e águasob condições tais que a mistura de reação de fase líquida seja mantidae uma fase de vapor de topo de alta pressão contendo vapores de ácidomonocarboxílico solvente e água seja gerada no recipiente de reação; euma zona de fracionamento dentro do volume interior do recipiente para fazer as fases líquida e gasosa entrarem em contato em fluxocontracorrente em vários estágios de equilíbrio teóricos e compreendendouma primeira parte que é capaz de substancialmenteseparar água e ácido monocarboxílico solvente na fase de vapor de altapressão em contato com um fluxo em contracorrente de líquido derefluxo contendo componentes de um líquido de refluxo recebido de umestágio intermediário da zona de fracionamento, de maneira que sejaremovida uma primeira fase líquida rica em ácido monocarboxílicosolvente para o líquido de refluxo e uma fase de vapor de alta pressãointermediária esvaziada de ácido monocarboxílico solvente seja formada,sendo que a primeira parte tem comunicação de fluxo com a parteintermediária da zona de fracionamento para o recebimento de umlíquido de refluxo e passagem de uma primeira fase de vapor intermedi-ária para lá e contém os meios para direcionar o líquido de refluxo parao qual a primeira fase líquida é removida para um reservatório delíquidos; euma parte intermediária que é capaz de separar águaprodutos secundários da oxidação de fase líquida do material de alimen-tação do hidrocarboneto aromático substituído na primeira fase devapor intermediária em contato com um fluxo em contracorrente delíquido de refluxo contendo componentes líquidos de um líquido derefluxo recebido de uma parte superior do dispositivo de separação, demaneira que os produtos secundários do precursor de hidrocarbonetoaromático sejam removidos para o líquido de refluxo e uma segunda fasede vapor intermediária de alta pressão contendo vapor de água substan-cialmente livre de ácido monocarboxílico solvente e produtos secundá-rios do precursor de hidrocarboneto aromático seja formada, sendo quea parte intermediária tem comunicação de fluxo com uma parte superiorda zona de fracionamento para o recebimento de líquido de refluxo daí epassagem de uma segunda fase de vapor intermediária para lá; euma parte superior que é capaz de substancialmenteseparar água e produtos secundários da oxidação de fase líquida doácido monocarboxílico solvente em pelo menos uma segunda fase devapor intermediária e um líquido de refluxo fornecido à parte superiorem contato com um fluxo em contracorrente de líquido de refluxo, demaneira que a segunda fase líquida contendo água substancialmentelivre de ácido monocarboxílico solvente e produtos secundários desteseja removida para o líquido de refluxo e uma segunda fase de vapor dealta pressão contendo vapor de água e produtos secundários do ácidomonocarboxílico solvente e substancialmente livre de produtos secundários do precursor de hidrocarboneto aromático seja formada, sendo quea parte superior contém meios de coleta em uma parte mais baixca delapara coletar pelo menos uma parte do líquido de refluxo para o qual asegunda fase líquida é removida; e;um reservatório de líquidos para receber da primeira parte dazona de fracionamento o líquido de refluxo para o qual a primeira faselíquida foi removida; epelo menos uma saída de líquido em comunicação com o reservatório de líquidos para remover líquido do aparato; epelo menos uma entrada de líquido para a introdução do líquidode refluxo em uma região superior da parte superior da zona de fracionamento; epelo menos uma entrada de líquido para introduzir um líquido derefluxo em uma região superior da parte inferior da zona de fracionamento; epelo menos uma saída de líquido em comunicação com os meiosde coleta para remover do dispositivo pelo menos uma parte do líquidode refluxo para o qual a segunda fase líquida é removida.

39. Equipamentos de Separação dos Componentes de Gás, deacordo com a reivindicação 38, caracterizado por que a zona de fracionamento fornece cerca de 20 até aproximadamente 80 estágios deequilíbrio teórico.

40. Equipamentos de Separação dos Componentes de Gás, deacordo com a reivindicação 38, caracterizado por que a primeira parteda zona de fracionamento é capaz de separar água e ácido monocarboxílico solvente na fase de vapor de alta pressão, de forma que pelo menoscerca de 95% em peso do ácido monocarboxílico solvente seja removidopara o líquido de refluxo.

41. Equipamentos de Separação dos Componentes de Gás, deacordo com a reivindicação 38, caracterizado por que pelo menos umasaída em comunicação com os meios de coleta e pelo menos umaentrada para a introdução do líquido de refluxo em uma região superiorda parte inferior da zona de fracionamento estão separadas por cerca de-1 até aproximadamente 10 estágios de equilíbrios teóricos.

42. Equipamentos de Separação dos Componentes de Gás, deacordo com a reivindicação 38, caracterizado por que pelo menos umasaída em comunicação com os meios de coleta e pelo menos umaentrada para a introdução do líquido de refluxo em uma região superiorda parte superior da zona de fracionamento estão separadas por cercade 1 até aproximadamente 10 estágios de equilíbrios teóricos.

43. Equipamentos de Separação dos Componentes de Gás, deacordo com qualquer uma das reivindicações de 38 a 42, caracterizadopor que é na forma de pelo menos uma coluna de destilação.

44. Equipamentos de Separação dos Componentes de Gás, deacordo com a reivindicação 43, caracterizado por que compreendeainda um recipiente de reação para oxidação de fase líquida de ummaterial de alimentação de hidrocarboneto aromático substituído comoxigênio gasoso em uma mistura de reação de fase líquida contendoácido monocarboxílico solvente e água sob condições tais que umamistura de reação de fase líquida seja mantida e uma fase de vapor detopo de alta pressão contendo vapores de ácido monocarboxílico solventee água seja gerada no recipiente de reação, sendo que o recipiente dereação contém pelo menos uma saída de gás para remover uma fase devapor de topo de alta pressão daí com comunicação de fluxo com pelomenos uma entrada de gás para receber e direcionar a fase de vapor detopo de alta pressão para o primeiro estágio da zona de fracionamento.

45. Equipamentos de Separação dos Componentes de Gás, deacordo com qualquer uma das reivindicações de 38 a 42, caracterizadopor que compreende ainda num recipiente de reação para oxidação defase líquida de um material de alimentação de hidrocarboneto aromáticosubstituído com oxigênio gasoso em uma mistura de reação de faselíquida contendo ácido monocarboxílico solvente e água sob condiçõestais que uma mistura de reação de fase líquida seja mantida e uma fasede vapor de topo de alta pressão contendo vapores de ácido monocarbo-xílico solvente e água seja gerada no recipiente de reação, sendo que orecipiente de reação contém pelo menos uma saída de gás para removeruma fase de vapor de topo de alta pressão daí com comunicação de fluxocom pelo menos uma entrada de gás para receber e direcionar a fase devapor de topo de alta pressão para o primeiro estágio da zona de fracionamento.