DE2835375C3

DE2835375C3 - Verfahren zur Gewinnung einer Terephthalsäuresuspension mit verringertem Gehalt an Verunreinigungen durch Behandlung mit einem Flüssigkeitszyklon

Info

Publication number: DE2835375C3
Application number: DE2835375A
Authority: DE
Inventors: Shigemi Iwakuni Yamaguchi Shiraki
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 1977-08-12
Filing date: 1978-08-11
Publication date: 1982-01-21
Also published as: GB2003862A; US4212995A; FR2399997A1; GB2003862B; JPS5931491B2; FR2399997B1; DE2835375B2; JPS5432431A; DE2835375A1

Description

Temperatur unterhalb des Siedepunktes des darin enthaltenen Lösungsmittels gekühlt und dann zur Trennung in Terephthalsäureteilchen und Mutterlauge zentrifugiert Verunreinigungen, wie beispielsweise der Katalysator, Oxidationszwischenprodukte und in der Suspension enthaltene gefärbte Substanzen werden in dem Lösungsmittel gelöst, während die Suspension noch heiß ist. Wenn jedoch die Suspension auf eine Temperatur unterhalb des Siedepunktes des Losungsmittels bei Atmosphärendruck gekühlt wird, fallen diese Verunreinigungen zusammen mit dem Teil der Terephthalsäure, der gelöst ist, aus und verunreinigen die Terephthalsäurekristalle oder werden darin eingeschlossen. Folglich wird die Menge der abgetrennten Terephthalsäure verringert.

Wenn in einem Versuch zur Vermeidung der obigen Schwierigkeiten die Suspension in heißen Zustand der Zentrifugaltrennung unterworfen wird, so erhöht sich die Korrosion metallischer Material-en durch die Mutterlauge beträchtlich. Somit muß ein teures metallisches Material, wie beispielsweise Titan, zum Bau der Zentrifuge verwendet werden. Ferner muß die Zentrifuge, da bei hohen Temperaturen der Dampfdruck des niederen aliphatischen Carbonsäurelösungsmittels auch hoch ist, eine hohe Druckbeständigkeit 2ί aufweisen. In der Praxis ist es äußerst schwierig, sowohl technisch als auch wirtschaftlich, eine Zentrifuge zu bauen, die unter derartig hohen Temperatur- und hohen Druckbedingungen ohne Auftreten dieser Schwierigkeiten arbeitsfähig ist. Folglich ist diese Technik für den j» Industriebetrieb ungeeignet.

In einem Versuch zur Erzielung einer Terephthalsäuresuspension mit einem verringerten Verunreinigungsgehalt aus einer Verunreinigungen enthaltenden Suspension von Terephthalsäureteilchen in einer eine niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel enthaltenden Mutterlauge ohne die vorstehend aufgeführten Schwierigkeiten wurde gemäß der GB-PS 9 70 492 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine frische und heiße niedere Fettsäure als Carbonsäurelösungsmittel zu der heißen. Verunreinigungen enthaltenden Suspension zugeführt wird, das erhaltene Gemisch in einen Flüssigkeitszyklon gebracht wird, das Gemisch durch den Zyklon bei einer erhöhten Temperatur behandelt wird, eine Verunreinigungen enthaltende Flüssigkeit, die vorwiegend aus der Mutterlauge (Überlauf) besteht, aus einer in der Nähe des einen Endes des Zyklons vorgesehenen Abzugsöffnung abgezogen wird und eine Suspension aus Terephthalsäureteilchen in einer niederen aliphatischen Carbon- ϊο säure als Lösungsmittel, das vorwiegend aus dem frischen Lösungsmittel (Unterstrom) besteht, aus einer an dem anderen Ende des Zyklons -'orgesehenen Öffnung abgezogen wird.

Gemäß diesem Vorschlag wird beispielsweise ein mehrstufiger Flüssigkeitszyklon aus einer Mehrzahl, beispielsweise vier, üblicher Zyklone in Reihe angewendet. Jede Zykloneinheit enthält eine öffnung an einem Ende zum Abziehen der Verunreinigungen enthaltenden Mutterlauge und an dem anderen Ende eine ω Öffnung zum Abziehen der Terephthalsäuresuspension und die an einer geeigneten Stelle zwischen den beiden Enden vorliegende Gemischzufuhröffnung.

Es wurde nun jedoch gefunden, daß zusätzlich zu dem Nachteil des Erfordernisses einer Mehrzahl von b5 Flüssigkeitszyklonanlagen dieser mehrstufige Flüssigkeitszyklon mit gutem Gleichgewicht und guter Stabilität in stationärem Zustand äußerst schwierig zu betreiben ist. Wenn in einem Versuch, diese Schwierigkeiten zu überwinden, die Entfernung der Verunreinigungen enthaltenden Mutterlauge aus der Mutterlaugenabzugsöffnung unter Verwendung einer Flüssigkeitszykloneinheit verbessert wird, so wird unweigerlich die Konzentration des suspendierten Feststoffs in der aus der Suspensionsabzugsöffnung abgezogenen Suspension erhöht. Daher werden die Abzugsöffnungen leicht verstopft Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit muß die Menge der frischen und heißen niederen aliphatischen Carbonsäure als Lösungsmittel, das zu der heißen Verunreinigungen enthaltenden Suspension von Terephthalsäure in der die niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel enthaltenden Mutterlauge zugeführt wird, unangemessen erhöht werden, und dies führt zu einem Versagen des Betriebs. Selbst wenn die Menge des frischen Lösungsmittels auf ein Ausmaß erhöht wird, durch das ein Arbeiten ermöglicht wird, ist es unmöglich, eine zufriedenstellende Entfernung von Verunreinigungen zu erreichen. Somit erwies sich die mehrstufige Flüssigkeitszyklonmethode als notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines verbesserten Ver^fahrens zur Gewinnung einer Terephthalsäuresuspension mit verringertem Gehalt an Verunreinigungen durch Behandlung mit einem Flüssigkeitszykion, wobei die mit der Verwendung eines Flüssigkeitszyklons verbundenen technischen Schwierigkeiten beseitigt werden können und eine Durchführung im guten Gleichgewicht in einem zufriedenstellenden stationären Zustand ermöglicht wird und wesentliche Verbesserungen sowohl im Hinblick auf die Anlage als auch auf das Verfahren erreicht werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die Schaffung eines Verfahrens zur Gewinnung einer Terephthalsäuresuspension mit verringertem Gehalt an Verunreinigungen durch Behandlung mit einem Flüssigkeitszyklon, wobei eine frische und heiße niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel zu einem Produkt einer katalytischen Flüssigphasenoxidation eines p-Alkylbenzok oder einer heißen, Verunreinigungen enthaltenden Suspension von Terephthalsäureteilchen in einer eine niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel enthaltenden Mutterlauge zugeführt wird, das erhaltene Gemisch in einen Flüssigkeitszyklon, der eine einzige Wirbelzone hat, eingebracht wird, in dem Zyklon bei einer erhöhten Temperatur behandelt wird, eine Verunreinigungen enthaltende, vorwiegend aus der Mutterlauge bestehende Flüssigkeit aus einer in der Nähe eines Endes des Zyklons vorgesehenen Abzugsöffnung abgezogen wird, und eine Suspension aus Terephthalsäureteilchen in einem vorwiegend aus dem frischen Lösungsmittel bestehenden niederen aliphatischen Carbonsäurelösungsmittel aus einer in der Nähe des anderen Endes des Zyklons vorgesehenen Abzugsöffnung abgezogen wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine frische und gleiche niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel zusätzlich in den Zyklon in der Richtung der Drehströmung der Terephthalsäuresuspension innerhalb des Flüssigkeitszyklons durch eine Öffnung, die zwischen einer Stelle von der Suspensionsabzugsöffnung des Flüssigkeitszyklons in Richtung auf seine Gemischzufuhröffnung in einem Abstand entsprechend etwa '/2 des Abstandes (ho) von der Gemischzufuhröffnung zu der Suspensionsabzugsöffnung entfernt und einer Stelle von der Suspensionsabzugsöffnung zu der Gemischzufuhröffnung in einem Abstand entsprechend etwa Vio des Abstandes (ho) vorgesehen ist, mit einer

Lineargeschwindigkeit der Zuführung des zusätzlichen frischen Lösungsmittels von etwa dem 0,3- bis etwa 3fachen derjenigen der Zuführung des Gemisches in die Zufuhröffnung und in einer Menge von etwa 10 bis etwa 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des in den Zyklon -, einzuführenden Gemisches eingeführt wird, wobei das zusätzlich zugeführte frische Lösungsmittel auf eine Temperatur erhitzt wird, die bis zu etwa 50⁰C höher oder niedriger als die Temperatur der heißen Verunreinigungen enthaltenden Suspension ist. ι ο

Es wurde gefunden, daß bei Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung die technischen Nachteile, die bei Verwendung eines Flüssigkeitszyklons auftraten, sämtlich beseitigt werden können und eine Terephthalsäuresuspension mit einem in zufrieden- ι -, stellender Weise verringerten Verunreinigungsgehalt erhalten werden kann.

Es wurde auch gefunden, daß das Verfahren mit gutem Gleichgewicht und guter Stabilität und in einem zufriedenstellenden stationären Zustand durchgeführt werden kann und eine Verbesserung sowohl im Hinblick auf die Anlage als auch das Verfahren erzielt werden kann. Dabei können die vorstehenden verschiedenen Verbesserungen erzielt werden, ohne die Notwendigkeit, die Menge des frischen Lösungsmittels weiter zu >-, erhöhen, indem jedoch ein Teil der zu der heißen Verunreinigungen enthaltenden Suspension von Terephthalsäureteilchen in der Mutterlauge als Lösungsmittel zuzuführenden frischen und heißen niederen aliphatischen Carbonsäure als das zusätzliche frische jo Lösungsmittel verwendet wird.

Es ist noch nicht geklärt, durch welchen Mechanismus die obigen Verbesserungen lediglich durch Anbringung geringer Modifikationen in der Ausbildung des Flüssigkeitszyklons erreicht werden können. Der hervorragen- η de technische Fortschritt der Erfindung ergibt sich leicht aus den nachfolgenden vergleichenden Untersuchungen von Beispielen und Vergleichsbeispielen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. 4(1

F i g. 1 zeigt eine schematische Längschnittansicht, welche ein Beispiel eines für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Flüssigkeitszyklons zeigt, und Fig. 2 ist ein Fließschema, welches ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.

Das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung zu behandelnde Material ist ein Produkt einer katalytischen Flüssigphasenoxidation eines p-AIkylbenzols oder eine heiße Verunreinigungen enthaltende Suspen- -,< > sion \on Terephthalsäureteilchen in einer Mutterlauge. die eine niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmitiel emhäit. Das Material kann ein Oxidationsprodukt sein, das durch katalytische Oxidation eines p-Alkylbenzols, wie beispielsweise p-Xylol, in flüssiger Phase mit einem molekularen Sauerstoff enthaltenden Gas, wie beispielsweise Luft, in einer niederen aliphatischen Carbonsäure, wie beispielsweise Essigsäure, als Lösungsmittel in Gegenwart eines Schwermetall enthaltenden Oxidationskatalysators bei einer erhöhten eo Temperatur, z. B. etwa 170 bis etwa 240⁰C, und einem erhöhten Druck, beispielsweise etwa 9,82 bis 28,5 bar. erhalten wird oder ein Produkt das dadurch erhalten wird, daß das Oxidationsprodukt verschiedenen bekannten Reinigungsbehandlungen in verschiedenen Lösungsmitteln unterzogen wird, wie beispielsweise Hydrierung. Decarbonylierung, Oxidation. Unikristallisation oder HochterriDeratureintauchen.

Die zum Zeitpunkt der Reinigung verwendeten Lösungsmittel sind Lösungsmittel, die gegenüber Terephthalsäure inert sind, beispielsweise niedere aliphatische Carbonsäuren, z. B. Essigsäure und Propionsäure; Wasser; und Ketone, wie beispielsweise Aceton und Methyläthylketon. Von diesen sind Essigsäure, Wasser oder ein Gemisch von Essigsäure und Wasser besonders geeignet.

Die Produkte der katalytischen Flüssigphasenoxidation von p-Dialkylbenzolen und die heißen Verunreinigungen enthaltenden Suspensionen von Terephthalsäureteilchen in einer eine niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel enthaltenden Mutterlauge enthalten verschiedene Verunreinigungen. Beispielsweise enthält ersteres Oxidationszwischenprodukte, ζ. Β. 4-Carboxybenzaldehyd, gefärbte Nebenprodukte und den Oxidationskatalysator als Hauptverunreinigungen. Letztere enthält etwas verringerte Mengen an Oxidationszwischenprodukten und gefärbte Nebenprodukte als Hauptverunreinigungen und gelegentlich den Oxidationskatalysator, obgleich die Arten der Verunreinigungen in Abhängigkeit von den angewendeten Behandlungsmitteln variieren. Ferner wird ein Teil der Terephthalsäure in diesen Verunreinigungen enthaltenden Suspensionen gelöst.

Die zu behandelnde heiße Verunreinigungen enthaltende Suspension von Terephthalsäureteilchen in einer eine niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel enthaltenden Mutterlauge weist vorzugsweise ein Gewichtsverhältnis von Mutterlauge zu Terephthalsäureteilchen von 1,5 :1 bis 10:1, bevorzugt etwa 3:1 bis etwa 8 : l.auf.

Eine frische und heiße niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel wird der heißen Verunreinigungen enthaltenden Suspension zugeführt. Das erhaltene Gemisch wird in einen Flüssigkeitszyklon eingebracht und darin bei einer erhöhten Temperatur behandelt. Die Temperatur der heißen Verunreinigungen enthaltenden Suspension ist gleich der Temperatur für die Oxidationsreaktion oder um nicht mehr als 50°C niedriger als diese. Das frische und heiße niedere aliphatische Carbonsäurelösungsmittel wird bei einer Temperatur zugeführt, die bis zu etwa 50⁰C höher oder niedriger als die Temperatur der heißen Verunreinigungen enthaltenden Suspension ist. Die geeignete Menge an zuzuführender frischer und heißer niederer aliphatischer Carbonsäure als Lösungsmittel liegt bei etwa 30 bis 200 Gew.-%, bevorzugt etwa 50 bis etwa 150 Gew.-%.

Die Geschwindigkeit mit der das erhaltene Gemisch in die Gemischzufuhröffnung des Flüssigkeitszyklons eingeführt wird, kann nach Wunsch variiert werden. Vorzugsweise beträgt sie etwa 1 bis etwa 20 m/sec (ausgedrückt als lineare Geschwindigkeit), stärker bevorzugt etwa 3 bis etwa 10 m/sec. Wie üblich, wird das Gemisch in einfacher Weise in den Flüssigkeitszyklon in der Richtung der Drehung der Terephthalsäuresuspension in dem Flüssigkeitszyklon eingeführt so daß es dem sich drehenden Suspensionsstrom nicht entgegenwirken kann.

Im Verfahren der Erfindung wird das Gemisch in den Flüssigkeitszyklon in der vorstehend angegebenen Weise eingeführt und darin bei einer nicht mehr als 50⁰C. bevorzugt nicht mehr als 30⁰C niedrigeren oder höheren Temperatur als der Oxidationsreaktionstemperatur behandelt Eine Verunreinigungen enthaltende Flüssigkeit die vorwiegend aus der obigen Mutterlauge besteht wird aus der in der Nähe des einen Endes des

Zyklons vorgesehenen Mutterlaugenabzugsöffnung abgezogen. In der Zwischenzeit wird die Suspension der Terephthalsäureteilchen in der niederen aliphatischen Carbonsäure als Lösungsmittel, das vorwiegend aus dem obigen frischen Lösungsmittel besteht, von der in der Nähe des anderen Endes des Zyklons vorgesehenen Suspensionsabzugsöffnung abgezogen.

Das wichtigste Charakteristikum des Verfahrens der Erfindung besteht darin, eine zusätzliche Zufuhr von frischer niederer aliphatischer Carbonsäure als Lösungsmittel durch eine öffnung zuzuführen, die zwischen einer Stelle von der Suspensionsabzugsöffnung bis zur Gemischzufuhröffnung um einen Abstand entsprechend etwa einhalb des Abstandes (h₀) von der Gemischzufuhröffnung zur der Suspensionsabzugsöffnung des Flüssigkeitszyklons entfernt und einer Stelle in einem Abstand entsprechend etwa ein Zehntel des Abstandes (T)₀) von der Suspensionsabzugsöffnung bis zur Gemischzufuhröffnung entfernt angeordnet ist.

Wenn die Zuführung einer zusätzlichen Zufuhr von frischer niederer aliphatischer Carbonsäure als Lösungsmittel weggelassen wird, können die durch die vorliegende Erfindung beabsichtigten Verbesserungen nicht erzielt werden, selbst wenn die niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel in einer Menge entsprechend der Gesamtmenge des frischen und heißen niederen aliphatischen Carbonsäurelösungsmittels und der zusätzlichen Zufuhr an frischer niederer aliphatischer Carbonsäure als Lösungsmittel zur Bildung des obigen Gemisches verwendet wird. Dies wird anhand des nachfolgenden Vergleichsbeispiels 3 gezeigt. Ferner können, wie in dem nachfolgenden Vergleichsbeispiel 1 gezeigt, die durch die Erfindung beabsichtigten Verbesserungen nicht erreicht werden, wenn eine zusätzliche Zufuhr von frischem Lösungsmittel an einer Stelle zugeführt wird, die sich von der Suspensionsabzugsöffnung in einer Entfernung von überAo x '/2 angeordnet ist.

Es ist üblich, daß das zur Bildung des obigen Gemisches verwendete frische und heiße Lösungsmittel und das zusätzliche frische Lösungsmittel die gleichen sind wie das als Hauptkomponente in der Mutterlauge der heißen Verunreinigungen enthaltenden Suspension enthaltene niedere aliphatische Carbonsäurelösungsmittel.

Das zusätzliche frische Lösungsmittel wird in der Richtung des sich drehenden Stromes der Terephthalsäuresuspension in dem Flüssigkeitszyklon zugeführt. Die Menge des zusätzlichen frischen Lösungsmittels beträgt etwa 10 bis etwa 50 Gew.-°/o, bezogen auf das Gewicht des in den Zyklon durch die Gemischzufuhröffnung einzuführenden Gemisches. Wenn die Menge des zusätzlichen frischen Lösungsmittels ZU genüg ist, ergibt sich eine Tendenz, daß ein ausreichender Effekt schwierig zu erhalten ist. Größere Mengen als der angegebene Bereich ergeben keine entsprechend erhöhte Wirkung. Daher sollte die Menge aus dem oben als Beispiel angegebenen Bereich ausgewählt werden.

Das zusätzliche frische Lösungsmittel wird in heißem Zustand wie im Fall des frischen und heißen Lösungsmittels zur Bildung des Gemisches zugegeben und zwar mit einer Temperatur, die bis zu etwa 50° C höher oder niedriger als die Temperatur der heißen Verunreinigungen enthaltenden Suspension ist Es muß nicht die gleiche Temperatur wie das frische und heiße Lösungsmittel für die Bildung des Gemisches haben.

Die Lineargeschwindigkeit der Zuführung des zusätzlichen frischen Lösungsmittels sollte etwa das 0,3- bis 3fache derjenigen der Zufuhr des in die Gemischzufuhröffnung einzuführenden Gemisches sein.

Da die auf diese Weise durch das Verfahren der Erfindung erhaltene Terephthalsäuresuspension einen ausreichend verringerten Gehalt an Verunreinigungen aufweist, kann sie einer Nachbehandlung ohne irgendeine weitere ähnliche Behandlung unterworfen werden. Beispielsweise wird sie zu einem nachfolgenden Reinigungstank geschickt, ohne die Temperatur zu irgendeinem großen Ausmaß zu verringern, wo die Suspension gereinigt wird. Dann kann durch ein übliches Verfahren eine Terephthalsäure von hoher Reinheit abgetrennt werden.

Durch Behandlung einer heißen Verunreinigungen enthaltenden Suspension von Terephthalsäureteilchen in einer eine niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel enthaltenden Mutterlauge in einem einzigen Flüssigkeitszyklon gemäß der Erfindung kann das Verhältnis des Ersatzes der Verunreinigungen enthaltenden Mutterlauge durch das frische Lösungsmittel auf 80 bis 95 Gew.-% erhöht werden.

Das Ersetzungsausmaß, auf das hier Bezug genommen wird, ist der Wert, der durch Subtraktion des Ausmaßes der verbleibenden Mutterlauge (Gew.-°/o; siehe Fußnote zu Tabelle I) von 100 (Gew.-%) erhalten wird.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im einzelnen nachfolgend unter Bezugnahme auf die F i g. 1 und 2 beschrieben.

In Fig. 1 wird ein katalytisches Flüssigphasenoxidationsprodukt eines p-Alkylbenzols (z. B. p-Xylol) oder eine heiße Verunreinigungen enthaltende Suspension von Terephthalsäureteilchen in einer eine niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel enthaltenden Mutterlauge, die von einer Reinigungseinrichtung genommen wird, als ein Gemisch mit einer neu zugeführten frischen und heißen niederen aliphatischen Carbonsäure als Lösungsmittel in einen zylindrischen Teil 2 eine eines Flüssigkeitszyklons durch eine Öffnung 4 zugeführt. Vorzugsweise wird das Gemisch in der Richtung der sich drehenden Strömung der Terephthalsäuresuspension in dem Zyklon zugeführt, speziell längs der Umfangsrichtung über den zylindrischen Teil 2. Eine zusätzliche Zufuhr an frischem heißen Lösungsmittel wird in einen konischen Teil 1 des Flüssigkeitszyklons durch eine Öffnung 9, vorzugsweise in der Richtung der sich drehenden Strömung der Terephthalsäuresuspension, in dem Flüssigkeitszyklon eingeführt.

Zu diesem Zeitpunkt erfolgt die Einbringung der zusätzlichen Zufuhr von frischer niederer aliphatischer Carbonsäure als Lösungsmittel zwischen einem Punkt (Ha), der von einer Öffnung 7 zum Abziehen der Suspension in Richtung auf die Zufuhröffnung 4 um einen Abstand entsprechend etwa zwei Drittel des Abstandes ^A₀) der Öffnung 4 zu der öffnung 7 entfernt angeordnet ist und einer Stelle (Hb), die von der Öffnung 7 in Richtung auf die Öffnung 4 um einen Abstand entsprechend etwa einem Zehntel des Abstandes Ao entfernt angeordnet ist. F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform, in der das zusätzliche frische Lösungsmittel an einer Stelle von der Öffnung 7 in Richtung auf die öffnung 4 um den Abstand h\ entfernt zugegeben wird.

Als Ergebnis dieser Behandlung mit dem Flüssigkeitszyklon wird eine vorwiegend aus der vorstehend angegebenen Mutterlauge bestehende Verunreinigungen enthaltende Flüssigkeit von einer Öffnung 6, die aus einem Oberlaufrohr 5 gebildet wird, mit einer merklich

verbesserten Wirksamkeit abgenommen. In der Zwischenzeit wird als Ergebnis des Ersatzes der Mutterlauge durch frisches Lösungsmittel eine Suspension von Terephthalsäureteilchen in dem vorwiegend aus dem frischen Lösungsmittel (bezeichnet sowohl das frische als auch das zur Bildung des vorstehenden Gemisches verwendete heiße Lösungsmittel und das zusätzliche frische Lösungsmittel) bestehenden niederen aliphatischen Carbonsäurelösungsmittel von einer Leitung 8 durch eine Öffnung 7 abgezogen.

Die folgenden Beispiele erläutern im speziellen das Verfahren der Erfindung. In diesen Beispielen wird eine Vorrichtung verwendet, die einen Reaktor 10 für die katalytische Oxidation von p-Xylol, eine Pumpe 13 zur Zuführung einer heißen Verunreinigungen enthaltenden Terephthalsäuresuspension, einen Flüssigkeitszyklon 15 und einen Aufnahmetank 20 für eine Terephthalsäuresuspension mit verringertem Gehalt an Verunreinigungen nach Abtrennung der Mutterlauge durch Ersatz mit einem Lösungsmittel umfaßt.

tion von Kobalt und Mangan in der Essigsäuremutterlauge betrug 0,66 χ 10~² Grammion/kg) wurde bei einer Geschwindigkeit von 975 kg/h von einer Leitung 17 am Boden des Flüssigkeitszyklons abgezogen. Das Ausmaß der Gewinnung an Terephthalsäure betrug 93%. Das Ausmaß der Ersetzung von Verunreinigungen enthaltender Mutterlauge in der aus Leitung 17 erhaltenen Essigsäuresuspension der Terephthalsäure, berechnet aus der Konzentration des Katalysators in dem Gemisch, betrug 49 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, Das Ausmaß der Verunreinigungen enthaltenden Mutterlauge, die in der durch Leitung 17 abgezogenen Terephthalsäuresuspension verbleibt, betrug 17 Gew.-%, bezogen auf die Mutterlauge des von Leitung 12 abgezogenen Flüssigphasenoxidationsproduktes.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle wiedergegeben.

Beispiel 2 Beispiel 1

2Ί

Es wurde die in F i g. 2 wiedergegebene Vorrichtung verwendet. In dem Oxidationsreaktor 10 wurde p-Xylol kontinuierlich in Essigsäure in Gegenwart eines Kobalt, Mangan und Brom umfassenden Katalysators bei 190⁰C und 12.156 bar oxidiert, während Luft von einer _Jo Luftzufuhrleitung 11 zugeführt wurde. Die resultierende Verunreinigungen enthaltende Suspension von Terephthalsäure in einer Essigsäure enthaltenden Mutterlauge (das Gewichtsverhältnis der Mutterlauge zu der Terephthalsäure betrug 2,6, und die Gesamtkonzentra- ;-, tion von Kobalt und Mangan in der Mutterlauge betrug 2,8 χ 10~² Grammion/kg) wurde kontinuierlich von der Leitung 12 am Boden des Oxidationsreaktors 10 mit einer Geschwindigkeit von 1250 kg/h abgezogen. Auf 180° C erhitzte Essigsäure wurde in die Terephthalsäu- _w resuspension mit einer Geschwindigkeit von 1050 kg/h von der Leitung 14 zugeführt. Das erhaltene Gemisch (das Gewichtsverhältnis von Mutterlauge zu Terephthalsäure betrug 5,6, und die Gesamtkonzentration von Kobalt und Mangan betrug 1,29 χ 10~² Grammion/kg) wurde kontinuierlich in den zylindrischen Teil des Flüssigkeitszyklons 15 in der Tangentialrichtung bei einer Geschwindigkeit von 2300 kg/h von einer Leitung 16 eingeführt. Die Lineargeschwindigkeit des in den Zyklon eingebrachten Gemisches wurde auf 3,7 m/sec an der Zufuhröffnung eingestellt, und die Temperatur des Innern des Flüssigkeitszyklons wurde bei 180⁰C gehalten. Von einer Öffnung 18 auf der Seite des Flüssigkeitszyklons 15 wurde auf 180⁰C erhitzte Essigsäure kontinuierlich in tangentialer Richtung bei einer Geschwindigkeit von 400 kg/h (entsprechend 17 Gew.-%, bezogen auf das in den Flüssigkeitszyklon eingeführte Gemisch) eingeführt Die Lineargeschwindigkeit der zu diesem Zeitpunkt zugeführten zusätzlichen Essigsäure war l,88fach so groß wie die des dem Flüssigkeitszyklon zugeführten Gemisches. Die Zuführstelle der zusätzlichen Essigsäure in den Flüssigkeitszyklon 15 lag bei einer Höhe (h\) von etwa 0,24 A₀ vom Boden 7 des Flüssigkeitszyklons (siehe F i g. 1). ·

Eine Suspension aus Terephthalsäure in Essigsäure mit einem verringerten Gehalt an Verunreinigungen (das Gewichtsverhältnis von Essigsäuremutterlauge zu Terephthalsäure betrug 2,0, und die Gesamtkonzentra-Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, das die Menge der von Leitung 17 am Boden des Flüssigkeitszyklons abzuziehenden Terephthalsäuresuspension auf 700 kg/h eingestellt wurde und folglich die Menge der von Leitung 19 abgezogenen Mutterlauge erhöht war. Das Gewinnungsausmaß an Terephthalsäure betrug 86%. Das Ausmaß der Ersetzung von Verunreinigungen enthaltender Mutterlauge in der aus Leitung 17 abgezogenen Essigsäuresuspension der Terephthalsäure betrug 63 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch. Das Ausmaß der verbliebenen Verunreinigungen enthaltenden Mutterlauge, die in der aus Leitung 17 abgezogenen Essigsäuresuspension der Terephthalsäure enthalten war, betrug 8 Gew.-%, bezogen auf die Mutterlauge des aus Leitung 12 abgezogenen Flüssigphasenoxidationsproduktes. Trotz der Zunahme des Konzentrationsgrades der Terephthalsäuresuspension aus Leitung 17 war das Verfahren des Flüssigkeitszyklons stabil und konnte in einem stationären Zustand über lange Zeiträume durchgeführt werden.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle wiedergegeben.

Vergleichsbeispiel 1

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß die Zugabe der zusätzlichen frischen Essigsäure an einer Stelle erfolgt, die von der Suspensionsabzugsöffnung in einer Entfernung von über Λο χ '/2 angeordnet ist. Die Ergebnisse sind in der Tabelle wiedergegeben.

Vergleichsbeispiel 2

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß keine zusätzliche frische Essigsäure in den Zyklon eingeführt wurde, und die in das Flüssigphasenreaktionsprodukt aus Leitung 14 einzuführende Menge an frischer und heißer Essigsäure gleich der Gesamtmenge der in Beispiel 1 verwendeten frischen und heißen Essigsäure und der zusätzlichen frischen Essigsäure gemacht wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle wiedergegeben.

11 12

Tabelle

Beispiel Vergleichsbeispiel

12 12

Zugeführte Menge des Ausgangsgemischs (kg/h) Lineargeschwindigkeit der Zuführung des Ausgangsgemischs (m/sec)

Betriebstemperatur ( C)

Zufuhrstclle der zusätzlichen Essigsäure (/i|)') Ausmaß der zugeführten zusätzlichen Essigsäure²) Ausmaß der Lineargeschwindigkeit der Zuführung der zusätzlichen Essigsäure')

Menge der abgezogenen Terephthalsäuresuspension (kg/h) Gewinnunugsausmaß an Terephthalsäure (%)⁴) Ausmaß der Ersetzung der Mutterlauge (%)*) Ausmaß der verbliebenen Mutterlauge (%)^(>) Ausmaß der Ersetzung der Verunreinigungen enthaltenden Mutterlauge durch Lösungsmittel ("/»)

') Siehe Fig. 1.

") Das (iewichtsverhällnis der in den Flüssigkcits/yklun einzurührenden zusätzlichen Irischen Essigsäure zu dem Ausgangsgemisch.

') Das Verhältnis der Lineargeschwindigkeit der Zufuhrung des Ausgangsgemischs in der. Flüssigkeitszyklon zu derjenigen der Zuführung der zusätzlichen frischen Lissigsäure.

) Das Ausmaß der Gewinnung an Terephthalsäure aus der von dem Flüssigkcils/.yklon abgezogenen Suspension, bezogen auf die Terephthalsäure in dem aus dem Oxidationsrcaktor abgezogenen Oxidationsprodukt.

"¹I Das Ausmaß der Ersetzung der Mutterlauge in der aus Leitung 17 abgezogenen Essigsäuresuspcnsion der Terephthalsäure, bezogen auf das in den Flüssigkeilszyklon durch Leitung 16 eingeführte Ausgangsge.iiisch.

'') Das Ausmaß der in der Essigsäuresuspcnsion der Terephthalsäure in Leitung 17 enthaltenen verbliebenen Verunreinigungen enthaltenden Mutterlauge, bezogen auf das aus dem Reaktor durch Leitung 12 abgezogene Oxidationsprodukl.

2300	2300	2300	2700
3,7	3,7	3,7	4,3
180	180	180	180
0,24 ho	0,24 ho	0,71 ho	-
0,17 1,88	0,17 1,88	0,17 1,88	0
975	700	970	975
93	86	93	90
49	63	19	0
17	8	27	28
83	92	73	72

Hierzu 1 Blatt. Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Gewinnung einer Terephthalsäuresuspension mit verringertem Gehalt an Verunreinigungen durch Behandlung mit einem Flüssigkeitszyklon, wobei eine frische und heiße niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel zu einem Produkt einer katalytischen Flüssigphasenoxidation eines p-Alkylbenzols oder einer heißen. Verunreinigungen enthaltenden Suspension von Terephthalsäureteilchen in einer eine niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel enthaltenden Mutterlauge zugeführt wird, das erhaltene Gemisch in einen Flüssigkeitszyklon, der eine einzige Wirbelzone hat, eingebracht wird, in dem Zyklon bei einer erhöhten Temperatur behandelt wird, eine Verunreinigungen enthaltende, vorwiegend aus der Mutterlauge bestehende Flüssigkeit aus einer in der Nähe eines Endes des Zyklons vorgesehenen Abzugsöffnung abgezogen wird, und eine Suspension aus Terephthalsäureteilchen in einem vorwiegend aus dem frischen Lösungsmittel bestehenden niederen aliphatischen Carbonsäurelösungsmittel aus einer in der Nähe des anderen Endes des Zyklons vorgesehenen Abzugsöffnung abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine frische und gleiche niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel zusätzlich in den Zyklon in der Richtung der Drehströmung der Terephthalsäuresuspension innerhalb des Flüssigkeitszyklons durch eine öffnung, die zwischen einer Stelle von der Suspensionsabzugsöffnung des Flüssigkeitszyklons in Richtung auf seine Gemischzufuhröffnung in einem Abstand entsprechend etwa '/2 des Abstandes ^Tio) von der Gemischzufuhröffnung zu der Suspensionsabzugsöffnung entfernt und einer Stelle von der Suspensionsabzugsöffnung zu der Gemischzufuhröffnung in einem Abstand entsprechend etwa Vio des Abstandes (,%) vorgesehen ist, mit einer Lineargeschwindigkeit der Zuführung des zusätzlichen frischen Lösungsmittels von etwa dem 0,3- bis etwa 3fachen derjenigen der Zuführung des Gemisches in die Zufuhröffnung und in einer Menge von etwa 10 bis etwa 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des in den Zyklon einzuführenden Gemisches eingeführt wird, wobei das zusätzlich zugeführte frische Lösungsmittel auf eine Temperatur erhitzt wird, die bis zu etwa 50⁰C höher oder niedriger als die Temperatur der heißen Verunreinigungen enthaltenden Suspension ist.

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Gewinnung einer Terephthalsäuresuspension mit einem verringerten Gehalt an Verunreinigungen durch Behandlung mit einem Hüssigkeitszyklon, wobei eine frische und heiße niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel zu einem Produkt einer katalytischen Flüssigphasenoxidation eines p-Alkylbenzols oder einer heißen, Verunreinigungen enthaltenden Suspension von Terephthalsäureteilchen in einer eine niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel enthaltenden Mutterlauge zugeführt wird, das erhaltene Gemisch in einen Flüssigkeitszyklon eingebracht wird, in dem Zyklon bei einer erhöhten Temperatur behandelt wird, eine Verunreinigungen enthaltende vorwiegend aus der Mutterlauge bestehende Flüssigkeit aus einer in der Nähe eines Endes des Zyklons vorgesehenen Abzugsöffnung abgezogen wird, und eine Suspension aus <■, Terephthalsäureteilchen in einem vorwiegend aus dem frischen Lösungsmittel bestehenden niederen aliphatischen Carbonsäurelösungsmittel aus einer in der Nähe des anderen Endes des Zyklons vorgesehenen Abzugsöffnung abgezogen wird.

ίο Insbesondere betrifft die Erfindung ein verbessertes Verfahren, das in einem einfachen Arbeitsgang und mittels einer einfachen Vorrichtung eine Terephthalsäuresuspension mit verringerten Mengen an Verunreinigungen, beispielsweise Oxidationszwischenprodukte, wie z.B. 4-Carboxybenzaldehyd, gefärbte Substanzen und Oxidationskatalysatoren, ergeben kann. Terephthalsäure wird im allgemeinen durch Oxidation eines p-Alkylbenzols, wie beispielsweise p-Xylol, in flüssiger Phase mit einem molekularen Sauerstoff enthaltenden Gas, wie beispielsweise Luft, in einer niederen aliphatischen Carbonsäure als Lösungsmittel in Gegenwart eines schwermetallhaltigen Oxidationskatalysators, wie beispielsweise eines Kobalt und Mangan enthaltenden Katalysators bei erhöhter Temperatur und

jj erhöhtem Druck hergestellt. Das erhaltene rohe terephthalsäurehaltige Oxidationsprodukt wird im allgemeinen verschiedenen Reinigungsbehandlungen, wie beispielsweise Hydrierung Decarbonylierung, Oxidation, Umkristallisation und Hochtemperatureintauchbe-

jo handlung in Gegenwart eines Lösungsmittels mit einer geringen Lösungsfähigkeit für Terephthalsäure, wie beispielsweise eine niedere aliphatische Carbonsäure, z. B. Essigsäure oder Propionsäure, Wasser oder ein Gemisch von beiden, oder ein Keton, z. B. Aceton oder

r> Methyläthylketon, unterworfen. Das Oxidationsprodukt oder das gereinigte Produkt wird als eine Verunreinigungen enthaltende Sukspension von Terephthalsäureteilchen in einer Mutterlauge erhalten, die eine niedere aliphat'sche Carbonsäure als Lösungsmittel enthält, da

»o Terephthalsäure in dem obigen Lösungsmittel nur geringfügig löslich ist und die Verunreinigungen in dem Produkt nicht vollständig durch die vorstehenden Reinigungsverfahren abgetrennt werden können.

Fest-Flüssigkeits-Reinigungsvorrichtungen, wie bei-

4j spielsweise Zentrifugalabtrennung, werden in weitestem Umfang zur Trennung eines derartigen Produktes einer katalytischen Flüssigphasenoxidation eines p-Alkylbenzols oder der Verunreinigungen enthaltenden Suspension von Terephthalsäureteilchen in der lösungsmittelhaltigen Mutterlauge, in die Mutterlauge und Terephthalsäureteilchen verwendet.

Die Gewinnung von Terephthalsäurekristallen guter Reinheit aus der Suspension durch eine Zentrifugalabtrennungseinrichtung weist jedoch betriebliche Nachteile auf. Beispielsweise ist die die niedere aliphatische Carbonsäure als Lösungsmittel enthaltende Mutterlauge gegenüber metallischen Materialien, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, korrosiv. Korrosion kann beispielsweise durch Ausschwemmen der Mutterlauge zu einem Raum unter Atmosphärendruck und Kühlen verhindert werden. In diesem Fall fallen jedoch, wenn der Teil der Terephthalsäure, der in der Suspension gelöst ist, ausgefällt wird, gleichzeitig Verunreinigungen aus oder werden in der kristallisierten Terephthalsäure eingeschlossen.

Daher wird gewöhnlich die heiße Verunreinigungen enthaltende Suspension von Terephthalsäureteilchen in der lösungsmittelhaltigen Mutterlauge zunächst auf eine