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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kristallisationsverfahren, bei
welchem eine Schlamm-Lösung
von Terephthalsäure
in einen Kristallisationsbehälter
eingefüllt
wird, wo die Terephthalsäure
ausgefällt
wird und der Schlamm, der Kristalle und ein Lösungsmittel (Mutterlauge) einschließt, ausgetragen wird.
Genauer wird die vorliegende Erfindung zur Abtrennung usw. gereinigter
Terephthalsäurekristalle angewendet.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Die
gereinigte Terephthalsäure
wird hergestellt durch Oxydieren von p-Xylol mit molekularem Sauerstoff
in flüssiger
Phase, Auflösen
des rohen Produktes der Terephthalsäure in heißem Wasser, und katalytisches
Hydrieren der wässrigen
Lösung der
rohen Terephthalsäure
durch Kontakt mit einem Katalysator eines Edelmetalls, das der Gruppe
VIII des periodischen Systems angehört in Gegenwart von Wasserstoff.
Dieses Herstellungsverfahren, bei dem eine Anlage von kommerziellem
Maßstab
benutzt wird, wird über
viele Jahre hinweg in der Produktion durchgeführt.
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Bei
diesem Verfahren wird der durch Kühlen der hydrierten Reaktionsflüssigkeit
hergestellte Schlamm, der die ausgeschiedenen Terephthalsäurekristalle
einschließt,
in erste Kristallisationsprodukte und erstes Mutterlaugeprodukt,
gewöhnlich
bei einer Temperatur von 120°C
bis 220°C
getrennt. Das erste Mutterlaugeprodukt enthält beträchtliche Mengen gelöster Verunreinigungen
wie p-Toluylsäure
als ein hydriertes Produkt von 4-Carboxybenzaldehyd (4CBA), welcher
die Hauptverunreinigung in der rohen Terephthalsäure ist, wobei die Terephthalsäure mit
der Löslichkeit
bei der Temperatur der Isolierung und anderen Verunreinigungen usw.
korrespondiert. Weiter kann es kleine Mengen Terephthalsäurekristalle
enthalten.
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Bloße Beseitigung
des ersten Mutterlaugeproduktes erhöht die Last bei der Abwasserbehandlung
erheblich. Weiter ist es vernünftig,
dass die p-Toluylsäure
und die Terephthalsäure
als zweite Kristallisationsprodukte wiedergewonnen und wiederverwendet
werden, weil die p-Toluylsäure
ein Vorprodukt der Terephthalsäure
ist. Die Herstellung gereinigter Terephthalsäure, enthaltend wieder gewonnene
und zum Oxydationsverfahren in flüssiger Phase rückgeführte Produkte
der zweiten Kristallisation wird im japanischen geprüften KOKOKU
Patent Veröffentlichungs
Nr. Shou 56-351 74 und offengelegten japanischen Patentanmeldung
Nr. Hei 10-195016 usw. beschrieben.
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Zusätzlich offenbart
das offengelegte japanische Patent Veröffentlichungs Nr. Hei 8-231465
ein Mutterlauge-Substitutionsverfahren zur Abtrennung von Terephthalsäurekristallen,
anstelle der Verwendung des Zentrifugen-Trennverfahrens bei erhöhtem Druck.
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Bezüglich Rückführung der
zweiten Kristallisationsprodukte zum Oxydationsverfahren in der flüssigen Phase,
lehrt das vorstehende geprüfte
japanische KOKOKU Patent Veröffentlichungs
Nr. Shou 56-35174 weiter, dass die „Kristallisationstemperatur
der zweiten Kristallisationsprodukte 130°C bis 100°C sein soll", Weiter lehrt das offengelegte japanische
Patent Veröffentlichungs
Nr. Hei 10-195016, dass das abgeführte Rohwasser-Lösungsmittel
nachfolgend durch Entspannung auf 40°C oder weniger gekühlt wird.
Im US-A-2 794 832 wird ein durch gleichzeitige Reaktion und Kristallisation
erhaltener Schlamm, der Mutterlauge und Kristalle enthält, in einen
Hydrozyklon eingeführt.
Der Überlauf
des Hydrozyklons wird zum Kristallisator zurückgeführt und die abgetrennten Kristalle
am Boden des Hydrozyklons entnommen.
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Entsprechend
den Erfahrungen der Erfinder, die viele Jahre zurückreichen,
sammeln sich jedoch Kristalle leicht an der Innenwand und der inneren Konstruktion
des Kristallisationsbehälters
an, wenn der Schlamm im Fall der Rückgewinnung der zweiten Kristallisationsprodukte
mit vergleichsweise niedriger Kristallkonzentration im Kristallisationsbehälter erzeugt
wird. Weiterhin neigt eine dauerhafte Trennungsoperation im Strom
abwärts
in vielen Fällen dazu
schwierig zu werden, weil die Partikelgrößen der Kristalle relativ abnehmen,
wenn die Konzentration der Kristalle im Kristallisationsbehälter niedrig
ist.
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Mit
anderen Worten, versuchten die Erfinder, das erste bei einer Temperatur
von ungefähr
145°C abgetrennte
Mutterlaugeprodukt in einen Kristallisationsbehälter der oben erwähnten Anlage
zur Herstellung gereinigter Terephthalsäure einzuführen, mittels Entspannungsverdampfung
des Lösungsmittels (Wasser)
auf 100°C
herunterzukühlen
und den erzeugten Schlamm einem Trennungsmittel für die zweiten
Kristallisationsprodukte zuzuführen,
wobei gefunden wurde, dass die innere Struktur des Kristallisationsbehälters mit
Kristallen behaftet und angehäuft
war. Weiterhin wurde bei dem als Trennungsmittel ausgewählten Filtrationsverfahren
unter Druck gefunden, dass es intensives Blockieren des Filters verursacht,
was häufiges
Reinigen des Filters in kurzen Abständen notwendig machte.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Weg für einen
langen und stabilen Betrieb des Kristallisationsbehälters und
des Trennungsmittels für
die Kristalle bei einem Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem die
Schlamm-Lösung
von Terephthalsäure
in den Kristallisationsbehälter
eingeführt wird,
die Terephthalsäure
im Kristallisationsbehälter ausgefällt wird,
der Schlamm, der die Kristalle und das Lösungsmittel einschließt, erzeugt
und abgeführt wird.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Als
Ergebnis intensiver, ausgedehnter Forschung und gründlicher
Untersuchungen über
die Herangehensweise an die Rückführung der
zweiten Kristallisationsprodukte in eine Produktionsanlage für gereinigte
Terephthalsäure,
die von den gegenwärtigen
Erfindern gesammelt wurden, ist gefunden worden, dass das oben erwähnte Ziel
durch Anbringen eines Hydrozyklons zwischen dem Kristallisationsbehälter und
dem Trennungsmittel erreicht wird. Es ist auch gefunden worden,
dass durch Anbringen des Hydrozyklons die Partikelgröße der Kristalle
im Kristallisationsbehälter
zunimmt. Weiter wurde durch Umkehren des normalen Flusses im Hydrozyklon,
d. h., durch Umkehren des Absaugstroms, der den abwärts wirbelnden
Fluss unten an das Trennungsmittel abgibt und durch Austragen des Überlaufs
vom oberen Teil des Hydrozyklons nach Rückkehren des abwärts wirbelnden
Flusses zum Kristallisationsbehälter,
eine anhaftende Kristallschicht an dem Kristallisationsbehälter vollständig verhindert,
ohne Filterverstopfung bei der Trennung der Kristalle zu verursachen.
Da solches der Fall ist, ist die vorliegende Erfindung auf der Basis
der vorstehenden Erkenntnisse und Information vollendet worden.
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Die
vorliegende Erfindung ist ein Kristallisationsverfahren, das umfasst
die Schritte Zuführen
einer Lösung
von Terephthalsäure
oder einer Schlamm-Lösung
mit teilweise ausgeschiedener Terephthalsäure zu einem Kristallisationsbehälter, Ausfällen der
Terephthalsäure
in dem Kristallisationsbehälter,
Erzeugen eines Schlamms, der Kristalle und Lösungsmittel enthält, Austragen
des Schlamms und weiter umfasst die Schritte Einführen des
Schlamms in tangentialer Richtung eines Hydrozyklons, Rückführen des
als abwärts
wirbelnder Strom aus dem unteren Teil des Hydrozyklons ausfließenden Schlamms
zum Kristallisationsbehälter
und Austragen des am oberen Teil des Hydrozyklons überfließenden Schlamms.
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Speziell
wird die vorliegende Erfindung bei einem Kristallisationsverfahren
angewendet, das die Schritte umfasst: Auflösen des rohen Produktes der Terephthalsäure, die
durch Oxydieren von p-Xylol mit molekularem Sauerstoff in flüssiger Phase
erhalten wird, in heißem
Wasser, katalytische Hydrierung der wässrigen Lösung der rohen Terephthalsäure durch Kontakt
mit einem Katalysator eines Edelmetalls, das der Gruppe VIII des
periodischen Systems angehört, in
Gegenwart von Wasserstoff, nachfolgend Kühlen der resultierenden Lösung, Einspeisen
der ersten Mutterlauge, aus welcher sich die meiste Terephthalsäure unter
Kristallisation als erstes Kristallisationsprodukt ausgeschieden
hat, in den Kristallisationsbehälter,
Zuführen
des Schlamms, der die durch weiteres Kühlen des Mutterlaugeproduktes
im Kristallisationsbehälter
erhaltenen zweiten Kristallisationsprodukte einschließt, zu einem
Trennungsmittel und Zurückgewinnung
der zweiten Kristallisationsprodukte.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Systemdiagramm, das eine Ausführungsform des Kristallisationsverfahrens
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt und ein Behandlungsverfahren
des ersten Mutterlaugeproduktes veranschaulicht, das zur Trennung
für die
zweiten Kristallisationsprodukte bei der Herstellung reiner Terephthalsäure angewendet
wird.
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ERKLÄRUNG
DER NUMERISCHEN SYMBOLE
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In 1 zeigt
das numerische Symbol 1 einen Kristallisationsbehälter, das
numerische Symbol 2 zeigt einen Hydrozyklon, das numerische Symbol
3 zeigt ein Kristall-Trennungsmittel und das numerische Symbol 5
zeigt eine Schlammumlaufpumpe.
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DIE AM MEISTEN BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM
BEI DER DURCHFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Das
Folgende ist die Erklärung
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zur Produktion einer gereinigten Terephthalsäure aus
p-Xylol als Bestandteil.
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Die
Flüssigphasen-Oxydationsreaktion
von p-Xylol wird in dem Lösungsmittel
Essigsäure,
die Wasser enthält,
in Anwesenheit eines Schwermetalls und Brom als Katalysatoren, durchgeführt. Kobalt und
Mangan werden gewöhnlich
als Schwermetall eingesetzt und es gibt den Fall der Zugabe anderer Komponenten
wie Chrom oder Eisen. Als Oxydationsmittel wird gewöhnlich Luft
eingesetzt und eine Sauerstoff angereicherte Luft, erhalten durch
Einmischen von Sauerstoffgas in die Luft, oder im Gegensatz dazu
auch Luft mit verminderter Sauerstoffkonzentration durch Vermischen mit
Stickstoff usw., wird ebenfalls als Oxydationsmittel angewendet.
Die Reaktionstemperatur ist von 170°C bis 220°C. Die Oxydationsreaktion kann
als mehrstufige Reaktion in zwei oder mehr Schritten durchgeführt werden.
Die Produkte der Oxydationsreaktion werden in mindestens einem Schritt
durch in Reihe gekoppelte Kristallisierbehälter wesentlich gekühlt, wobei
die Terephthalsäurekristalle
ausgeschieden werden, mit einem Trockner getrocknet werden und als
rohe Terephthalsäure
anfallen. Die rohe Terephthalsäure
wird in ein Reinigungssystem eingespeist und gereinigt, wodurch
gereinigte Terephthalsäure
erhalten wird.
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In
dem Reinigungssystem wird die rohe Terephthalsäure in heißem Wasser gelöst und als
wässrige
Lösung
von 20% bis 35% einer Hydrierungssäule zugeführt.
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Im
Inneren der Hydrierungssäule
sind Katalysatoren aus Edelmetall, das der Gruppe VIII des periodischen
Systems angehört,
eingefüllt
und Verunreinigungen in der rohen Terephthalsäure werden durch Zuführen von
Wasserstoff hydriert. Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, usw.,
die zur Gruppe VIII des periodischen Systems gehören, werden als Edelmetallkatalysatoren
eingesetzt, und ein auf Aktivkohle gestützter Palladiumkatalysator
ist besonders wirksam. Eine Katalysatormischung aus mindestens zwei
Arten der vorstehenden Metalle kann eingesetzt werden. Künstliche
Kohle aus Kokosnussschale ist als Aktivkohle wirksam.
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Bezüglich der
zuzuführenden
Menge Wasserstoff, muss sie, obwohl die doppelte Menge, die zur
Reduzierung von 4-Carboxybenzaldehyd (4CBA) als Hauptverunreinigung
zu p-Toluylsäure
benötigt wird,
im Allgemeinen zweckmäßig ist,
unter Berücksichtigung
der Menge reduzierbarer Verunreinigungen reguliert werden. Die Hydrierungs-Reaktionstemperatur
liegt im Bereich von 250°C
bis 330°C
und sie ist von 270°C
bis 300°C
besonders geeignet. Eine Reaktionszeit bei der Hydrierung im Bereich
von 2 Minuten bis 20 Minuten ist geeignet.
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Die
aus der Hydrierungssäule
ausgetragenen Reaktionsprodukte werden durch einen Filter, der mit
einer Vorrichtung zur Verhinderung des Ausfließens kleiner abgeriebener Katalysatorteilchen, usw.
ausgerüstet
ist, in einen Kristallisierbehälter
eingespeist.
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Der
Kristallisierbehälter
ist bei mindestens einem Schritt in Reihe gekoppelt und die filtrierten Reaktionsprodukte
werden in jedem Schritt nachfolgend mittels Entspannungsverdampfung
des Wassers als Lösungsmittel
gekühlt,
wobei ein Schlamm, der ausgefallene Kristalle in den Reaktionsprodukten gelöster Terephthalsäure enthält, anfällt.
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Nach
Abkühlen
des Schlamms auf eine Temperatur von 120°C bis 220°C, bevorzugt auf eine Temperatur
von 130°C
bis 200°C
wird der gekühlte Schlamm
einem Trennungsmittel zugeführt,
wo der gekühlte
Schlamm in erste Kristallisationsprodukte und ein erstes Mutterlaugeprodukt
getrennt wird.
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Bezüglich Trennungsmittel
ist das Zentrifugen-Trennverfahren, obwohl verschiedene Verfahren angewendet
werden, anpassungsfähig,
weil es im kommerziellen Maßstab über viele
Jahre hinweg praktisch durchgeführt
wird. Jedoch kann das Zentrifugen-Trennverfahren nicht den Betrieb
unter erhöhtem
Druck umgehen, weil es das Trennverfahren bei einer Temperatur weit über dem
Kochpunkt von Wasser unter normalem Druck ist. Die erforderlichen
Aufwendungen für
die Investition und Erhaltung eines zentrifugalen Hochdruck-Separators
sind sehr teuer.
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Als
Stand der Technik schlägt
das offengelegte japanische Patent Nr. Hei 8-231465 als weitere Möglichkeit anstelle des Zentrifugen-Trennverfahrens
bei erhöhtem
Druck ein Mutterlauge-Substitutionsverfahren vor, und in diesem
Fall werden roher Schlamm und Frischwasser jeweils in den oberen
Teil und den unteren Teil einer Mutterlauge-Substitutionssäule eingespeist.
Kristalle setzen sich frei in der Mutterlauge-Substitutionssäule ab und das Lösungsmittel
des rohen Schlamms, das erste Mutterlaugeprodukt, wird vom oberen
Ende der Säule
entnommen, der in Frischwasser gelöste Schlamm als ersetztes Lösungsmittel
vom Boden der Säule
abgezogen.
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Im
Vergleich zum Zentrifugen-Trennverfahren bei erhöhtem Druck hat das Mutterlauge-Substitutionsverfahren
viele Vorteile dadurch, dass die Investition deutlich kleiner ist,
dass es frei von Instandhaltung ist, weil es fast keine Betriebsmechanik
hat, dass der Substitutionsgrad zwischen der Mutterlauge und dem
frischen Wasser leicht kontrolliert werden kann und, dass es selbst
bei erhöhter
Temperatur ohne Einschränkung
usw. betrieben werden kann.
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Die
ersten Terephthalsäure-Kristallisationsprodukte,
die durch ein Trennungsmittel erhalten werden, werden gegebenenfalls
wieder in Frischwasser dispergiert, und Wasser enthaltende Kristalle durch
erneutes Passieren der dispersen Lösung durch das Trennungsmittel
im Zentrifugen-Trennverfahren erhalten. Die Wasser enthaltenden
Kristalle werden durch Trocknen mit einem Trockner zu gereinigten
Terephthalsäure-Produkten gemacht.
Bei dem Mutterlauge-Substitutionsverfahren werden die Wasser enthaltenden
Kristalle aus dem Schlamm erhalten, in welchem das erste Mutterlaugeprodukt
durch Frischwasser ersetzt ist und durch erneute Passage des Schlamms
durch ein Trennungsmittel und Trocknen mit einem Trockner zu einer
gereinigten Terephthalsäure
gemacht.
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Das
durch Trennungsmittel bei erhöhter Temperatur
erhaltene erste Mutter-laugeprodukt
wird dem Kristallisationsbehälter
zugeführt
und durch Entspannungsverdampfung oder andere Mittel gekühlt und
der zweite, die zweiten Kristallisationsprodukte enthaltende Schlamm,
durch Kristallisation der Terephthalsäure, gelöst im ersten Mutterlaugeprodukt,
erhalten. Der zweite Schlamm wird bei Bedarf weiter abgekühlt und
schließlich
die zweiten Kristallisationsprodukte durch Passage des Schlamms
durch das Trennungsmittel zurückgewonnen.
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Das
Wesentliche der vorliegenden Erfindung liegt in der Einführung des
aus dem Kristallisationsbehälter
ausgetragenen zweiten Schlamms, in tangentialer Richtung in den
Hydrozyklon, Zurückführen des
als abwärts
wirbelnder Fluss aus dem unteren Ausgang des Hydrozyklons fließenden Schlamms zum
Kristallisationsbehälter
und Zuführen
des aus dem oberen Ausgang des Hydrozyklons überfließenden Schlamms zu einem weiteren
Trennungsmittel für
die zweiten Kristallisationsprodukte.
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In
dem Fall, wo der Schlamm direkt, ohne Passage durch den Hydrozyklon,
dem Trennungsmittel zugeführt
wird, ist ein gleichmäßiger langandauernder
Betrieb schwierig, wie in Vergleichsbeispiel 1 unten beschrieben
wird, weil Terephthalsäurekristalle an
der inneren Wand und an der inneren Struktur des Kristallisationsbehälters anhaften
und sich ansammeln.
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Weiter
zeigen selbst in dem Fall, bei dem der Schlamm dem Trennungsmittel
zugeführt
wird, und den Hydrozyklon passiert, der ursprüngliche Strom des Hydrozyklons,
der den wirbelnden Fluss abwärts zum
Trennungsmittel führt;
und die Rückführung des Überlaufs
in den Kristallisationsbehälter,
keinerlei Wirkung bei der Verhinderung der Haftung und Ansammlung
von Terephthalsäurekristallen
an der Innenwand und inneren Struktur des Kristallisationsbehälters, wie
in Vergleichsbeispiel 2 unten beschrieben wird.
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Durch
Einführen
des aus dem Kristallisationsbehälter
ausgetragenen Schlamms in tangentialer Richtung in den Eingang des
Hydrozyklons, Rückführen des
als abwärts
wirbelnder Fluss aus dem unteren Ausgang des Hydrozyklons fließenden Schlamms
zum Kristallisationsbehälter
und Abführen des
aus dem oberen Ausgang des Hydrozyklons überfließenden Schlamms, kann jedoch
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ein gleichmäßiger langandauernder Betrieb
erreicht werden, weil überhaupt
keine Haftung oder Ansammlung von Terephthalsäurekristallen auftritt. Obwohl
der Grund, warum sich die vorstehende Wirkung einstellt, nicht klar
ist, wird er wie folgt geschätzt.
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Die
Installation eines Hydrozyklons in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung erhöht die
Konzentration des Schlamms im Kristallisationsbehälter bemerkenswert.
Zum Beispiel, während
die Konzentration des Schlamms im Kristallisationsbehälter in
beiden, in Vergleichsbeispiel 1 ohne Installation des Hydrozyklons
und in Vergleichsbeispiel 2, bei dem der Hydrozyklon mit dem ursprünglichen Fluss
verwendet wurde, 0,3% oder weniger betrug, war im Beispiel 1 der
vorliegenden Erfindung die Konzentration des Schlamms im Kristallisationsbehälter in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung so groß wie ungefähr 10%. Zusätzlich war der durchschnittliche
Partikeldurchmesser der Kristallprodukte in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung bemerkenswert so groß wie
120 μm.
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Es
wird angenommen, dass durch Rückführen des
aus dem unteren Ausgang des Hydrozyklons als abwärts wirbelnder Fluss ausfließenden Schlamms
zum Kristallisationsbehälter,
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung die Kristalle, die vorher an der
Innenwand und der inneren Struktur des Behälters hafteten, durch die Kristalle mit
großem
Partikeldurchmesser, die durch die Zunahme der Konzentration des
Schlamms im Kristallisationsbehälter
induziert werden, heruntergekratzt werden.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird die Trennung der zweiten Kristallisationsprodukte
in den letzten Schritten leicht, weil die Partikelgrößen der
Kristalle in dem Schlamm, der am oberen Ausgang des Hydrozyklons überfließt, extrem
groß werden.
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In
der vorliegenden Erfindung gibt es fast keine Einschränkung im
Maßstab
oder in den Betriebsbedingungen, zum Beispiel Injektionswinkel des Schlamms,
Geschwindigkeit, Fließgeschwindigkeitsverteilung,
usw., im Hydrozyklon. Jedwede Haftung oder Ansammlung von Terephthalsäurekristallen
an der Innenwand des Kristallisationsbehälters usw. wird auf Grund der
Annahme, dass die in dem Hydrozyklon innewohnende Funktion in gewissem
Grad erreicht wird, wirksam verhindert.
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Darüber hinaus
ist die Art des Hydrozyklons nicht besonders eingeschränkt und
ein Hydrozyklon vom Düsen-Strömungstyp
oder Dreasen-Typ, beide für
allgemeine Zwecke, werden bevorzugt verwendet. Weiter werden mehrstufige
Hydrozyklone in Reihe installiert.
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Der
vom oberen Ausgang des Hydrozyklons übergelaufene Schlamm wird,
wenn nötig,
nach weiterem Ausfällen
des gelösten
Bestandteils durch Passieren des Schlamms durch einen zusätzlichen Kühlvorgang,
zum Trennungsmittel geführt.
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In
den Trennungsmitteln wird der Schlamm mit irgendeinem Trennverfahren,
zum Beispiel der Druckfiltration, Zentrifugentrennung usw. in das
zweite Mutterlaugeprodukt und die zweiten Kristallisationsprodukte
getrennt. Die zweiten Kristallisationsprodukte werden in das Verfahren
zur Wiederverwendung ausgetragen und bezüglich der zweiten Mutterlaugeprodukte
werden sie gewöhnlich über ein Abfluss-Behandlungsverfahren
nach Außen
abgegeben.
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In
der vorliegenden Erfindung ist die Kühlung durch Entspannungsverdampfung
des Lösungsmittels,
als Verfahren zur Erzeugung des Terephthalsäureniederschlags aus dem Schlamm,
erstrebenswert.
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Die
Konzentration der Kristalle im Schlamm, der über den oberen Auslass des
Hydrozyklons abfließt,
ist bevorzugt 5% oder weniger, mehr bevorzugt 1% oder weniger.
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Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung zusammen mit anderen Objekten, deren Vorteilen
und Fähigkeiten,
wird auf die folgende Beschreibung, in Verbindung mit den Zeichnungen,
Bezug genommen. 1 ist ein Beispiel eines Diagramms
einer Anlage des Kristallisationsverfahrens der vorliegenden Erfindung,
welches den Behandlungsprozess des ersten Mutterlaugeproduktes,
der zur Trennung in die zweiten Kristallisationsprodukte bei der
Herstellung gereinigter Terephthalsäure angewendet wird, veranschaulicht.
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In 1 wird
das erste Mutterlaugeprodukt (d. h. eine Lösung oder eine Schlamm-Lösung mit teilweise
ausgefallenem gelöstem
Stoff) von dem Trennungsmittel mit erhöhter Temperatur dem Kristallisationsbehälter 1 durch
die Zuführungsleitung 4 für das erste
Mutterlaugeprodukt zugeführt.
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Im
Kristallisationsbehälter 1 wird
die Mutterlauge durch Entspannungsverdampfung abgekühlt und
ein Kristalle kristallisierter Terephthalsäure enthaltender Schlamm erhalten.
Der im Kristallisationsbehälter
erzeugte Dampf wird durch die Flash-Verdampfungsleitung 10 nach
außen
abgeführt.
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Der
im Kristallisationsbehälter 1 erhaltene Schlamm
wird durch die Leitung 6 ausgetragen und in einen Einführungseinlass 7 in
tangentialer Richtung zum Hydrozyklon 2 mittels einer Schlammumwälzpumpe 5 eingeführt.
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Der
im Hydrozyklon 2 erzeugte abwärts wirbelnde Fluss wird durch
die Leitung 8 in den Kristallisationsbehälter 1 zurückgeführt, Der
aufsteigende Überlauf
im Hydrozyklon wird dem Kristall-Trennungsmittel 3 durch
Leitung 9 zugeführt,
Ein allgemeines Trennungsverfahren, wie das Druckfiltrationsverfahren
oder Zentrifugentrennverfahren, wird als Kristall-Trennungsmittel 3 verwendet,
bei dem der Schlamm in zweite Kristallisationsprodukte und zweites
Mutterlaugeprodukt getrennt wird.
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Die
zweiten Kristallisationsprodukte werden durch die Leitung 11 abgezogen
und dem Rückgewinnungsverfahren
zugeführt.
Die zweiten Mutterlaugeprodukte werden durch die Leitung 12 abgezogen und
dem Abflussbehandlungsverfahren zugeführt.
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Die
vorliegende Erfindung ist im Prozess, der von Kristallisation und
Trennung begleitet ist, breit anpassungsfähig, und macht den Kristall-Trennungsvorgang
im folgenden Schritt leicht, weil Kristalle mit großer Partikelgröße erhalten
werden können.
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Wie
im Beispiel unten beschrieben wird, kann in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung durch Einführen
eines aus dem Kristallisationsbehälter ausgetragenen Schlamms
in einen Einlass eines Hydrozyklons in zu ihm tangentialer Richtung, Rückführen des
Schlamms aus dem unteren Ausgang des Hydrozyklons als abwärts wirbelnder
Fluss in den Kristallisationsbehälter
und Ableiten des vom oberen Ausgang des Hydrozyklons überfließenden Schlamms
ein gleichmäßiger, langandauernder
Betrieb erreicht werden, weil keinerlei Haftung oder Ansammlung
von Terephthalsäurekristallen,
herbeigeführt
durch Bildung von Kristallen mit extrem großen Kristall-Partikelgrößen, in
Erscheinung tritt.
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BEISPIELE
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Im
Folgenden werden Beispiele verschiedener bevorzugter Ausführungsformen
beschrieben, um die Erfindung konkret zu veranschaulichen, jedoch
ist zur Kenntnis zu nehmen, dass die Erfindung nicht auf die speziellen
Ausführungsformen
beschränkt
ist.
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[Beispiel 1]
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In
einer Anlage zur Herstellung gereinigter Terephthalsäure durch
das katalytische Hydrierungsverfahren, mit Auflösen der durch Flüssigphasenoxydation
von p-Xylol erhaltenen rohen Terephthalsäure in Wasser, wurde an dem
ersten Mutterlaugeprodukt, welches mit der Mutterlauge-Substitutionsmethode erhalten
worden war, ein Kristallisationsgang durchgeführt. Dabei wurde eine im Systemdiagramm 1 gezeigte
Anlage verwendet.
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Durch
Einspeisen des mittels Mutterlauge-Substitutionsverfahren erhaltenen
ersten Mutterlaugeproduktes mit einer Temperatur von 145°C in den
Kristallisationsbehälter 1 durch
die Zuführungsleitung 4 für das erste
Mutterlaugeprodukt, wurde der Arbeitsgang in Übereinstimmung mit dem Systemdiagramm
durchgeführt.
Die dem Kristallisationsbehälter 1 zugeführte Menge
des ersten Mutterlaugeproduktes war 100 Teile Wasser, 0,3 Teile
Terephthalsäure,
die teilweise als Kristalle vorlag, Fast alle anderen Verunreinigungen
waren in Wasser gelöst.
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Im
Kristallisationsbehälter 1 wurde
das erste Mutterlaugeprodukt durch Entspannungsverdampfung des Wassers
auf 100°C
abgekühlt
und ein Schlamm erhalten, der durch Kristallisation gelöster Terephthalsäure gebildete
Kristalle enthielt.
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Der
Schlamm wurde abgezogen und in tangentialer Richtung in einen Zuführungseinlass 7 eines
Hydrozyklons 2 vom Düsen-Strömungs-Typ
mittels einer Schlammumwälzpumpe 5 eingeführt. Ungefähr 33 Teile
Wasser und begleitende Kristalle wurden durch den abwärts wirbelnden
Flussausgang 8 ausgetragen und zum Kristallisationsbehälter 1 zurückgeführt. Vom
oberen Überlauf 9 wurde
der Schlamm mit einer Temperatur von 100°C abgeführt. Die Konzentration der
Kristalle im Schlamm der Leitung 6 war ein wenig über 10%.
Der durchschnittliche Partikeldurchmesser der Kristalle betrug etwa
120 μm.
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Die
zweiten Kristallisationsprodukte wurden aus dem Schlamm mit einer
Temperatur von 100°C, der
aus dem oberen Überlaufausgang 9 geflossen war,
im Wechselbetrieb zweier als Trennmittel verwendeter Druckfilter
zurück
gewonnen und wurden durch die Leitung 11 an das Oxydations-Reaktionsverfahren
abgegeben. Weiter wurde das vom Schlamm abgetrennte zweite Mutterlaugeprodukt durch
die Leitung 12 abgezogen und einem Abfluss-Behandlungsprozess
zugeführt.
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Der
kontinuierliche Betrieb der aufeinander folgenden Schritte, der
sich etwa über
ein halbes Jahr erstreckte, verursachte keinerlei Probleme.
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[Vergleichsbeispiel 1]
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Ein
dem Beispiel 1 ähnlicher
Arbeitsgang wurde ohne Installation eines Hydrozyklons 2 durchgeführt. Das
heißt,
der Schlamm mit einer Temperatur von 100°C wurde aus dem Kristallisationsbehälter 1 mittels
Pumpe 5 abgezogen und nach Zurückgewinnung der zweiten Kristallisationsprodukte
im Wechselbetrieb zweier als Trennmittel verwendeter Druckfilter
führte
der Arbeitsgang die zweiten Kristallisationsprodukte zum Oxydations-Reaktionsverfahren
durch Leitung 11 ab. Weiter wurde das aus dem Schlamm abgetrennte
zweite Mutterlaugeprodukt durch die Leitung 12 abgezogen
und dem Abfluss-Behandlungsprozess zugeführt.
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Zu
dieser Zeit betrug der durchschnittliche Partikeldurchmesser der
Kristalle in der Leitung 6 etwa 20 μm. Nach kontinuierlichem Betrieb über 13 Tage
hinweg, wurde es unmöglich,
den Schlamm aus dem Kristallisationsbehälter 1 abzuziehen.
Bei der Überholungsinspektion
des Kristallisationsbehälters 1 wurde
gefunden, dass an der Innenwand und der inneren Struktur des Kristallisationsbehälters Kristalle
hafteten. Weiterhin sammelten sich die Kristalle über dem
Boden des Behälters
an. Darüber
hinaus waren Reinigungen der Filter in Abständen von ungefähr 2 Tagen
für den
durchgehenden Betrieb der Druckfilter erforderlich.
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[Vergleichsbeispiel 2]
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Anders
als in Beispiel 1 wurden 33 Teile des vom oberen Überlaufsausgang
des Hydroryklons 2 vom Düsen-Strömungs-Typ übergelaufenen Wassers mit den
begleitenden Kristallen zum Kristallisationsbehälter 1 zurückgeführt, dabei
der von der stromabwärts
Seite des Kristallisationsbehälters 1 gelieferte,
vom abwärts
wirbelnden Flussausgang 8 abgezogene Schlamm zum Trennmittel 3 geführt. Die Konzentration
der Kristalle im Schlamm in Leitung 6 war ein wenig über 0,2%
und der durchschnittliche Partikeldurchmesser der Kristalle etwa
70 μm.
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Die
zweiten aus dem abwärts
wirbelnden Flussausgang 8 abgezogenen Kristallisationsprodukte
wurden aus dem Schlamm mit einer Temperatur von 100°C im Wechselbetrieb
zweier als Trennmittel verwendeter Druckfilter zurück gewonnen
und dem Oxydations-Reaktionsverfahren durch Leitung 11 zugeführt. Weiter
wurde das aus dem Schlamm abgetrennte zweite Mutterlaugeprodukt
durch die Leitung 12 abgezogen und dem Abfluss-Behandlungsprozess
zugeführt.
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Nach
kontinuierlichem Betrieb über
11 Tage hinweg, wurde es unmöglich,
den Schlamm aus dem Kristallisationsbehälter 1 abzuziehen.
Bei der Überholungs
inspektion des Kristallisationsbehälters 1 wurde gefunden,
dass an der Innenwand und der inneren Struktur des Kristallisationsbehälters Kristalle hafteten.
Weiterhin sammelten sich die Kristalle über den Boden des Behälters an.
Darüber
hinaus waren Reinigungen der Filter in Abständen von ungefähr 2 Tagen
für den
durchgehenden Betrieb der Druckfilter erforderlich.