TWI667227B - 於純化芳香族羧酸製造過程中之高壓冷凝物循環技術 - Google Patents

Abstract

用於製造純化芳香族羧酸之方法包含：自供應至一鍋爐之鍋爐供水產生高壓水蒸氣；使用此高壓水蒸氣加熱一粗製芳香族羧酸，因此，高壓水蒸氣冷凝形成一高壓冷凝物；及純化此粗製芳香族羧酸形成一純化芳香族羧酸。鍋爐供水包含至少一部份之高壓冷凝物及來自至少一另外來源之補充鍋爐供水。

Description

於純化芳香族羧酸製造過程中之高壓冷凝物循環技術 相關申請案之對照參考資料

本申請案主張於2013年12月31日申請之美國臨時申請案第61/922,234號案之優先權利益。

技術領域

本教示一般係有關於用於製造純化芳香族羧酸之方法，且特別是於純化前使用高壓水蒸氣使粗製芳香族羧酸預熱之方法。

背景

對苯二甲酸(TA)及其它芳香族羧酸可用於製造聚酯(例如，經由其等與乙二醇及/或更高伸烷基二醇反應)。聚酯轉而可用以製造纖維、膜、容器、瓶子、其它包裝材料、模製物件等。

於商業實施，芳香族羧酸係藉由於一水性乙酸溶劑中之經甲基取代之苯及萘原料之液相氧化反應而製造。甲基取代基之位置係相對應於芳香族羧酸產物中之羧基基團的位置。空氣或其它氧來源(例如，典型上係以氣態)已於， 例如，含有鈷及錳之一經溴促進之催化劑存在中作為氧化劑。氧化反應係放熱且產生芳香族羧酸及一起之副產物，其包含芳香族原料之部份或中間氧化產物，及乙酸反應產物(例如，甲醇、乙酸甲酯，及溴甲烷)。水亦以副產物產生。

純型式之芳香族羧酸對於製造欲被用於重要應用(例如，纖維及瓶子)之聚酯通常係合意的。酸中之雜質(例如，自芳香族原料且更普遍係各種經羰基取代之芳香族種類之氧化反應產生之副產物)被認為係造成自其製得之聚酯中顏色形成及/或與此有關，其轉而導致於經聚酯轉化之產物中顏色不佳。具有降低雜質量之芳香族羧酸可藉由使來自如上所述之液相氧化反應之粗製產物於一或更多之逐步降低溫度及氧量進一步氧化而製造。此外，部份氧化產物可於結晶化期間被回收，且轉化成合意之酸產物。

具有降低雜質量之純型式的對苯二甲酸酸及其它芳香族羧酸一例如，經純化之對苯二甲酸(PTA)一已藉由使較不純型式之此等酸或所謂之中間純度產物於溶液中於高溫及高壓使用一貴金屬催化劑催化氫化而製造。較不純型式之此等酸可包含含有來自芳香族原料之液相氧化反應的芳香族羧酸及副產物之粗製產物。於商業上之實施，烷基芳香族供料液相氧化反應成粗製芳香族羧酸，及粗製產物之純化，通常係於連續一體化方法中進行，其中，來自液相氧化反應之粗製產物係作為純化之一起始材料。

粗製芳香族羧酸之純化已經由氫化反應完成。粗製芳香族羧酸通常於被供應至典型上於約260℃至約290℃ 之溫度操作的氫化反應器之前被預熱。完成此預熱之一種方式係經由與高壓水蒸氣之間接熱交換。高壓水蒸氣於熱交換期間冷凝，然後，形成之冷凝物被降壓形成低壓冷凝物及低壓水蒸氣，此等可被用於其它處理步驟。此降壓能使顯著量之動力藉由使經由此降壓產生之低壓水蒸氣供應至一冷凝水蒸氣渦輪或其它動力回收裝置而回收。

雖然此動力產生，但與產生高壓水蒸氣有關之燃料成本促成用於製造純化芳香族羧酸之方法的整體可變成本。持續期望經由更有效率之能量管理策略降低此等可變成本。

概要

本發明之範圍係僅藉由所附申請專利範圍界定，且不受此概要中之陳述而有任何程度影響。

作為簡介，依據本教示之一種用於製造純化芳香族羧酸之方法包含：自供應至一鍋爐之鍋爐供水產生高壓水蒸氣；使用此高壓水蒸氣使含有一粗製芳香族羧酸之漿料加熱，因此，高壓水蒸氣被冷凝形成一高壓冷凝物；及使粗製芳香族羧酸之溶液純化形成一純化芳香族羧酸。鍋爐供水包含至少一部份之高壓冷凝物。

本發明之其它方面基於下列說明會變明顯。

110‧‧‧氧化反應容器

111‧‧‧流體

112‧‧‧入口

114‧‧‧漿料出口

115‧‧‧流體

116‧‧‧通風孔

120‧‧‧攪拌器

152‧‧‧攪拌式結晶化容器

154‧‧‧排氣孔

156‧‧‧攪拌式結晶化容器

158‧‧‧排氣

190‧‧‧固液分離裝置

191‧‧‧流體

192‧‧‧母液鼓

197‧‧‧流體

202‧‧‧補充容器

204‧‧‧容器

206‧‧‧熱交換器

210‧‧‧純化反應器

211‧‧‧流體

220‧‧‧結晶化容器

221‧‧‧流體管線

230‧‧‧固液分離裝置

231‧‧‧流體

233‧‧‧流體

330‧‧‧高壓蒸餾塔

331‧‧‧管線

334‧‧‧管線

402‧‧‧管線

404‧‧‧鍋爐

406‧‧‧水蒸氣鼓

408‧‧‧泥鼓

410‧‧‧上升及下降管

412‧‧‧管線

414‧‧‧管線

416‧‧‧管線

418‧‧‧管線

419‧‧‧高壓冷凝物

420‧‧‧閃鼓

422‧‧‧管線

423‧‧‧泵

424‧‧‧管線

426‧‧‧循環之高壓冷凝物

428‧‧‧補充供水

430‧‧‧盤式除氣器

432‧‧‧管線

434‧‧‧管線

435‧‧‧泵

436‧‧‧節熱器

438‧‧‧煙囪

440‧‧‧節氣閘

448‧‧‧管線

450,452‧‧‧氣體/氣體預熱器

454‧‧‧管線

456‧‧‧管線

458‧‧‧管線

460‧‧‧管線

462‧‧‧管線

502‧‧‧氣體/氣體預熱器

504‧‧‧管線

506‧‧‧新鮮空氣供料

508‧‧‧補充供水

510‧‧‧熱交換器

圖1顯示依據本發明一實施例之用於製造純化型式之芳香族羧酸之方法流程圖。

圖2顯示依據本發明第二實施例之用於製造純化型式之芳香族羧酸之方法流程圖。

較佳實施例之詳細說明

作為概略簡介，本發明係有關於在純化前之粗製芳香族羧酸預熱中使用有效率之熱交換組態製造純化芳香族羧酸之方法。高壓水蒸氣被用於加熱在粗製芳香族羧酸純化前之一預熱區域內之粗製芳香族羧酸。自預熱區域內之高壓水蒸氣冷凝產生之高壓冷凝物之至少一部份可被循環以提供至少一部份之產生高壓水蒸氣之鍋爐供水。與習知技藝之系統相比，此方法避免高壓冷凝物壓力下降，造成節省燃料及減少之整體能量成本。此方法亦避免於某些習知系統中所需之於各種較低壓力水蒸氣量，用於產生水蒸氣之冷凝物急驟蒸發鼓之資本性支出。

依據本發明教示之一用於製造純化芳香族羧酸之第一方法包含：自供應至一鍋爐之鍋爐供水產生高壓水蒸氣；使用此高壓水蒸氣使含有一粗製芳香族羧酸之一漿料加熱，因此，此高壓水蒸氣被冷凝形成一高壓冷凝物；及純化此粗製芳香族羧酸形成一純化芳香族羧酸。鍋爐供水包含至少一部份之高壓冷凝物。

於某些實施例，鍋爐供水亦含有來自一另外來源之補充鍋爐供水，諸如，已使用低壓水蒸氣除去空氣之水。於某些實施例，高壓冷凝物及補充鍋爐供水係於使鍋爐供水遞送至鍋爐之前混合。於其它實施例，高壓冷凝物及補 充鍋爐供水係於鍋爐內於原位混合，例如，於鍋爐之水蒸氣鼓內。於某些實施例，補充鍋爐供水至少於其等混合前係於比高壓冷凝物更低之溫度。於某些實施例，高壓冷凝物具有於約250℃與約305℃間之溫度，其係於約80巴(g)與約120巴(g)間之壓力遞送至鍋爐。於某些實施例，補充鍋爐供水具有於約100℃與約150℃間之溫度，其係於約80巴(g)與約120巴(g)間之壓力遞送至鍋爐。

於某些實施例，鍋爐包含一氣體/氣體空氣預熱器，且高壓冷凝物及補充鍋爐供水係於鍋爐供水遞送至鍋爐之一水蒸氣鼓前混合。於其它實施例，鍋爐包含一節熱器，此部份之高壓冷凝物遞送至鍋爐之一水蒸氣鼓，且補充鍋爐供水係於進入水蒸氣鼓前遞送至節熱器。

於某些實施例，依據本教示之一種用於製造純化芳香族羧酸之方法進一步包含下列之一或多者：(a)使一第二部份之高壓冷凝物轉移至一結晶化區域，作為一結晶器沖洗物；(b)使煙道氣從與鍋爐呈流體連通之一鍋爐煙囪經由一或多數個下游氣體/氣體空氣預熱器(諸如，聚合物LUVO氣體/氣體空氣預熱器)轉移；及/或(c)使煙道氣自與鍋爐呈流體連通之一鍋爐煙囪連續地經由一下游碳鋼氣體/氣體空氣預熱器及一另外之下游聚合物LUVO氣體/氣體空氣預熱器轉移。於某些實施例，進入碳鋼氣體/氣體之煙道氣的溫度係至少約175℃，且離開聚合物LUVO氣體/氣體空氣預熱器之煙道氣的溫度係少於約110℃。

於某些實施例，循環至鍋爐供水之此部份的高壓 冷凝物相當於自高壓水蒸氣形成之高壓冷凝物之約65%與約97%之間。於某些實施例，包含高壓冷凝物之約3%與約35%之間的一第二部份之高壓冷凝物被轉移至其它處理步驟，諸如，至一結晶化區域。

依據本教示之一用於製造純化芳香族羧酸之第二方法包含：於一反應區域氧化一經取代之芳香族烴形成一粗製芳香族羧酸；自供應之鍋爐供水產生高壓水蒸氣；及使粗製芳香族羧酸於一加熱區域中使用至少一部份之高壓水蒸氣加熱，因此，高壓水蒸氣被冷凝形成一高壓冷凝物。鍋爐供水包含至少一部份之高壓冷凝物，及於某些實施例，來自至少一另外來源之之補充鍋爐供水。於某些實施例，循環至鍋爐之此部份的高壓冷凝物包含自高壓水蒸氣形成之高壓冷凝物之約65%與約97%之間。

依據本教示之一用於製造純化芳香族羧酸之第三方法包含：使一經取代之芳香族烴於一反應區域內氧化形成一粗製芳香族羧酸；自供應至一鍋爐之鍋爐供水產生高壓水蒸氣；使粗製芳香族羧酸於一加熱區域中使用至少一部份之高壓水蒸氣加熱，因此，高壓水蒸氣被冷凝形成一高壓冷凝物；及使煙道氣自與鍋爐呈流體連通之一鍋爐煙囪經由一或多數個下游氣體/氣體空氣預熱器轉移。適合預熱器包含碳鋼氣體/氣體空氣預熱器、耐腐蝕之聚合物空氣預熱器(luftvorwärmer，LUVO)氣體/氣體空氣預熱器，及此等之組合。鍋爐供水包含至少一部份之高壓冷凝物，且於某些實施例，亦包含來自至少一另外來源之補充鍋爐供 水。

上述依據本教示之用於製造純化型式之芳香族羧酸之方法的另外特徵現將參考圖式作說明。

用於自經取代之芳香族烴製造純化芳香族羧酸之方法，與用於回收能量及純化廢水蒸氣之附屬方法係此項技藝普遍已知，且更完全描述於，例如，美國專利第5,723,656、6,137,001、7,935,844、7,935,845，及8,173,834號案。圖1顯示依據本發明之一用於製造純化型式之芳香族羧酸之簡化方法流程圖。用於圖1中表示之方法的液體及氣體流體及材料可，例如，自適於處理使用及安全性之材料經由組配之適合轉移線路、導管，及管線導引及轉移。需瞭解特別元件可物理性地並列，且若適合，可具有可撓性區域、剛性區域，或二者之組合。於導引流體或化合物，可包含介於中間之裝置及/或選擇性之處理。舉例而言，泵、閥、歧管、氣體及液體流量計及分配器、取樣及感應裝置，及其它設備(例如，用於監測、控制、調整，及/或轉移壓力、流動及其它操作參數)可存在。

於一代表性實施例，諸如，可如圖1所示般實施者，包含，例如，至少約99重量%之一經取代之芳香族烴供料、一單羧酸溶劑，及一氧化反應催化劑、一催化劑促進劑，及空氣之液體供料係經由入口，諸如，入口112，連續進料至一氧化反應容器110。於某些實施例，容器110係一壓力等級之連續攪拌槽反應器。

於某些實施例，攪拌可藉由旋轉一攪拌器120而 提供，其軸係藉由一外部動力來源(未示出)驅動。安置於軸上且位於液體內之葉輪係組配成用以提供用於混合液體及使氣體於液體中分散之力量，藉此，避免液體之下區域中之固體沉降。

用於氧化反應之適合芳香族供料一般包含於一或多個位置(通常係相對應於欲被製備之芳香族羧酸之羧酸基團的位置)以至少一可氧化成一羧酸基團之基團取代的一芳香族烴。此或此等可氧化之取代基可為烷基基團，諸如，甲基、乙基或異丙基基團，或已含有氧之基團，諸如，羥烷基、甲醯基或酮基基團。此等取代基可為相同或不同。原料化合物之芳香族部份可為一苯核，或其可為二或多環，諸如，一萘核。可單獨或組合使用之有用供料化合物的例子包含甲苯、乙苯力及經其它烷基取代之苯、鄰-二甲苯、對-二甲苯、間-二甲苯、甲苯甲醛類、甲苯甲酸類、烷基苯甲醇類、1-甲醯基-4-甲基苯、1-羥甲基-4-甲基苯、甲基苯乙酮、1,2,4-三甲基苯、1-甲醯基-2,4-二甲基苯、1,2,4,5-四甲基苯、經烷基、甲醯基、醯基，及羥甲基取代之萘，諸如，2,6-二乙基萘、2,6-二乙基萘、2,7-二甲基萘、2,7-二乙基萘、二乙基萘、2-甲醯基-6-甲基萘、2-醯基-6-甲基萘、2-甲基-6-乙基萘，及前述之經部份氧化的衍生物。

為了藉由氧化其等之相對應經取代之芳香族烴先質製造芳香族羧酸，例如，自經單取代之苯製造苯甲酸，自經對位二取代之苯製造對苯二甲酸，自經鄰位二取代之苯製造鄰苯二甲酸，及個別自經2,6-及2,7-二取代之萘製造 2,6或2,7萘二羧酸，較佳係使用相對較純之供料，且更佳係其中相對應於合意之酸的先質之含量係至少約95重量%，且更佳係至少98重量%或甚至更高之供料。於一實施例，用於製造對苯二甲酸之芳香族烴供料包含對二甲苯。

於相氧化反應步驟用於使芳香族供料液相反應成芳香族羧酸產物之溶劑包含一低分子量之單羧酸，其較佳係一C₁-C₈單羧酸，例如，乙酸、丙酸、丁酸、戊酸，及苯甲酸。

用於液體氧化反應之催化劑包含有效使芳香族供料催化氧化成芳香族羧酸之材料。較佳之催化劑係可溶於用於氧化反應之液相反應混合物，因為可溶性催化劑促進催化劑、氧氣及液體供料間之接觸；但是非均質催化劑或催化劑組份亦可被使用。典型上，催化劑包含至少一重金屬組份。適合之重金屬的例子包含鈷、錳、釩、鉬、鉻、鐵、鎳、鋯、銫，或諸如鉿之鑭系金屬。此等金屬之適合型式包含，例如，乙酸鹽類、氫氧化物類，及碳酸鹽類。較佳之催化劑包含鈷．錳、其等之組合，及與一或多種其它金屬且特別是鉿、銫及鋯之組合。

於較佳實施例，用於液相氧化反應之催化劑組成物亦包含一促進劑，其促進催化劑金屬之氧化反應活性，較佳係未產生不合意型式或量之副產物。可溶於用於氧化反應之液體反應混合物之促進劑對於促進催化劑、促進劑及反應物間之接觸係較佳。鹵素化合物係普遍作為一促進劑，例如，氫鹵化物、鈉鹵化物、鉀鹵化物、銨鹵化物、 經鹵素取代之烴、經鹵素取代之羧酸，及其它經鹵化之化合物。較佳之促進劑包含至少一溴來源。適合之溴來源包含溴蒽、Br2、HBr、NaBr、KBr、NH4Br、溴甲苯、溴乙酸、二溴乙酸、四溴乙烷、二溴乙烷、溴乙醯溴，及此等之組合。其它適合之促進劑包含醛類及酮類，諸如，乙醛及甲乙酮。

用於氧化反應步驟之液相反應之反應物亦含有一包含分子氧之氣體。空氣係方便地作為一氧氣來源。富氧之空氣、純氧，及包含分子氧(典型上係至少約10體積%之量)之其它氣體混合物亦係有用。

經取代之芳香族烴於反應器110中氧化，形成一粗製芳香族羧酸及副產物。於一實施例，例如，對二甲苯被轉化成對苯二甲酸及副產物，其除對苯二甲酸外另形成，包含部份及中間氧化反應產物(例如，4-羧基苯甲醛、1,4-羥甲基苯甲酸、對-甲苯甲酸、苯甲酸等，及此等之組合)。因為氧化反應係放熱，藉由此反應產生之熱會造成液相反應混合物沸騰及形成一塔頂蒸氣相，其包含經蒸發之乙酸、水蒸氣、來自氧化反應之氣體副產物、碳氧化物、來自加料至此反應的空氣之氮、未反應之氧等，及此等之組合。

頂塔蒸氣係經由通風孔116自反應器110移除且送至一流體111內至一分離區域，其於此顯示之實施例係一高壓蒸餾塔330。分離區域係組配成使水與溶劑單羧酸分離，且使一富溶劑之液相經由管線331送回反應器。一富水之氣相係經由管線334自分離區域移除，及供進一步加工，例如， 經由一膨脹器回收能量，自氣體流使水冷凝作為用於蒸餾塔之一迴流或用於此方法之純化區域或其它部份，及處理廢氣。迴流(未示出)被送回蒸餾塔330。塔頂氣體流進一步加工的例子及用於蒸餾塔330之迴流選擇係更完整描述於美國專利第5,723,656、6,137,001、7,935,844、7,935,845，及8,173,834號案。包含固體粗製芳香族羧酸產物之液體流出物於液相反應混合物中形成漿料，經由漿料出口114自反應容器110移除，且於流體115中導引至一結晶化區域，用以回收一固體產物。

於圖1中例示之本發明實施例，結晶化區域包含呈串聯且流動連通之多數個攪拌式結晶化容器152及156，用於使產物漿料自容器152轉移至容器156。結晶化容器中之冷卻係藉由壓力釋放而完成，且漿料於容器152中冷卻至範圍約150-190℃之溫度，然後，於容器156中進一步冷卻至約110-150℃。一或多個結晶化容器被排氣，個別於154及158，用於使自降壓產生之蒸氣移除至熱交換裝置(未示年)及自閃蒸氣產生水蒸氣。自一或多個上游結晶化容器(諸如，容器152)移至熱交換裝置之蒸氣較佳係被冷凝，且包含水、乙酸溶劑及氧化反應之可溶性產物及副產物的液體冷凝物可被導引至一或多個下游結晶化容器，諸如，於156，以便回收進入及自來自一或多個上游容器之閃蒸氣冷凝之可結晶組份，諸如，粗製芳香族羧酸及氧化反應副產物。

結晶化容器156係與一固液分離裝置190呈流體連通，其係用以接收來自結晶化容器之一固體產物漿料， 其包含於包含單羧酸溶劑及水之來自氧化反應的一母液中之粗製芳香族羧酸及氧化反應副產物，及使包含對苯二甲酸及副產物之一粗製固體產物與液體分離。分離裝置190係一離心機、旋轉式真空過濾器，或加壓過濾器。於本發明較佳實施例，分離裝置係一加壓過濾器，其係適於藉由於加壓下之正排量以包含水之清洗液體溶劑交換於濾餅中之母液。自分離形成之氧化反應母液係於流體191離開分離裝置190，轉移至母液鼓192。一大量之母液係自母液鼓192轉移至氧化反應器110，回到乙酸、水、催化劑及溶解或以細微固體顆粒存在於母液中之氧化反應副產物之液相氧化反應。於具有或不具有中間乾燥及貯存，此原料之粗製固體產物及包含氧化副產物之雜質係以流體197自分離裝置190運送至純化溶液補充容器202。粗製固體產物係於補充容器202中於純化反應溶劑中形成漿料，純化反應溶劑之全部或至少一部份，且較佳係約60至約100重量%，係包含來自從反應器110移至蒸餾塔330之一蒸氣相的水及乙酸廢氣分離的一第二液體相，及氧化反應副產物。若使用，補充溶劑(諸如，新的去礦物水或適合之回收流體，諸如，如下探討之純化對苯二甲酸產物結晶化之降壓造成之蒸氣冷凝之液體)可自容器204導引至補充槽202。補充槽中之漿料溫度較佳係約80至約100℃。

粗製芳香族羧酸產物係藉由於補充槽202中加熱至，例如，約260至約290℃，及於轉移至純化反應器210時通過包含一或多個熱交換器206之一加熱區域，溶解形成一 純化反應溶液。於反應器210中，純化反應溶液係於一氫化反應催化劑存在中，於較佳係範圍從約85至約95巴(g)之加壓下，與氫接觸。

適用於純化氫化反應之催化劑包含對於不純芳香族羧酸產物中之雜質(諸如，氧化反應中間物及副產物及/或芳香族羰基類物質)之氫化反應具催化活性的一或多種金屬。催化劑金屬較佳係被支撐或承載於不溶於水且於純化處理條件下不與芳香族羧酸反應之一撐體材料上。適合之催化劑金屬係元素週期表((IUPAC版)之第VIII族金屬，包含鈀、鉑、銠、鋨、釕、銥，及此等之組合。錯或含有鈀之此等金屬的組合係最佳。具有數百或數千m²/g表面積之表面積及足夠強度及耐磨性以供於操作條件下延長使用之碳及木炭係較佳撐體。金屬載負量並不重要，但以撐體及催化劑金屬之總重量為基準，實際上較佳載負量係約0.1重量%至約5重量%。用於使存在於不純芳香族羧酸產物中之雜質轉化的較佳催化劑含有約0.1至約3重量%且更佳係約0.2至約1重量%之氫化反應金屬。於一特別實施例，金屬包含鈀。

一部份之純化液體反應混合物係於流體211自氫化反應器210移至結晶化容器220，於其中，純化芳香族羧酸產物及降低量之雜質係藉由於液體上減壓而自反應混合物結晶化。於容器220中形成之純化芳香族羧酸及液體之形成漿料係於流體管線221導引至固液分離裝置230。於結晶化之降壓形成之蒸氣可藉由送至熱交換器(未示出)冷卻而 冷凝，且形成之冷凝液體再次導引至此處理，例如，經由適當轉移管線(未示出)循環至純化供料補充槽202。純化芳香族羧酸產物於流體231離開固液分離裝置230。固液分離裝置可為一離心機、旋轉式真空過濾器、一加壓過濾器，或此等之一或多者的組合。

使固體純化芳香族羧酸產物於固液分離器230分離出之純化母液包含水、小量之溶解及懸浮之芳香族羧酸產物，及溶解或懸浮於母液之包含經氫化之氧化副產物的雜質。純化母液係於流體233中導引，可送至廢水處理設備，或另外可作為至蒸餾塔330之一迴流，其係於，例如，美國專利第5,723,656、6,137,001、7,935,844、7,935,845，及8,173,834中更完整說明。

如上所探討，粗製芳香族羧酸產物係於具有熱交換器206之一加熱區域中加熱。熟習此項技藝者瞭解雖然一個熱交換器被顯示，但加熱區域可包含多數個熱交換器，包含熱交換器206上游之預熱器。於一實施列，熱交換器係一管殼式交換器，於其中，粗製芳香族羧酸係以管線402供應之高壓水蒸氣間接接觸加熱。

高壓水蒸氣402係藉由一鍋爐404產生。於一實施例，鍋爐404係可得自內布拉斯加(Nebraska)之Cleaver-Brooks of Lincoln之一標準D型內布拉斯加鍋爐。鍋爐404包含一水蒸氣鼓406及一泥鼓408，此等係藉由多數個上升及下降管410連接。鍋爐供水係經由管線412引至水蒸氣鼓406內。鍋爐供水係於稍微超過水蒸氣鼓406壓力之壓 力及於相較於遞送壓力係過冷之溫度以液體遞送。與水蒸氣鼓406中之二相液體-蒸氣水混合物的密度相比，進入水蒸氣鼓406之鍋爐供水的密度較大。此密度梯度因而於進入之較高密度液體向下流經下降管410及進入下泥鼓408時促進一熱虹吸效果，此轉而迫使較低密度之二相水混合物自泥鼓408於上升管410中向上流至水蒸氣鼓406內。高壓水蒸氣經由管線402自水蒸氣鼓406移除。包含水及雜質之底部排放物係以進入水蒸氣鼓之鍋爐供水412的約1%至3%之速率經由管線414自泥鼓408移除，以避免腐蝕性材料累積。諸如天然氣之一燃料係經由管線416注射，且諸如空氣之一氧來源係經由管線418引入，以提供鍋爐404之燃燒熱來源(未示出)。

鍋爐供水412包含至少一部份之高壓冷凝物420，其係藉由高壓水蒸氣402於熱交換器206之殼側中冷凝而形成。於一實施例，離開熱交換器206之高壓冷凝物419被引至閃鼓420內，其係維持於接近冷凝物419之壓力，以由料管線422移除剩餘水蒸氣。422可用於此方法之其它部份(未示出)。一部份之高壓冷凝物可經由管線424收回用於此方法之其它部份，但是，離開閃鼓420之高壓冷凝物之至少一部份於被循環作為鍋爐供水412前，係被過度冷卻及藉由泵423進一步加壓。於一實施例，至少65重量%或最高達至少97重量%之於熱交換器206中產生之高壓冷凝物被循環作為鍋爐供水412。

於一實施例，於混合前，補充鍋爐供水係於比高 壓冷凝物更低之溫度。於一實施例，高壓冷凝物具有約250℃與約305℃間之溫度，其係以約80巴(g)與約120巴(g)之壓力遞送至鍋爐。於一實施例，補充鍋爐供水具有約100℃與約150℃間之溫度，其係以約80巴(g)與約120巴(g)之壓力遞送至鍋爐。

於一實施例，鍋爐供水412亦包含來自至少一其它來源之水。於圖1所示之實施例，鍋爐水供料412包含循環之高壓冷凝物426，及自盤式除氣器430供應且藉由泵435加壓之補充供水428。去離子水係經由管線432引至除氣器430內，且低壓水蒸氣係經由管線434引至除氣器430內。除氣器430自補充供水428移除溶解之氧及其它溶解氣體。於一實施例，於使補充供水428引至鍋爐404內之前，補充供水428係於一節熱器436中以來自鍋爐404之煙道氣預熱。於所示之實施例，於鍋爐供水412引至鍋爐404內之前，補充供水428與循環之高壓冷凝物426混合。

於一實施例，離開節熱器436之煙道氣係經由煙囪438轉移，且可經由煙囪頂部釋放。於另一實施例，煙囪438包含一節氣閘440，用以使至少一部份煙道氣改道以供進一步處理，諸如，使煙道氣冷卻至更低煙道氣出口溫度。至少一部份，且於一實施例，係實質上全部之煙道氣轉移至一空氣預熱區域，其包含一或多個氣體/氣體預熱器450，452。於圖1所示之實施例，煙道氣係經由管線448引至氣體/氣體預熱器450內，然後，經由管線454轉移至氣體/氣體預熱器452內，然後經由管線456回到煙囪438。煙道氣使經由 管線458供應至氣體/氣體預熱器452內之新鮮空氣加熱，且經加溫之空氣離開氣體/氣體預熱器452且經由管線460引至氣體/氣體預熱器450內。

於一實施例，離開第一氣體/氣體預熱器450之煙道氣454之一部份係經由管線462引至新鮮空氣供料中。於空氣供料中使用一部份之煙道氣降低離開煙囪438之氣體的Nox排放。於一實施例，0.1%至20%之煙道氣係經由管線462再循環至空氣供料。

於一實施例，氣體/氣體預熱器450及452可由耐腐蝕性材料製成，諸如，高等級之聚合物材料或碳鋼材料，其能耐腐蝕下至煙道氣露點溫度，同時保持溫度安定性至最高達約200℃。適合之氣體/氣體預熱器包含荷蘭HeatMatrix出售之luftvorwärmer(LUVO)氣體/氣體空氣預熱器。於一實施例，氣體/氣體預熱器450係一碳鋼LUVO氣體/氣體預熱器，且氣體/氣體預熱器452係一高等級聚合物LUVO氣體/氣體預熱器。

圖2顯示依據本發明之一用於製造純化型式之芳香族羧酸的簡化方法流程圖之另一實施例。於此實施例，節熱器係以一氣體/氣體預熱器502替代。新鮮空氣供料經由管線504引至氣體/氣體預熱器502內，於其中，藉由與來自鍋爐404之煙道氣間接接觸而預熱。於一實施例，新鮮空氣供料504係與一部份之離開煙囪438的煙道氣混合。一部份之煙道氣係自煙囪改道且與新鮮空氣供料506混合。於一實施例，0.1%至20%之煙道氣再循環至空氣供料。煙道氣 之再循環使Nox排放降低，同時增加空氣供料之溫度。於圖2所示之實施例，於使補充供水508與循環之高壓冷凝物412混合前，補充供水508可藉由一熱交換器510預熱。

與使高壓冷凝物降壓之傳統系統相比，圖1及2所示之代表實施例係組配成提供整體能量成本降低。

此處引述之每一專利及非專利公開資料之全部內容在此被併入以供參考，除非與本說明書任何不一致揭露或定義，此處之揭露或定義需被視為優先。

前述詳細說明及所附圖式係作為解釋及例示而提供，且並非有意限制所附申請專利範圍之範圍。此處例示之現今較佳實施例的許多變型對於熟習此項技藝者係顯而易先的，且係留在所附申請專利範圍及其等之等化物之範圍中。

需瞭解於所附申請專利範圍中所述之元件及特徵可以不同方式組合產生同樣落於本發明範圍內之新的申請專利範圍。因此，儘管以下所附之依附項僅依附單一獨立項或依附項，但需瞭解此等依附項可另外依附任何先前請求項一無論是獨立項或依附項一且此等新組合需瞭解係本說明書之一部份。

Claims (12)

1. 一種用於製造純化芳香族羧酸之方法，包含：自供應至一鍋爐的鍋爐供水產生高壓水蒸氣；使一粗製芳香族羧酸於一加熱區域中使用該高壓水蒸氣加熱，因此，該高壓水蒸氣於該加熱區域中冷凝形成一高壓冷凝物；及純化該粗製芳香族羧酸形成一純化芳香族羧酸；其中，該鍋爐供水包含至少一部份之該高壓冷凝物。
2. 如請求項1之方法，進一步包含使一經取代之芳香族烴於一反應區域中氧化形成該粗製芳香族羧酸。
3. 如請求項1之方法，其中，該鍋爐供水進一步包含來自至少一另外來源之補充鍋爐供水。
4. 如請求項3之方法，其中，該高壓冷凝物及該補充鍋爐供水係於該鍋爐供水遞送至該鍋爐前混合。
5. 如請求項3之方法，其中，於該等之混合前，該補充鍋爐供水係於比該高壓冷凝物更低之溫度。
6. 如請求項5之方法，其中，該高壓冷凝物具有250℃與305℃間之溫度及80巴(g)與120巴(g)間之至該鍋爐之遞送壓力，且其中，該補充鍋爐供水具有100℃與150℃之溫度及80巴(g)與120巴(g)間之至該鍋爐之遞送壓力。
7. 如請求項1之方法，進一步包含以煙道氣預熱一空氣供料，該空氣供料係供至該鍋爐。
8. 如請求項3之方法，進一步包含以鍋爐煙道氣預熱補充鍋爐供水。
9. 如請求項1之方法，其中，供至該高壓冷凝物之鍋爐之該供水包含65%與97%間之形成於該加熱區域之該高壓冷凝物。
10. 如請求項7之方法，進一步包含以氣體/氣體空氣預熱器之至少一者預熱空氣供料，該氣體/氣體空氣預熱器之至少一者包含一聚合物空氣預熱器(luftvorwärmer，LUVO)氣體/氣體空氣預熱器。
11. 如請求項1之方法，進一步包含從與該鍋爐呈流體連通之一鍋爐煙囪轉移煙道氣，該轉移係連續地經由一下游碳鋼氣體/氣體空氣預熱器及一另外之下游聚合物LUVO氣體/氣體空氣預熱器。
12. 如請求項1之方法，其中，該芳香族羧酸包含對苯二甲酸。