BR112013003893B1

BR112013003893B1 - Processo de purga de ácido tereftálico

Info

Publication number: BR112013003893B1
Application number: BR112013003893-4A
Authority: BR
Inventors: Kenny Randolph Parker
Original assignee: Grupo Petrotemex, S.A. De C.V.
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2019-02-26
Also published as: TR201810739T4; US20120042752A1; BR112013003893A2; CN103168108B; JP5973438B2; TW201213012A; KR101943115B1; EP2606156A1; MX2013001960A; WO2012024167A1; LT2606156T; UA113395C2; KR20130090897A; PL2606156T3; EA201390263A1; JP2013537550A; ES2681655T3; WO2012024167A8; EP2606156B1; EP2606156A4

Abstract

processo de purga de ácido tereftálico. o processo se refere-se ao aperfeiçoamento da recuperação de um catalisador metálico a partir de uma corrente de purga do oxidante, produzida na síntese de ácido carboxílico, de um modo típico de ácido tereftálico, ao mesmo tempo em que é utilizada a filtração por pressão.

Description

“PROCESSO DE PURGA DE ÁCIDO TEREFTÁLICO”

CAMPO DA INVENÇÃO

Este pedido reivindica a prioridade para o Pedido U.S. de Número de série 12/860.135, depositado em 20 de agosto de 2010, cujo 5 conteúdo total do mesmo é incorporado a este, para referência.

Esta invenção refere-se ao aperfeiçoamento da recuperação de um catalisador metálico a partir de uma corrente de purga de oxidante, produzida na síntese do ácido tereftálico. A recuperação de catalisador aperfeiçoada é efetuada em um processo de purga, que compreende a 10 concentração evaporativa de uma alimentação de purga do oxidante, de um modo a gerar uma suspensão de purga superconcentrada, a adição de água à suspensão de purga superconcentrada de um modo a gerar uma suspensão de purga superconcentrada rica em água, a filtração da suspensão de purga superconcentrada rica em água, de um modo a gerar um licor mãe e uma torta 15 de filtro, e a condução do licor mãe a uma zona de extração.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

O ácido tereftálico é produzido comercialmente através da oxidação de paraxileno na presença de um catalisador, tal que, por exemplo, Co, Mn, Br e um solvente. O ácido tereftálico usado na produção de fibras de 20 poliéster, filmes e resinas, precisa ser adicionalmente tratado, de um modo a que sejam removidas as impurezas, formadas como um resultado da oxidação de paraxileno.

O ácido tereftálico (TPA) é um intermediário na produção de poliésteres para plásticos e para aplicações de fibra. Os processos comerciais 25 para a manufatura de TPA são baseados, com frequência, na oxidação catalisada por metal pesado de p-xileno, de um modo geral com um promotor de brometo em um solvente de ácido acético. Devido à solubilidade limitada de TPA em ácido acético sob condições de oxidação práticas, uma suspensão de cristais de TPA é usualmente formada no reator de oxidação. De um modo típico, a suspensão do oxidante de TPA é removida a partir do reator e os sólidos de TPA são separados a partir do licor mãe do oxidante usando técnicas de separação de sólido-líquido convencionais. O licor mãe do oxidante, que contém a maior parte do catalisador e do promotor usados no 5 processo, é reciclado ao reator de oxidação. A parte do catalisador e do promotor, a corrente de licor mãe do oxidante também contém TPA dissolvido e muitos subprodutos e impurezas. Estes subprodutos e impurezas são originados, de um modo parcial, a partir de impurezas secundárias, presentes na corrente de alimentação de p-xileno. Outras impurezas são ainda 10 originadas, devido à oxidação incompleta de p-xileno, resultando em produtos parcialmente oxidados. Ainda outros subprodutos resultam a partir de reações colaterais competitivas, formadas como um resultado da oxidação de p-xileno para ácido terefitálico. As patentes, que expõem a produção do ácido tereftálico, tais que as patentes U.S. # 4.158.738 e # 3.996.271 são 15 incorporadas a este, para referência, em sua totalidade, na extensão em que elas não entrem em contradição com o que é aqui mencionado.

Os sólidos de TPA são submetidos a uma separação de sólidolíquido, em que o solvente fresco é utilizado para deslocar uma porção principal do componente líquido do licor mãe do oxidante.

Muitas das impurezas na corrente de licor mãe do oxidante, que são recicladas, são relativamente inertes à oxidação adicional. Tais impurezas incluem, por exemplo, o ácido isoftálico, ácido itálico e o ácido trimetílico. As impurezas, que podem ser submetidas à oxidação adicional, estão também presentes, tais que, por exemplo, 4-carboxibenzaldeído, ácido 25 p-tolúico e p-tolualdeído. As impurezas inertes da oxidação tendem a ser acumuladas no licor mãe do oxidante quando do reciclo. A concentração destas impurezas inertes irá aumentar o licor mãe do oxidante até que seja alcançado um equilíbrio, pelo que a taxa de remoção de cada impureza através do produto de TPA é equilibrada com a taxa de formação e com a taxa de adição do processo de oxidação. O nível normal de impurezas no TPA bruto comercial o toma inadequado para o uso direto na maior parte das aplicações de polímero.

De um modo convencional, o TPA bruto foi purificado, ou através de conversão de um éster dimetílico, ou através de dissolução em água, com a subsequente hidrogenação, por meio de catalisadores de hidrogenação convencionais. Mais recentemente, os tratamentos oxidativos secundários foram usados para produzir TPA de grau polimérico. É desejável minimizar a concentração de impurezas no licor mãe e, deste modo, facilitar a 10 purificação subsequente de TPA. Em alguns casos, não é possível produzir um TPA de grau polimérico, purificado, a não ser que algum meio para a remoção de impurezas a partir da corrente de licor mãe do oxidante seja utilizado.

Uma técnica para a remoção de impurezas a partir de uma 15 corrente de reciclo comumente usada na indústria de processamento químico é a de extrair ou “purgar” alguma porção da corrente de reciclo do licor mãe de oxidação.

De um modo típico, a corrente de purga é simplesmente descartada ou, se economicamente justificado, submetida a vários 20 tratamentos, de um modo a remover as impurezas indesejadas, ao mesmo tempo em que os componentes valiosos são recuperados. Um exemplo é a U.S. # 4.939. 297 aqui incorporada, para referência, em sua totalidade, na extensão em que ela não entre em contradição com o que é aqui mencionado. A quantidade de purga requerida para o controle de impurezas depende do 25 processo; no entanto, uma quantidade de purga igual a de 10-40% da corrente de licor mãe do oxidante total é, de um modo usual, suficiente para produzir TPA adequado como a carga de alimentação para a manufatura de polímero comercial. Na produção de TPA, a percentagem de purga da purga da corrente do licor mãe do oxidante, necessária para manter as concentrações de impureza aceitáveis, acoplada com o valor econômico do catalisador metálico e com os componentes do solvente na corrente de purga do oxidante, tomam o simples descarte da corrente de purga do oxidante economicamente não atraente. Deste modo, existe uma necessidade quanto a um processo, que recupere, de um modo essencial, todos os catalisadores metálicos valiosos e o ácido acético contido na corrente de purga do oxidante, ao mesmo tempo em que é removida uma porção principal das impurezas presentes na corrente de purga do oxidante. O catalisador metálico pode ser recuperado em qualquer forma ativa, adequada para a reutilização através do reciclo direto ao estágio de oxidação de p-xileno.

Um número de patentes ensina um processo de ácido tereftálico, que compreende um processo de purga, que compreende a concentração, a filtração, seguida pela extração.

Em tais processos de purga, os subprodutos de oxidação deixam o processo em dois locais. Os subprodutos de oxidação, que saem da solução na zona de concentração de purga devido à perda de solvente são isolados e lavados em uma zona de filtração subsequente, de um modo a gerar um subproduto de oxidação, rico em uma torta úmida, que pode sair do processo. Além disso, aqueles subprodutos de oxidação, que permanecem na solução após a zona de concentração, passam através da zona de filtração no licor do líquido mãe, que é então conduzido para uma zona de extração e de destilação, onde os subprodutos de oxidação são concentrados em uma corrente de lama de rejeito, para que saiam do processo. E desejável minimizar o conteúdo de catalisador na toma úmida do subproduto de oxidação, gerado na zona de filtração, assim como na corrente de suspensão de subproduto de oxidação, gerada na zona de extração e de destilação. Qualquer catalisador presente nestas duas correntes, não será dirigido de volta para o reator de oxidação de p-xileno, e irá, deste modo, representar uma perda de catalisador no processo de ácido tereftálico.

É adicionada água ao líquido mãe do filtro de purga em uma zona mista, justo antes da extração, gerando uma corrente, que é uma mistura de licor mãe e de água. O propósito de adição de água ao licor mãe do filtro de purga, justo antes da zona de extração, é o de ajustar a razão de água: ácido 5 para um desempenho aceitável na zona de extração. Descobrimos que a divisão desta corrente de água e a condução de uma porção da mesma a uma zona de mistura, imediatamente antes do filtro de purga, em que a água é misturada com a alimentação do filtro concentrada, justo antes que da filtração, possui um impacto material sobre a diminuição do teor de cobalto 10 na torta úmida do filtro de purga, gerada na zona de filtração de purga. Deve ser notado que a divisão da corrente de água, normalmente adicionada justo antes da extração, e a condução de uma porção da corrente de água para a alimentação do filtro justo antes da filtração, não impacta a razão de água:ácido do licor mãe do filtro de purga e da mistura de água à extração, 15 porque qualquer água adicionada antes da filtração simplesmente passa através da zona de filtração com o licor mãe da filtração.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Esta invenção refere-se à remoção de impurezas e à recuperação de um catalisador metálico a partir de uma corrente de purga de 20 oxidante, produzida na síntese de ácidos carboxílicos, de um modo típico do ácido tereftálico, o processo compreendendo:

(a) submeter a corrente de purga do oxidante, formada em um processo de ácido tereftálico, à evaporação em uma primeira zona de evaporador, de um modo a produzir uma primeira corrente de vapor e uma corrente de purga concentrada; em que a corrente de purga do oxidante compreende um ácido carboxílico, um catalisador metálico, impurezas, água e um solvente; em que o solvente compreende o ácido acético, e (b) adicionar água à corrente de purga concentrada, em uma primeira zona de misturação, de um modo a que seja produzida uma corrente de purga concentrada rica em água;

(c) submeter a corrente de purga concentrada rica em água à evaporação em uma segunda zona do evaporador, de um modo a produzir uma segunda corrente de suspensão de purga superconcentrada rica em vapor, e (d) adicionar água a uma suspensão de purga superconcentrada, em uma segunda zona de misturação, de um modo a produzir uma suspensão de purga superconcentrada rica em água; e (e) filtrar a suspensão de purga superconcentrada rica em água em uma zona de separação de sólido-líquido, de um modo a formar uma torta de filtro e um licor mãe;

(f) lavar a torta do filtro com uma alimentação de lavagem na zona de separação de sólido-líquido, de um modo a formar uma torta de filtro lavada, e licor de lavagem.

(g) adicionar água ao líquido mãe em uma terceira zona de misturação, de um modo a recuperar o catalisador metálico, e então submeter uma mistura aquosa, assim formada, à extração com um solvente de extração, de um modo a que seja produzida uma corrente de extrato e uma corrente de refinado, compreendendo um catalisador metálico.

Estas modalidades e outras modalidades tomar-se-ão mais evidentes para aqueles de habilidade ordinária na arte, após a leitura desta exposição.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 ilustra uma modalidade da invenção, caracterizada por um método para remover impurezas a partir de uma corrente de purga de oxidante, formada em um processo de ácido tereftálico, que compreende ácido acético, água, um catalisador metálico, e impurezas de oxidação através de (a) evaporar uma porção de uma corrente de purga do oxidante em uma primeira zona de evaporador, de um modo a produzir uma corente de purga concentrada e uma primeira corrente de vapor, que compreende ácido acético e água (b) adicionar água, de um modo controlado, à corrente de purga concentrada em uma primeira zona de misturação, de um modo a produzir uma corrente de purga concentrada rica em água (c) evaporar uma porção da 5 corrente de purga concentrada rica em água em uma segunda zona do evaporador, de um modo a formar uma corrente de purga superconcentrada com um teor de água em uma faixa de 5,8 % em peso, a 24,4 % em peso, e uma segunda corrente de vapor, que compreende ácido acético e água (d) adicionar a água à corrente de suspensão de purga superconcentrada em uma 10 segunda zona de misturação, de um modo a que seja produzida uma corrente de suspensão de purga superconcentrada rica em água; (e) separar os sólidos a partir da corrente de suspensão de purga superconcentrada rica em água e submeter os sólidos a uma alimentação de lavagem em uma zona de separação de sólido-líquido, de um modo a formar uma corrente de licor mãe, 15 uma corrente de licor de lavagem, e uma corrente de torta de filtro lavada; (f) misturar, em uma terceira zona de misturação, a água com a corrente de licor mãe, e, de um modo opcional, uma porção de corrente de licor de lavagem, de um modo a formar uma mistura aquosa; e (g) adicionar um solvente de extração à mistura aquosa, em uma zona de extração, de um modo a formar 20 uma corrente de extrato e uma corrente de refinado; e (h) alimentar a corrente de extrato a uma coluna de destilação, de um modo a formar uma corrente de reciclo e solvente de extração e uma corrente de lama.

A Figura 2 ilustra como as ppm em peso (partes por milhão em peso) de cobalto na torta úmida do filtro são impactadas através da adição 25 de água à suspensão de purga superconcentrada, justo antes da filtração.

A Figura 3 ilustra uma modalidade da invenção, em que a taxa de filtração da alimentação no filtro é impactada pelo % de água em peso na corrente de suspensão de purga de superconcentração.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Neste relatório e nas reivindicações, que se seguem, será feito referência a um número de termos, que deverão ser definidos, de um modo a que possuam os significados que se seguem:

Como usado no relatório e nas reivindicações apensas, as formas singulares “um”, “uma” e “os” incluem os referentes plurais, a não ser que o contexto o dite claramente de um outro modo. Deste modo, por exemplo, a referência a um reator de tubulação inclui uma ou mais reações de tubulação.

As faixas podem ser aqui expressadas como “ cerca de” um valor particular, e/ou “cerca de” um outro valor particular. Quando uma tal faixa é expressada, uma outra modalidade inclui a partir daquele valor particular e/ou de um outro valor particular. De um modo similar, quando os valores são expressados como aproximações, através do uso do antecedente “cerca de”, deverá ser entendido que aquele valor particular constitui uma outra modalidade. Deverá ser ainda entendido que os pontos terminais de cada faixa são significativos, tanto em relação ao outro ponto terminal, como independentemente do outro ponto terminal.

“Opcional” ou “opcionalmente” significa que o evento ou as circunstâncias subsequentemente descritos podem ou não, ocorrer, e que a descrição inclui casos, em que o evento ou a circunstância ocorre, e casos em que não ocorre. Por exemplo, a frase “opcionalmente aquecido” significa que o material pode, ou não, ter sido aquecido e que aquela frase inclui ambos os processos aquecido e não aquecido.

Apesar do fato de que as faixas e os parâmetros numéricos, que expõem o amplo escopo da invenção, sejam aproximações, os valores numéricos, expostos nos exemplos específicos, são relatados de um modo tão preciso quanto possível. Qualquer valor numérico, no entanto, contém inerentemente certos erros, que resultam necessariamente a partir do desvio padrão encontrado em suas respectivas medições de teste.

Tal como usado no relatório e nas reivindicações apensas, o uso de “percentual” ou de “%” refere-se a um percentual em peso.

Em uma modalidade desta invenção, um processo para remover impurezas de um subproduto de oxidação, a partir de uma corrente de purga de oxidante 101, é provido, tal como mostrado na Figura 1. O processo compreende os estágios que se seguem.

O estágio (a) compreende submeter uma corrente de purga de oxidante 101 à evaporação em uma primeira zona de evaporação 120, de um modo a que seja produzida uma primeira corrente de vapor 121 e uma corrente de purga concentrada 122.

A corrente de purga do oxidante 101 é extraída a partir de um processo de síntese oxidativa de ácido carboxílico, que compreende ácido tereftálico. Um método para gerar a corrente de purga de oxidante 101 é o de filtrar a suspensão do oxidante do ácido tereftálico e coletar uma porção do licor mãe, que deixa o filtro, e então conduzi-la ao processo de purga. Ainda um outro método para gerar uma corrente de purga de oxidante 101 é o de conduzir uma mecha de solvente em uma suspensão de oxidação de ácido tereftálico, deslocando uma porção do licor mãe de oxidação e conduzindo-o ao processo de purga. O licor mãe de oxidação, obtido a partir de um processo de ácido tereftálico, pode ser resfriado a uma temperatura em uma faixa de a partir de 90°C a 45°C e conduzido a um filtro de pressão de clarificação, tal que um filtro de vela, de um modo a que quaisquer sólidos presentes sejam removidos, antes que sejam conduzidos ao primeiro evaporador no processo de purga.

A corrente de purga do oxidante 101 serve como a corrente de alimentação para o presente processo de purga de ácido tereftálico. A corrente de purga do oxidante 101 compreende ácido carboxílico, água, um solvente, o catalisador metálico e impurezas. As impurezas compreendem brometos orgânicos, metais de corrosão, subprodutos de oxidação de p-xileno, e as impurezas derivadas como um resultado de impurezas no p-xileno. Os brometos orgânicos podem ser usados como promotores na reação de oxidação. Os exemplos de metais de corrosão são os compostos de ferro e de cromo, que inibem, reduzem ou destroem inteiramente a atividade do catalisador metálico. À parte do catalisador e do promotor, a corrente de licor mãe do oxidante também contém subprodutos e impurezas. Estes subprodutos e impurezas são originados, de um modo parcial, a partir de impurezas secundárias, presentes na corrente de alimentação de p-xileno. Outras impurezas são originadas devido à oxidação incompleta de p-xileno, que resulta em produtos parcialmente oxidados. Ainda outros subprodutos resultam a partir de reações colaterais competitivas na oxidação de p-xileno para ácido tereftálico.

Os ácidos carboxílicos incluem os ácidos carboxílicos aromáticos, produzidos através da oxidação controlada de um substrato orgânico. Tais ácidos carboxílicos aromáticos incluem os compostos com pelo menos um grupo de ácido carboxílico ligado a um átomo de carbono, que é parte de um anel aromático, de um modo preferido tendo pelo menos 6 átomos de carbono, e de um modo ainda mais preferido tendo apenas átomos de carbono. Exemplos adequados de tais anéis aromáticos incluem, mas não estão limitados a, benzeno, bifenila, terfenila, naftaleno, e outros anéis aromáticos fundidos à base de carbono. Exemplos de ácidos carboxílicos incluem, mas não estão limitados a, ácido tereftálico, ácido benzoico, ácido ptolúico, ácido isoftálico, ácido trimetílico, ácido naftaleno dicarboxílico, ácido 2,5-difenil-tereftálico e as misturas dos mesmos.

Os solventes adequados incluem, mas não estão limitados a, ácidos monocarboxílicos alifáticos, de um modo preferido contendo de 2 a 6 átomos de carbono, ou ácido benzoico e misturas dos mesmos, e misturas destes compostos com a água. De um modo preferido, o ácido acético é misturado com a água, em uma razão de cerca de 5:1 a cerca de 25:1, de um modo preferido entre cerca de 8:1 e cerca de 20:1, e de um modo ainda mais preferido de entre cerca de 11:1 e 20:1. Em todo o relatório, o ácido acético será referido como ao solvente. No entanto, deve ser apreciado que outros solventes adequados, tais que aquelas aqui previamente descritos, podem ser também utilizados.

No primeiro estágio do presente processo, a corrente de purga do oxidante 101 é concentrada através de um meio convencional em uma primeira zona de evaporador 120, que compreende um evaporador para produzir uma primeira corrente de vapor 121 e uma suspensão de purga concentrada 122. O evaporador é operado em condições atmosféricas ou ligeiramente superatmosféricas, de um modo geral a partir de cerca de 1 atmosfera a cerca de 10 atmosferas. A corrente de vapor 121 compreende uma maior parte de água e de solvente, e a corrente de purga concentrada 122 compreende o restante da água e do solvente não removidos a partir da corrente de purga do oxidante 101. A evaporação remover cerca de 50 % em peso, a cerca de 85% em peso, da massa de solvente presente na corrente de purga do oxidante 101.

O estágio (b) submete a corrente de purga concentrada 122 e a corrente 131, que compreende água, à zona de mistura 130, de um modo a que seja produzida uma corrente de purga concentrada rica em água 132. A corrente de purga concentrada rica em água 132 é enriquecida em água, pelo fato de que o % em peso de água na corrente de purga concentrada rica em água 132 é maior do que na corrente de purga concentrada 122. Qualquer equipamento conhecido na arte para a misturação de duas correntes líquidas pode ser utilizado, incluindo a misturação de duas correntes em uma tubulação equipada com um misturador estático interno. Em uma modalidade da invenção, a taxa de alimentação (massa/tempo) da corrente 131 adicionada na zona de mistura 130 é manipulada para controlar o percentual em peso de água contido na corrente de suspensão de purga superconcentrada a jusante

142, a partir de cerca de 5 por cento, em peso, (% e/p) de água para 25 % em peso de água. Uma outra faixa para controlar o teor de água da corrente 142 é de a partir de cerca de 8,0 % em peso de água a cerca de 23,0 % em peso de água. Ainda uma outra faixa para controlar o teor de água da corrente 142 é de a partir de cerca de 11,0 % em peso de água, a cerca de 21,0 % em peso de água. Em ainda uma outra faixa para controlar o teor de água da corrente 142 é de cerca de 13,0 % em peso de água a cerca de 19,0 % em peso de água. O conduto entre o primeiro evaporador 120 e a zona de mistura 130 deve ser mantido em uma temperatura de ou acima de 90 °C, de um modo a que seja minimizado o teor de sólidos que deixam a solução no conduto.

O estágio (c) submete a corrente de purga concentrada 132 rica em água à evaporação em uma segunda zona do evaporador 140, de um modo a que seja produzida uma segunda corrente de vapor 141 e uma corrente de suspensão de purga superconcentrada 142. O conduto entre a zona de mistura 130 e o segundo evaporador 140 deve ser mantido em uma temperatura de ou acima de 80°C, de um modo a que seja minimizada a quantidade de sólidos que saem da solução no conduto. A segunda zona do evaporador 140 compreende pelo menos um evaporador, operado em condições de vácuo. A evaporação pode ser conduzida em uma temperatura de a partir de cerca de 20°C a cerca de 90°C; uma outra faixa é de a partir de cerca de 30°C a cerca de 80° C. A combinação dos evaporadores 120 e 140 é operada, de um modo a concentrar a corrente de purga do oxidante 101 em uma condição, em que cerca de 75 % em peso, a cerca de 97% em peso, da massa da corrente 101 sejam removidos através de evaporação. Uma outra faixa para a operação da combinação de evaporadores 120 e 140 é a de concentrar a corrente de purga do oxidante, tal como representada pela corrente 101, a uma condição em que cerca de 85% em peso, a cerca de 94% em peso, da massa da corrente 101 sejam removidos através de evaporação. No entanto, uma outra faixa para a operação da combinação de evaporadores 120 e 140, para concentrar a corrente de purga do oxidante tal como representada pela corrente 101, a uma condição, em que cerca de 87 % em peso, a cerca de 93 % em peso, da massa da corrente 101 é removida através de evaporação.

O estágio (d) submete a corrente de suspensão de purga superconcentrada 142 e uma porção da corrente 171, que compreende água, à segunda zona de misturação 150, de um modo a produzir uma corrente de suspensão de purga superconcentrada rica em água 152. A corrente de suspensão de purga concentrada rica em água 152 é enriquecida em água pelo fato de que o % em peso de água na corrente de suspensão de purga concentrada rica em água 152 é maior do que o % em peso de água na corrente de suspensão de purga superconcentrada 142. qualquer equipamento conhecido na arte para a mistura de duas correntes líquidas pode ser utilizado, incluindo a mistura das duas correntes em uma tubulação equipada com um misturador estático interno. A massa total de água na corrente 171 conduzida às zonas de misturação 150 e 170 é controlada, de um modo tal que a razão de ácido acético: água na corrente 172 esteja em uma faixa de cerca de 0,7:1 a cerca de 1,4:1, e de um modo preferido de cerca de 0,8: 1 a cerca de 1,3:1, e de um modo ainda mais preferido de cerca de 0,9:1 a cerca de 1,2:1. A massa total da corrente 171 é dividida e conduzida à zona de misturação 150 e à zona de misturação 170. O percentual em peso da corrente 171 conduzida à zona de misturação 150 pode ser de até cerca de 25 % em peso. O percentual em peso da corrente 171 conduzida à zona de misturação 150 pode ser de até 50 % em peso. O percentual em peso, da corrente 171 conduzida à zona d e misturação 150 pode ser de até 75 % em peso.

O estágio (e) compreende filtrar uma suspensão de purga superconcentrada rica em água 152 em uma zona de filtração 160, de um modo a formar uma torta de filtro 164 e um licor mãe 163; e

O estágio (f) lava a torta de filtro 164 com uma alimentação de lavagem 166 em uma zona de lavagem 161, de um modo a formar uma torta lavada 165 e um licor de lavagem 167; e opcionalmente desidrata a torta lavada 165 em uma zona de desidratação opcional 162 com um gás de alimentação 168, de um modo a formar uma torta desidratada 169. Em uma modalidade da presente invenção, a corrente de lavagem 166 compreende água.

Em uma modalidade da invenção, a zona de filtração 160 compreende pelo menos um dispositivo de separação de sólido-líquido. Em ainda uma outra modalidade da invenção, a zona de filtração e a zona de lavagem podem ser executadas em um dispositivo de separação de sólidolíquido na zona 200. Exemplos de tais dispositivos incluem, mas não estão limitados a, filtros de pressão contínuos, filtros de vácuo contínuos, filtros de pressão de batelada, centrífugas, e os dispositivos similares. Em ainda uma outra modalidade da invenção, a zona de separação de sólido-líquido e a zona de lavagem e a zona de desidratação opcional podem ser executadas em um único dispositivo. Exemplos de tais dispositivos incluem, mas não estão limitados a, filtros de pressão, filtros de vácuo contínuos, filtros de pressão de batelada, centrífugas, e os dispositivos similares.

Um filtro de pressão adequado, que pode ser adaptado aos requerimentos do presente processo inventado é um BHS-FEST™, filtro de pressão de tambor rotativo, embora ainda outros filtros de pressão, que podem executar a operação requerida, possam ser usados. Exemplos de outros dispositivos, que podem ser usados na zona de separação de sólido-líquido 200, incluem, mas não estão limitados a: filtros de correia a vácuo, prensas de filtro, centrífugas, filtros de folha de pressão, filtros de tambor de pressão, e filtros de tambor a vácuo. O filtro de pressão pode ser operado, em temperatura e em pressão suficientes para que sejam obtidos pelo menos 80% em peso, de recuperação do catalisador metálico, a partir do soluto do licor mãe 163. De um modo preferido, o filtro de pressão pode ser operado em uma temperatura de cerca de 25°C a cerca de 80°C, e sob um calibre de pressão de bar a 6 bar.

O estágio (g) compreende misturar na terceira zona de misturação 170 uma porção da corrente de água 171 com a corrente de licor mãe 163 e, de um modo opcional, uma porção de corrente de licor de lavagem 167, de um modo a que seja formada uma mistura aquosa 172. Em ainda uma modalidade da invenção, a zona de misturação 170 compreende um misturador convencional. Em ainda uma modalidade da invenção, a corrente 171, que compreende água, é dividida e conduzida tanto à segunda zona de misturação 150, como à terceira zona de misturação 170. A massa total da corrente 171, conduzida às zonas de misturação 150 e 170, é controlada de um modo tal que a razão de ácido acético: água na corrente 172 esteja em uma faixa de a partir de cerca de 0,7: 1 a 1,4:1 em, de um modo preferido, de cerca de 0,8:1 a 1,3:1, e de um modo ainda mais preferido de a partir de cerca de 0,9:1 a 1,2:1. É desejável manter a mistura 172 aquosa circulando com um circuito de circulação externo. Uma pequena quantidade do solvente de extração 181, de um modo geral de cerca de 1 a cerca de 10% em peso, de um modo preferido de menos do que 5 % em peso, pode ser adicionada à zona de misturação 170, de um modo a aumentar a manipulação da suspensão por meio da redução da aderência dos sólidos às partes laterais dos vasos. Isto é r representado pela seta tracejada a partir da corrente 181 na Figura 1. E desejável, mas não necessário, submeter a mistura aquosa 172, antes da extração, a um tratamento térmico, a de cerca de 60°C a cerca de 95°C, uma outra faixa é de cerca de 80°C a cerca de 90°C, durante de cerca de 0,5 a cerca de 4 horas, e de um modo preferido de cerca de 1 a cerca de 2 horas. Através deste tratamento, os brometos orgânicos são reagidos, de um modo a fornecer brometos inorgânicos, que são, de um modo preferido, retidos na corrente de refinado 183. A quantidade de compostos contendo brometo, purgados a partir do sistema, junto com as impurezas indesejadas, é, deste modo, minimizada. O tratamento térmico conserva os brometos e simplifica o descarte de impurezas orgânicas.

O estágio (h) compreende contatar um solvente de extração 181 com a mistura aquosa 172 em uma zona de extração 180, de um modo a formar uma corrente de extrato 182 e a corrente de refinado 183.

A mistura aquosa 172 é alimentada a uma zona de extração 180, em que a mistura aquosa 172 e o solvente de extração 181 são contatados na zona de extração 180. A mistura aquosa 172 e o solvente de extração 181 são misturados, de um modo a formar uma corrente de extrato 182, que compreende solvente, água, impurezas orgânicas, e solvente de extração, que forma uma fase mais leve, e a corrente de refinado 183 compreendendo um catalisador metálico, metais de corrosão, e água. A corrente de extrato 182 é extraída como uma corrente aérea e a corrente de refinado 183 são extraídas a partir do fundo do extrator na zona de extração 180. Nesta invenção, uma modalidade da zona de extração 180 é um extrator de estágio único.

O solvente de extração 181, usado no extrator, deveria ser substancialmente imiscível em água, de um modo a minimizar a quantidade de solvente orgânico dissolvida na fração aquosa. De um modo adicional, o solvente de extração 181 é, de um modo preferido, um agente azeotrópico, que serve para auxiliar à recuperação do solvente a partir do extrato orgânico. Os solventes, que foram comprovados ser particularmente úteis são os acetatos de alquila Cl a C6, de um modo particular o acetato de n-propila, acetato de isopropila, acetato de isobutila, acetato de sec-butila, acetato de etila e acetato de n-butila, embora outros solventes orgânicos substancialmente imiscíveis em água, tendo uma densidade apropriada e um ponto de ebulição suficientemente baixo possam ser também usados, tais que o p-xileno. O acetato de n-propila e o acetato de isopropila são particularmente preferidos, devido à sua miscibilidade em água relativamente baixa e ao excelente comportamento azeotrópico.

A extração pode ser efetuada usando razões de solvente de cerca de 1-4 partes, em peso, de solvente de extração por parte de mistura aquosa. Embora a extração possa ser operada em temperatura e pressão ambientes, o aquecimento do solvente e do extrator a de cerca de 30°C a cerca de 70°C, uma outra faixa de cerca de 40°C a cerca de 60°C pode ser usada. Embora a corrente de extrato 182 compreenda pequenas quantidades do catalisador metálico e dos metais de corrosão, essencialmente todo o catalisador metálico e a maior parte dos metais de corrosão estão contidos na fase mais pesada, a corrente de refinado 183.

O estágio (i) compreende separar a corrente de extrato 182 em uma zona de separação 190, de um modo a que seja formada uma corrente de impurezas orgânicas de alto ponto de ebulição 192 e uma corrente de solvente de extração recuperada 191.

A corrente de extrato 182 compreende solvente orgânico e impurezas orgânicas. A corrente de extrato 182 pode ainda compreender ácido acético e água, muitas vezes em quantidades menores. A corrente de extrato 182 pode ser destilada em uma zona de separação 190, que compreende um equipamento de destilação convencional. O equipamento de destilação convencional inclui, por exemplo, uma coluna de destilação.

A maior parte das impurezas orgânicas são extraídas pelo solvente orgânico na zona de extração 180. Isto ocorre devido ao fato de que as impurezas orgânicas apresentam um alto grau de solubilidade para o solvente orgânico e em uma menor extensão, para o ácido acético. Através da destilação da fase mais leve a partir do extrator, o solvente orgânico é evaporado, permitindo com que as impurezas orgânicas sejam concentradas na coluna sob o fluxo.

A corrente de solvente de extração recuperada 191 pode ser reciclada ao extrator na zona de extração 180. A corrente de impurezas orgânicas de alto ponto de ebulição 192 é removida, como uma suspensão, a partir da base da coluna de destilação para o descarte.

Em uma modalidade da invenção, as zonas de evaporador 120, 140 e 150 são operadas de um modo contínuo, em oposição à operação em batelada. Em uma modalidade da invenção, todas as operações unitárias (zonas 120 a 190) são operadas em um modo contínuo, em oposição a uma operação em batelada.

Exemplos:

Esta invenção pode ser adicionalmente ilustrada através dos exemplos que se seguem de outras modalidades da mesma, embora possa ser entendido que estes exemplos são incluídos meramente para propósitos de ilustração e que não têm a intenção de limitar o escopo da invenção, a não se que indicado especificamente de um outro modo.

Os dados para os Exemplos 1 a 5, expostos na Tabela 1 e na Figura 2, foram gerados em um laboratório. Um objetivo destes exemplos é o de ilustrar o benefício de adição de água a uma corrente de suspensão de purga superconcentrada 142, antes da filtração na recuperação de cobalto do filtro. A adição de água a uma corrente de suspensão de purga superconcentrada 142 resulta em um decréscimo na concentração de cobalto na corrente de torta de filtro lavada 165 e em menos cobalto perdido no processo de purga. O cobalto presente na corrente 165 não é reciclado à zona de oxidação de ácido tereftálico, onde o cobalto funciona como um catalisador.

Para cada experimento laboratorial, a alimentação de purga do oxidante 101 foi obtida a partir de uma planta comercial compreendendo cerca de 6% de água e 94% de ácido acético. 75% da massa da alimentação de purga do oxidante foi removida através de evaporação a 120°C em uma primeira zona de evaporador, resultando em uma corrente de purga concentrada 122, que compreende cerca de 4, 6 % de água. A corrente de purga concentrada a 120°C 122 foi misturada, de um modo contínuo, em uma zona de misturação, com quantidades variáveis de água em temperatura ambiente e então submetida à concentração evaporativa adicional, em uma temperatura final de cerca de 55°C, resultando em uma corrente de purga superconcentrada 142, compreende água em uma faixa de cerca de 8 por cento, em peso (% e/p) a 25% em peso. Cerca de 92 % em peso, da massa original da alimentação de purga do oxidante é perdida durante a concentração evaporativa. Para cada um dos 5 experimentos, a corrente de purga superconcentrada 142 é dividida em duas partes. Uma parte da corrente 142 é filtrada. A outra parte da corrente 142 é misturada com a água, gerando r uma corrente de purga superconcentrada rica em água 152, e então filtrada. E ilustrativo comparar a concentração de cobalto nas tortas de filtro lavadas, geradas através da filtração da corrente de suspensão de purga concentrada 142 e da suspensão de purga concentrada rica em água 152.

As filtrações foram executadas em um filtro de pressão em escala laboratorial, operado em um calibre de pressão de 3 bar, com uma área de filtração de 20 cm², lavadas com água e desidratadas com N2. Em todos os experimentos, cerca de 0 gramas da lavagem foram usados, para cada grama de sólidos secos na torta de filtro.

Pelo menos três conclusões podem ser extraídas a partir dos dados experimentais na Tabela 1.

Primeiramente, fica claro que a concentração de cobalto nas tortas de filtro lavadas 165, geradas pela filtração da corrente de purga superconcentrada rica em água 152, é muito menor do que a concentração de cobalto nas tortas de filtro lavadas 165, geradas pela filtração da corrente de purga superconcentrada 142 para cada experimento.

Em segundo lugar, fica claro que a adição da corrente de água 131 a uma corrente de purga superconcentrada 122 em uma primeira zona de misturação 130 possui um impacto material sobre a taxa de filtração da suspensão de purga superconcentrada a jusante 142 e sobre a suspensão de purga superconcentrada rica em água 152. A quantidade de água a partir da corrente 171 é adicionada à segunda zona de misturação, de um modo a minimizar a quantidade de cobalto na torta úmida 165. Em ainda uma outra modalidade da invenção, a quantidade de água a partir da corrente 171 é adicionada à segunda zona de misturação, de um modo tal que a quantidade de cobalto na torta de filtro lavada 165 seja menor do que 1500 ppm em peso (partes por milhão em peso). Em ainda uma outra modalidade da invenção, a quantidade de água a partir da corrente 171 é adicionada à segunda zona de misturação, de um modo tal que a quantidade de cobalto na torta úmida 165 seja menor do que 1000 ppm em peso (partes por milhão em peso). Em ainda uma outra modalidade da invenção, a quantidade de água a partir da corrente 171 é adicionada na segunda zona de misturação, de um modo tal que a quantidade de cobalto na torta de filtro lavada 165 seja de menos do que 600 ppm em peso (partes por milhão em peso).

Em terceiro lugar, fica claro que a taxa de filtração das correntes 142 e 152 para cada experimento não são materialmente diferentes. Deste modo, mesmo que a adição de água na primeira zona de misturação 130 possua um impacto material sobre a taxa de filtração de suspensões a jusante, a adição de água na segunda zona de misturação 150 não possui impacto material sobre a taxa de filtração da suspensão a jusante. A motivação para a adição de água na segunda zona de misturação é a de gerar uma suspensão de purga superconcentrada rica em água 152, que, mediante filtração, irá resultar em uma torta de filtro com uma menor concentração de cobalto em relação à mesma, com relação à respectiva suspensão de purga superconcentrada a jusante 142.

Tabela 1

Dados de Filtração Experimentais para a Suspensão de purga Superconcentrada Com e Sem a Adição de água na Zona de Mistura

	ZxmalSO 3^o Evaporador	, Zona 153e 2° Zona de Mistura	Zona 160 Zona de Filtração	- -Zona 161 ' Zona de Lavagem	Corrente 165
txp ·“	% em peso de Água na Comente 152 (SCPS)	Corrente 152 Massa <g)	Corrente 171 Massa (g)	Corrente 154 Alimentação (g)	Tempo de Filtração (segundos)	Corrente 163 Licor M.(g) -	Fluxo g liquido Tempo (g/ segundo)	Corrente 166 de Lavagem (g)	Corrente 167 Licor dc Lavagem te)	Tona utnida Cobalto lPP^m)
1	7,7%	401	0	401	16	306	25	76	133	5,371
	7,7%	400	243	643	28	572	23	76	120	1,351
2	11%	400	0	400	13	322	31	98	150	3,991
	11%	400	226	626	19	583	32	98	107	743
•	18%	400	0	400	8	313	50	140	201	1,484
	18%	400	152	552	12	464	46	140	198	979
4	20%	400	0	400	18	351	22	65	102	1,719
	20%	400	255	655	23	623	29	65	67	567
, 5	25%	400	0	400	27	324	15	117	168	2,787
	25%	400	199	599	41	566	15	117	125	591

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo de purga de ácido tereftálico, caracterizado pelo fato de compreender:

(a) submeter uma corrente de purga de oxidante, formada em um processo de ácido tereftálico, à evaporação em uma primeira zona de evaporador, de um modo a produzir uma primeira corrente de vapor e uma corrente de purga concentrada; em que a referida corrente de purga de oxidante compreende um ácido carboxílico, um catalisador metálico, impurezas, água e um solvente; em que o referido solvente compreende ácido acético;

(b) adicionar água à referida corrente de purga concentrada em uma primeira zona de misturação, de um modo a produzir uma corrente de purga concentrada rica em água;

(c) submeter a referida corrente de purga concentrada, rica em água, à evaporação em uma segunda zona de evaporador, de um modo a produzir uma segunda corrente de suspensão de purga superconcentrada e rica em vapor;

(d) adicionar água a uma suspensão de purga superconcentrada em uma segunda zona de mistura, de um modo a produzir uma suspensão de purga superconcentrada rica em água;

(e) filtrar a referida suspensão de purga superconcentrada, rica em água, em uma zona de separação de sólido-líquido, de um modo a formar uma torta de filtro e um licor mãe;

(f) lavar a referida torta de filtro com uma alimentação de lavagem na referida zona de separação de sólido-líquido, de um modo a formar uma torta de filtro lavada, e licor de lavagem; e (g) adicionar água ao referido licor mãe em uma terceira zona de mistura, de um modo a recuperar o catalisador metálico e então submeter uma mistura aquosa, assim formada, a uma extração com um solvente de extração, de um modo a produzir uma corrente de extrato e uma corrente de refinado compreendendo um catalisador metálico,

Petição 870180160714, de 10/12/2018, pág. 8/11 em que a massa de água combinada nos estágios (d) e (g) resulta na referida mistura aquosa no estágio (g) com uma razão em massa de ácido acético: água em uma faixa de a partir de 0,7:1 a 1,4:1.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que a massa

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a massa de água combinada no estágio (d) da segunda zona

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a massa de água combinada no estágio (d) da segunda zona

5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a massa de água combinada no estágio da segunda zona de

5 de água combinada nos estágios (d) e (g) resulta na referida mistura aquosa no estágio (g) com uma razão de massa de ácido acético:água em uma faixa de a partir de 0,9:1 a 1,2:1.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos 80% do referido catalisador metálico a partir da referida suspensão de purga superconcentrada é recuperado através da

25 referida zona de separação ao interior do licor mãe e do referido licor de lavagem cumulativo.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que cerca de 75% a cerca de 95% da referida massa de corrente de purga do oxidante são removidos através de evaporação a partir da referida

Petição 870180160714, de 10/12/2018, pág. 9/11 corrente de purga do oxidante nos estágios (a) e (c) combinados.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção da torta de filtro lavada é conduzida ao produto do ácido tereftálico a jusante de uma zona de oxidação.

9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida suspensão de purga superconcentrada possui um teor de água de cerca de 8 % em peso, a cerca de 23 %.

10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida suspensão de purga superconcentrada possui um teor de água de cerca de 11 % em peso, a cerca de 21%.

10 de mistura está situada em uma faixa de a partir de cerca de 5 % em peso a 25 % em peso, da massa total de água, combinada no estágio (d) da segunda zona de mistura e no estágio (g) da terceira zona de mistura.

11. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida suspensão de purga superconcentrada possui um teor de água de cerca de 13 % em peso, a cerca de 19 % em peso.

12. Processo de acordo com a reivindicação 11, em que o referido dispositivo de separação de sólido-líquido é um dispositivo de filtração, que opera em uma temperatura de entre cerca de 25°C a cerca de 90°C.

13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo de filtração por pressão compreende pelo menos uma célula de filtro e em que pelo menos uma célula de filtro acumula pelo menos 0,25 polegadas (0,635 cm) em profundidade da referida torta de filtro.

14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de pelo menos uma porção do licor mãe, formado no estágio (e), é conduzida de volta à zona de oxidação do processo de ácido tereftálico.

15. Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo de filtração por pressão é um filtro de tambor por pressão rotativa.

15 de mistura está em uma faixa de cerca de 5 % em peso, a 50 % em peso, da massa total de água combinada no estágio (d) da segunda zona de mistura e no estágio (g) da terceira zona de mistura.

16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o período de tempo de residência na segunda zona de evaporação está situado em uma faixa de a partir de 30 minutos a 180

Petição 870180160714, de 10/12/2018, pág. 10/11 minutos.

17. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a corrente de extrato é conduzida a uma coluna de destilação, de um modo a recuperar o solvente de extração e uma corrente de lama de rejeito, que compreende impurezas do subproduto de oxidação.

18. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o solvente é o ácido acético misturado com água, em uma razão de 8:1 a cerca de 20:1, e de um modo preferido entre cerca de 11:1 e 20:1.

19. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a massa de água adicionada na primeira zona de mistura é manipulada, de um modo a controlar o percentual em peso de água contido na corrente de suspensão de purga superconcentrada a jusante em de 5 % em peso, a 25% em peso de água.

20. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a massa de água adicionada na primeira zona de mistura é manipulada, de um modo a controlar o percentual em peso de água contido na corrente de suspensão de purga superconcentrada a jusante em de 10 % em peso, a 20 % em peso de água.

20 mistura está em uma quantidade suficiente, de um modo tal que a quantidade de cobalto na referida torta de filtro seja de menos do que 1500 ppm.

21. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a massa de água adicionada na primeira zona de mistura é manipulada, de um modo a controlar o percentual em peso de água contido na corrente de suspensão de purga superconcentrada a jusante em de 13 % em peso, a 18 % em peso de água.

22. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a massa de água adicionada na primeira zona é manipulada, de um modo a controlar o percentual em peso de água contido na corrente de suspensão de purga superconcentrada a jusante em de 8 % em peso, a 23 % em peso de água.