CN101243035B - 从氧化剂清除物流中除去苯甲酸的工艺 - Google Patents

从氧化剂清除物流中除去苯甲酸的工艺 Download PDF

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Abstract

披露了一种工艺，其涉及从在羧酸，通常是对苯二甲酸的合成中制得的母液中除去杂质，特别是苯甲酸。

Description

从氧化剂清除物流中除去苯甲酸的工艺
发明领域
本发明涉及从在羧酸，通常是对苯二甲酸的合成中制得的母液中除去杂质，特别是苯甲酸。本发明还涉及从在羧酸的合成中制得的携带苯甲酸的物流中除去杂质，特别是苯甲酸。 
发明背景 
在商业上对苯二甲酸通过在催化剂例如Co、Mn、Br和溶剂的存在下对二甲苯的氧化而制得。用于生产聚酯纤维、薄膜和树脂的对苯二甲酸必须被进一步处理以除去由于对二甲苯氧化形成的杂质。 
对苯二甲酸(TPA)是用于塑料和纤维应用的聚酯的生产中的中间物。用于生产TPA的商业工艺通常基于对-二甲苯的重金属催化氧化-其通常在乙酸溶剂中采用溴化物促进剂。由于在实际氧化条件下TPA在乙酸中有限的溶解度，因此在氧化反应器中通常形成TPA晶体的浆液。一般而言，将TPA氧化剂浆液从反应器中排出并且使用常规的固-液分离技术从氧化剂母液中分离TPA固体。将含有大部分在工艺中使用的催化剂和促进剂的氧化剂母液再循环到氧化反应器。除了催化剂和促进剂之外，该氧化剂母液流还含有溶解的TPA以及许多副产物和杂质。这些副产物和杂质部分来自于对-二甲苯进料流中存在的微量杂质。其他杂质出现归因于对-二甲苯不完全氧化而导致部分氧化的产品。仍然另一些副产物由作为对-二甲苯氧化成对苯二甲酸的结果形成的竞争副反应而产生。 
TPA固体经历固-液分离，其中使用新鲜的溶剂置换氧化剂母液的大部分液体组分。在干燥后，TPA固体被氧化剂母液中存在的杂质污染，因为这些杂质可能被引入TPA固体。杂质还由于TPA晶体结构中的闭塞和由于氧化剂母液未被新鲜溶剂清洗的完全除去而因此存在。 
对进一步氧化而言，再循环的氧化剂母液流中的许多杂质相对惰性。这些杂质包括例如间苯二甲酸、邻苯二甲酸和苯偏三酸。还存在可以进行进一步氧化的杂质，例如4-羧基苯甲醛、对-甲苯酸和对-甲苯醛。当再循环时，氧化惰性杂质容易积聚在氧化剂母液中。在氧化剂母液中， 这些惰性杂质的浓度将增加直到达到平衡，由此通过TPA产品除去每一杂质的速率与形成速率和加入氧化工艺的速率平衡。商业粗制的TPA中正常的杂质水平使得其不适合于直接在大多数聚合物应用中使用。 
传统上，通过二甲酯转化或者通过溶于水中、随后在标准氢化催化剂上氢化而将粗制TPA精制。更近年来，采用次级氧化处理制备聚合物级TPA。希望的是将母液中杂质的浓度最小化并且由此促进随后TPA的精制。在一些情形下，不可能制得精制的聚合物级TPA，除非采用一些用于从氧化剂母液流中除去杂质的方式。 
在化学加工工业中普遍使用的用于从再循环物流中杂质除去的一种技术是将一部分再循环流排出或“清除”。一般而言，只将清除物流丢弃或者如果经济上合理的话，则将其进行各种处理以除去不希望的杂质同时回收有价值的组分。该工艺的一个例子是US#4,939,297，其的全部内容在此以不与本文中的论述矛盾的程度引入作为参考。控制杂质所需的清除量取决于工艺；然而，等于总的氧化剂母液流的10-40wt％的清除量通常足以制得足够作为用于商业聚合物生产的原料的TPA。在TPA的生产中，与氧化剂清除物流中金属催化剂和溶剂组分的经济价值相联系的保持可接受的杂质浓度所需的氧化剂母液流清除的百分比使得氧化剂清除物流的简单处理在经济上没有吸引力。因此，需要一种回收基本所有的含于氧化剂清除物流中的有价值的金属催化剂和乙酸同时除去存在于氧化剂清除物流中的大部分杂质的工艺。通过直接再循环到对-二甲苯氧化步骤，金属催化剂可以适合于重新使用的活性形式回收。 
本发明的一个优点是与前面描述的基于萃取的清除工艺相比能量和资金成本节省。 
本发明的另一个优点是其与萃取清除工艺相比，关于再循环到TPA工艺的溶剂流的可用性的功效。液体萃取工艺中的主要动机基于这样的假设：将任何芳族杂质引入用于制备对苯二甲酸的对-二甲苯氧化工艺中对对苯二甲酸粉末质量具有不利影响(例如黄色)。因此认为对于获得合适的对苯二甲酸粉末质量，例如通过液体萃取提供的宽范围的芳族杂质除去是必要的。 
然而，在本发明的一个实施方案中采用了一种相对简单的从含水溶剂中分离苯甲酸的工艺。该工艺相对于苯甲酸的效率是高的，因为苯甲 酸比在羧酸，通常是对苯二甲酸的生产中大多数确定的芳族杂质更有挥发性(更高蒸汽压)。这些芳族杂质包括，但不限于，苯偏三酸、间苯二甲酸、芪和蒽醌。因此，相当惊奇的是有利于其他本身有色的已知杂质的苯甲酸的除去将足以制得优良质量的羧酸，通常是对苯二甲酸。 
发明概述 
在本发明的第一实施方案中，提供了一种工艺。该工艺包括： 
(a)在主蒸发区中将氧化剂清除物流进行蒸发以制得蒸汽流和超浓缩的清除浆液； 
(b)在固-液分离区中将超浓缩的清除浆液过滤以形成滤饼和母液； 
(c)在所述固-液分离区中用清洗进料清洗滤饼以形成清洗的滤饼和清洗滤液；和任选地在固-液分离区中将所述清洗滤液脱水以形成脱水的饼； 
(d)任选地在蒸发区中将母液和任选的清洗滤液进行蒸发以形成富含溶剂的蒸汽和清洗滤液残余物；和 
(e)在分离区中将富含溶剂的蒸汽进行蒸馏以形成富含溶剂的物流和富含苯甲酸的物流。 
在本发明的另一个实施方案中，提供了一种工艺。该工艺包括： 
(a)在第一蒸发区中将氧化剂清除物流进行蒸发以制得蒸汽流和浓缩的清除浆液； 
(b)在第二蒸发区中将浓缩的清除浆液进行蒸发以形成富含溶剂的物流和超浓缩的清除浆液； 
(c)在固-液分离区中将超浓缩的清除浆液过滤以形成滤饼和母液； 
(d)在固-液分离区中用清洗进料清洗滤饼以形成清洗的饼和清洗滤液；和任选地在固-液分离区中将清洗滤液脱水以形成脱水的饼；其中固-液分离区包括至少一个压滤设备； 
(e)任选地在蒸发区中将母液和任选的清洗滤液进行蒸发以形成富含溶剂的蒸汽和清洗滤液残余物；和 
(f)在分离区中将富含溶剂的蒸汽进行蒸馏以形成富含溶剂的物流和富含苯甲酸的物流；其中富含苯甲酸的物流包含至少60wt％的苯甲酸。 
附图简述 
图1阐述了本发明的不同实施方案，其中示出了从氧化剂清除物流101中回收苯甲酸的工艺。 
图2阐述了在固-液分离区151中进行的工艺的一个实施方案，其中该固-液分离区包括过滤区153、清洗区155和任选的脱水区157。 
图3阐述了本发明的一个实施方案，其中在固-液分离区中使用旋转压力筒式过滤器。 
图4阐述了本发明的一个实施方案，其中示出了从氧化剂清除物流101中回收苯甲酸的工艺，并且该工艺使用主蒸发区125。 
图5示出了本发明的一个实施方案，其中提供了从携带苯甲酸的物流347中回收苯甲酸的工艺。 
发明描述 
在本发明的一个实施方案中，如图1中所示，提供了一种从氧化剂清除物流101中分离苯甲酸的工艺。 
步骤(a)包括：在第一蒸发区121中将氧化剂清除物流101进行蒸发制得蒸汽流104和浓缩的清除浆液105。 
在本发明的一个实施方案中，氧化剂清除物流101从羧酸氧化合成工艺中排出。该氧化剂清除物流101充当本工艺的进料流。在本发明的一个实施方案中，氧化剂清除物流101包括至少一种羧酸、至少一种溶剂、至少一种金属催化剂和杂质。杂质包括至少一种选自以下物质的杂质：有机溴化物、腐蚀性金属、对-二甲苯氧化副产物，和由于对-二甲苯中的杂质产生的杂质。有机溴化物可在氧化反应中用作促进剂。腐蚀性金属的例子是铁和铬化合物，其抑制、降低或完全破坏了金属催化剂的活性。除了催化剂和促进剂之外，氧化剂清除物流101还包含副产物和杂质。这些副产物和杂质部分由对-二甲苯进料流中存在的微量杂质产生。其他杂质出现归因于对-二甲苯不完全氧化而导致部分氧化的产品。仍然另一些副产物由对-二甲苯到对苯二甲酸的氧化中的竞争副反应产生。 
羧酸包括通过控制的有机基质氧化制得的芳族羧酸。这些芳族羧酸包括至少一个羧酸基团与作为优选具有至少6个碳原子，甚至更优选只具有碳原子的芳环一部分的碳原子相连的化合物。这类芳环的合适例子包括，但不限于，苯、联苯、三联苯、萘和其他碳-基稠合芳环。合适的 羧酸的例子包括，但不限于，对苯二甲酸、苯甲酸、对-甲苯甲酸、间苯二甲酸、苯偏三酸、萘二羧酸、2，5-二苯基对苯二甲酸，和其混合物。 
合适的溶剂包括，但不限于，优选含2-6个碳原子的脂族单羧酸，或苯甲酸和它们的化合物，和这些化合物与水的混合物。优选地，溶剂是以约5∶1-约25∶1，优选约8∶1-约20∶1的比例与水混合的乙酸。贯穿本说明书，乙酸将被称为溶剂。然而，将理解的是也可以使用其他合适的溶剂例如前面披露的那些。 
在本工艺的第一步骤中，在包括至少一个蒸发器的第一蒸发区121中通过常规方式将氧化剂清除物流101浓缩制得蒸汽流104和浓缩的清除浆液105。在本发明的一个实施方案中，蒸发器在大气或稍微超大气条件下，通常约1大气压-约10大气压之间工作。蒸汽流104包括大多数的水和溶剂，并且浓缩的清除浆液105包括未从氧化剂清除物流101中除去的水和溶剂残余物。这里使用的“大多数”是指大于50wt％。在本发明的一个实施方案中，蒸发除去了约50wt％(重量百分比)-约80wt％存在于氧化剂清除物流101中的溶剂和水，一般是乙酸和水。 
步骤(b)包括：在第二蒸发区150中将浓缩的清除浆液105进行蒸发制得富含溶剂的物流144和超浓缩的清除浆液145。 
在本发明的一个实施方案中，第二蒸发区150包括至少一个在真空条件下工作的蒸发器。在本发明的一个实施方案中，蒸发可以在约20℃-约70℃的温度下进行；另一个范围是约30℃-约50℃。在本发明的一个实施方案中，蒸发器121和150的组合工作以将由物流101表示的氧化剂清除物流浓缩至这样的条件：其中约75wt％-约99wt％的溶剂和水，一般为乙酸和水从氧化剂清除物流101中除去而制得超浓缩的清除浆液145。在本发明的另一个实施方案中，另一工作范围的蒸发器121和150的组合工作以将由物流101表示的氧化剂清除物流浓缩至这样的条件：其中约85wt％-约99wt％的溶剂和水，一般为乙酸和水从氧化剂清除物流101中除去而制得超浓缩的清除浆液145。 
在本发明的另一个实施方案中，如图4中所示，可以将第一蒸发区121和第二蒸发区合并在主蒸发区125中。该主蒸发区125包括至少一个蒸发器。主蒸发区125中的蒸发器在足以从氧化剂清除物流101中除去至少75wt％合并的溶剂和水的温度和压力下工作。在本发明的另一个实施方案中，主蒸发区125中的蒸发器在足以从氧化剂清除物流中除去 至少85wt％合并的溶剂和水的温度和压力下工作。在本发明的另一个实施方案中，主蒸发区125中的蒸发器在足以从氧化剂清除物流101中除去至少90wt％合并的溶剂和水的温度和压力下工作。在本发明的另一个实施方案中，主蒸发区125中的蒸发器在足以从氧化剂清除物流101中除去至少95wt％合并的溶剂和水的温度和压力下工作。 
在本披露内容和后面的权利要求中所述的范围将被理解为明确地披露整个范围，不仅是端点。例如，范围0-10的披露将明确地披露2、2.5、3.17和所有其他所包含的数字，不仅仅是0和10。 
在本发明的一个实施方案中，超浓缩的清除浆液145的状态可以是仅仅带有足够的溶剂以提供可泵送性的固-液混合物。 
步骤(c)包括：在固-液分离区151中将超浓缩的清除浆液145过滤以形成滤饼154和母液147。 
步骤(d)包括：在固-液分离区151中用清洗进料149清洗滤饼154以形成清洗的饼146和清洗滤液148；和任选地在固-液分离区151中将清洗的饼146脱水以形成脱水的饼159；其中该固-液分离区151包括至少一个压滤设备。 
在本发明的一个实施方案中，将超浓缩的清除浆液145引入固-液分离区151，其中如图2中所示，该固-液分离区包括过滤区153、清洗区155和任选的干燥区157。过滤区153包括过滤器元件或一连串的过滤器元件，这些元件被物理地设置成使得滤饼154显现出跨越过滤器元件面积的分布以阻碍或防止清洗进料149引导通过滤饼154。 
适宜地，至少0.25英寸深-约8英寸深，优选至少0.5英寸深，更优选至少1英寸深，并且甚至更优选约2-约4英寸深的滤饼154分布在过滤器元件面积上。清洗的滤饼146可以被回收或进一步处理、再循环和/或送入废物处理设备。 
当获得合适或优选的滤饼154高度时，滤饼154离开包括过滤器或一连串过滤器的过滤区153并且进入清洗区155，在那里滤饼154与清洗进料149接触。在本发明的一个实施方案中，跨越滤饼154有足够的压力而使得清洗进料149在滤饼154上储存或堆积至合适的深度，优选至0.25英寸的最小深度。跨越滤饼154和清洗进料149的储存可以施加至少0.5psi，优选约5psi-约65psi的压力梯度以用清洗进料149置换滤饼154中的任何溶质。 
至少0.5英寸的滤饼154深度适合于获得具有足以装配清洗载体的紧密性的滤饼154，即通过置换清洗可以有效地从其中除去含有溶质的清洗滤液148的滤饼154。如果滤饼深度154小于约0.25英寸，则在滤饼154中可能出现清洗进料149的沟道效应，导致滤饼154的非均匀清洗。 
由于在滤饼154的置换清洗中缺乏效率，因此优选精制对苯二甲酸的至少0.25英寸的最小滤饼154深度。 
为了确保置换清洗进行，在滤饼154表面上需要最小的液体高度。该高度必须足以确保滤饼154表面完全被清洗进料149覆盖。如果滤饼154表面未被清洗进料149覆盖，则清洗进料149可能出现旁路，滤饼154中的溶质没有充分置换。由于滤饼154表面中的不规则性，在滤饼154表面上方优选约0.25英寸的最小液体高度。 
已经发现，在高压下使用清洗进料149从滤饼154中置换溶质使得催化剂金属有效地从滤饼154中分离。高压的另一个优点是如实施例中所示，回收钴所需的清洗进料149减少。 
在固-液分离区151中使用增添的阶段可以减少用来降低滤饼154中保留的金属催化剂总量所需的清洗进料149的数量。因此便利的是使用合适数目的积极置换清洗的阶段以将置换清洗中使用的全部清洗进料149最小化以减少下游废物处理设备的需要。 
理解的是多级的置换清洗步骤可以代替单级置换清洗步骤，其中清洗进料149的数量足以实现从超浓缩浆液145中至少80wt％的金属催化剂回收至母液147和清洗滤液148。另外，如果减少清洗进料149的数量被确定是有利的，则采用多级逆流清洗的步骤可以是有用的。 
在本发明的工艺中，将超浓缩的清除浆液145引入物理地设置成使得显现出具有必需厚度的滤饼154的一连串过滤器元件的一个或多个。 
当获得滤饼154的最小高度-约0.25-约4英寸时，滤饼154离开过滤器或一连串过滤器并且进入清洗区155，在那里滤饼154用清洗进料149清洗。然后可以对清洗进料149施加压力以置换滤饼154的溶质(即液体和滤饼中任何溶解的化合物例如金属催化剂)。当用清洗进料置换溶质时，可以通过任何合适的方式将滤饼154从过滤区155中取出，并且重复循环。在本发明的一个实施方案中，为了将滤饼中金属催化剂的含量降低大于95wt％，清洗进料149与滤饼154排出的比例约为1∶ 20-约20∶1。 
用于进行必需的清洗循环的设备可以包括一连串过滤器元件，这些元件被保持在合适的位置以使得在过滤器元件上显现出清洗进料149的储存。在本发明的一个实施方案中，合适的设备可以包括带有多个过滤器元件、装配有用于从过滤器元件中排出清洗的滤饼146的装置的旋转筒压力过滤器。在从过滤器设备中排出清洗的滤饼146之前，可以根据需要将滤饼154清洗多次以在清洗的滤饼146中显现出最小浓度的金属催化剂。 
可适用于本发明工艺要求的合适的压力过滤器是BHS-FESTTM旋转筒压力过滤器，BHS-WERK，Sonthofen，D-8972，Sonthofen，WestGermany，尽管可以使用能够完成所需工作的其他压力过滤器。可在固-液分离区中使用的其他设备的例子包括151，但不限于，压力带式过滤器、压滤机、离心分离机、压力叶式过滤器和交叉流过滤器。压力过滤器可以在足以实现至少80wt％的金属催化剂从母液147的溶质中回收的温度和压力下工作。优选地，压力过滤器可以在约25℃-约160℃的温度和1大气压-50大气压的压力下工作。干燥得到湿含量10wt％-50wt％的脱水的饼。或者脱水得到湿含量10wt％-50wt％的脱水的饼。 
在BHS-FESTTM过滤器的工作中，旋转筒包含一连串位于旋转筒外围的过滤器元件。当筒旋转时，过滤器元件接收超浓缩的清除浆液145并且滤饼154堆积至所需的深度。通过将超浓缩的清除浆液145过滤而制得母液147。当筒旋转时，滤饼154进入清洗区155，在那里储存的清洗进料149在滤饼154上堆积至所需的深度。对清洗进料的储存施加的压力使水强制通过滤饼154而置换超浓缩清除浆液145中保留的溶质(带有溶解的金属催化剂)，制得清洗的滤饼146。当筒进一步旋转时，如果需要可以逆流方式重复清洗循环至少三次，释放系统压力，伴随着的是温度降至环境条件。任选地，可以在脱水区157中通过导管152用蒸汽将清洗的滤饼146脱水，以制得脱水的饼159和湿蒸汽160。然后可以通过任何常规的方式从筒中排出所得的脱水的饼159。 
图3阐述了本发明的一个实施方案，其中将旋转压力筒式过滤器用作工艺过滤设备。在本发明的一个实施方案中，旋转筒压力过滤器包括过滤区153、清洗区155、任选的脱水区157、排放区164和布料清洗区162。图3中所示的布料清洗区是本发明的一个实施方案：其中旋转压力筒式过滤器包括布料清洗区162，在排出脱水的饼159之后在该区中 将过滤器清洗。 
通过用清洗进料149置换清洗滤饼而制得清洗滤液148。通过引入清洗进料149使固-液分离区151中的滤饼154进行金属催化剂的萃取以形成清洗滤液148。在本发明的一个实施方案中，至少80wt％的金属催化剂回收在清洗滤液148和母液147中。在本发明的一个实施方案中，至少90wt％的金属催化剂回收在清洗滤液148和母液147中。清洗进料149包括水和任选的另外的氧化溶剂。 
在20℃-100℃的温度下将清洗进料加入固-液分离区。通过在约20℃-约70℃，优选约30℃-约50℃的温度下使用水作为清洗进料149，可能最令人惊奇的是充足的腐蚀性金属保留在脱水的饼159中，其中消除了通过其他方式除去腐蚀性金属的需要。可以将代表脱去金属催化剂的固体的脱水饼159从系统中除去。 
步骤(e)任选地包括：在蒸发区210中将母液147和任选的清洗滤液148进行蒸发以制得富含溶剂的蒸汽流202和清洗滤液残余物201。 
蒸发区210包括至少一个蒸发器。在本发明的一个实施方案中，蒸发器在大气压或稍微超大气压条件下，通常约1大气压-约10大气压之间工作。富含溶剂的蒸汽202包括大多数的水和溶剂，并且清洗滤液残余物201包括未从母液147中排出的残余的水和溶剂以及大多数催化剂。蒸发将约90wt％-约99wt％的溶剂和水，一般是存在于清洗滤液148中的乙酸和水从导管147中合并的物流中除去，以及除去了母液147中的大多数苯甲酸。这里使用的“大多数”是指大于50wt％。 
步骤(f)包括：在蒸馏区220中将富含溶剂的蒸汽流202进行常规蒸馏以形成富含苯甲酸的物流203和富含溶剂的物流204。 
分离区220包括至少一个液-汽分离器。在本发明的一个实施方案中，分离器在大气压或稍微超大气压条件下，通常约1大气压-约10大气压之间工作。该液-汽分离器包括至少一个理论的汽-液平衡阶段。液-汽分离器的例子包括，但不限于，闪蒸冷凝器和蒸馏塔。 
在本发明的一个实施方案中，富含苯甲酸的物流203包含大于5wt％的苯甲酸。在本发明的另一个实施方案中，富含苯甲酸的物流203包含大于15wt％的苯甲酸。在本发明的另一个实施方案中，富含苯甲酸的物流203包含大于30wt％的苯甲酸。在本发明的另一个实施方案中，富含苯甲酸的物流203包含大于50wt％的苯甲酸。在本发明的另一个实施方案中，富含苯甲酸的物流203包含约5wt％-75wt％的苯甲酸。在本发明 的另一个实施方案中，富含苯甲酸的物流203包含约5wt％-50wt％的苯甲酸。在本发明的另一个实施方案中，富含苯甲酸的物流203包含约5wt％-35wt％的苯甲酸。在本发明的另一个实施方案中，富含苯甲酸的物流203包含约15wt％-30wt％的苯甲酸。 
步骤(g)包括：任选地将至少一部分富含溶剂的物流204再循环返回到芳族氧化工艺中的氧化反应器。 
可以将至少一部分富含溶剂的物流再循环返回到氧化工艺中的氧化反应器。“至少一部分”可以是指至少5wt％，至少15wt％，至少30wt％，至少50wt％，至少75wt％，或者所有的富含溶剂的物流204再循环返回到氧化反应器。 
芳族氧化工艺的例子披露于美国专利申请10/156,312中，其的全部内容在此以不与本文中的论述矛盾的程度引入作为参考。 
尽管工艺中各个物流的组成取决于工艺条件而变化，但在表1a和1b中示出了采用工艺的计算机模拟模型(ASPEN版本12.1)的典型物流组成。在表1a和1b中，组分在左手栏中示出，并且这些组分在图1中的每一物流中的数量在对应于图1中的物流编号的编号栏中示出。 
在本发明的另一个实施方案中，提供了一种如图5所示的工艺。 
步骤(a)任选地包括：在蒸发区310中将携带苯甲酸的物流347进行蒸发以制得富含溶剂的蒸汽302和清洗滤液残余物301。 
该蒸发区310包括至少一个蒸发器。携带苯甲酸的物流347包含水和苯甲酸。在本发明的一个实施方案中，蒸发器在大气压或稍微超大气压条件下，通常约1大气压-约10大气压之间工作。富含溶剂的蒸汽302包含大多数的水和溶剂，并且清洗滤液残余物301包含未从携带苯甲酸的物流347中除去的残余的水和溶剂。在本发明的另一个实施方案中，蒸发将约90wt％-约99wt％的溶剂和水，一般是乙酸和水从携带苯甲酸的物流347中除去。 
携带苯甲酸的物流可以是任何在芳族氧化工艺中制得的物流。芳族氧化工艺的例子披露于美国专利申请10/156,312中，其的全部内容在此以不与本文中的论述矛盾的程度引入作为参考。 
例如，在氧化反应过程期间，通过一部分液体反应介质的汽化从反应器中除去了通过二烷基芳族化合物氧化产生的反应放热和水。被已知为反应器废气的这些蒸汽包括包含5-30wt％的水的含水溶剂和包含微 量分解产物，包括催化剂残余物的贫含氧的工艺气体。该反应器废气可用作携带苯甲酸的物流。 
在本发明的一个实施方案中，蒸发区310在大气压或稍微超大气压条件下，通常约1大气压-约10大气压之间工作。富含溶剂的蒸汽流302包括苯甲酸，并且清洗滤液残余物301包括未被捕获在固-液分离区中的固体，包括任何残余的催化剂金属。 
步骤(b)包括：在分离区320中将富含溶剂的蒸汽流302进行常规蒸馏以形成富含苯甲酸的物流303和富含溶剂的物流304。 
分离区320包括至少一个液-汽分离器。在本发明的一个实施方案中，液-汽分离器在大气压或稍微超大气压条件下，通常约1大气压-约10大气压之间工作。该液-汽分离器包括至少一个理论的汽-液平衡阶段。液-汽分离器的例子包括，但不限于，闪蒸冷凝器和蒸馏塔。 
在本发明的一个实施方案中，富含苯甲酸的物流303包含大于5wt％的苯甲酸。在本发明的另一个实施方案中，该苯甲酸物流包含大于15wt％的苯甲酸。 
在本发明的另一个实施方案中，富含苯甲酸的物流303包含大于30wt％的苯甲酸。在本发明的另一个实施方案中，富含苯甲酸的物流303包含大于50wt％的苯甲酸。在本发明的另一个实施方案中，富含苯甲酸的物流303包含约5wt％-75wt％的苯甲酸。在本发明的另一个实施方案中，富含苯甲酸的物流303包含约5wt％-50wt％的苯甲酸。在本发明的另一个实施方案中，富含苯甲酸的物流303包含约5wt％-35wt％的苯甲酸。在本发明的另一个实施方案中，富含苯甲酸的物流303包含约15wt％-30wt％的苯甲酸。 
步骤(c)包括：任选地将至少一部分富含溶剂的物流304再循环返回到芳族氧化工艺中的氧化反应器。 
可以将至少一部分富含溶剂的物流再循环返回到氧化工艺中的氧化反应器。“至少一部分”可以是指至少5wt％，至少15wt％，至少30wt％，至少50wt％，至少75wt％或者所有的富含溶剂的物流304再循环到氧化反应器。 
    101  质量％   104  质量％   105  质量％   144  质量％   145  质量％   146  质量％   147  质量％
  水   7.7   8.9   4.3   6.0   2.7   20.0   3.5
  乙酸   88.4   91.1   80.2   94.0   66.7   0.0   86.6
  对苯二甲酸   2.9   0.0   11.4   0.0   22.7   74.0   2.3
  其他有机物   0.6   0.1   2.0   0.0   4.0   5.9   3.1
  苯甲酸   0.3   0.0   1.1   0.0   2.1   0.0   2.8
  金属和溴络合物   0.2   0.0   0.9   0.0   1.8   0.1   1.7
               
  总流量kg/hr   10000   7500   2500   1241   1259   351   894
  温度C   121.2   123.5   123.5   49.4   49.4   83.0   49.4
工艺的ASPEN模拟 
表1A 
    148  质量％   149  质量％   201  质量％   202  质量％   203  质量％   204  质量％
  水   89.8   100.0   0.0   3.7   1.2   3.9
  乙酸   8.1   0.0   1.7   91.7   47.0   94.4
  对苯二甲酸   0.7   0.0   40.2   0.0   0.0   0.0
  其他有机物   0.3   0.0   27.1   1.6   20.3   0.5
  苯甲酸   0.3   0.0   0.7   2.9   31.5   1.2
  金属和溴络合物   0.9   0.0   30.2   0.0   0.1   0.0
             
  总流量kg/hr   801   787   51   843   48   795
  温度C   60.0   70.9   272.1   272.1   159.5   159.5
表1B 

Claims (42)

1.一种制备富含苯甲酸的物流的工艺，其包括：
(a)在主蒸发区中将从羧酸氧化合成工艺获得的、包含苯甲酸的氧化剂清除物流进行蒸发，以制得蒸汽流和浓缩的清除浆液；
(b)在固-液分离区中将所述浓缩的清除浆液过滤以形成滤饼和母液，所述固-液分离区包括至少一个选自压力带式过滤器、压滤机、离心分离机、压力叶式过滤器和交叉流过滤器的设备；
(c)在所述固-液分离区中用清洗进料清洗所述滤饼以形成清洗的滤饼和清洗滤液；
(d)在蒸发区中将所述母液进行蒸发以形成富含溶剂的蒸汽和清洗滤液残余物；和
(e)在分离区中将所述富含溶剂的蒸汽进行蒸馏以形成富含溶剂的物流和富含苯甲酸的物流。
2.根据权利要求1的工艺，其中在步骤(a)中50wt％-80wt％的溶剂和水从所述氧化剂清除物流中除去。
3.根据权利要求1的工艺，其中在步骤(a)中75wt％-99wt％的溶剂和水从所述氧化剂清除物流中除去。
4.根据权利要求1的工艺，其中在步骤(a)中85wt％-99wt％的溶剂和水从所述氧化剂清除物流中除去。
5.根据权利要求1、2、3或4的工艺，其中在20℃-100℃的温度下将所述清洗进料加入所述固-液分离区。
6.根据权利要求5的工艺，其中在30℃-50℃的温度下将所述清洗进料加入所述固-液分离区。
7.根据权利要求1的工艺，其中所述富含苯甲酸的物流包含数量大于30wt％的苯甲酸。
8.根据权利要求1的工艺，其中所述主蒸发区包括至少一个在20℃-70℃的温度下工作的蒸发器。
9.根据权利要求1的工艺，其中所述固-液分离区包括至少一个压滤设备。
10.根据权利要求9的工艺，其中所述压滤设备在25℃-160℃的温度下工作。
11.根据权利要求9的工艺，其中所述压滤设备在1大气压-50大气压的压力下工作。
12.根据权利要求10或11的工艺，其中所述压滤设备包括至少一个过滤器元件并且其中至少一个过滤器元件积聚至少0.25英寸～8英寸深的所述滤饼。
13.根据权利要求10或11的工艺，其中所述压滤设备包括至少一个过滤器元件并且其中至少一个过滤器元件积聚至少0.5英寸深的所述滤饼。
14.根据权利要求10或11的工艺，其中所述压滤设备包括至少一个过滤器元件并且其中至少一个过滤器元件积聚至少1英寸深的所述滤饼。
15.根据权利要求10或11的工艺，其中所述清洗进料在所述滤饼上形成至少0.25英寸深的储存池。
16.根据权利要求10或11的工艺，其中所述压滤设备在25℃-160℃的温度下工作。
17.根据权利要求16的工艺，其中所述压滤设备在1大气压-50大气压的压力下工作。
18.根据权利要求17的工艺，其中所述干燥得到湿含量10wt％-50wt％的脱水的饼。
19.根据权利要求10或11的工艺，其中所述压滤设备是旋转压力筒式过滤器。
20.根据权利要求19的工艺，其中所述旋转压力筒式过滤器在1大气压-5大气压的压力下工作。
21.一种制备富含苯甲酸的物流的工艺，其包括：
(a)在第一蒸发区中将从羧酸氧化合成工艺获得的、包含苯甲酸的氧化剂清除物流进行蒸发，以制得蒸汽流和浓缩的清除浆液；
(b)在第二蒸发区中将所述浓缩的清除浆液进行蒸发以形成富含溶剂的物流和超浓缩的清除浆液；
(c)在固-液分离区中将所述超浓缩的清除浆液过滤以形成滤饼和母液；
(d)在所述固-液分离区中用清洗进料清洗所述滤饼以形成清洗的滤饼和清洗滤液；其中所述固-液分离区包括至少一个压力带式过滤器、压滤机、离心分离机、压力叶式过滤器和交叉流过滤器的设备；
(e)在蒸发区中将所述母液进行蒸发以形成富含溶剂的蒸汽和清洗滤液残余物；和
(f)在分离区中将所述富含溶剂的蒸汽进行蒸馏以形成富含溶剂的物流和富含苯甲酸的物流。
22.根据权利要求21的工艺，其中在步骤(a)中50wt％-80wt％的溶剂和水从所述氧化剂清除物流中除去。
23.根据权利要求21的工艺，其中在合并的步骤(a)和步骤(b)中75wt％-99wt％的溶剂和水从所述氧化剂清除物流中除去。
24.根据权利要求21的工艺，其中在合并的步骤(a)和步骤(b)中85wt％-99wt％的溶剂和水从所述氧化剂清除物流中除去。
25.根据权利要求21的工艺，其中在合并的步骤(a)和步骤(b)中90wt％-99wt％的溶剂和水从所述氧化剂清除物流中除去。
26.根据权利要求21、22、23或24的工艺，其中在20℃-100℃的温度下将所述清洗进料加入所述固-液分离区。
27.根据权利要求21的工艺，其中在30℃-50℃的温度下将所述清洗进料加入所述固-液分离区。
28.根据权利要求21的工艺，其中所述富含苯甲酸的物流包含数量大于30wt％的苯甲酸。
29.根据权利要求21的工艺，其中所述第二蒸发区包括在20℃-70℃的温度下工作的蒸发器。
30.根据权利要求21的工艺，其中所述第二蒸发区包括至少一个在真空条件下工作的蒸发器。
31.根据权利要求29的工艺，其中所述第二蒸发区包括在真空条件下工作的蒸发器。
32.根据权利要求21的工艺，其中所述压滤设备在25℃-160℃的温度下工作。
33.根据权利要求21的工艺，其中所述压滤设备在1大气压-50大气压的压力下工作。
34.根据权利要求32或33的工艺，其中所述压滤设备包括至少一个过滤器元件并且其中至少一个过滤器元件积聚至少0.25英寸深-约8英寸深的所述滤饼。
35.根据权利要求32或33的工艺，其中所述压滤设备包括至少一个过滤器元件并且其中至少一个过滤器元件积聚至少0.5英寸深的所述滤饼。
36.根据权利要求32或33的工艺，其中所述压滤设备包括至少一个过滤器元件并且其中至少一个过滤器元件积聚至少1英寸深的所述滤饼。
37.根据权利要求32或33的工艺，其中所述清洗进料在所述滤饼上形成至少0.25英寸深的储存池。
38.根据权利要求32或33的工艺，其中所述压滤设备是在25℃-160℃的温度下工作的旋转压滤设备。
39.根据权利要求38的工艺，其中所述压滤设备在1大气压-50大气压的压力下工作。
40.根据权利要求39的工艺，其中所述脱水得到湿含量10wt％-50wt％的脱水的饼。
41.根据权利要求32或33的工艺，其中所述压滤设备是旋转压力筒式过滤器。
42.根据权利要求41的工艺，其中所述旋转压力筒式过滤器在1大气压-5大气压的压力下工作。
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