CN102126945A

CN102126945A - 回收精对苯二甲酸的方法

Info

Publication number: CN102126945A
Application number: CN2010100227483A
Authority: CN
Inventors: 李真泽; 陈迎; 何勤伟; 杨军; 钟亮
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Engineering Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2011-07-20

Abstract

本发明涉及一种回收精对苯二甲酸的方法，主要解决现有技术中冲洗水用量大，造成操作费用高、污水处理量大的问题。本发明通过采用引入压力旋转过滤机的含有对苯二甲酸晶体及杂质的液体浆料，依次经过压力旋转过滤机转鼓上的过滤区、洗涤区、成品干燥区和卸料区，得到精对苯二甲酸；其中，所述洗涤区分为至少两级子区；洗涤区中，沿压力旋转过滤机的转动方向，最后一级洗涤子区的冲洗水为新鲜水，并且后一级洗涤子区洗涤后的水用作前面洗涤子区的冲洗水的技术方案较好地解决了该问题，可应用于回收精对苯二甲酸的工业生产中。

Description

回收精对苯二甲酸的方法

技术领域

本发明涉及一种回收精对苯二甲酸的方法，特殊涉及一种从含有对甲基苯甲酸(PT酸)的浆料中回收精对苯二甲酸的方法。

背景技术

对苯二甲酸(Terephthalic Acid，TA)可用来生产多种聚合物，包括对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。典型的生产PET的工艺为对苯二甲酸和二元醇的缩聚反应。为了使反应产物满足市场要求，此酯化反应需要采用精对苯二甲酸作为原料。

对苯二甲酸的工业生产一般采用对二甲苯液相氧化技术，即以对二甲苯(PX)为原料，以醋酸为溶剂进行氧化反应生成对苯二甲酸(TA)。在PX氧化为TA的过程中，会产生副产物4-羧基苯甲醛(4-CBA)。目前工业上如文献US3584039所公开的，一般采用在含水环境中将粗TA中的4-CBA氢化为易溶解于水的对甲基苯甲酸(PT酸)，然后用水洗涤，除去其中残余的PT酸。含有PT酸的冲洗水被回收或送到废水处理单元。处理后的精对苯二甲酸中残留的PT酸浓度只有小于等于200ppm时，才能用于直接缩聚生产聚酯纤维。

在传统的PTA工艺流程中，精制工段的产品分离通常采用两级分离方案：压力离心机和旋转真空过滤机。即将来自结晶器的浆料引入压力离心机，被分离成含水率18重量％的滤饼和母液；滤饼经再打浆后进入旋转真空过滤机再次分离；从旋转真空过滤机出来的滤饼进入干燥机，经过干燥后得到合格的PTA产品。该方法不仅需要消耗大量脱离子水，并且设备投资高。

文献US5175355公开了通过压滤来精制对苯二甲酸的方法。将液体浆料(含有晶体状的对苯二甲酸，和存在于溶液中或以共结晶形式存在的PT酸)打入一个或多个过滤单元。在1～16个大气压下过滤浆料。将带有滤饼的过滤单元送入洗涤区，水加热至38～205℃进入过滤单元，在滤饼上形成一个储水区。在一定的压力梯度下，使水通过滤饼，至少大于系统压力0.5个大气压，并且保持储水区。使滤洗持续充分长的时间，以洗去尽可能多的杂质。滤饼从过滤单元被传送至减压单元，系统压力被迅速释放，使其中残留的水分迅速蒸发。蒸发后的滤饼送入下道单元，精制成产品。压力释放区重新加压至系统压力，准备接受下一批产品。据称此过程可以使对苯二甲酸中的PT酸含量小于200ppm。尽管此方法可以生产高纯度产品，但相当耗时，因为压力释放区在接收滤洗物质前，需要重复性地被加压至系统压力；同时其冲洗水消耗量很大。

文献US6639104公开了一种精对苯二甲酸的回收方法，将含有对苯二甲酸晶体及杂质的液体浆料打入高压旋转式过滤机，过滤浆料，收集部分固体。用水冲洗固体。冲洗过的固体被送入减压区，其压力小于固体收集区域的压力。固体被送入减压区后，减压区和固体收集区的连接被密封，这样，减压区压力的变化不会影响收集区的压力。减压区的压力逐渐减少，固体被移除。然后减压区压力恢复，准备再次接受来自过滤机的固体。其中所使用的高压旋转式过滤机由外壳和转鼓组成。转鼓分为三块区域：母液移除区、固体洗涤区和固体卸料区。该方法虽然可以缩短生产时间，但是冲洗水消耗量仍然很大，处理每吨PTA需要使用200～700千克冲洗水。工业上为保证产品质量，新鲜水一般采用价格较贵的去离子水，故造成操作费用较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中冲洗水用量大，造成操作费用高、污水处理量大的问题，提供一种新的回收精对苯二甲酸的方法。该方法具有冲洗水用量少，污水处理量少，操作成本低的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种回收精对苯二甲酸的方法，引入压力旋转过滤机的含有对苯二甲酸晶体及杂质的液体浆料，依次经过压力旋转过滤机转鼓上的过滤区、洗涤区、成品干燥区和卸料区，得到精对苯二甲酸；其中，所述洗涤区分为至少两级子区；洗涤区中，沿压力旋转过滤机的转动方向，最后一级洗涤子区的冲洗水为新鲜水，并且后一级洗涤子区洗涤后的水用作前面洗涤子区的冲洗水。

上述技术方案中，所述洗涤区优选方案为分为2级或3级子区。当所述洗涤子区为2级时，两级洗涤子区的面积比优选范围为0.25～4∶1，更优选范围为0.5～2∶1。后一级洗涤子区洗涤后的水依次用作前一级洗涤子区的冲洗水，优选与新鲜水合并后再用作前一级洗涤子区的冲洗水。在含有至少两级子区的洗涤区的中间，优选方案为还设置有至少一个中间干燥区。所述成品干燥区的含湿率为1～30重量％，优选范围为5～15重量％。

由于冲洗水的品质直接影响产品PTA的品质，一般需采用脱离子水。采用本发明方法，将洗涤区分为至少两个子区，并且将后一个洗涤区洗涤后的水替代新鲜水循环使用，与单级洗涤相比，可以使冲洗水用量节省30％，达到降低操作成本、减少污水处理量的目的。此外，滤饼含湿率对洗涤水用量的影响显著。当含湿率高时，杂质总量也高，因此需要更多的洗涤水。采取一些降低滤饼含湿率的方法均能有效降低洗涤水的用量。本发明通过增加中间干燥区以降低滤饼含湿率来减少新鲜洗涤水的用量。在两级洗涤区中间增加一个中间干燥区后，与两级洗涤相比，又可以使冲洗水用量节省8％，取得了较好的技术效果。

另外，采用本发明方法对机械设计也是有利的。由于此工艺要求过滤、洗涤、干燥和卸料集成在一个机器里，所以对机械密封的要求较高。采用单级洗涤区时，如果洗涤液在机械密封处出现渗漏，会有较高浓度PT酸的滤液直接进入干燥区，从而影响产品质量。

附图说明

图1为本发明流程图。

图1中，1为结晶器，2为含对苯二甲酸晶体及杂质的浆料，3为压力旋转过滤机，4为进料口，5为过滤区，6为母液，7为母液罐，8为废水处理系统，10为滤饼，11为转鼓，12为洗涤区，13为一级洗涤子区，14为一级洗涤水，15为二级洗涤滤液，16为新鲜水，17为一级洗涤滤液，18为洗涤液回收系统，19为二级洗涤子区，20为二级洗涤水，21为成品干燥区，22为干燥气，23为湿尾气，24为卸料区，25为湿产品。

图1中，来自上游结晶器1的含对苯二甲酸晶体及杂质的浆料2输送到旋转压力过滤机3中。浆料通过进料口4进入压滤机，首先在过滤区5脱除母液6。脱除的母液输送至母液罐7，再去废水处理系统8。脱除了大部分母液的滤饼10，随着转鼓11转动，进入洗涤区12。滤饼进入一级洗涤子区13后，用压力为4.5巴的热水—一级洗涤水14冲洗。一级洗涤水的压力需比洗涤液回收系统18压力高，一般需高至少0.5巴。一级洗涤供水由两部分组成：一部分是套用二级洗涤滤液15，另外再补充一部分新鲜水16。水温可以控制在70～160℃，优选125～150℃。一级洗涤滤液17收集后循环至上游粗对苯二甲酸浆料18中或进入废水处理系统。滤饼经过一级洗涤子区后进入二级洗涤子区19。二级洗涤子区的二级洗涤水20全部来自于新鲜水。为保证产品质量，所谓的新鲜水工业上需使用脱离子水。二级洗涤排滤液收集，合并新鲜水后，作为一级洗涤水，用于一级洗涤。洗涤后的滤饼送入干燥区21。干燥一般可采用热氮气22吹扫的方法。干燥后的湿尾气23排放掉。干燥后的滤饼进入卸料区24，卸料区目前工业上有带压和不带压两类。不论采用哪种形式，本发明都能起到效果。卸料区出来的满足工艺要求的湿产品25，送入下道干燥工序。

洗涤排水系统的压力控制，一般可以通过设置一个收集罐，在收集罐上设置压力调节装置实现。这个控制属于公知的化工控制方法。

两级洗涤水的温度控制在70～160℃，优选125～150℃。这是因为，如果温度过低，洗涤排水回收系统减压后，溶解在水中的PT酸会析出，损坏管路、设备。温度的控制通过公知的控制方案可以实现。经过两次洗涤后的PTA浆料继续经干燥区21干燥、卸料区22卸料，然后获得满足工艺要求的PTA湿产品。

本发明方法中，洗涤区优选方案为分为2级或3级子区，各级洗涤子区的面积为任何比例都可以满足本发明的要求。但本发明人发现，当洗涤子区分为2级时，两级洗涤子区的面积比范围为0.25～4∶1，优选0.5～2∶1时，效果最好。虽然理论上，洗涤区分成较多的子区有益于减少洗涤水用量；但是这对设备制造要求较高，且随着较多分区挡板占用了更多的洗涤区面积，过多的分区是不必要的。工业上洗涤区分成二级子区就可以显著降低洗涤水用量。

滤饼含湿率对洗涤水用量的影响明显。当含湿率高时，杂质总量也高，因此需要更多的洗涤水。采取一些降低滤饼含湿率的方法均能有效降低洗涤水的用量。本发明通过增加中间干燥区以降低滤饼含湿率来减少新鲜洗涤水的用量。如果是两级洗涤，本发明方法优选在一级洗涤子区和二级洗涤子区之间增加一个中间干燥区。即经过一级洗涤后，先在中间干燥区干燥，脱除部分液体后，再进入二级洗涤子区洗涤。如果是三级洗涤，可以在一级洗涤子区和二级洗涤子区之间增加一个中间干燥区，或者在二级洗涤子区和三级洗涤子区之间增加一个中间干燥区；也可以在三级洗涤子区中间各增加一个中间干燥区，即在一级洗涤子区和二级洗涤子区之间设置一个中间干燥区，然后在二级洗涤子区和三级洗涤子区之间再设置一个中间干燥区。

下面通过实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

来自上游结晶器1的含对苯二甲酸晶体及杂质的浆料进料情况如表1所示：

表1

总质量流量

千克/小时

128000

对苯二甲酸固体	千克/小时	51840
			水	千克/小时	76160
含固滤	重量％	40.5
			对甲基苯甲酸含量	毫克/千克	2000
温度	℃	130
			压力	巴	4

压滤机的操作条件：每个分区的压力取决于进料压力，控制为4巴，母液、洗涤液和湿尾气回收系统压力控制在3.5巴，转速90U/小时，滤饼厚度120～165毫米，转鼓宽度1.5米。

【对比例1】

采用图1所示压力旋转过滤机，只是洗涤区不分区，即为采一级洗涤，一级干燥。压滤机尺寸为：过滤面积4.5米²，转鼓宽度1.5米。转鼓共分为4个分区，分别为过滤区、洗涤区、成品干燥区和卸料区。过滤区占转鼓圆周的120°，其他每个分区为80°。其中每个分区的面积如下所示：

过滤区	洗涤区	成品干燥区	卸料区
				1.5米²	1米²	1米²	1米²

浆料进入压滤机后，经过过滤区后得到含固滤70重量％的浆料74057千克/小时。先在洗涤区内洗涤，洗涤液总量为18200千克/小时，全部为新鲜水。洗涤后的含湿率为18-20％，流量为62208千克/小时，其中水10366千克/小时，对甲基苯甲酸1.33千克/小时(128ppm)。经过干燥后，含湿率8-10％，流量为55987千克/小时，其中水4147千克/小时，对甲基苯甲酸0.53千克/小时(128ppm)。含湿率和对甲基苯甲酸含量满足要求。可见，为满足含湿率和对甲基苯甲酸的含量要求，共需新鲜洗涤水18200千克/小时。

【实施例1】

采用图1所示流程，两级洗涤，一级干燥。压滤机尺寸为：过滤面积6米²，转鼓宽度1.5米。转鼓共分5个分区，分别为过滤区、一级洗涤子区、二级洗涤子区、成品干燥区、卸料区。过滤区占转鼓圆周的120°，其他每个分区为60°。其中每个分区的面积如下所示：

过滤区	一级洗涤子区	二级洗涤子区	成品干燥区	卸料区
					2米²	1米²	1米²	1米²	1米²

浆料进入压滤机后，经过过滤区后得到含固滤70重量％的浆料74057千克/小时。先在一级洗涤子区内洗涤，洗涤液总量为14700千克/小时，其中新鲜水为7300千克/小时。洗涤后的含湿率为18-20％，流量为62208千克/小时，其中水10364千克/小时，对甲基苯甲酸3.2千克/小时。再进入二级洗涤子区洗涤，新鲜洗涤水量7400千克/小时，洗涤后的含湿率为18-20重量％，流量为62208千克/小时，其中水10366千克/小时，对甲基苯甲酸1.34千克/小时(129ppm)。经过干燥后，含湿率8-10％，流量为55987千克/小时，其中水4147千克/小时，对甲基苯甲酸0.53千克/小时(128ppm)。含湿率和对甲苯酸含量满足湿产品进入后续干燥工段的要求(含湿率要求为5～15重量％，对甲苯酸含量要求小于200ppm)。其中新鲜水用量共为14700千克/小时，比单级洗涤节约新鲜水20％。

【实施例2】

采用图1所示流程，两级洗涤，两级干燥。压滤机尺寸为：过滤面积6米²，转鼓宽度1.5米。转鼓共分6个分区，分别为过滤区、一级洗涤子区、中间干燥区、二级洗涤子区、成品干燥区和卸料区。过滤区占转鼓圆周的90°，其他每个分区为54°。其中每个分区的面积如下所示：

过滤区	一级洗涤子区	中间干燥区	二级洗涤子区	成品干燥区	卸料区
						1.5米²	0.9米²	0.9米²	0.9米²	0.9米²	0.9米²

浆料进入压滤机后，经过过滤区后得到含固滤70重量％的浆料74057千克/小时。先在一级洗涤子区内洗涤，洗涤液总量为9453千克/小时，其中新鲜水为6600千克/小时。洗涤后的含湿率为20％，流量为62208千克/小时，其中水10364千克/小时，对甲基苯甲酸3.9千克/小时。然后进入中间干燥区，脱除部分液体，经过中间干燥后含湿率为10-14％，流量为58061千克/小时，其中水6218千克/小时，对甲基苯甲酸2.4千克/小时。再进入二级洗涤子区洗涤，新鲜洗涤水量7000千克/小时，洗涤后的含湿率为18-20％，流量为62208千克/小时，其中水10366千克/小时，对甲基苯甲酸1.3千克/小时(128ppm)。经过干燥后，含湿率8-10％，流量为55987千克/小时，其中水4147千克/小时，对甲基苯甲酸0.53千克/小时(128ppm)。含湿率和对甲基苯甲酸含量满足要求。其中新鲜水用量共为13600千克/小时，比单级洗涤节约新鲜水25％。

【对比例2】

采用图1所示压力旋转过滤机，洗涤区分为两个分区，但是二级洗涤区的洗涤液不循环至一级洗涤区，即为两级洗涤，一级干燥，洗涤液不套用。压滤机尺寸为：过滤面积6米²，转鼓宽度1.5米。转鼓共分为5个分区，分别为过滤区、一级洗涤区、二级洗涤区、成品干燥区和卸料区。过滤区占转鼓圆周的120°，其他每个分区为60°。其中每个分区的面积如下所示：

浆料进入压滤机后，经过过滤区后得到含固滤70重量％的浆料74057千克/小时。先在一级洗涤子区内洗涤，洗涤液总量为9100千克/小时，全部为新鲜水。洗涤后的含湿率为18-20％，流量为62208千克/小时，其中水10364千克/小时，对甲基苯甲酸5.7千克/小时。再进入二级洗涤子区洗涤，全部为新鲜水，洗涤水量9100千克/小时，洗涤后的含湿率为18-20％，流量为62208千克/小时，其中水10366千克/小时，对甲基苯甲酸1.47千克/小时(141ppm)。经过干燥后，含湿率8-10％，流量为55987千克/小时，其中水4147千克/小时，对甲基苯甲酸0.58千克/小时(141ppm)。虽然含湿率和对甲基苯甲酸含量满足要求，但是用水量明显比套用洗涤液的多(共需新鲜水18200千克/小时)。

【实施例3】

采用图1所示流程，三级洗涤，一级干燥。压滤机转鼓宽度均为1.5米。压滤机过滤面积为7米²。转鼓分6个分区，分别为过滤区、一级洗涤子区、二级洗涤子区，三级洗涤子区、成品干燥区和卸料区。其中每个分区的面积如下所示：

过滤区	一级洗涤子区	二级洗涤子区	三级洗涤子区	成品干燥区	卸料区
						2米²	1米²	1米²	1米²	1米²	1米²

浆料进入压滤机后，经过过滤区后得到含固滤70重量％的浆料74057千克/小时。先在一级洗涤子区内洗涤，洗涤液总量为12000千克/小时，其中新鲜水为4000千克/小时。洗涤后的含湿率为18-20％，流量为62208千克/小时，其中水10364千克/小时，对甲基苯甲酸5.5千克/小时。再进入二级洗涤子区洗涤，洗涤液总量为8000千克/小时，其中新鲜水为4000千克/小时，洗涤后的含湿率为18-20重量％，流量为62208千克/小时，其中水10366千克/小时，对甲基苯甲酸2.1千克/小时。然后进入三级洗涤子区洗涤，洗涤液总量为4000千克/小时，其中新鲜水为4000千克/小时，洗涤后的含湿率为18-20重量％，流量为62208千克/小时，其中水10366千克/小时，对甲基苯甲酸1.34千克/小时。经过干燥后，含湿率8-10％，流量为55987千克/小时，其中水4147千克/小时，对甲基苯甲酸0.53千克/小时(128ppm)。含湿率和对甲基苯甲酸含量满足要求，新鲜洗涤水用量共为12000千克/小时，比单级洗涤节约新鲜水35％。

Claims

1.一种回收精对苯二甲酸的方法，引入压力旋转过滤机的含有对苯二甲酸晶体及杂质的液体浆料，依次经过压力旋转过滤机转鼓上的过滤区、洗涤区、成品干燥区和卸料区，得到精对苯二甲酸；其中，所述洗涤区分为至少两级子区；洗涤区中，沿压力旋转过滤机的转动方向，最后一级洗涤子区的冲洗水为新鲜水，并且后一级洗涤子区洗涤后的水用作前面洗涤子区的冲洗水。

2.根据权利要求1所述的回收精对苯二甲酸的方法，其特征在于所述洗涤区分为2级或3级子区。

3.根据权利要求2所述的回收精对苯二甲酸的方法，其特征在于所述洗涤子区为2级时，两级洗涤子区的面积比为0.25～4∶1。

4.根据权利要求3所述的回收精对苯二甲酸的方法，其特征在于所述洗涤子区为2级时，两级洗涤子区的面积比为0.5～2∶1。

5.根据权利要求1所述的回收精对苯二甲酸的方法，其特征在于后一级洗涤子区洗涤后的水依次用作前一级洗涤子区的冲洗水。

6.根据权利要求5所述的回收精对苯二甲酸的方法，其特征在于后一级洗涤子区洗涤后的水和新鲜水合并后再用作前一级洗涤子区的冲洗水。

7.根据权利要求1所述的回收精对苯二甲酸的方法，其特征在于在含有至少两级子区的洗涤区的中间，还设置有至少一个中间干燥区。

8.根据权利要求1所述的回收精对苯二甲酸的方法，其特征在于所述成品干燥区的含湿率为1～30重量％。

9.根据权利要求8所述的回收精对苯二甲酸的方法，其特征在于所述成品干燥区的含湿率为5～15重量％。