CN103121948A

CN103121948A - 提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法

Info

Publication number: CN103121948A
Application number: CN2011103695649A
Authority: CN
Inventors: 张海涛; 畅延青
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2031-11-18
Also published as: CN103121948B

Abstract

本发明涉及一种提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法，主要解决现有技术中存在的产生水-乙酸溶液问题，本发明通过氧化反应器获得的粗对苯二甲酸氧化浆料减压闪蒸得到闪蒸浆料I和闪蒸液体II；过滤闪蒸浆料I得到滤饼III和滤液IV；含氧气流吹扫滤饼III内部，通过气流夹带的方式除去滤饼III中的残余杂质得到滤饼V和吹扫尾气A；用对二甲苯或乙酸酯洗涤滤饼V得到滤饼VI和滤液VII；含氧气流吹扫滤饼VI内部，通过气流夹带的方式除去滤饼VI中的残余杂质得到滤饼VIII和吹扫尾气B的技术方案，较好地解决了该问题，可用于提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的工业生产中。

Description

提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法

技术领域

本发明涉及一种提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法。

背景技术

芳香羧酸是一种非常重要的化工原料，存在着巨大的市场需求。尽管近年来国内对苯二甲酸(PTA)行业迅猛发展，产能逐年提高，需求量亦不断增加，2010年国内PTA产能、表观消费量分别达到1650万吨和2280万吨，产能和需求量缺口仍然较大。PTA的主流生产工艺-精PTA生产工艺一般包括氧化、精制两段工序，其中氧化工序以乙酸为溶剂，在钴-锰-溴催化剂作用下，通入含氧气体(通常采用空气)，对二甲苯高温液相氧化得到以乙酸为溶剂的粗对苯二甲酸氧化浆料，而精制工序则采用纯水作为溶剂，因此需要将氧化工序得到的氧化浆料中的乙酸溶剂置换为水溶剂，同时降低了乙酸、催化剂等杂质的含量，并控制乙酸、催化剂的含量均不高于1000ppm(否则将会影响后续的加氢精制过程并造成物耗超标)，在本技术领域中这种溶剂置换的过程称之为溶剂置换法。传统PTA生产技术为实现上述目的，氧化反应器得到的氧化浆料必须经过结晶、过滤、干燥和料仓储存单元，再经过加水配料单元后才能输送到精制工序中去，由于该过程涉及到干燥单元，导致能耗较大。

为解决上述技术缺点，文献CN1129693A提到，首先在15～80℃用过滤器过滤粗TA的氧化浆料并得到含乙酸的浆料滤饼，随后采用PX打浆(或喷淋)洗涤浆料滤饼中的乙酸并得到含PX的浆料滤饼，最后再用水洗涤滤饼中的PX并得到对苯二甲酸的含水滤饼，含水滤饼经过打浆后可直接进入后续的加氢工序；CN1138024A和CN1819985A提到搅拌塔置换的方法，将含有粗TA晶体-乙酸的氧化浆料送到塔顶，粗TA晶体沉降以后在塔内形成粗TA晶体的轴向的浓度梯度分布，置换液(水)从塔底送入，在塔内形成向上的流动，同时通过搅拌叶片使沉降的粗TA晶体与向上的水流充分的逆流接触，含水-乙酸的置换母液从塔顶取出，粗TA晶体-部分置换液(水)的氧化浆料则从塔底部排出，氧化浆料配料后可直接进入精制工序；文献CN02158557提出了采用PX、水和乙酸所配制的混合溶剂打浆洗涤或利用离心、真空等过滤装置置换洗涤含有乙酸和催化剂等杂质的粗TA氧化浆料，洗涤过滤后再用水对滤饼进行打浆过滤洗涤以除去滤饼中含有的PX，然后再与水混合至适当浓度送至加氢工序；文献EP502626和US52002557及CN1150945A提出了连续过滤置换的方法，其主要工艺是：将氧化反应得到的对苯二甲酸-乙酸的氧化浆料导入过滤带进行过滤，再用水逆流洗涤滤饼得到水性对苯二甲酸氧化浆料。上述文献提出的粗对苯二甲酸氧化浆料的处理方法，虽然能够省去干燥单元，但不可避免地会产生乙酸-水溶液，这将会增加后续处理乙酸-水溶液的工序及其能耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在产生乙酸-水溶液的问题，提供了一种新的提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法，该方法能够避免乙酸-水溶液的产生，具有简化工序和节能降耗的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法，包括以下过程：

a)氧化反应器获得的粗对苯二甲酸氧化浆料减压闪蒸得到闪蒸浆料I和闪蒸液体II；

b)过滤闪蒸浆料I得到滤饼III和滤液IV；

c)用含氧气流吹扫滤饼III内部，通过气流夹带的方式除去滤饼III中的残余杂质得到滤饼V和吹扫尾气A；

d)用对二甲苯或乙酸酯洗涤滤饼V得到滤饼VI和滤液VII；

e)用含氧气流吹扫滤饼VI内部，通过气流夹带的方式除去滤饼VI中的残余杂质得到滤饼VIII和吹扫尾气B。

上述技术方案中，所述的步骤a)中减压闪蒸的温度优选为201～92℃，压力优选为11.62～0.50kg/cm²；所述的步骤b)中的闪蒸浆料I的物性条件优选为：体积空速5～25hr^-1，以重量百分比计，粗对苯二甲酸10～35％，温度常温～150℃，压力0～10kg/cm²；所述的闪蒸液体II优选以重量百分比计，71.0～100.0％返回到氧化反应器；所述的过滤闪蒸浆料I时采用正压过滤，压差优选0.1～6.0kg/cm²；所述的步骤c)和步骤e)中含氧气流的体积空速与步骤b)中闪蒸浆料I的体积空速之比优选为0.5～6.0∶1；所述的步骤d)中的对二甲苯或乙酸酯的体积空速与步骤b)中闪蒸浆料I的体积空速之比优选为0.1～2.0∶1；所述的步骤c)和步骤e)中含氧气流中的氧含量以体积百分比计，优选为15～35％，含氧气流更优选为空气；所述的吹扫尾气A和吹扫尾气B优选返回到氧化反应器，作为氧化反应器的气体进料。

本发明方法的技术关键是粗对苯二甲酸氧化浆料减压闪蒸后依次进行过滤、含氧气流一次吹扫、对二甲苯或乙酸酯洗涤和含氧气流二次吹扫。由于对二甲苯或乙酸酯与洗涤滤饼III中的残余乙酸互溶性极好，并且对二甲苯或乙酸酯相对于乙酸更容易被含氧气流夹带。对于含氧气流夹带，含氧气流的分子较小，容易穿过对苯二甲酸晶粒，通过含氧气流夹带作用，含氧气流一次夹带能够带走大部分的对苯二甲酸晶粒间和包裹在晶粒中结合的乙酸和催化剂等杂质，从而降低了乙酸、催化剂等杂质的含量；通过对二甲苯或乙酸酯的洗涤，基本能够脱除滤饼III中残余的乙酸和催化剂等杂质；含氧气流二次夹带能够带走大部分的对苯二甲酸晶粒间和包裹在晶粒中结合的对二甲苯或乙酸酯等杂质，进一步降低了乙酸、催化剂等杂质的含量，上述过程能避免乙酸-水溶液的产生及相应的后续分离过程，本发明方法产生的吹扫尾气A、B和滤液IV、VII均可以作为反应原料返回到氧化反应器中去，本发明步骤e)得到的滤饼VIII可与水混合直接作为粗对苯二甲酸加氢精制的进料，因此本发明具有简化工序和节能降耗的特点。实验结果表明，滤饼VIII中催化剂含量均小于5ppm，乙酸和对二甲苯含量均小于200ppm，满足加氢精制工序的进料要求。

附图说明

下面结合附图对本发明进行详细说明。

图1是本发明步骤c)采用1级吹扫、步骤e)采用2级吹扫的工艺流程图。

图2是图1中的转鼓压滤机及其连接管线的局部图。

图3是是本发明步骤c)采用1级吹扫、步骤e)采用1级吹扫的工艺流程图。

图4是图3中的转鼓压滤机及其连接管线的局部图。

图5是是本发明步骤c)采用2级吹扫、步骤e)采用1级吹扫的工艺流程图。

图6是图5中的转鼓压滤机及其连接管线的局部图。

在图1～6中，1为氧化反应器，2为对二甲苯、乙酸和催化剂，3为催化剂回收处理，4为闪蒸罐，5为浆料泵，6为闪蒸浆料I，7为第2段含氧气流第1级进气气流，8为滤液VII输送泵，9为滤液IV输送泵，10为转鼓压滤机，11为含氧气流，12为滤饼VIII，13为浆料配料罐，14为纯水，15为水溶性粗对苯二甲酸浆料，16为滤液IV，17为第5段含氧气流第2级出气气流，18为第4段含氧气流第1级出气气流，19为第4段含氧气流第1级进气气流，20为对二甲苯或乙酸酯，21为滤液VII，22为第2段含氧气流第1级出气气流，23～28为转鼓压滤机第1～6段，29为含氧气流，30为第3段含氧气流第2级出气气流，31为第2段含氧气流第1级进气气流，32为第5段含氧气流第1级出气气流。

如图1和2所示，步骤c)采用1级吹扫、步骤e)采用2级吹扫，在氧化反应器1中，加入对二甲苯、乙酸和催化剂2，以乙酸为溶剂，在钴-锰-溴催化剂作用下，对二甲苯通过高温空气液相氧化得到含有对苯二甲酸、乙酸和催化剂等的粗对苯二甲酸氧化浆料。

粗对苯二甲酸氧化浆料减压闪蒸后得到的闪蒸浆料I6再进行过滤，闪蒸浆料I6的物性条件为：以重量百分比计，对苯二甲酸浓度为10～35％，催化剂0.1～0.5％，乙酸浓度54.5～84.9％，其他杂质5.0～10.0％(其他杂质是指该物料中除对苯二甲酸、乙酸、催化剂外的所有组分的统称，下同)，温度为室温～150℃，压力为0～10kg/cm²。

闪蒸浆料I6以空速5～25hr^-1通过浆料泵5输入到压差为0.5～6.0kg/cm²的转鼓压滤机10的转鼓压滤机第1段23，在转鼓压滤机10的转鼓压滤机第1段23、转鼓压滤机第2段24、转鼓压滤机第3段25、转鼓压滤机第4～5段26～27和转鼓压滤机第6段28依次进行过滤、第一次吹扫、洗涤、第二次吹扫和卸料。在转鼓压滤机第1段23得到含有乙酸、催化剂和其他杂质的滤液IV16，以重量百分比计，85.0～99.5％滤液IV16用于配制对二甲苯氧化反应所需的含催化剂反应原料，通过滤液IV输送泵9返回到氧化反应器1中去，以重量百分比计，0.5～15.0％的滤液IV16进行催化剂回收处理3。

第2段含氧气流第1级进气气流7进入转鼓压滤机第2段24，与进入转鼓压滤机第2段24的滤饼III接触，进行含氧气体第一次吹扫，其中第2段含氧气流第1级进气气流7的体积空速与闪蒸浆料I6的体积空速比为0.5～6.0∶1，第2段含氧气流第1级进气气流7中的氧含量以体积百分比计，15～35％，得到第2段含氧气流第1级出气气流22-吹扫尾气A和滤饼V，吹扫尾气A可作为对二甲苯氧化反应原料返回到氧化反应器1，滤饼V则进入转鼓压滤机第3段25进行对二甲苯或乙酸酯20洗涤。

对二甲苯或乙酸酯20采用体积空速与闪蒸浆料I6的体积空速之比为0.1～2.0∶1进入转鼓压滤机第3段25洗涤滤饼V，得到含对二甲苯或乙酸酯的滤饼VI、含对二甲苯或乙酸酯和乙酸的滤液VII21，滤饼VI依次进入转鼓压滤机第4、5段26、27进行含氧气体第二次吹扫，滤液VII21则通过滤液VII21输送泵8可返回到氧化反应器1中去。

转鼓压滤机第3段25得到的滤饼VI进入转鼓压滤机10的第4、5段26、27与含氧气流11进行第二次2级逆流串联吹扫，其中含氧气流11的体积空速与闪蒸浆料I6的体积空速比为0.5～6.0∶1，含氧气流11中的氧含量以体积百分比计，15～35％：含氧气流11从转鼓压滤机第5段27吹扫进入，与滤饼VI经过转鼓压滤机第4段26并进入转鼓压滤机第5段27的滤饼接触，得到滤饼VIII12和第5段含氧气流第2级出气气流17，滤饼VIII12进入转鼓压滤机第6段28进行卸料，第5段含氧气流第2级出气气流17则返回到转鼓压滤机第4段26，成为第4段含氧气流第1级进气气流19，第4段含氧气流第1级进气气流19与进入到转鼓压滤机第4段26的滤饼VI接触后成为第4段含氧气流第1级出气气流18-吹扫尾气B，吹扫尾气B可作为对二甲苯氧化反应原料返回到氧化反应器1。

转鼓压滤机第6段28卸料得到的滤饼VIII12进入浆料配料罐13，加纯水14配料后成为水溶性的粗对苯二甲酸浆料15，可作为粗对苯二甲酸加氢精制反应原料直接进入加氢精制工序。

如图3和4所示，步骤c)、步骤e)均采用1级吹扫，具体实施方式中其他实施步骤与上述实施方式相同，仅在转鼓压滤机第4、5段26、27做如下相应的调整：转鼓压滤机第3段25得到的滤饼VI进入转鼓压滤机10的第4段26，与含氧气流11进行第二次1级逆流串联吹扫，其中含氧气流11的体积空速与闪蒸浆料I6的体积空速比为0.5～6.0∶1，含氧气流11中的氧含量以体积百分比计，15～35％：含氧气流11进入转鼓压滤机第4段26，与进入到转鼓压滤机第4段26的滤饼VI接触，得到滤饼VIII12和第4段含氧气流第1级出气气流18-吹扫尾气B，滤饼VIII12进入转鼓压滤机第6段28进行卸料，吹扫尾气B则可作为对二甲苯氧化反应原料返回到氧化反应器1。

如图5和6所示，步骤c)采用2级吹扫、步骤e)采用1级吹扫，具体实施方式中其他实施步骤与上述实施方式相同，仅在转鼓压滤机10中做如下相应的调整：转鼓压滤机第1段23获得的滤饼III依次进入转鼓压滤机第2～3段24～25与含氧气体29进行第一次吹扫，其中含氧气体29的体积空速与闪蒸浆料I6的体积空速比为0.5～6.0∶1，含氧气流29中的氧含量以体积百分比计，15～35％：含氧气流29进入转鼓压滤机第3段25，与滤饼III经过转鼓压滤机第2段24后并进入转鼓压滤机第3段25的滤饼接触，得到第3段含氧气流第2级出气气流30和滤饼V，第3段含氧气流第2级出气气流30返回到转鼓压滤机第2段24，成为第2段含氧气流第1级进气气流31，滤饼V则进入转鼓压滤机第4段26进行对二甲苯或乙酸酯20洗涤；第2段含氧气流第1级进气气流31与进入转鼓压滤机第2段24的滤饼III接触后得到第2段含氧气流第1级出气气流22-吹扫尾气A，吹扫尾气A可作为对二甲苯氧化反应原料返回到氧化反应器1。

在转鼓压滤机第4段26，对二甲苯或乙酸酯20采用体积空速与闪蒸浆料I6的体积空速之比为0.1～2.0∶1进料，对二甲苯或乙酸酯20洗涤滤饼V，得到含对二甲苯或乙酸酯的滤饼VI、含对二甲苯或乙酸酯和乙酸的滤液VII21，滤饼VI进入转鼓压滤机第5段27进行含氧气体11第二次吹扫，滤液VII21则通过滤液VII21输送泵8返回到氧化反应器1中去。

转鼓压滤机第4段26得到的滤饼VI进入转鼓压滤机第5段27与含氧气体11进行第二次1级逆流串联吹扫，其中含氧气体11的体积空速与闪蒸浆料I6的体积空速比为0.5～6.0∶1，含氧气流11中的氧含量以体积百分比计，15～35％：含氧气流11进入转鼓压滤机第5段27，与进入转鼓压滤机第5段27的滤饼VI接触，得到滤饼VIII12和第5段含氧气流第1级出气气流32-吹扫尾气B，滤饼VIII12进入转鼓压滤机第6段28进行卸料，吹扫尾气B可作为对二甲苯氧化反应原料返回到氧化反应器1。

下面通过实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

【实施例1】

如图1和2所示，取2000克氧化反应器1出来并经三级减压闪蒸得到的粗对苯二甲酸氧化浆料-闪蒸浆料I6，其中第一级减压闪蒸的温度201℃，闪蒸的压力为11.62kg/cm²，第二级减压闪蒸的温度159℃，闪蒸的压力为4.59kg/cm²，第三级减压闪蒸的温度92℃，闪蒸的压力为0.50kg/cm²，闪蒸浆料I6通过浆料泵5以如下物性条件进入到压差为2.5kg/cm²的转鼓压滤机10的转鼓压滤机第1段23进行压滤：空速为22hr^-1、以重量百分比计，对苯二甲酸26.79％，催化剂0.21％，乙酸浓度64.50％，其他杂质8.50％，温度为100℃，压力为4.0kg/cm²。压滤后得到滤饼III和滤液IV16，分析滤液IV16组成，并计算相应组分的分离效果(即脱除率)；滤饼III进入转鼓压滤机第2段24进行第2段含氧气流第1级进气气流7-空气7的第一次吹扫，其中空气7的体积空速为44hr^-1、温度为室温，转鼓压滤机第2段24压差为2.5kg/cm²，得到的滤饼V则进入转鼓压滤机第3段25进行对二甲苯20洗涤；对二甲苯20以空速为11hr^-1洗涤滤饼V，洗涤后得到滤液VII21和滤饼VI，滤饼VI进入转鼓压滤机第4、5段26、27进行含氧气体-空气11的第二次吹扫；空气11空速44hr^-1、温度为室温，转鼓压滤机第4、5段26、27压差均为2.5kg/cm²，转鼓压滤机第5段27得到滤饼VIII12进入转鼓压滤机第6段28进行卸料，取样分析其组成，加纯水14配料后成为水溶性粗对苯二甲酸浆料15作为粗对苯二甲酸加氢精制反应原料直接进入加氢精制工序，结果见表1。

【实施例2～3】

如图3、4和5、6所示，仅改变实施例1中第一次含氧气流-空气的吹扫次数和第二次含氧气流-空气的吹扫级数，结果见表1。

【实施例4】

仅去掉实施例1中的含氧气流吹扫步骤，其它均相应地保持不变，结果见表1。从表1中的数据可以看出，省掉含氧气流吹扫步骤，滤饼VIII12除了醋酸残留量仍较高以外，还会残留大量的对二甲苯，需要其他复杂后处理程序。

【实施例5～8】

仅改变实施例1中对二甲苯20和空气7、11的空速，结果见表2。

【实施例9～13】

在实施例1中改变闪蒸浆料I6物性、转鼓过滤机10压差，空气7、11与闪蒸浆料I6的体积空速比为3，对二甲苯20与闪蒸浆料I6的体积空速比为0.5∶1，结果见表3。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					第一次空气吹扫的级数	1	1	2	-
第二次空气吹扫的级数	2	1	1	-
					催化剂脱除率^*，％	94.0	94.0	94.0	94.0
乙酸脱除率^*，％	95.3	95.3	95.3	95.3
					其他杂质脱除率^*，％	95.0	95.0	95.0	95.0
滤饼VIII中催化剂含量，ppm	1.4	2.3	1.8	6.8
					滤饼VIII中乙酸含量，ppm	91.2	112.1	101.4	487.2
滤饼VIII中对二甲苯含量，ppm	121.0	168.3	150.1	2.3×10⁴
					滤饼VIII中其他杂质含量，ppm	1894.6	2141.0	2007.6	3875.9

^*在表1～3中：

表2

	实施例5	实施例6	实施例7	实施例8
					对二甲苯20的空速，hr^-1	2.2	22	33	44
对二甲苯20与闪蒸浆料I6体积空速比	0.1	1.0	1.5	2.0
					空气7、11的空速，hr^-1	22	66	88	110
空气7、11与闪蒸浆料I6体积空速比	1∶1	3∶1	4∶1	5∶1
					催化剂脱除率，％	94.0	94.0	94.0	94.0
乙酸脱除率，％	95.3	95.3	95.3	95.3
					其他杂质脱除率，％	95.0	95.0	95.0	95.0
滤饼VIII中催化剂含量，ppm	1.7	1.3	1.1	0.9
					滤饼VIII中乙酸含量，ppm	167.9	85.2	80.1	72.0
滤饼VIII中对二甲苯含量，ppm	165.6	113.0	102.4	94.1
					滤饼VIII中其他杂质含量，ppm	2194.0	1741.4	1664.2	1516.2

表3

Claims

1.一种提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法，包括以下过程：

b)过滤闪蒸浆料I得到滤饼III和滤液IV；

d)用对二甲苯或乙酸酯洗涤滤饼V得到滤饼VI和滤液VII；

2.根据权利要求1所述的提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法，其特征在于所述的步骤a)中减压闪蒸的温度为201～92℃，压力为11.62～0.50kg/cm²。

3.根据权利要求1所述的提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法，其特征在于所述的步骤b)中的闪蒸浆料I的物性条件为：体积空速5～25hr^-1，以重量百分比计，粗对苯二甲酸10～35％，温度常温～150℃，压力0～10kg/cm²。

4.根据权利要求1或2所述的提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法，其特征在于闪蒸液体II以重量百分比计，71.0～100.0％返回到氧化反应器。

5.根据权利要求1或2所述的提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法，其特征在于过滤闪蒸浆料I时采用正压过滤，压差为0.1～6.0kg/cm²。

6.根据权利要求1或2所述的提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法，其特征在于步骤c)和步骤e)中含氧气流的体积空速与步骤b)中闪蒸浆料I的体积空速之比为0.5～6.0∶1。

7.根据权利要求1或2所述的提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法，其特征在于步骤d)中的对二甲苯或乙酸酯的体积空速与步骤b)中闪蒸浆料I的体积空速之比为0.1～2.0∶1。

8.根据权利要求1或2所述的提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法，其特征在于步骤c)和步骤e)中含氧气流中的氧含量以体积百分比计，为15～35％。

9.根据权利要求8所述的提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法，其特征在于所述含氧气流为空气。

10.根据权利要求1或2所述的提纯粗对苯二甲酸氧化浆料的方法，其特征在于所述的吹扫尾气A和吹扫尾气B返回到氧化反应器，作为氧化反应器的气体进料。