CN1099312A - 从浆料中回收晶体的方法和设备 - Google Patents

Abstract

从含有晶体的浆料中回收晶体的方法，它包括向 一个具有旋转圆柱形过滤介质的旋转过滤器供应浆 料；在过滤区过滤供应的浆料在过滤介质上留下晶 体，以及通过向任何一个位于过滤介质旋转方向后方 的洗涤区供应在旋转方向前侧的所述一个洗涤区的 相邻洗涤区得到的废洗涤液，在多个洗涤区重复地洗 涤在旋转过滤介质上形成的滤饼。

Description

本发明涉及从含有例如对苯二甲酸晶体的浆料中回收晶体的方法和设备。

用作聚对苯二甲酸乙二醇酯等原料的对苯二甲酸是在以醋酸为主要成分的反应介质中，用含有氧分子的气体使对二甲苯氧化来生产的，其中，得到的对苯二甲酸将以结晶的形式沉淀于反应溶液中。由于这样形成的结晶对苯二甲酸浆料还含有醋酸溶剂、未反应的对二甲苯、副产品和催化剂组分，因此必须将对苯二甲酸晶体单独从此浆料中分离出来，以便随后回收此对苯二甲酸。

图3是从这种浆料中回收对苯二甲酸晶体常用方法的示意程序图。在图3中，数字〈101〉表示一个氧化反应器，由原料对二甲苯、反应介质醋酸和催化剂组成的原料混合物〈102〉加入到该反应器中，同时向其中通入含有分子氧的气体〈103〉，使之将对二甲苯氧化为对苯二甲酸。

在这种回收结晶对苯二甲酸的传统技术中，在氧化反应器〈101〉中形成的含晶体浆料〈104〉被传送到第一级固-液分离器〈105〉中，进行初步的固-液分离，使晶体从液相中分离出来。主要由在这里被分离的醋酸组成的液相〈106〉返回到氧化反应器〈101〉中，同时粗晶体〈107〉被送到再分散器〈108〉，在这里该晶体再次被悬浮于送入的醋酸介质〈109〉中，以便溶出在粗结晶物料中所包含的污物。然后将得到的重组浆料〈110〉进行第二级液-固分离，以便在第二级固-液分离器〈111〉中将晶体与液相分离。将分离后的主要由醋酸组成的液相〈112〉送到氧化反应器〈101〉中，而纯的晶体〈113〉被送入干燥器〈114〉中。经干燥的晶体〈115〉存入储仓〈116〉，然后将回收的晶体〈117〉传送到一个分散器〈118〉中，在这里加入水〈119〉，使之与晶体〈117〉混合形成含水浆料〈120〉，然后将其送入一个精制系统以精制该晶体。

这样从浆料中回收晶体的传统技术需要大量的工艺步骤，相应地需要大量的设备与仪表，导致最终产品的较高生产成本。

在另一方面，在No.299618/1989的日本专利申请公开（相当于USP        5，093，001和EPC04，064，424A1）中公开了一种对从含结晶浆料中回收晶体的方法提出的建议，使用一种旋转抽吸过滤器，其中，提供浆料给该旋转抽吸过滤器，在旋转过滤器的介质上进行抽吸过滤，同时在其一侧将浆料压实，然后将在过滤介质上得到的滤饼用水洗涤。

此建议的方法有其缺点，比如，有大量含有相当数量低浓度醋酸的洗涤污水，这就给污水处理增加了问题。

本发明的一个目的是提供一种从含晶体浆料中回收晶体的新方法，该方法基于一种简单的过程机理，使用一种只需少量洗涤水的简化设备，以便解决上面说明的技术中存在的问题。该方法有效地回收了在被分离的粗晶体中所包含的污染成分。

本发明的另一个目的是提供一种用于实现上述方法的新设备，该设备结构简单，能以简单的操作从含结晶浆料中有效地分离与回收晶体。

因此，在本发明中，使用一种具有旋转园柱过滤介质的旋转过滤器从含结晶浆料中回收晶体，这要通过：

向该旋转过滤器提供含结晶浆料，

在旋转过滤介质的一个过滤区过滤供应的浆料，使晶体呈滤饼形式在过滤介质表面上分离。

按照下述方式向多个洗涤区中的每个洗涤区供应洗涤液，并从每个洗涤区分离出废洗涤液，来洗涤在这多个洗涤区中旋转过滤介质上的滤饼，即向旋转过滤介质运动方向前面的那个洗涤区供应新鲜的洗涤液，而对于从旋转过滤介质运动方向看，位于所述在前面的那个洗涤区后面的任一个洗涤区，则用从旋转过滤介质运动方向看，位于该洗涤区前方相邻洗涤区分离出来的废洗涤液来供应，以及

从过滤介质上收集洗过的滤饼。

按照本发明回收晶体的设备包括：

一个旋转过滤器，它包含有：

一个接收所提供浆料的机壳，

一个在机壳内转动的园柱状过滤介质，其园柱形表面依次通过一个将晶体从浆料中分离成滤饼形式的过滤区、多个洗涤滤饼的洗涤区和排放洗过的滤饼的滤饼分离区，

用来将洗涤液喷到过滤介质表面滤饼上的多个喷淋装置，每个所述喷淋装置都装在每个洗涤区的园柱状过滤介质的外侧，

除了在过滤介质运动方向的最后那个洗涤区外，为每个喷淋装置提供一个废洗涤液接收器，所述接收器装在相应洗涤区的园柱状过滤介质的内侧，以及

从滤饼回收区的过滤介质上收集洗涤过的滤饼的装置;以及向旋转过滤介质运动方向的前部洗涤区的喷淋装置提供新鲜洗涤液和将从旋转过滤介质运动方向看位于所述喷淋装置前方相邻的洗涤区的废洗涤液接收器中收集到的废洗涤液供给从旋转过滤介质运动方向看，在所述前面的洗涤区之后的洗涤区的任何喷淋装置。

图1是按照本发明浆料中回收晶体的设备优选实例的示意流程图。

图2是按照本发明从浆料中回收晶体的方法的示意程序图。

图3是从浆料回收晶体的典型传统方法的示意程序图。

按照本发明使用的方法以及设备特别适合回收对苯二甲酸晶体，虽然它们可以用于回收各种结晶产品，比如从含有氢醌、间苯二酚等的浆料中回收这些产品。

对于按照本发明将要使用的旋转过滤器，可以使用一种装有旋转园柱体过滤介质的传统旋转真空过滤器，它是藉助于在过滤介质内部维持负压以便经过过滤介质建立过滤压降来进行操作，尽管通过旋转过滤介质外侧施加压力来建立过滤压降而进行操作的旋转加压过滤器使用起来会更好一些。也可以使用旋转加压/抽吸过滤器。在通过旋转过滤介质内部维持负压来操作的旋转真空过滤器中，由于压力下降而使浆料中的一部分溶剂汽化，而汽化潜热使浆液的温度降低，因此在浆料溶剂中处于其饱和点的溶质的溶解度下降，使之以细颗粒的形式沉淀出来，这些细颗粒填满了滤饼中固体颗粒之间的液体流道，引起过滤介质的堵塞。与此相反，由于旋转加压过滤器和旋转加压-抽吸过滤器避免了由于溶剂汽化而出现的浆料温度降低，所以它们的过滤介质堵塞倾向要比旋转真空过滤器小。

按照本发明，在过滤介质上形成的滤饼在位于旋转过滤器过滤区之后的多个洗涤区的旋转过滤介质上面按一系列的步骤进行洗涤，因此为回收晶体所需的固/液分离器及其附件的数目比传统技术有所减少。比如，在用按照本发明方法回收对苯二甲酸晶体的实例中，从氧化反应器中流出的含有粗对苯二甲酸晶体的初级浆料在旋转过滤器的旋转过滤介质上过滤，所得滤饼用洗涤液在旋转过滤器介质上洗涤几次，随后将洗过的滤饼重新分散形成次级浆料，直接被送到分散器中形成待供给晶体精制系统的原料浆料。因此，在传统技术的第一步工艺中的一系列初级固/液分离器、再分散器、干燥器和料仓以及它们的附件都省略了。

包含在滤饼中的污染组分通过如下步骤可以被回收并有效地得到精制，这些步骤是向多个洗涤区的旋转过滤介质供应洗涤液并从每个洗涤区分出废洗液来洗涤位于过滤介质上的滤饼，供应和分离的方法是向位于旋转过滤介质运动方向前部的洗涤区供应新鲜洗涤液，而对于从旋转过滤介质运动方向看位于所述前部洗涤区后面的任一个洗涤区，则用从旋转过滤介质运动方向看位于某一洗涤区在前面相邻的洗涤区中分离出的废洗液来供应所述洗涤区，从过滤介质运动方向最后一个洗涤区分离的废洗涤液与过滤区的滤液一起循环到浆料制备工序中。在用本发明的方法回收对苯二甲酸晶体时，从最后洗涤区，即在过滤介质旋转方向最后面的洗涤区分离的废洗涤液中，由于在前面各区的废洗液重复地依次作为洗涤液使醋酸递增积累，因而醋酸的浓度很高。这些从按过滤介质旋转方向最后一个洗涤区分离的废洗涤液可以循环到氧化反应器中，重新用作对二甲苯氧化的反应介质。

因此，使用按照本发明从浆料中回收晶体的方法和设备，在同一个旋转过滤器中重复进行滤饼洗涤和固/液分离的操作程序，因此可以减少需要装入的固/液分离器及其附件的数目，从而使整个回收系统的建设被简化，实现了节能并改善了系统的操作。

本发明的优选实例

图1表示了按照本发明的优选实例从含有晶体的浆料中回收晶体所用设备的示意流程图。在图1中，数字〈1〉表示一个氧化反应器，建造此反应器是为了通过供料管L1向反应器中加入原料混合物，通过供气管L2加入含有分子氧的气体，从而实现原料的氧化反应。一根排放所生成的氧化反应浆料的排放管L3连接着氧化反应器〈1〉的底部和闪蒸罐〈2〉。包括浆料供应泵〈3〉在内的浆料供应管L4连接着闪蒸罐〈2〉的底部和旋转加压过滤器〈4〉的浆料入口〈5〉。

在其底部具有浆料入口〈5〉的旋转加压过滤器〈4〉有一个机壳〈7〉，上面装有一个向下放置的滤饼排料闸门〈6〉。一个水平园柱状过滤介质〈9〉装在旋转加压过滤器〈4〉的机壳〈7〉中，其下部浸入供入的浆料料槽〈8〉中，这样就构成了过滤区〈9a〉，该介质通过减速齿轮传动系统由马达（图中未画出）驱动，以恒定的速度如图1所示顺时针旋转。许多个喷嘴〈11a〉、〈11b〉、〈11c〉构成了将洗涤液喷啉到过滤介质表面滤饼上的喷淋装置，每个喷嘴都相应地装在每块旋转过滤介质〈9〉的外侧，但在每个众多洗涤区〈9b〉、〈9c〉、〈9d〉中排列方向相反，这些洗涤区装在料槽〈8〉上方过滤区〈9a〉之后，并按过滤介质旋转方向依次分配成行。作为废洗涤液接收装置，用来接收喷到过滤介质外侧滤饼上面、并通过滤饼到达其内侧的洗涤液，废洗涤液接收器〈12a〉、〈12b〉装在园柱形过滤介质内侧，与喷嘴〈11a〉、〈11b〉成对，但按转动方向处于最后一个洗涤区的喷嘴〈11c〉除外。在与滤饼排放闸门〈6〉相邻部分的滤饼分离区〈9e〉中的过滤介质内侧，装有一个气体喷嘴〈13〉，用来从内侧向滤饼层吹送氮气以使滤饼从过滤介质〈9〉上分离。

将按旋转方向最后一个喷嘴收集到的废液与旋转过滤介质底部收集到的滤液合在一起排出的排放管L5连接到滤液接收器〈14〉，再通过装有泵〈15〉的管线L6与氧化反应器连接。管线L7与喷嘴〈11a〉相联，用来供应纯水作为新鲜洗涤液。接收器〈12a〉通过管线L8和第一废洗涤液储槽〈16〉相联，储槽〈16〉的底部通过装有泵〈17〉的管线L9和喷嘴〈11b〉相联。接收器〈12b〉通过管线L10和第二废洗涤液储槽〈18〉相联，而储槽〈18〉的底部通过装有泵〈19〉的管线L11和喷嘴〈11c〉相联。机壳〈7〉在其上部连有管线L12，用来给旋转过滤介质的外侧施加压力，机壳上的滤饼排放闸门〈6〉通过管线L13与分散器〈21〉相联。分散器〈21〉连接着管线L14，用来向它提供纯水，在其底部通过具有中间泵〈22〉的管线L15通向精制系统。

通过管线L16和L17，闪蒸罐〈2〉与冷凝器〈23〉相连，为的是将来自闪蒸罐〈2〉的蒸汽冷却，使之凝结并将凝液返回。与冷凝器〈23〉相连的管线L18、L19和L20，分别用来向冷凝器供应冷却水、排出废冷却水和从冷凝器中排出聚集在那里的不冷凝的气体。

使用如上面所说明的装置从浆料中回收晶体是如按下方式进行的：

通过管线L1将由原料对二甲苯、溶剂醋酸和催化剂组成的原料混合物、通过管线L2将含有分子氧的气体（如空气）一起加到氧化反应器〈1〉当中，在这里由分子氧将对二甲苯氧化为对苯二甲酸。

将得到的呈浆状混合反应产物通过管线L3从氧化反应器〈1〉送到闪蒸罐〈2〉中，在闪蒸罐中物料经减压、闪蒸使温度下降。用冷凝器〈23〉使汽相冷却，从而使可冷凝组分凝聚成为冷凝液，再通过管线L17返回闪蒸罐〈2〉，而不可凝气体则通过管线L20排放。在闪蒸罐〈2〉中剩下的浆料通过管线L4由泵〈3〉引向旋转加压过滤器〈4〉的浆料入口〈5〉处。

通过时进针（见图1）旋转位于旋转加压过滤器〈4〉的机壳〈7〉中的水平园柱形过滤介质〈9〉，同时向机壳〈7〉内压入惰性气体（比如氮），给园柱形过滤介质〈9〉的外侧施加压力，这时在通过过滤介质的压力梯度的作用下，与浸入到浆料中并在其底部构成过滤区〈9a〉的园柱形旋转过滤介质相接触的浆料就被过滤，以滤饼形式在过滤介质〈9〉表面上得到了晶体，这时过滤区按着过滤介质转动的方向依次向前运动。然后，在过滤介质〈9〉表面上的滤饼通过洗涤区〈9b〉、〈9c〉和〈9d〉，在这几个区中，滤饼被洗涤液洗涤以除去包含在其中的污染组分。在这里，通过管线L7向位于过滤介质〈9〉旋转方向前部的洗涤区〈9d〉的喷嘴〈11a〉供应纯水作为洗涤液，并喷淋洗涤液以洗涤滤饼。通过了滤饼和过滤介质收集在接收器〈12〉中的废洗涤水通过管线L8被导向第一废洗涤液储槽〈16〉，从这里废洗涤液被泵〈17〉打到上述位于按过滤介质旋转方向前部洗涤区〈9d〉之后的相邻洗涤区〈9c〉的喷嘴〈11b〉，并且喷出来洗涤处于洗涤区〈9c〉的滤饼。在洗涤区〈9c〉的接收器〈12b〉中收集到的废洗涤水通过管线L10被引到第二废洗涤液储槽〈18〉，用泵〈19〉将洗涤液从〈18〉打到按过滤介质转动方向处于最后的洗涤区〈9b〉的喷嘴〈11c〉上，并喷出来洗涤滤饼。

按这样的方式，对于按过滤介质运动方向看位于前部洗涤区之后的任一个洗涤区，用按过滤介质运动方向看处于所述洗涤区前面的相邻洗涤区分离出来的废洗涤水供给上述的任一洗涤区，所以在废洗涤水中污染组分（比如醋酸和未反应的原料）的浓度在顺着过滤介质旋转方向靠后面的各洗涤区逐渐增多。在旋转方向最后方的洗涤区〈9b〉的废洗涤水中，这样的污染组分浓度最高，将此废水与从水平园柱状过滤介质底部的过滤区〈9a〉得到的滤液收集在一起，从过滤介质底部将其（即与滤液一起）借助于泵〈15〉通过管线L6循环到氧化反应器〈1〉中，将其重新用于氧化反应。

以这样的方式，通过在洗涤区〈9b〉-〈9d〉进行重复洗涤（在本实施例中是三次洗涤），每次都用从晶体中分离出的废洗涤水，而最后一次是用纯水洗涤，这样呈层状保留在旋转过滤介质上的晶体滤饼就在相当程度上受到清洗，因此，包含在晶体之间的污染组分，如醋酸等就有效地被除去。在滤饼分离区〈9e〉，由于用吹气喷嘴〈13〉从滤饼层内侧吹出惰性气体（比如氮），则呈层状留在旋转过滤介质上面的被洗过的滤饼被从过滤介质〈9〉上吹开，而且这样分开的滤饼从滤饼排放闸门〈6〉排放到分散器〈21〉上，在这里滤饼在通过管线L14供给的纯水中重新悬浮成为二次浆料，由泵〈22〉通过管线L15将其供给精制系统。

在图2中，上述按照本发明方法的操作程序用程序流程图进行示意性的说明。如图中所示，含有在氧化反应器〈1〉中形成的对苯二甲酸晶体的浆料通过管线L3、L4被引到旋转加压过滤器〈4〉中。在旋转加压过滤器〈4〉中，在过滤区〈9a〉和洗涤区〈9b〉、〈9c〉和〈9d〉中进行过滤和洗涤提纯的多次固/液分离步骤，其中通过管线L7供应的洗涤液体用来洗涤位于过滤介质旋转方向前部洗涤区〈9d〉中的滤饼;而通过管线L8和L9来供应洗涤液，将上述废洗涤液用来洗涤按过滤介质旋转方向处于所述前部洗涤区〈9d〉之后的相邻洗涤区〈9c〉中的滤饼，再下一步通过管线L10和L11供应洗涤液，将此洗涤区〈9c〉的废洗涤液用来洗涤按过滤介质旋转方向处于最后的洗涤区〈9b〉中的滤饼。在按过滤介质旋转方向处于最后的洗涤区〈9b〉中分离出来的废洗涤液与从过滤区〈9a〉得到的滤液一起通过管线L5和L6返回到氧化反应器〈1〉中，在旋转方向前部洗涤区〈9d〉中最后被纯水洗涤的晶体滤饼被收集起来，并通过管线L13送到分散器〈21〉。

如上所述，按照本发明的方法能够用一个简化的设备从含晶体浆料中回收晶体，通过回收高浓度的包含在滤饼中晶体之间的污染组分，在简单的操作同时也实现了有效的回收，这是因为洗涤滤饼和分离废洗涤液的操作是在固定于旋转过滤器中的多个洗涤区重复进行的，即用任何一个洗涤区分离出来的废洗涤水作为按过滤介质运动方向处于所述的那个洗涤区后面相邻的洗涤区的洗涤液。

Claims (6)

1、用具有一个旋转园柱形过滤介质的旋转过滤器从含有晶体的浆料中回收晶体的方法，包括：

向该旋转过滤器提供含结晶浆料，

在旋转过滤介质的一个过滤区过滤供应的浆料，使晶体呈滤饼形式在过滤介质表面上分离。

按照下述方式向多个洗涤区中的每个洗涤区供应洗涤液，并从每个洗涤区分离出废洗涤液，来洗涤在这多个洗涤区中旋转过滤介质上的滤饼，即向旋转过滤介质运动方向前面的那个洗涤区供应新鲜的洗涤液，而对于从旋转过滤介质运动方向看，位于所述在前面的那个洗涤区后面的任一个洗涤区，则用从旋转过滤介质运动方向看，位于该洗涤区前方相邻洗涤区分离出来的废洗涤液来供应，以及

从过滤介质上收集洗过的滤饼。

2、如权利要求1所要求的方法，其中从过滤介质运动方向最后洗涤区分离的废洗涤液与过滤区的滤液一起循环到浆料制备步骤中。

3、如权利要求1所要求的方法，其中进行过滤的方式是向园柱形旋转过滤介质的外侧供应浆料，而同时向旋转过滤器的浆料侧施加压力。

4、从含有晶体的浆料中回收晶体的设备，包括一个具有如下部件的旋转过滤器：

一个旋转过滤器，它包含有：

一个接收所提供浆料的机壳，

一个在机壳内转动的园柱状过滤介质，其园柱形表面依次通过一个将晶体从浆料中分离成滤饼形式的过滤区、多个洗涤滤饼的洗涤区和排放洗过的滤饼的滤饼分离区，

用来将洗涤液喷到过滤介质表面滤饼上的多个喷淋装置，每个所述喷淋装置都装在每个洗涤区的园柱状过滤介质的外侧，

除了在过滤介质运动方向的最后那个洗涤区外，为每个喷淋装置提供一个废洗涤液接收器，所述接收器装在相应洗涤区的园柱状过滤介质的内侧，以及

从滤饼回收区的过滤介质上收集洗涤过的滤饼的装置;以及向旋转过滤介质运动方向的前部洗涤区的喷淋装置提供新鲜洗涤液和将从旋转过滤介质运动方向看位于所述喷淋装置前方相邻的洗涤区的废洗涤液接收器中收集到的废洗涤液供给从旋转过滤介质运动方向看，在所述前面的洗涤区之后的洗涤区的任何喷淋装置。

5、如权利要求4所要求的设备，其中它还进一步包括从位于过滤介质运动方向最后一个洗涤区分离的废洗涤液和过滤区的滤液一起循环到浆料制备步骤的装置。

6、如权利要求4所要求的设备，其中它进一步还包括向过滤介质的浆料侧施加压力的装置。

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