CN113387794B - 一种回收pta氧化残渣中苯甲酸的方法 - Google Patents

一种回收pta氧化残渣中苯甲酸的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法，包括以下步骤：（1）PTA氧化残渣与水按比例混合，加热搅拌后趁热过滤；（2）将热滤液经结晶罐进行等梯度降温结晶，后再经养晶罐进行养晶；（3）将经养晶后的粗甲酸浆料送入真空过滤机过滤，滤液进入离子交换单元得到钴锰，滤饼进入熔融釜加热熔融得到熔融粗苯甲酸；（4）将熔融粗苯甲酸经造粒机造粒得到含粗苯甲酸颗粒的悬浮液；（5）将含粗苯甲酸颗粒的悬浮液经过滤筛过滤、干燥机脱水得到粗苯甲酸成品。本发明回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法提高苯甲酸的结晶效果、降低苯甲酸中水含量，最终所得到苯甲酸的质量和产量优异。

Description

一种回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法
技术领域
本发明属于废弃物回收利用技术领域，具体涉及一种回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法。
背景技术
精对苯二甲酸（简称PTA）是聚酯工业的重要原料，由对二甲苯经氧化精制而成，但同时产生不少副产物。为了保证PTA产品的质量，防止杂质在生产系统中积累，氧化工段需从真空过滤机母液中抽出一部分母液提纯，回收醋酸后排出PTA氧化残渣。
PTA氧化残渣主要成分是水、醋酸等湿份，苯甲酸、对甲基苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、对羧基苯甲醛等芳香羧酸，以及钴锰溴等离子。PTA氧化残渣干料（PTA氧化残渣去除湿份水和醋酸后）中，苯甲酸占35～60wt%，是PTA氧化残渣中价值最大的物质。
中国专利CN 201010185826.1公开了一种回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法，该专利中方法包括残渣热水溶解、过滤、热滤液冷却、粗苯甲酸浆液过滤、粗苯甲酸除水、粗苯甲酸精馏等六个过程，制得工业苯甲酸和混合苯二甲酸产品。但氧化残渣热水溶解、过滤、冷却后得到粗苯甲酸浆液直接压滤后蒸馏脱水，其粗苯甲酸的脱水时间长，且粗苯甲酸的水含量不理想，进而导致后续的精馏效果不理想，所回收的苯甲酸纯度和产率不高，其产品指标不能满足工业苯甲酸的标准。
中国专利CN201610028406.X公开了一种从PTA氧化残渣中回收苯甲酸和粗对苯二甲酸的方法，将回收Co2+和Mn2+并去除少量Fe2+后的PTA氧化残渣与水混合，搅拌后趁热过滤，得热滤滤饼，滤液静置过滤得到白色沉淀物，白色沉淀物进行重结晶、过滤、干燥、粉碎后得到苯甲酸产品。该专利中PTA氧化残渣与水溶解后过滤后，滤液依次经静置、重结晶、过滤、干燥中得到的苯甲酸产品，其重结晶的结晶时间长、结晶效果不好，且其在重结晶中形成的结晶水经后续干燥、粉碎是无法有效去除，进而导致得到的苯甲酸产品效率比较低且产量也不高，且产品指标达不到工业苯甲酸的标准。
发明内容
本发明的目的是提供一种回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法，保证快速结晶，提高脱水效率，节省工作时间，所得到苯甲酸的质量和产量高。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法，包括以下步骤：
（1）将PTA氧化残渣与水按一定比例混合，加热搅拌后趁热过滤；
（2）将步骤（1）过滤得到的滤液经冷却结晶罐进行等梯度降温结晶，后再经养晶罐进行养晶；
（3）将步骤（2）中经养晶后的粗甲酸浆料送入真空过滤机过滤，滤液进入离子交换单元得到钴锰，滤饼进入熔融釜加热熔融得到熔融粗苯甲酸；
（4）将步骤（3）得到的熔融粗苯甲酸经造粒机造粒得到含粗苯甲酸颗粒的悬浮液；
（5）将步骤（4）得到的含粗苯甲酸颗粒的悬浮液经过滤筛过滤、干燥机脱水得到粗苯甲酸成品。
步骤（4）中所述造粒机造粒具体为：熔融粗苯甲酸经造粒机中管道和喷头蒸汽加热，喷射出来的熔融粗苯甲酸液体立即喷入位于造粒机底部冷水中，粗苯甲酸瞬间结晶成颗粒，经造粒机中螺旋桨叶推动使水体流动得到含粗苯甲酸颗粒的悬浮液；其中造粒机中喷头和冷水水面的垂直距离为30cm~50cm。
优选的，步骤（1）中所述PTA氧化残渣与水的质量比为1:1~1:5，加热温度为90~95℃，搅拌时间为1~2h。
优选的，步骤（2）中所述等梯度降温结晶具体为：从90℃降温至35℃，时间小于75min。
优选的，所述步骤（2）中，滤液中水蒸汽和不凝气体从冷却结晶罐中排出，经洗气塔喷淋后，气体从塔顶排出经真空压缩机、冷凝器得到冷凝液，喷淋后液体从塔底排出，塔顶冷凝液和塔底液体均返回至PTA氧化残渣加热溶解用。
优选的，步骤（2）中待冷却结晶罐中温度不大于35℃，将物料送至养晶罐养晶。
优选的，步骤（3）中所述熔融釜加热温度为100±5℃，熔融釜加热后停留时间为12±3min。
优选的，步骤（3）中所述滤饼的水含量为70~80%。
优选的，所述造粒机中管道和喷头均为蒸汽伴热，所述冷水为30℃水。
优选的，步骤（5）中所述过滤筛过滤后的粗苯甲酸颗粒的水含量为25~35%，所述干燥机脱水后的粗苯甲酸成品的水含量为10~20%。
优选的，步骤（5）中过滤筛过滤后的滤液经冷凝器冷却后返回至造粒机水箱。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明将PTA氧化残渣加热溶解过滤后滤液经等梯度降温结晶、养晶、真空过滤、熔融加热、造粒、过滤、干燥得到粗苯甲酸成品，大大提高苯甲酸的结晶效果、大大降低了粗苯甲酸的水含量；本发明工艺简单，易于操作，且苯甲酸回收率高，所得到苯甲酸的质量高，符合工业苯甲酸要求。
（2）本发明的PTA氧化残渣加热溶解过滤后滤液进行等梯度降温结晶，使得苯甲酸晶核充分形成，大大提前结晶时间，进而缩短结晶时间。
（3）PTA氧化残渣滤液冷却结晶、养晶后得到的粗苯甲酸浆料中含有较多的结晶水，本发明将粗苯甲酸浆料经真空过滤、熔融加热得到熔融粗苯甲酸液体，熔融粗苯甲酸液体经造粒机造粒可以降低水含量，熔融粗苯甲酸液体依次经管道、喷头喷出后直接进入冷水中，造粒机中喷头和冷水水面的垂直距离为30cm~50cm，熔融粗苯甲酸瞬间结晶成颗粒，熔融粗苯甲酸中水来不及形成结晶水，从而有效去除粗苯甲酸中结晶水。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
PTA氧化残渣与水按照质量比1:3混合，在95℃下搅拌1h，趁热过滤（过滤器需预热到95℃），得热滤滤饼和滤液，滤液进入冷却结晶罐进行等梯度降温结晶，从90℃降温至35℃，时间60min，后移至养晶罐养晶1h，再经真空过滤机过滤（滤饼粗苯甲酸的水含量75%）、熔融釜100℃加热停留15min得到熔融粗苯甲酸，熔融粗苯甲酸经造粒机中管道、喷头喷射出来，立即进入位于造粒机底部冷水中（造粒机中喷头和冷水水面的垂直距离为30cm），粗苯甲酸瞬间结晶成颗粒，经造粒机中螺旋桨叶推动使水体流动得到含粗苯甲酸颗粒的悬浮液，含粗苯甲酸颗粒的悬浮液经过滤筛过滤（苯甲酸颗粒的水含量为30%）、干燥机脱水得到粗苯甲酸成品（收率90%，苯甲酸含量80%， 水含量15%）。
其中，进入冷却结晶罐的滤液中水蒸汽和不凝气体从冷却结晶罐中排出，经洗气塔喷淋后，气体从塔顶排出经真空压缩机、冷凝器得到冷凝液，喷淋后液体从塔底排出，塔顶冷凝液和塔底液体均返回至PTA氧化残渣加热溶解用。
实施例2
PTA氧化残渣与水按照质量比1:4混合，在95℃下搅拌1h，趁热过滤（过滤器需预热到95℃），得热滤滤饼和滤液，滤液进入冷却结晶罐进行等梯度降温结晶，从90℃降温至35℃，时间60min，后移至养晶罐养晶1h，再经真空过滤机过滤（滤饼苯甲酸的水含量75%）、熔融釜加热（103℃加热13min）得到熔融粗苯甲酸，熔融粗苯甲酸经造粒机中管道、喷头喷射出来，立即进入位于造粒机底部冷水中（造粒机中喷头和冷水水面的垂直距离为30cm），粗苯甲酸瞬间结晶成颗粒，经造粒机中螺旋桨叶推动使水体流动得到含粗苯甲酸颗粒的悬浮液，含苯甲酸颗粒的悬浮液经过滤筛过滤（苯甲酸颗粒的水含量为30%）、干燥机脱水得到苯甲酸成品（收率为88%，苯甲酸含量78%，水含量15%）。
其中，进入冷却结晶罐的滤液中水蒸汽和热量以气体的形式从冷却结晶罐中排出，经洗气塔喷淋后，气体从塔顶排出经真空压缩机、冷凝器得到冷凝液，喷淋后液体从塔底排出，塔顶冷凝液和塔底液体均返回至PTA氧化残渣加热溶解用。
对比例1
PTA氧化残渣与水按照质量比1:3混合，在95℃下搅拌1h，趁热过滤（过滤器需预热到95℃），得热滤滤饼和滤液，滤液进入冷却结晶罐进行等梯度降温结晶，从90℃降温至35℃，时间60min，后移至养晶罐养晶1h，再经真空过滤机过滤得到滤饼粗苯甲酸，其滤饼粗苯甲酸水含量75%），滤饼粗苯甲酸经干燥机脱水得到粗苯甲酸成品（收率80%，苯甲酸含量70%，水含量50%）。
其中，进入冷却结晶罐的滤液中水蒸汽和不凝气体从冷却结晶罐中排出，经洗气塔喷淋后，气体从塔顶排出经真空压缩机、冷凝器得到冷凝液，喷淋后液体从塔底排出，塔顶冷凝液和塔底液体均返回至PTA氧化残渣加热溶解用。
对比例2
PTA氧化残渣与水按照质量比1:3混合，在95℃下搅拌1h，趁热过滤（过滤器需预热到95℃），得热滤滤饼和滤液，滤液进入冷却结晶罐进行等梯度降温结晶，从90℃降温至35℃，时间60min，后移至养晶罐养晶1h，再经真空过滤机过滤（滤饼粗苯甲酸的水含量75%）、熔融釜100℃加热15min得到熔融粗苯甲酸，熔融粗苯甲酸经造粒机中管道、喷头喷射出来，进入位于造粒机底部冷水中（造粒机中喷头和冷水水面的垂直距离2m），粗苯甲酸结晶成颗粒，经螺旋桨叶推动使水体流动得到含粗苯甲酸颗粒的悬浮液，含粗苯甲酸颗粒的悬浮液经过滤筛过滤（苯甲酸颗粒的水含量为50%）、干燥机脱水得到粗苯甲酸成品（收率85%，苯甲酸含量75%，水含量30%）。
其中，进入冷却结晶罐的滤液中水蒸汽和不凝气体从冷却结晶罐中排出，经洗气塔喷淋后，气体从塔顶排出经真空压缩机、冷凝器得到冷凝液，喷淋后液体从塔底排出，塔顶冷凝液和塔底液体均返回至PTA氧化残渣加热溶解用。
对比例3
按照专利CN201610028406.X从PTA氧化残渣中回收苯甲酸的方法回收苯甲酸，所得到的苯甲酸成品收率70%，苯甲酸含量65%，水含量35%。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将PTA氧化残渣与水按一定比例混合，加热搅拌后趁热过滤；
（2）将步骤（1）过滤得到的滤液经冷却结晶罐进行等梯度降温结晶，后再经养晶罐进行养晶；
（3）将步骤（2）中经养晶后的粗苯甲酸浆料送入真空过滤机过滤，滤液进入离子交换单元得到钴锰离子，滤饼进入熔融釜加热熔融得到熔融粗苯甲酸；
（4）将步骤（3）得到的熔融粗苯甲酸经造粒机造粒得到含粗苯甲酸颗粒的悬浮液；
（5）将步骤（4）得到的含粗苯甲酸颗粒的悬浮液经过滤筛过滤、干燥机脱水得到粗苯甲酸成品；
步骤（4）中所述造粒机造粒具体为：熔融粗苯甲酸经造粒机中管道和喷头蒸汽加热，喷射出来的熔融粗苯甲酸液体喷入位于造粒机底部冷水中，粗苯甲酸瞬间结晶成颗粒，经造粒机中螺旋桨叶推动使水体流动得到含粗苯甲酸颗粒的悬浮液；其中造粒机中喷头和冷水水面的垂直距离为30cm~50cm。
2.根据权利要求1所述的回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法，其特征在于：步骤（1）中所述PTA氧化残渣与水的质量比为1:1~1:5，加热温度为90~95℃，搅拌时间为1~2h。
3.根据权利要求1所述的回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法，其特征在于：步骤（2）中所述等梯度降温结晶具体为：从90℃降温至35℃，时间小于75min。
4.根据权利要求1所述的回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，滤液中水蒸汽和不凝气体从冷却结晶罐中排出，经洗气塔喷淋后，气体从塔顶排出经真空压缩机、冷凝器得到冷凝液，喷淋后液体从塔底排出，塔顶冷凝液和塔底液体均返回至PTA氧化残渣加热溶解用。
5.根据权利要求1所述的回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法，其特征在于：步骤（2）中待冷却结晶罐中温度不大于35℃，将物料送至养晶罐养晶。
6.根据权利要求1所述的回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法，其特征在于：步骤（3）中所述熔融釜加热温度为100±5℃，熔融釜加热后停留时间为12±3min。
7.根据权利要求1所述的回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法，其特征在于：步骤（3）中所述滤饼的水含量为70~80%。
8.根据权利要求1所述的回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法，其特征在于：所述造粒机中管道和喷头均为蒸汽伴热，所述冷水为30℃水。
9.根据权利要求1所述的回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法，其特征在于：步骤（5）中所述过滤筛过滤后的粗苯甲酸颗粒的水含量为25~35%，所述干燥机脱水后的粗苯甲酸成品的水含量为10~20%。
10.根据权利要求1所述的回收PTA氧化残渣中苯甲酸的方法，其特征在于：步骤（5）中过滤筛过滤后的滤液经冷凝器冷却后返回至造粒机水箱。
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