DD280096A5 - Verfahren zum austausch eines dispersionsmediums der terephthalsaeureaufschlaemmung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austausch eines Dispersionsmediums von Terephthalsaeure-Aufschlaemmungen. Erfindungsgemaess wird eine Aufschlaemmung von Terephthalsaeure in einer aliphatischen Carbonsaeure in den oberen Teil eines Mehrstufenturmes und Wasser am unteren Teil dieses Turmes eingeleitet, wodurch im Mehrstufenturm ein aufsteigender Wasserstrom erzeugt wird, waehrend eine Sedimentation von Terephthalsaeure-Teilchen innerhalb des Mehrstufenturmes bewirkt wird und eine waessrige Loesung der aliphatischen Carbonsaeure vom oberen Teil des Mehrstufenturmes und eine waessrige Aufschlaemmung der Terephthalsaeure vom unteren Teil des Mehrstufenturmes abgezogen werden. Fig. 1
Description
Hierzu 1 Seite Zeichnung
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austausch eines Dispersionsmediums einer Aufschlämmung vonTerephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren, durch das eine wäßrige Aufschlämmung der Terephthalsäure erhalten wird, indem z. B. die aliphatische Carbonsäure, die das Dispersionsmedium bei der Aufschlämmung der Terephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure darstellt, welche durch Oxydation von p-Xylen in einer aliphatischen Carbonsäure als Dispersionsmedium erhalten wurde, gegen Wasser ausgetauscht wird.
Terephthalsäure ist ein wertvolles Ausgangsmaterial zur Herstellung von Polyesterharzen usw. und wird üblicherweise durch die Oxydation von p-Xylen in einer aliphatischen Carbonsäure als Lösungsmittel, z. B. Essigsäure, und als Aufschlämmung in einer aliphatischen Carbonsäure aus dem Reaktor erhalten. Terephthalsäure ist in solchen Lösungsmitteln wie Wasser, Alkohol, Ether, Chloroform und Essigsäure unlöslich und sublimiert ohne Schmelzen beim Erwärmen auf 300 C, und es ist deshalb schwierig, hochreine Terephthalsäure unter Anwendung üblicher Verfahren wie Umkristallisieren oder Destillation im Vakuum aus dar Aufschlämmung der Terephthalsäure in der aliphatischen Carbonsäure, uie aus dem Reaktor gewonnen wird, zu erhalten. Folglich wurde zur Reinigung der Terephthalsäure ein Verfahren angewendet, bei dem rohe kristalline Terephthalsäure aus der Aufschlämmung der Terephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure wie sie aus dem Reaktor erhalten wird, abgetrennt wird, die rohe kristalline Terephthalsäure in Wasser dispergiert wird, wodurch eine Aufschlämmung der Terephthalsäure in Wasser erhalten wird, und die wäßrige Aufschlämmung dann ζ. B. durch Kontakt mit Wasserstoffgas hydriert wird, um die Löslichkeit der Verunreinigungen zu verbessern und diese Verunreinigungen durch Auflösen im lösungsmittel zu entfernen. Da die Rohkristalle der Terephthalsäure in Form eines feinen Pulvers vorliegen und sehr schlecht filtr.arbar sind, ist es in den verschiedenen Stufen dieses Reinigungsverfahrens schwierig, ein Abtrennverfahren durch Filtration anzuwenden, so daß üblicherweise ein Trennverfahren wie das Zentrifugieren angewendet wird.
Um die Rohkristalle trotzdem wirksam aus der Aufschlämmung der Terephthalsäure in der aliphatischen Carbonsäure durch eine Zentrifugiervorrichtung abzutrennen, ist es notwendig, das Zentrifugieren wenigstens zwei oder drei oder mehrere Male durchzuführen. Weiterhin müssen die durch das Zentrifugieren erhaltenen Rohkristalle getrocknet werden, um die Kristalle der Terephthalsäure in ein Pulver überzuführen. Folglich sind mehrere Zentrifugiervorrichtungen, eine Trocknungsvo.richtung und ein Lager für die Teilchen notwendig. Dadurch wird das Verhältnis von den Kosten der Ausrüstung zu den Produktionskosten sehr hoch. Weiterhin ergeben sich Probleme daraus, daß die oben beschriebene Abtrennung der Kristalle lehr mühselig ist. Auch wenn man eine wäßrige Aufschlämmung durch Dispergieren der als Rohkristalle erhaltenen Terephthalsäure in Wasser herstellt, ergibt sich ein Problem daraus, daß die Herstellung der wäßrigen Aufschlämmung z. B. durch Einführen der Rohkristalle in Wasser bei hoher Geschwindigkeit sehr aufwendig ist. In der Japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 57-53431 wird ein Waschverfahren beschrieben, das hauptsächlich dadurch charakterisiert wird, daß rohe Terephthalsäure in einem Mehrstufen-Waschturm, der mit Verteilungsplatten ausgerüstet ist. wobei in diese eine Vielzahl von Löchern angeordnet ist, gewaschen wird. Dieses Waschverfahren bringt insbesondere einen Prozeß mit sich, in dem Terephthalsäure-Teilchen gewaschen werden, wenn eine Aufschlämmung von Terephthalsäure in einer wäßrigen Mutterlösung am Kopf des Mehrstufen-Waschturmes eingegeben wird und Wasser am Boden eingeleitet wird, wodurch zwischen beiden ein Kontakt im Gegenstrom hergestellt wird, wobei sich die Ter°phthalsäure-Teilchen absetzen und das Dispersionsmedium, d< s in der Aufschlämmung der Terephthalsäure verwendet wird, und das zum Waschen verwendete Lösungsmittel die gleiche Flüssigkeit, nämlich Wasser, darstellen, obwohl beide von unterschiedlicher Reinheit sein können.
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Reinigung von Terephthalsäure, mit dem die Mängel und Probleme der bekannten Verfahren vermieden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zug runde, die Terephthalsäure-Aufschlämmu ng durch den Austausch des Dispersionsmediunis zu reinigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur Verfügung gestellt wird, durch das eine wäßrige Aufschlämmung von Terephthalsäure-Teilchen dadurch erhalten wird, daß eine aliphatische Carbonsäure, die das Dispersionsmedium bei einer Aufschlämmung von Terephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure darstellt, gegen Wasser ausgetauscht wird. Erfindungsgemäß kann eine wäßrige Aufschlämmung von Terephthalsäure dadurch erhalten werden, daß die aliphatische Carbonsäure, die das Dispersionsmedium in einer Aufschlämmung von Terephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure darstellt, ausgetauscht wird, wobei ein Mehrstufenturm verwendet wird und weiterhin die aliphatische Carbonsäure, z. B Essigsäure, die die Aufschlämmung in einer aliphatischen Carbonsäure bildet, in einer hohen Konzentration gewonnen werden kam
Insbesondere wird erfinuungsgemäß ein Verfahren zum Austausch eines Dispersionsmediums einer Aufschlämmung von Terephthalsäure zur Verfügung gestellt, das darin besteht, eine Aufschlämmung von Terephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure im oberen Teil eines Mehrstufenturmes und Wasser am unteren Teil dieses Turmes einzuspeisen, wodurch in diesem Mehrstufenturm ein aufsteigender Strom von Wasser erzeugt wird, während ein Absetzen von Terephthalsäure-Teilchen ub'.virkt wird un<1 die wäßrige Lösung der aliphatischen Carbonsäure vom oberen Teil des Mehrstufenturmes und eine wäßrige Aufschlämmung der Terephthalsäure vom unteren Teil des Turmes abgezogen wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Terephthalsäure-Aufschlämmung behandelt, worin wenigstens 90Gew.-% der Terephthalsäure-Teilchen in einer aliphatischen Carbonsäure einen Teilchendurchmesser von 5 bis 600pm aufweisen. Dabei besteht die Aufschlämmung der Terephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure aus 5 bis 50 Gew.-%teilchenförmiger Terephthalsäure, 50 bis 95Gew.-%aliphatischer Carbonsäure und 15Gew.-%oder weniger Wasser. Die aliphatische Carbonsäure ist wenigstens eine der folgenden: Essigsäure, Propionsäure, n-Buttersaure, Isobuttersäure, n-Valeriansäure, Trimethylessigsäure oder Capronsäure.
Erfindungsgemäß beträgt das Verhältnis des aufströmenden Wassers zu dem Gewicht der sedimentierten Terephthalsäure-Teilchen im Mehrstufenturm zwischen 0,01:1 und 5:1.
Die Fließgeschwindigkeit des aufströmenden Wasserstromes im oberen Teil des Mehrstufenturmes beträgt 2x10 Jm/s oder darunter.
Vor der Einleitung in den Mehrstufenturm wird die Aufschlämmung der Teiephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure erfindungsgemäß in einen Entgasungsbehälter eingeleitet.
Die aus dem unteren Teil des Mehrstufenturmes abgezogene wäßriye Aufschlämmung der Terephthalsäure wird dann in eine nachfolgende Reaktionsstufe eingeleitet.
Nach dem erfindi uigsgemäßen Verfahren zum Austausch des Dispersionsmediums einer Aufschlämmung von Terephthalsäure unter Verwendung eines Mehrstufenturmes wird eine Aufschlämmung von Terephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure in den oberen Teil des Mehrstufenturmes eingegeben und Wasser in den unteren Teil desselben eingespeist, so daß in diesem Mehrstufenturm ein aufsteigender Strom erzeugt und aus der Lösung Terephthalsäure-Teilchen abgesetzt werden, wodurch eine Aufschlämmung der Terephthalsäure in Wasser mit einem sehr niedrigen Gehalt an aliphatischer Carbonsäure am Boden des Mehrstufenturmes abgezogen werden kann und eine Aufschlämmung der Terephthalsäure in Wasser sehr leicht dadurch hergestellt werden kann, ohne daß die Terephthalsäure-! eilchen aus der Aufschlämmung der Terephthalsäure in der aliphatischen Carbonsäure abgetrennt werden.
Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Austausch des Dispersionsmediums kann die Terephthalsäure behandelt werden, während sie in einer Flüssigkeit dispergiert ist, ohne daß eine Trennoperation, z. B. Zentrifugieren, durchgeführt werden muß, und so eine Aufschlämmung der Terephthalsäure in Wasser erhalten wird, so daß es nicht nötig ist, komplizierte Verfahrensschritte wie eine Abtrennung der Terephthalsäure-Teilchen von einer Aufschlämmung in einer
aliphatischen Carbonsäure und anschließende Verteilung in Wasser durchzuführen, wodurch dementsprechend die benötigte Ausrüstung deutlich vermindert wird.
Weiterhin kann vom oberen Teil des Mehrstufenturmes eine wäßrige Lösung einer aliphatischen Carbonsäure abgezogen werden, und durch die Entfernung von Wasser aus der Lösung der aliphatischen Carbonsäure kann das so erhaltene Lösungsmittel als Teil des Lösungsmittels in der Oxydation des p-Xylens im Kreislauf gefahren werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Austausch des Dispersionsmediums einer Aufschlämmung von Terephthalsäure wird unten im Detail beschrieben.
Die beiliegende Zeichnung zeigt in Abbildung 1 in schematischer Darstellung den Austausch des Dispersiotismediums in einer Aufschlämmung von Tarephthalsäure in den einzelnen Verfahrensstufen.
In der Abbildung 1 wird ein Beispiel der Herstellungsstufen bei der Herstellung von Terephthalsäure einschließlich der erfindungsgemäßen Stufe des Austausches des Dispersionsmediums einer Aufschlämmung von Terephthalsäure dargestellt. Nach der Abbildung 1 werden p-Xylen und eine aliphatische Carbonsäure in den Reaktor 1 durch die Zuleitung 2 eingespeist. Der Reaktor 1 ist mit Katalysatoren, die aus Kobalt-, Mangan- und einer Bromverbindung bestehen, einem Schwermetallkatalysator oder einem sauerstoffhaltigen Edelmetallkatalysator gefüllt. Terephthalsäure kann dadurch hergestellt werden, daß in Gegenwart der oben genannten Katalysatoren p-Xylen in Kontakt mit Sauerstoff (üblicherweise Luft) gebracht wird. Diese Umsetzung wird üblicherweise bei einer Reaktionstemperatur von 100 bis 240cC und einem Reaktionsdruck von 5 bis 60atm durchgeführt. Während der Umsetzung können gegebenenfalls Aldehyde usw. als Beschleuniger für die Reaktion zugegeben werden.
Indem auf diese Weise p-Xylen oxydiert wird, wird eine Aufschlämmung von Terephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure erhalten. Eine solche Aufschlämmung von Terephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure enthält üblicherweise 5 bis 50Gew.-% teilchenförmige Terephthalsäure, 50 bis 95Gew.-% aliphatische Carbonsäure und 15Gew.-% oder weniger Wasser.
Bei der Herstellung von Terephthalsäure durch Oxydation von p-Xylen, wie es oben beschrieben worden ist, können als aliphatische Carbonsäuren, die als Reaktionsmedium geeignet sind, Essigsäure, Propionsäure, n-Buttersäure, Isobuttersäure, n-Valeriansäure.Trimethylessigsäure.Capronsäure und Gemische dieser Fettsäuren mit Wasser benannt werden. Diese können für sich oder in einer beliebigen Kombination davon verwendet werden. Dementsprechend ist die Aufschlämmung der Terephthalsäure, die im erfindungsgemäßen Verfahren zum Austausch des Dispersionsmediums verwendet werden soll, eine Aufschlämmung, die die obengenannte aliphatische Carbonsäure als Dispersionsmedium enthält. Die im erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendende Aufschlämmung kann andere Komponenten enthalten, z. B. Katalysator-Bestandteile, zusätzlich zu der obengenannten aliphatischen Carbonsäure. Insbesondere wird im erfindungsgemäßen Verfahren, da die Oxydationsreaktion des p-Xylens vorzugsweise in Essigsäure durchgeführt wird, eine Aufschlämmung von Terephthalsäure in Essigsäure üblicherweise verwendet. Obwohl die Aufschlämmung der Terephthalsäure in der aliphatischen Carbonsäure, die wie oben beschrieben gebildet wird, direkt in den Mehrstufenturm eingegeben werden kann, wird es bevorzugt, sie über Leitung 3 in einen Entgasungsbehälter 4 zu geben, um in der Aufschlämmung enthaltene Luft usw. zu entfernen. Durch Eingeben der Aufschlämmung in den Entgasungsbehälter 4 wird auch der Vorteil erhalten, daß die Menge an Aufschlämmung, die in den Mehrstufenturm 6 eingespeist wird, leichter gesteuert werden kann.
Der Entgasungsbehälter 4 und der Mehrstufenturm 6 sind durch die Leitung 5 miteinander verbunden. Erfindungsgemäß wird die Aufschlämmung der Terephthalsäure in der aliphatischen Carbonsäure nach Eingabe in den Entgasungsbehälter 4 oder ohne Passieren desselben in den oberen Teil des Mehrstufenturmes 6 durch die Leitung 5 eingespeist, während gleichzeitig Wasser im unteren Teil des Mehrstufenturmes 6 eingegeben wird. Der Mehrstufenturm 6, wie er erfindungsgemäß verwendet wird, weist grundsätzlich die Form eines Zylinders mit einem Boden auf. Am oberen Teil dieses Mehrstufenturmes sind eine Eingabeöffnung 8 zur Einspeisung der Aufschlämmung der Terephthalsäure in der aliphatischen Carbonsäure, die mit der Leitung 5 verbunden ist, und eine Austragsöffnung 9 für die wäßrige aliphatische Carbonsäure zum Abziehen der wäßrigen Lösung der aliphatischen Carbonsäure angeordnet. Weiterhin ist am Boden des Mehrstufenturmes eine Wasserzuführen 10 und eine Ablaßöffnung 11 für die Aufschlämmung in Wasser vorgesehen. Die Austragsöffnung 9 für die wäßrige Lösung der aliphatischen Carbonsäure wird im allgemeinen oberhalb der Einlaßöffnung 8 für die Aufschlämmung der Terephthalsäure in der aliphatischen Carbonsäure angeordnet, um die Menge an Terephthalsäure-Teilchen in der abgezogenen wäßrigen Lösung der aliphatischen Carbonsäure auf ein Minimum zu beschränken. Die Ablaßöffnung 11 für die Aufschlämmung in Wasser wird im allgemeinen unterhalb der Zugabeleitung für das Wasser 10 angeordnet. Innerhalb des Mehrstuienturmes 6 wird wenigstens eine Verteilungsplatte angeordnet, die den Mehrstufenturm 6 in wenigstens zwei vertikale Stufen trennt, so daß Terephthalsäure-Teilchen vom oberen Teil des Mehrstufenturmes 6 sedimentieren können und Wasser vom unteren Teil des Mehrstufenturmes 6 zum oberen Teil desselben fließen kann. Erfindungsgemäß wird die Anzahl der Stufen im Mehrstufenturm 6 entsprechend der eingegebenen Aufschlämmung von Terephthalsäure in aliphatischer Carbonsäure und hinsichtlich der Menge an aliphatischer Carbonsäure, die in der Aufschlämmung der Terephthalsäure in Wasser, die vom unteren Teil des Mehrstufenturmes abgezogen wird, enthalten sein kann, eingestellt. Wenn z. B. die Konzentration an aliphatischer Carbonsäure in der Aufschlämmung der Terephthalsäure in Wasser 10Gew.-% odei weniger betragen soll, wird üblicherweise ein Mehrstufenturm 6 mit fünf oder mehr Stufen verwendet. Diese Verteilungsplatten 1 ? erlauben die Steuerung der abnehmenden Geschwindigkeit der Terephthalsäure-Teilchen oder der zunehmenden Geschwindigkeit des aufsteigenden Wasserstromes. In der Abbildung 1 wird der Mehrstufenturm 6 in sieben Stufen durch sieben Verteilungsplatten 12a bis 12g geteilt. Die beschriebenen Verteilungsplatten 12 können entsprechend der Anzahl der Stufen im Mehrstufenturm 6 und der Geschwindigkeit der Einspeisung der Aufschlämmung von Terephthalsäure in der aliphatischen Carbonsäure angeordnet werden, werden jedoch vorzugsweise in Abständen von wenigstens 10cm angeordnet.
Wenn der Abstand zwischen den Verteilungsplatten 12 weniger als 10cm beträgt, kann die Konzentration der aliphatischen Carbonsäure in der wäßrigen Aufschlämmung unerwünscht hoch werden.
Weiterhin können im erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich zu diesen Verteilungsplatten 12 Schaber (Schabmesser) 13a bis 13g in Kombination damit verwendet werden, die mit niedriger Geschwindigkeit rotieren. Die Schaber 13 a bis 13g sind mit einer Rotationswalle 16 verbunden, die mit Hilfe von Dreh vorrichtungen 17 mit einer Geschwindigkeit von z.B. 0,5 bis 20 U/min rotiert.
Die Verteilungsplatten 12 und die Schaber 13 können mit einer Anzahl von kleinen Löchern versehen sein, durch die die Terephthalsäure-Teilchen hindurchgelangen können, um die Geschwindigkeit des Absetzens der Terephthalsäure-Teilchen zu steuern. Erfindungsgemäß wird eine Aufschlämmung in einer aliphatischen Carbonsäure durch die Einlaßöffnung 8 für die Aufschlämmung in der aliphatischen Carbonsäure, die am oberen Teil des Mehrstufenturmes 6 angeordnet ist, eingespeist und Wasser über die Leitung 7 durch die Wassereinleitung 10 am unteren Ende dieses Mehrstufenturmes 6 zugeführt. Das durch die Wasserzuführung 10 eingeleitete Wasser bildet innerhalb des Mehrstufenturmes 6 einen aufsteigenden Strom, und die Terephthalsäure-Teilchen sedimentieren innerhalb des Mehrstufenturmes 6. Gleichzeitig wird in dem Mehrstufenturm 6 auch aliphatische Carbonsäure abwärts bewegt, jedoch wird die Konzentration an aliphatischer Carbonsäure in dem Maße erniedrigt, wie die Säure im Mehrstufenturm nach unten gelangt, und folglich ist die Konzentration an aliphatischer Carbonsäure am unteren Ende des Mehrstufenturmes 6 sehr niedrig.
Die Terephthalsäure-Teilchen weisen eine spezifische Dichte von ungefähr 1,5g/cm3 auf und werden durch die Gravitationskraft sedimentiert. Insbesondere kann erfindungsgemäß die Sedimentation der Terephthalsäure dadurch effektiv gestaltet werden, daß eine Aufschlämmung der Terephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure verwendet wird, in der wenigstens 90 Gew.-% der Terephthalsäure-Teilchen Teilchengrößen von 5 bis 600pm, vorzugsweise von 20 bis 300pm, aufweisen. Wenn nämlich die Aufschlämmung in der aliphatischen Carbonsäure eine große Menge an Terephthalsäure-Teilchen mit kleineren Teilchengrößen enthält, wird die Sedimentation der Terephthalsäure-Teilchen zu langsam und auf diese Weise die Menge der Terephthalsäure-Teilchen in der wäßrigen Lösung der aliphatischen Carbonsäure, die vom oberen Ende des Mehrstufenturmes abgezogen wird, erhöht. Wenn andererseits eine große Menge an Teilchen mit größeren Teilchengrößen enthalten sind, wird die Sedimentationsgeschwindigkeit zu groß. Dadurch enthalten die sedimentierten Terephthalsäure-Teilchen aliphatische Carbonsäure, und die Konzentration an aliphatischer Carbonsäure in der erhaltenen Aufschlämmung der Terephthalsäure in Wasser wird höher.
Erfindungsgemäß ist die Menge an Wasser, die den aufsteigenden Wasserstrom bildet, erwünschtermaßen etwa 0,01 - bis 5fach so hoch wie das Gewicht der Terephthalsäure-Teilchen, die im Mehrstufenturm sedimentieren. Spezieller, da der Mehrstufenturrn üblicherweise ein großes Verhältnis von Höhe:Durchmesser (L:D) aufweist, ist es theoretisch möglich, durch das Aufströmen einer kleinen Wassermenge einen aufsteigenden Strom näherungsweise in der Art einer intermittierenden Strömung einzustellen, so daß durch dieses Aufströmen keine aliphatische Carbonsäure den unteren Teil des Mehrstufenturmes erreichen sollte. In der Praxis wird jedoch eine kleine Menge an aliphatischer Carbonsäure den unteren Teil des Mehrstufenturmes zusammen mit den sedimentierten Terephthalsäure-Teilchen erreichen, und der aufsteigende Strom sollte deshalb eine bestimmte Menge Wasser enthalten, um diese Erscheinung zu verhindern. Wenn jedoch die Menge an Wasser zu groß ist, weist die wäßrige Lösung der aliphatischen Carbonsäure, die aus der Ablaßöffnung 9 für die wäßrige Lösung der aliphatischen Carbonsäure entnommen wird, eine niedrigere Konzentration auf, und deshalb werden die Kosten für die Verfahrensoperationen zur Entfernung des Wassers, wenn die wäßrige Lösung der aliphatischen Carbonsäure als Reaktionslösungsmittel für die Terephthalsäure wiederverwendet werden soll, erhöht. Demzufolge sind das Gewicht der sedimentierten Terephthalsäure-Teüchen in dem Mehrstufenturm und das Gewicht an Wasser zur Herstellung des aufsteigenden Stromes vorzugsweise derart, wie es oben spezifiziert wurde.
Die Fließgeschwindigkeit des aufströmenden Wasserstromes ist erwünschtermaßen 2x10 2m/s oder niedriger in der Höhe der Auslaßöffnung 9 für die wäßrige Lösung der aliphatischen Carbonsäure, bevorzugt 2 χ 10 4m/ybis5x 10 'm/s. Wenn die FließgeEchwindigkeit in diesem Teil zu hoch ist, wird eine große Menge an Terephthalsäure-Teilchen durch die Auslaßöffnung 9 für die wäßrige Lösung der aliphatischen Carbonsäure mitgerissen. Weiterhin betragt die Fließgeschwindigkeit in der Nähe der Verteilungsplatte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erwünscntermaßen 1 χ 10 2m/s oder darunter, vorzugsweise 1 χ 10 4oder3 x 10 3m/s. Die Fließgeschwindigkeit in den entsprechenden Teilen können zum Beispiel durch Veränderung der Anzahl und der Form der Verteilungsplatten gesteuert werden.
Die Sedimentation der Terephthalsäure-Teilchen im Mehrstufenturm 6, der wie beschrieben einen aufsteigenden Strom Wasser aufweist, erlaubt es, im unteren Teil des Mohrstufenturmes eine Aufschlämmung von Terephthalsäure in Wasser herzustellen. Die Aufschlämmung der Terephthalsäure in Wasser kann von der Ablaßöffnung 11 für die wäßrige Aufschlämmung entnommen werden. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Austausch des Dispersionsmediums beträgt die Konzentration an aliphatisch Carbonsäure in der wäßrigen Aufschlämmung der Terephthalsäure üblicherweise 10Gew.-% oder weniger. Darüber hinaus kann die Konzentration an aliphatischer Carbonsäure in der wäßrigen Aufschlämmung auf 1 Gew.-% oder da runter gesenkt werden, wenn die Anzahl der Stufen im Mehrstufenturm und die Höhe dieses Mehrstufenturmes entsprechend eingestellt werden. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene wäßrige Aufschlämmung der Terephthalsäure wird durch die Leitung 14 in die nachfolgende Verfahrensstufe geleitet. Die Aufschlämmung kann z. B. in einen Hydrierungsreaktor zur selektiven Hydrierung von Verunreinigungen in der wäßrigen Aufschlämmung geleitet wetden, damit dadurch die Löslichkeit der Verunreinigungen verbessert wird, wobei diese dann anschließend durch Auflösen entfernt werden, wodurch Terephthalsäure mit einem hohen Reinheitsgrad hergestellt werden kann. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Aufschlämmung der Terephthalsäure in Wasser weist eine niedrige Konzentration an aliphatischer Carbonsäure auf, wodurch nachfolgende Operationen ohne spezielle Abtrennung der aliphatischen Carbonsäure durchgeführt werden können, so daß der Verlust an aliphatischer Carbonsäure beim Austausch des Dispersionsmediums gering ist. Wenn die wäßrige Aufschlämmung auch in einer späteren Verfahrensstufe verwendet wird, tritt in dieser nachfolgenden Stufe sogar wenig Kor osionauf.
Auf der anderen Seite kann die mit Wasser verdünnte aliphatische Carbonsäure, die den aufsteigenden Strom dargestellt hat. von der Entnahmeöffnung 9 für die wäßrige aliphatische Carbonsäurelösung am oberen Teil des Mehrstufenturmes 6 über Leitung 15 abgezogen werden. Diese wäßrige Lösung der aliphatischen Carbonsäure kann nach der Entfernung des Wassers als Teil des Lösungsmittels während der Umsetzung des p-Xylens durch Oxydation zur Terephthalsäure wiederverwendet werden. Erfindungsgemäß wird nach dem Verfahren zum Austausch des Dispersionsmediums einer Aufschlämmung von Terephthalsäure eine Aufschlämmung von Terephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure, simultan mit Wasser am unteren Ende, am oberen Teil eines Mehrstufenturmes eingegeben, so daß im Mehrstufenturm ein aufsteigender Wasserstrom erzeugt und dadurch eine Sedimentation von Terephthalsäure-Teilchen bewirkt wird, wodurch eine Aufschlämmung von
Terephthalsäure in Wasser mit einem sehr niedrigen Gehalt an aliphatischer Carbonsäure am Boden des Mehrstufenturmes hergestellt werden kann, und durch Abziehen aieser Aufschlämmung kann eine Aufschlämmung von Terephthalsäure in Wasser leicht aus einer Aufschlämmung in einer aliphatischen Carbonsäure hergestellt werden.
Wird dementsprechend das erfindungsgemäße Verfahren zum Austausch des Dispersionsmediums angewendet, so kann ohne Abtrennung von Terephthalsäurepulver, z. B. durch Zentrifugieren, eine Aufschlämmung der Terephthalsäure in Wasser hergestellt werden. Durch dieses Verfahren könnon die üblicherweise verwendeten aufwendigen Verfahrensoperationen und Trennvorrichtungen, die zur Abtrennung der Terephthalsäure-Teilchen dienen, weggelassen werden. Weiterhin kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Aufschlämmung der Terephthalsäure in Wasser erhalten werden, die direkt aus der Aufschlämmung der Terephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure gewonnen wird und deshalb ist es nicht nötig, die Terephthalsäure-Teilchen abzutrennen oder diese Teilchen in Wasser zu dispergieren, um so eine Aufschlämmung der Terephthalsäure in Wasser herzustellen.
Weiterhin kann eine wäßrige Lösung einer aliphatischen Carbonsäure mit niedrigem Wassergehalt vom oberen Teil des Mehrstufenturmes abgezogen werden. Wenn das Wasser aus dieser wäßrigen Lösung der aliphatischen Carbonsäure entfernt wird, kann das verbleibende Lösungsmittel als ein Teil des Lösungsmittels bei der Oxydation des p-Xylens im Kreislauf gefahren werden.
Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert.
Diese Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele näher erläutert, wird durcn sie jedoch auf keine Weise eingeschränkt.
Der Reaklur 1, der Entgasungsbehälter 4 und der Mehrstufenturm 6 nach Abbildung 1 wurden angeordnet, wie es in Abbildung 1 dargestellt ist.
Im Mehrstufenturm wurden 20 Verteilungsplatten in Abständen von 20cm angeordnet und außerdem 20 Schabet darin eingebaut. Die Schaber wurden mit einer Geschwindigkeit von 1 U/min in Drehbewegung versetzt. Am oberen Ende des Schaftes wurde ein Rührerblatt angeordnet, um die Schaber entlang der inneren Wandung am unteren Ende des Mehrstufenturmes in Bewegung zu setzen.
Aus der Leitung 2 des oben beschriebenen Reaktors 1 wurden p-Xylen und Essigsäure eingespeist. Terephthalsäure wurde durch Luftoxydation von p-Xylen in Essigsäure als Lösungsmittel in Gegenwart von Cobaltacetat, Manganacetat und Tetrabromethan als Katalysatoren hergestellt.
Die Reaktionsbedingungen waren zu diesem Zeitpunkt wie folgt:
Temperatur der Reaktion 19O0C
Druck der Reaktion 14atm
Die Aufschlämmung der Terephthalsäure in der Essigsäure wurde vom Reaktor 1 abgezogen und in den Entgasungsbehälter 4 eingespeist, worin 5 Minuten entgast wurde.
Danacs wurde die Aufschlämmung der Terephthalsäure in Essigsäure aus dem Entgasungsbehälter 4 in den Mehrstufenturm 6 mit einer Menge von 925kg/h umgepumpt, und in den unteren Teil des Mehrstufenturmes 6 wurden 766 kg/h Wasser eingeleitet.
Die Fließgeschwindigkeit des aufsteigenden Wasserstromes in der Nähe der Verteilungsplatten betrug 7x10 4m/s.
Die Temperatur des Wassers und der Aufschlämmung der Terephthalsäure in Essigsäure betrug 190 C. Die Aufschlämmung in Essigsäure enthielt 97 Gew.-% Terephthalsäure-Teilchen mit einer Teilchengröße im Bereich von 20 bis 300pm. Die Aufschlämmung in Essigsäure wies die unten folgende Zusammensetzung auf:
Zusammensetzung der Aufschlämmung der Terephthalsäure in Essigsäure Terephthalsäure-Teilchen 27,6 Gewichtsteile
Essigsäure 67,1 Gewichtsteile
Wasser 5,3 Gewichtsteile
Während die Aufschlämmung der Terephthalsäure in Essigsäure und Wasser eingeleitet wurden, wie es oben beschrieben worden ist, wurde eine wäßrige Lösung von Essigsäure mit einer Menge von 713 kg/h von der Entnahmeöffnung für die wäßrige Lösung der aliphatischen Carbonsäure 9, die am obeien Teil des Mehrstufenturms angeordnet ist, abgezogen und eine wäßrige Aufschlämmung mit einer Menge von 978kg/h von der Auslaßöffnung für die wäßrige Aufschlämmung 11 am unteren Teil des Turmes entnommen. Die Fließgeschwindigkeit des Wassersam Kopf des Turmes betrug 6 χ 10 3m/s.
Die Zusammensetzung der so erhaltenen wäßrigen Lösung der Essigsäure und der wäßrigen Aufschlämmung werden unten dargestellt.
Terephthalsäure-Teilchen 1,9 Gewichtsteile Essigsäure 87,0 Gewichtsteile
Wasser 11,1 Gewichtsteile
Zusammensetzung der Aufschlämmung der Terephthalsäure in Wasser Terephthalsäure-Teilchen 24,7 Gewichtsteile
Essigsäure 0,03 Gewichtsteile
Wasser 75,27 Gewichtsteile
Wie oben gezeigt wurde, wird durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Austausch des Dispersionsmediums eine Aufschlämmung der Terephthalsäure in Wasser erhalten, die im wesentlichen keine Essigsäure enthält, wobei ein Austausch des Dispersionsmediums, das die Aufschlämmung bildet, ohne Abtrennung der Terephthalsäute-Teilchen von der Aufschlämmung der Terephthalsäure in Essigsäure erfolgt. Weiterhin wird am oberen Teil des Mehrstufenturmes eine wäßrige Lösung von Essigsäure mit niedrigem Wassergehalt abgezogen, und diese wäßrige Lösung der Essigsäure wurde nach der Entfernung des Wassers effektiv als Lösungsmittel während der Oxydationsreaktion des p-Xylens wiederverwendet.
Claims (3)
1. Verfahren zum Austausch einer aliphatischen Säure, die das Dispersionsmedium in einer aliphatischen Carbonsäureaufschlämmung von Terephthalsäure ist, gekennzeichnet dadurch, daß eine Aufschlämmung von Terephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure in den oberen Teil eines Mehrstufenturmes und Wasser am unteren Teil dieses Turmes eingeleitet werden, wodurch im Mehrstufenturm ein aufsteigender Wasserstrom erzeugt wird, während eine Sedimentation von Terephthalsäure-Teilchen innerhalb des Mehrstufenturmes bewirkt wird und eine wäßrige Lösung der aliphatischen Carbonsäure vom oberen Teil des Mehrstufenturmes und eine wäßrige Aufschlämmung der Terephthalsäure vom unteren Teil des Mehrstufenturmes abgezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens 90Gew.-% der Terephthalsäure-Teilchen in der Aufschlämmung der Terephthalsäure in der aliphatischen Carbonsäure einen Teilchendurchmesser von 5 bis 100μιη aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufschlämmung der Terephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure aus 5 bis 50Gew.-% teilchenförmiger Terephthalsäure, 50 bis 95Gew.-% aliphatischer Carbonsäure und 15Gew.-% oder weniger Wasser besteht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die aliphatische Carbonsäure wenigstens eine der folgenden ist: Essigsäure, Propionsäure, n-Buttersäure, Isobuttersäure, n-Valeriansäure, Trimethylessigsäure oder Capronsäure.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis des Gewichtes des aufströmenden Wassers zu dem Gewicht der sedimentierten Terephthalsäure-Teilchen im Mehrstufenturm zwischen 0,01:1 und 5:1 beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Fließgeschwindigkeit des aufströmenden Wasserstromes im oberen Teil des Mehrstufenturmes 2 χ 10~2m/s oder darunter beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufschlämmung der Terephthalsäure in einer aliphatischen Carbonsäure vor der Einleitung in den Mehrstufenturm in einen Entgasungsbehälter eingeleitet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die aus dem unteren Teil des Mehrstufenturmes abgezogene wäßrige Aufschlämmung der Terephthalsäure in eine nachfolgende Reaktionsstufe eingeleitet wird.
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