DE1493063B - - Google Patents
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Description
Terephthalsäure hoher Reinheit wird z. B. für die Herstellung von Polyäthylenterephthalat, das in
großem Umfang zu Fasern und Filmen verarbeitet wird, benötigt. Terephthalsäure wird in großtechnischem
Maßstab hauptsächlich durch Oxydation von p-Xylol hergestellt. Die Gewinnung einer Terephthalsäure
von ausreichend hoher Reinheit ist jedoch mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden.
Es ist bereits bekannt, rohe Terephthalsäure durch Erhitzen auf Temperaturen oberhalb 300° C zu reinigen.
Jedoch treten bei dieser Art der Sublimation Schwierigkeiten auf, da die in der rohen Terephthalsäure noch
enthaltenen Nebenprodukte ebenfalls verdampfen und dabei bei der Kondensation der Terephthalsäure mit
eingeschlossen werden. Dies gilt insbesondere für den als Hauptverunreinigung vorhandenen p-Carboxybenzaldehyd
(HOOC-C6H4-CHO), der einen
Schmelzpunkt von 2490C und einen normalen Siedepunkt von etwa 316° C hat. Andere übliche Verunreinigungen
sind p-Toluylsäure mit einem Schmelzpunkt von 178° C und einem atmosphärischen Siedepunkt
von 275° C sowie Terephthaldialdehyd (1,4); auch diese beiden Verunreinigungen werden von der kondensierenden
Terephthalsäure eingeschlossen.
Als besonders nachteilig macht sich die Oberflächenklebrigkeit
des Terephthalsäurensublimats bei Temperaturen oberhalb 232° C bemerkbar, wodurch ein Ankleben
an den Wänden der Vorrichtung verursacht wird. Daher wird das Sublimat durch direkte Berührung
mit z. B. einer Metallwand entweder katalytisch oder durch die dort herrschenden höheren örtlichen
Temperaturen, insbesondere im unteren Teil des Kondensators, verfärbt. Überdies stören derartige Ablagerungen
eine kontinuierliche Betriebsweise erheblich, d. h., es muß die Vorrichtung in häufigen Zeitabständen
abgestellt und gereinigt werden. Versuche, die Verunreinigungen mit Hilfe von Lösungsmitteln
herauszulösen, waren nur teilweise erfolgreich. Einerseits wird hierdurch der Verarbeitungsgang umständlicher,
und andererseits umfassen derartige Methoden häufig verhältnismäßig langsame, ansatzweise Betriebsmaßnahmen,
hohe Temperaturen und hohe Drücke und zusätzliche Vorrichtungen kostspieliger Art.
Es ist bekannt schwerflüchtige, in Wasser nur mäßig lösliche Carbonsäuren dadurch zu reinigen,
daß man diese Carbonsäuren mit einem Glykol oder
ίο Glykolmonoalkyläther mischt und destilliert. Dabei
wird z. B. ein Gemisch aus Terephthalsäure und p-Toluylsäure aufbereitet, wobei aus dem Destillat
p-Toluylsäure erhalten wird, während Terephthalsäure
in dem Destillationsrückstand verbleibt und zur Reinigung weiter umkristallisiert werden muß.
Es ist ferner bekannt, dampfförmige kondensierbare oder feinverteilte Stoffe aus heißen Gasen oder
Dämpfen durch Waschen mit Flüssigkeiten dadurch abzuscheiden, daß eine Verdampfungswäsche durchgeführt
wird, bei der ein organisches Waschmittel, das niedriger als die abzuscheidenden Stoffe siedet, den
oberen Böden einer Rektifiziersäule zugeführt wird, (. während in den unteren Teil der Säule die Gase oder
Dämpfe eintreten, wobei das organische Waschmittel die hochsteigenden Gase oder Dämpfe wäscht und
durch teilweise Verdampfung kühlt, das herausgewaschene Gut mit Hilfe der aufsteigenden heißen
Gase oder Dämpfe in den unteren Böden durch Rektifikation vom verdampfenden Waschmittel getrennt
und unten flüssig abgezogen wird und wobei mit Hilfe einer in bekannter Weise oberhalb der
Waschmittelzone angeordneten Kühlung die Waschmitteldämpfe aus dem abziehenden Gas möglichst
vollkommen kondensiert werden und das Kondensat im Gegenstrom zum Gas in die Waschmittelzone
zurückläuft.
Es ist ersichtlich, daß diese Arbeitsweise mit Terephthalsäure praktisch nicht durchführbar ist, da
der heiße, die Säure enthaltende Gasstrom durch die über die Böden in der Säule abwärtsfließende Flüssigkeit
gekühlt wird, wobei sich die Säure verfestigen und die Vorrichtung vollständig verstopfen würde.
Es ist schließlich noch bekannt, rohe Stickstoffverbindungen enthaltende Terephthalsäure durch Trägerdampfsublimation
mit HiKe organischer Flüssigkeiten dadurch zu reinigen, daß man die Sublimation
in Gegenwart von Fettsäuren oder Fettsäureanhydriden, die unter dem Sublimationspunkt der Terephthalsäure
sieden bzw. deren Dämpfen bei einer Temperatur von 280 bis 350° C vornimmt. Hierbei wird durch rohe,
auf 300 bis 320° C erhitzte Terephthalsäure ein ebenfalls auf 300 bis 320° C erhitzter Dampf der Fettsäure
oder deren Anhydrid geleitet, wobei der Dampf neben der Terephthalsäure auch die flüchtigen stickstoffhaltigen
Verunreinigungen mit sich führt. Bei diesem Verfahren wird der überwiegende Anteil der verdampften
Terephthalsäure im trockenen Zustand, d. h. in Abwesenheit eines flüssigen Lösungsmittels, in
einem von außen gekühlten Kondensator kondensiert, worauf ein geringerer Anteil der verdampften Säure
zusammen mit dem Trägerdampf unter Bildung einer Suspension in einem gekühlten zweiten Kondensator
kondensiert wird.
Diese bekannten Arbeitsweisen sind nicht geeignet, um Terephthalsäure mit der erforderlichen Reinheit
in technisch vorteilhafter Weise zu erhalten.
Es wurde nun gefunden, daß die Reinigung von roher Terephthalsäure durch Trägerdampfsublimation
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dadurch verbessert werden kann, daß man das Dampf- wünschenswert, daß die Löslichkeit der Säure niedriger
gemisch durch Inberührung bringen mit einem gege- als 10 Gewichtsprozent und die Löslichkeit der
benenfalls Wasser enthaltenden organischen Lösungs- Verunreinigungen wenigstens 0,3 Gewichtsprozent be-
mittel praktisch total kondensiert und dann den in tragen, um die Handhabung von übermäßig großen
dem Lösungsmittel kondensierten Anteil der Tere- 5 Volumina Lösungsmitteln zu vermeiden. Wie vor-
phthalsäure abtrennt. Dabei dient das Lösungsmittel stehend ausgeführt, beträgt die Löslichkeit der Säure
auch zum unmittelbaren Wärmeaustausch. vorzugsweise weniger als 2°/0 und die Löslichkeit der
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Verunreinigungen vorzugsweise mindestens 2%.
Lösungsmittel verwendet, in welchem das Gewichts- Gemäß einer besonderen Ausführungsform der
verhältnis der Löslichkeiten der Verunreinigung Und io Erfindung wird als Lösungsmittel eine aliphatische
der Terephthalsäure bei Kondensationstemperaturen Monocarbonsäure, vorzugsweise eine C1-C10-MOnO-
wesentlich größer ist als das ursprüngliche Verhältnis carbonsäure, ein Keton oder p-Xylol verwendet,
dieser Stoffe in dem Dampfgemisch. Vorzugsweise Weitere Beispiele für Lösungsmittel sind Tetrahydro-
wird ein Lösungsmittel verwendet, in dem die Löslich- furan, Methyläthylketon und Methylisobutylketon
keit der Verunreinigung wenigstens 0,3 Gewichts- 15 und insbesondere Ameisensäure, Essigsäure, Propion-
prozent, bevorzugt 2 Gewichtsprozent, und die Lös- säure, Buttersäure, Valeriansäure, Capronsäure, Ca-
lichkeit der Terephthalsäure weniger als 10 Gewichts- prylsäure und Caprinsäure. Diese Lösungsmittel sind
prozent, bevorzugt weniger als 2 Gewichtsprozent, selbst bei hohen Temperaturen gegenüber Terephthal-
unter Kondensationsbedingungen beträgt. säure inert und lösen beträchtliche Mengen an p-Carb-
Das angewandte Lösungsmittel kann im Dampf- 20 oxybenzaldehyd, jedoch nur eine verhältnismäßig
zustand als gasförmiger Träger für die verdampften geringe Menge an Terephthalsäure. Die Verwendung
%~ Feststoffe dienen. Überdies kann eine Terephthal- von Essigsäure bietet den Vorteil, daß diese mit Wasser
säureteilchen enthaltende Aufschlämmung oder Sus- mischbar ist, und für das Herauslaugen von p-Carboxy-
pension, die in einer vorhergehenden Stufe erhalten benzaldehyd aus Terephthalsäure ein ausgezeichnetes
worden war, erneut verwendet werden. Durch Wieder- 25 Lösungsmittel darstellt. p-Xylol vereinfacht die Be-
holung des Reinigungsverfahrens in mehreren Stufen triebsdurchführung, da dieses als Ausgangsmaterial
kann die Reinheit der Terephthalsäure wesentlich bei der Herstellung von Terephthalsäure verwendet
verbessert werden. wird. Ketone und p-Xylol sind verhältnismäßig nicht
Die Temperatur in der Verdampfungszone kann im korrodierend, selbst bei erhöhten Temperaturen, und
Bereich vom Sublimationspunkt bzw. Siedepunkt der 30 daher können preiswerte Baustoffe für die Reinigungs-
Terephthalsäure bei dem herrschenden Druck bis zu vorrichtung verwendet werden. Höhersiedende Fett-
280C darüberliegen. Vorzugsweise wird bei atmo- säuren erlauben die Anwendung von höheren Tempe-
sphärischem Druck gearbeitet. Beispielsweise kann die raturen in der Kondensationszone ohne gleichzeitige
Temperatur in der Verdampfungszone im Bereich Anwendung von erhöhten Drücken; außerdem werden
von 304 bis 3930C liegen, wobei ein Druck von 0 bis 35 diese Säuren aus der Terephthalsäure mit Essigsäure
0,07 atü bevorzugt wird. leicht herausgewaschen.
Die Förderung der verdampften Feststoffe von der Gemäß einer besonderen Ausführungsform enthält
Verdampfungszone zur Kondensationszone erfolgt das flüssige organische Lösungsmittel Wasser in einer
zweckmäßig unter Verwendung eines Mitnehmer- oder Menge von z. B. 2 bis 45°/0 des Gesamtgewichts, um
Trägergases oder -dampfes; es können verschiedene 40 eine Dehydratation der anwesenden Säuren, z. B. von
inerte Gase oder Dämpfe, z. B. Wasserdampf oder Terephthalsäure und Essigsäure bei erhöhten Tempera-Stickstoff,
verwendet werden. türen zu vermeiden. Bei Verwendung von Essigsäure
i\ Besonders vorteilhaft wird ein Teil des gleichen als Lösungsmittel wird ein Wassergehalt von wenigstens
Jv flüssigen Mittels, das in der Kondensations-Aus- 2°/0, insbesondere 4% bevorzugt. Dabei kann das
laugungs-Stufe zur Anwendung gelangt, durch Er- 45 gleiche Lösungsmittel im Dampfzustand als Fördergas
hitzen in den Dampfzustand übergeführt und als verwendet werden, um die verdampften Feststoffe in
gasförmiges Trägergas verwendet. Die Trägergas- die Kondensationszone zu tragen. Wenn man ein
zuführung kann z. B. im Bereich von etwa 125 bis Gemisch aus zwei oder mehr unmischbaren Flüssig-22001
Gas je Kilogramm verdampf barer Feststoff keiten benutzt, kann die Flüssigkeit vom unteren
liegen; es können jedoch auch 62401 je Kilogramm 50 Ende des Kondensators in zwei verschiedenen Höhen
oder darüber verwendet werden. abgezogen und dann wieder vermischt werden.
Beim Kühlen oder Abschrecken der verdampften Die Temperaturen können in dem Kondensator
Feststoffe und beim Auslaugen des festen Kondensats durch Einstellung der Temperaturen und der Zuwird
eine innige Berührung zwischen Dampf und dem f ührungsgeschwindigkeiten von Dampf strom und Konsich
ergebenden Kondensat mit dem in flüssiger Phase 55 densationsflüssigkeit geregelt werden. Bei dem Vervorliegenden
Mittel während der ganzen Konden- fahren gemäß der Erfindung ist eine verhältnismäßig
sationsstufe herbeigeführt. Dabei wird in dieser Stufe langsame Kondensation von verdampften Feststoffen
ein Lösungsmittel verwendet, das die Verunreinigungen bei verhältnismäßig hohen Temperaturen wünschens-
; selektiv löst. Es kann hierfür irgendein organisches wert; demgemäß wird die Kühl- oder Abschreck-Lösungsmittel
verwendet werden, in welchem das 60 temperatur entsprechend dem angewandten Kühl-
; Gewichtsverhältnis der Löslichkeiten von wenigstens medium möglichst hoch gehalten.
j einer Verunreinigung bzw. der Säure bei Konden- Die Kondensationstemperatur liegt zwangläüfig sationstemperaturen wesentlich größer als das ur- unterhalb des Siedepunktes des Lösungsmittel unter sprüngliche Gewichtsverhältnis in dem Dampfgemisch dem herrschenden Druck, um in dem Kondensator ist. Beispielsweise kann das Löslichkeitsverhältnis 65 eine flüssige Auslaugphase aufrechtzuerhalten. Gegemindestens das Doppelte und vorzugsweise mindestens benenfalls können der Kondensator und der Verdas lOfache des Verhältnisses im Dampfgemisch be- dämpfer bei erhöhten Drücken betrieben werden, um tragen. In .praktischer Hinsicht ist es gewöhnlich die Anwendung von Kühllösungsmitteln bei Tempera-
j einer Verunreinigung bzw. der Säure bei Konden- Die Kondensationstemperatur liegt zwangläüfig sationstemperaturen wesentlich größer als das ur- unterhalb des Siedepunktes des Lösungsmittel unter sprüngliche Gewichtsverhältnis in dem Dampfgemisch dem herrschenden Druck, um in dem Kondensator ist. Beispielsweise kann das Löslichkeitsverhältnis 65 eine flüssige Auslaugphase aufrechtzuerhalten. Gegemindestens das Doppelte und vorzugsweise mindestens benenfalls können der Kondensator und der Verdas lOfache des Verhältnisses im Dampfgemisch be- dämpfer bei erhöhten Drücken betrieben werden, um tragen. In .praktischer Hinsicht ist es gewöhnlich die Anwendung von Kühllösungsmitteln bei Tempera-
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türen über deren normalen Siedepunkten zu ermög- von Terephthalsäure höherer Reinheit, als sie gewöhnlichen.
Gewöhnlich ist es zweckmäßig, die verdampften lieh durch mehrstufige Auslaugebehandlungen erzeugt
Feststoffe bei einer Temperatur innerhalb 149° C vom werden kann, an.
Sublimationspunkt oder Siedepunkt der zu reinigenden In der Zeichnung ist ein Fließbild oder eine schema-Terephthalsäure
und gegebenenfalls sogar innerhalb 5 tische Darstellung einer Vorrichtung gezeigt, die zur
38°C von diesem Punkt zu kondensieren. Die Konden- Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in
sationstemperatur kann z. B. von 38 bis 26O0C kontinuierlichem Betrieb geeignet ist.
reichen, wobei die Verweilzeit der Terephthalsäure in Gemäß der Zeichnung wird rohe Terephthalsäure
dem Kondensator zweckmäßig 0,1 bis 100 Sekunden durch Leitung 10 in einen Behälter 12 in Form eines
beträgt und vorzugsweise atmosphärischer Druck io trockenen Pulvers eingebracht. Diese Säure wurde
angewandt wird; hierbei bezieht sich die angegebene durch Oxydation von p-Xylol hergestellt und zweck-Temperatur
auf die Temperatur des Produktbreies, mäßig einer vorausgehenden Reinigung durch Ausder
den Boden des Kondensators verläßt, vor irgend- laugen mit heißer Essigsäure unterworfen. Trotzdem
einer Kühlung. enthält diese Säure noch einen kleinen aber unan-Z wischen dem Lösungsmittel und dem zur Konden- 15 nehmbaren Prozentsatz an Verunreinigungen, insbesation
kommenden Dampf soll während der gesamten sondere p-Carboxybenzaldehyd.
Kondensationsdauer eine innige Berührung aufrecht- Aus einem Schraubendrehförderer 14 am Boden
erhalten werden. Überdies soll das Lösungsmittel die des Behälters 12 wird die gepulverte Terephthalsäure
Wände des Kondensators gründlich spülen, um durch einen sich rasch bewegenden Strom von verAblagerungen
von Feststoffen auf den Wänden 20 dampfter Essigsäure, die 4 Gewichtsprozent Wasser
weitgehend oder vollständig zu beseitigen. enthält, bei einer Temperatur von 149°C aufge-Der
Kondensator kann entweder ein Turm mit oder nommen und in Suspension durch eine Leitung 16 zu
ohne Packungsmaterial ein Glockenbodenturm oder einem Sublimationsofen 18 der ersten Stufe getragen.
eine ungefüllte Säule, vorzugsweise ein Sprühturm, Diese Essigsäure strömt durch Leitung 20 vom Filtrat
sein.' 25 der später beschriebenen Filtration erster Stufe zu Die Abtrennung der kondensierten Terephthalsäure und wird durch eine Heizschlange 22 im Ofen 18
erfolgt gewöhnlich durch Filtration, z. B. mit einem geführt, wo sie verdampft wird, bevor sie durch Lei-Trommeldrehfilter
unter Vakuum. Das Produkt kann tung 24 zum Bodenförderer 14 des Behälters 12 fließt,
mit frisch zugeführtem Lösungsmittel gewaschen Aus der Leitung 16 wird die Suspension von Terewerden.
In dem besonderen Falle von Terephthalsäure, 3° phthalsäureteilchen in dem gasförmigen Träger in
die in einer 96%'gen Essigsäurelösung kondensiert eine weitere Heizschlange 26 des Ofens 18 eingeführt,
wird, können Temperaturen von 38° C bis fast zum wo die Terephthalsäure und die damit vereinigten
Siedepunkt des Lösungsmittel in dem Filter liegen, verdampfbaren festen Verunreinigungen vollständig
und der bevorzugte Druck beträgt etwa 0,07 bis 0,14 ata. verdampft werden, da dort die Temperatur des Stroms
Das erfindungsgemäße Verfahren kann entweder 35 auf 366° C erhöht wird. Eine gut isolierte. Leitung 28
einstufig oder mehrstufig betrieben werden, wobei bei trägt dann den Dampfstrom ohne nennenswerten
einer mehrstufigen Arbeitsweise eine wesentlich reinere Temperaturabfall in den oberen Teil des Kondensators
Terephthalsäure erhalten wird, da die prozentuale 30 der ersten Stufe.
Verringerung an löslichen Fremdstoffen gewöhnlich Im Innern des Kondensators oder Kühlgefäßes
in jeder Stufe etwa die gleiche ist. Weiterhin kann ein 40 befindet sich der aus Leitung 28 eintretende Dampfunterschiedliches Lösungsmittel in jeder Konden- strom immer in inniger Berührung mit einem kälteren
sationsstufe des mehrstufigen Verfahrens benutzt Lösungsmittel, so daß die verdampften Feststoffe dort
werden. Diese Methode kann in manchen Fällen ein vollständig kondensiert werden. Der Kondensator 30
maximales Ergebnis hinsichtlich der Abtrennung besteht aus einem senkrechten Turm mit einem
sämtlicher Verunreinigungen haben. Für die meisten 45 ungefüllten Innenraum, in dem ein Sprühregen des
Zwecke ist jedoch ein einziges Lösungsmittel emp- Lösungsmittels aus Sprühdüsen (nicht dargestellt),
fehlenswert. die an einer Mehrzahl von Stellen am Kopf und im Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden oberen Abschnitt der Kolonne angeordnet sind,
erhebliche technische Vorteile erzielt. Durch Frei- abwärts gesprüht wird. Diese Düsen sind in die Wand
setzung okkludierter Verunreinigungen aus Roh- 50 des Gefäßes 30 eingesetzt, um jegliche Neigung zur
Terephthalsäure durch Verdampfung und nach- Kondensation von Feststoffen an den Seiten der
folgendes Auflösen in einem die Kondensation be- verhältnismäßig kalten Düsen weitgehend oder völlig
wirkenden und auslaugenden Lösungsmittel, bevor zu beseitigen. Es besteht keine nennenswerte Neigung
diese Verunreinigungen erneut eingeschlossen oder zur Bildung oder zum Wachsen von Feststoffablageokkludiert
werden können, ist eine Terephthalsäure 55 rungen auf den Innenoberflächen des Kondensators,
hoher Reinheit und in hohen Ausbeuten erhältlich. und zwar wegen der kontinuierlichen Waschung dieser
Daneben sind kontinuierliche Betriebsdurchführungen Oberflächen durch die versprühte Flüssigkeit,
leicht und einfach auszuführen. Die herausgelösten Die Kondensation des Dampfstromes in dieser
Verunreinigungen können in vielen Fällen zwecks Sublimationsbehandlung erzeugt einen Brei von festen
Erhöhung des Wirkungsgrades zu dem grundlegenden 60 Terephthalsäureteilchen, die in einer Lösung der VerHerstellungsverfahren
zurückgeführt werden. Weiter- unreinigungen suspendiert sind; letztere enthält hin erfordert das erfindungsgemäße Verfahren einen nunmehr auch die als Förder- oder Trägerdampf
geringeren Aufwand an Kondensationsausrüstungen, angewandte Essigsäure. Dieser heiße Schlamm oder
als bei einem fraktionierten Kondensationsverfahren. Brei wird kontinuierlich vom Boden des Kondensators
Schließlich läßt sich das Verfahren gemäß der Erfin- 65 30 durch Leitung 32 abgezogen und durch Leitung 34
dung beträchtlich schneller als herkömmliche Aus- mit Hilfe einer Pumpe 36 nach oben gefördert. Ein
laugebchandlungen durchführen und bietet sich da- Strom 38 wird zur weiteren Verarbeitung, wie nachdurch
als mehrstufige Arbeitsweise zur Gewinnung stehend beschrieben, aus der Leitung 34 abgenommen.
Der Rest des Breis wird durch Leitung 40, einem Wärmeaustauscher 42 und Leitung 44 zurückgeführt,
letztere ist mit dem Kopf des Kondensators zur Rückführung und Zirkulation der Aufschlämmung
durch die Kondensationszone verbunden. Überraschenderweise ist es im allgemeinen notwendig, den
Rückführstrom zu erhitzen, da der Dampfstrom 28 trotz seiner hohen Temperatur einen geringen Wärmeinhalt
hat und sein Wärmeeinbringen gewöhnlich unzureichend ist, um eine genügend hohe Temperatur
in der Kondensationseinrichtung aufrechtzuerhalten. Der Wärmeaustauscher 42 dient zur Regelung der
Temperatur in der Kondensationszone durch Erhitzen des Schlammstroms in Leitung 40 von einer Temperatur
von 82°C auf 1100C. Die Konzentration an suspendierter
Terephthalsäure und gelösten Verunreinigungen in dem Brei wird durch Anpassung der Raten der
Zuführung von verdampfter Essigsäure in Leitung 24 und der. Zuführung der Terephthalsäurebeschickung
aus dem Boden des Behälters 12 geregelt. Jedoch kann es manchmal wünschenswert sein, diese Regelung
durch Einführung von 96°/oiger Essigsäure aus einer anderen Quelle in Leitung 40 in einem geregelten
Ausmaß vorzunehmen.
Der Produktbrei der ersten Stufe wird durch Leitung 38 zu einem Drehtrommelvakuumfilter 46 der
ersten Stufe geführt, auf dem der Filterkuchen mit 96 °/0 Essigsäure von Leitung 48 gewaschen wird. Das
Filtrat erster Stufe wird durch Leitung 50 mit Hilfe einer Saugpumpe 52 abgezogen und durch Leitung 54
gefördert, die einen Teil dieser Essigsäurelösung durch die Zweigleitung 20 an den ersten Sublimationsofen 18
zur Verdampfung und Bildung das gasförmigen Trägers und den Rest an eine Leitung 56 zur Wiederverwendung
in dem vorausgehenden Oxydationsverfahren abgibt. Überschüssige Essigsäure in dem
letztgenannten Strom kann schließlich durch Destillation wiedergewonnen werden, und das darin gelöste
Material wird zu der Oxydationsvorrichtung zurückgeführt.
Im Filter 46 wird der Kuchen der gewaschenen Terephthalsäure durch eine Pinne 58 in einen geschlossenen
Schraubenförderer 60 geleitet, der das feste Material zu einem Trockner 62 mit Wirbelschichtbett
transportiert und als Vakuumabdichteinreichiing dient.
Der Trockner 62 besteht aus einem Gefäß mit einer perforierten Platte 64, durch die Essigsäuredampf mit
einem Feuchtigkeitsgehalt von 4°/0 in einer hinreichenden
Geschwindigkeit aufsteigt, um das Bett in einem fluidisierten Zustand zu halten. Dieses Trocknungsgas
wird durch Leitung 66 am Boden bei einer Temperatur von 149° C zugeführt und durch eine Rohrleitung 68
ausgeführt, nachdem es durch einen Zyklon (nicht dargestellt) zur Abtrennung mitgeführter Feststoffteilchen
aus den abströmenden Dämpfen gegangen ist. Ein wesentlicher Teil des abströmenden Gases wird
wieder erhitzt und erneut durch den Trockner zirkuliert. Das überschüssige Gas von der dem Feststoff
anhaftenden Essigsäure wird abgetrennt und zur Wiedergewinnung; der Essigsäure kondensiert. Die
feuchte Terephthalsäure tropft vom Förderer 60 in Form.. von verhältnismäßig großen Agglomeraten
kleinerer Teilchen in das Bett. Dort zerfallen diese Aggregate zu einem fließfähigen Pulver, wenn die
Essigsäurelauge durch die heißen Dämpfe verdampft wird. DaVtrockcne Pulver fließt am Kopf des Bettes
über ein Wehr 70, und wird durch' Leitung 72 zu einem
Vorratsbehälter 74 für die zweite Sublimationsstufe gefördert.
Allgemein wird die zweite Sublimation in einer sehr ähnlichen Weise wie in der ersten Stufe durchgeführt,
mit der Ausnahme, daß die Terephthalsäurebeschickung eine geringere Menge an Fremdstoffen
enthält und die 96°/„ige wäßrige Essigsäure frischer ist und demgemäß weniger der vorgenannten Verunreinigungen
in Lösung enthält. Das trockene Terephthalsäurepulver wird in einer geregelten Rate durch
einen Schraubendrehförderer 76 am Boden des Behälters
74 in einen Strom aus 96°/oigem Essigsäuredampf bei 149° C aus Leitung 78 eingeführt, um es durch
Leitung 80 zu einer Verdampfungsschlange 82 in dem zweiten Sublimationsofen 84 zu führen. Die Beschickung
wird in der Schlange im wesentlichen vollständig verdampft und verläßt diese bei einer
Temperatur von 366° C; dann geht sie durch Leitung 86 und ein Filter 88 sowie Leitung 92 zu dem zweiten
Kondensator 90. Asche wird durch das Filter entfernt. Die Förderleitungen und das Filter zwischen dem
zweiten Ofen und dem Kondensator sind stark isoliert, so daß die Temperaturverringerung vernachlässigbar
ist und eine Kondensation vermieden wird.
Die Betriebsbedingungen in dem zweiten Kondensator 90 sind die gleichen wie in dem ersten Kondensator.
Der so erhaltene Brei wird aus dem spitz zulaufenden Boden dieses Gefäßes in Leitung 98 mit
Pumpe 100 abgezogen. Ein Teil dieses Materials wird zu dem Kondensator über Leitungen 102, 104 und
106 und Wärmeaustauscher 108, der den Brei auf die Kühlungstemperatur erhitzt, im Kreislauf zurückgeführt.
Ein Produktstrom aus Leitung 102 über Leitung 110 abgenommen.
Der aus Leitung 110 abgegebene Brei wird in einem zweiten Vakuumfilter 112 filtriert und der Filterkuchen
mit einem im wesentlichen reinen Strom aus frischer und redestillierter Essigsäure mit einem Gehalt von
4% Wasser gewaschen. Diese Säure wird über Leitung 114 zugebracht und durch einen Wärmeaustauscher
116 auf eine Temperatur von 1070C erhitzt, bevor sie über Leitung 118 einer Sprühverteilung
(nicht dargestellt) zugeführt wird. Das Filtrat wird durch Leitung 120 mit Hilfe einer Saugpumpe 122
zur Verteilung durch Leitung 124 abgezogen. Eine Zweigleitung 48 liefert einen Teil dieses Filtrats als
Waschflüssigkeit zu dem Filter erster Stufe und Zweigleitung 126 führt einen anderen Teil der Flüssigkeit
zur Verwendung als Fördermittel der zweiten Stufe in Leitung78, Heizschlange 128. Der Kuchen aus
nassen Terephthalsäurefeststoffen wird durch eine abgeeichtete Schütte 130 zu einem horizontalen Schraubenförderer
132 geleitet, der das Material zur Verdampfung der Essigsäure, die an dem festen Material
anhaftet, zu einem Trockner 134 führt.
Die nachstehenden Beispiele dienen zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung. Erläuternde Ausführungsbeispiele
sind durch Ziffern gekennzeichnet, während zwei mit den Ziffern 1 und 2 bezeichnete
Beispiele zu Vergleichszwecken mitaufgeführt sind.
Die Arbeitsweise des Vcrgleichsbcispiols 1 wurde
wiederholt, mit der Ausnahme, daß ein Schlamm des
Terephthalsäiiresublimats in Essigsäure, verdünnt,
durch vorausgehend kondensierten Wasserdampf,
„ 209 517'328
zirkuliert wurde und der Kühler für den Schlamm zur Aiifrechterhaltiing einer Bodentemperatur im Kondensator
32° C eingestellt wurde. Nach kurzem Waschen des Produkts in Essigsäure und Trocknen enthielt
die Terephthalsäure nur 3850 Gewichtsteile je Million p-Carboxybenzaldehyd. Es ist ersichtlich, daß die
gleichzeitige Kondensation und Auslaugung in Anwesenheit von wäßriger Essigsäure eine bedeutend
bessere Reinigungswirkung ergibt als die Kondensation in Wasser allein.
Die Arbeitsweise des Vergleichsbeispiels 1 wurde unter Anwendung der gleichen Ausgangsstoffe und
desgleichen Fördergases wiederholt, mit der Ausnahme,
daß die kombinierte Kondensation und Auslaugiing in unter Rückfluß gehaltener Essigsäure erfolgte und
gelegentlich Essigsäure zugegeben wurde, um den Kondensator von kondensierter Terephthalsäure zu
befreien. Weiterhin wurde die Temperatur des Breis am Boden des Kondensators bei 118°C gehalten.
Dieser Brei wurde bei 82 bis 93° C filtriert und davon nichts rezirkuliert. Die getrocknete Terephthalsäure
hatte einen p-Carboxybenzaldehydgehalt von 3500 Gewichtsteilen
je Million.
Eine vorausgehend sublimierte Terephthalsäure mit einem p-Carboxybenzaldehydgehalt von 380 Gewichtsteilen je Million wurde unter Anwendung der Vorrichtung
und des Trägergases der vorausgehenden Beispiele erneut sublimiert, wobei die Kondensation in einem
zirkulierenden Schlamm des Sublimats in Essigsäure bewirkt wurde, während die am Boden des Kondensators
herrschende Auslaßtemperatur bei 82 bis 93°C gehalten wurde. Nach Abfiltrieren und Waschen der
kondensierten Terephthalsäure mit Essigsäure und nachfolgendem Trocknen der Feststoffe zeigte sich,
daß der p-Carboxybenzaldehydgehalt nur etwa 90 Gewichtsteile je Million betrug. Es ist demgemäß ersichtlich,
daß das erfindungsgemäße Verfahren sowohl auf die Reinigung verhältnismäßig reiner Terephthalsäure
als auch auf die Reinigung stärker verunreinigter Terephthalsäure anwendbar ist.
10
Vergleichsbeispiel
Rohe, durch partielle Oxydation von p-Xylol hergestellte
Terephthalsäure, die gründlich mit Essigsäure gewaschen worden war und die 15 000 Gewichtsteile
je Million (ppm) p-Carboxybenzaldehyd enthielt, wurde durch Sublimation gereinigt, und zwar unter
Anwendung eines Gemisches aus gleichen Volumina Stickstoff und Wasserdampf als Trägergas, in dem sie
ίο durch Berührung mit einem großen Volumen eines
feinen Sprühregens aus einem zirkulierenden Schlamm, bestehend aus vorausgehend kondensiertem Terephthalsäuresublimat
in Wasser, totalkondensiert wurden. Die Austrittstemperatur des Schlamms am Boden
des Kondensators wurde bei 93°C gehalten, und der nichtkondensierte Stickstoff wurde aus einer Austrittsleitung
am Kopf des Kondensators abgezogen. Nach dem Abfiltrieren eines Teils des zirkulierenden
Schlamms, Waschen in Essigsäure und Trocknung enthielt dieser 5850 Gewichtsteile je Million p-Carboxybenzaldehyd.
Beispiele 4 bis 6
und Vergleichsbeispiel 2
und Vergleichsbeispiel 2
Die im einzelnen in der nachstehenden Tabelle angegebenen Beispiele zeigen die Ergebnisse, die in
einer Einrichtung kleinen Maßstabs unter Anwendung verschiedener Trägergase, Kühltemperaturen (gemessen
am Boden des Kondensators) und Lösungsmittel in dem Kondensator erzielbar sind. Ausgangsstoffe
waren hier zwei rohe Terephthalsäuren, die in der gleichen Weise durch Oxydation hergestellt wurden,
gefolgt von einer vorausgehenden Laugung durch Rühren in flüssiger Essigsäure in einem Druckgefäß
bei 232 bis 2500C und erhöhtem Druck über 2 Stunden
in einer satzweisen Verfahrensdurchführung. Das Vergleichsbeispiel 2 zeigt einen Kontrollversuch, bei
dem die Terephthalsäurebeschickung nicht sublimiert (und demgemäß nicht kondensiert) sondern
nur durch Aufschlämmen mit Caprylsäure bei 149°C über 30 Minuten gelaugt wurde, bevor sie filtriert,
mit Essigsäure gewaschen, getrocknet und analysiert wurde. In der nachfolgenden Tabelle sind Terephthalsäure
und p-Carboxybenzaldehyd durch die Abkürzungen TPS bzw. PCB gekennzeichnet.
Beispiel | PCB-Gchalt der TPS- Beschickung in ppm |
Fördergas zusammensetzung Volumprozent |
Kühlbedingun Flüssigkeit |
gen Temperatur in 0C |
TPS-P PCP-Gehalt in ppm |
rodukt Verringerung des PCP- Gehalts in% |
4 | 2550 | 54% N2 44% Essigsäure 2% Wasserdampf |
Essigsäu re-TPS- B rei | 77 bis 82 | 678 | 74 |
5 | 2550 | 54% N2 23% Essigsäure 23% Wasserdampf |
Essigsäure-TPS-Brei | 104 bis 110 | 478 | 81 |
6 | 2550 | 100% N2 | Caprylsäure- TPS-Brei |
149 | 265 | 90 |
Vergleichs beispiel 2 |
2050 | kein | Caprylsäure (nur Laugung) |
149 | 1290 | 37 |
Hd den vorstehenden Beispielen sind die aufeinanderfolgenden
und wesentlichen Verbesserungen der in der kombinierten Kondensations-Laugungs-Bchandlung
erhaltenen Reinigung offenbar den zunehmenden Kühl- oder Kondensationstemperaturen zuzuschreiben ;·
es kann angenommen werden, daß diese eine langsa-
mere Bildung und ein langsameres Wachstum von festen Terephthalsäureteilchen und demgemäß eine
längere Zeit für das flüssige Medium ergeben, kondensierten p-Carboxybenzaldehyd zu lösen, bevor er in
die Terephthalsäureteilchen eingelagert oder okkludiert . werden kann. Das Vergleichsbeispiel 2 zeigt, daß eine
einfache Laiigungsbehandlung ein viel unreineres
Produkt ergibt als die Kombination einer Laugung mit einer Sublimationsstufe, da die PCB-Verringerung
von nur 37°/0, die durch Laugung erzielt wird, in scharfem Gegensatz zu der bei dem Kombinationsverfahren
erzielten Verringerung von 90°/0 steht.
Claims (4)
1. Verfahren zur Reinigung von Terephthalsäure durch Trägerdampf sublimation, dadurch gekennzeichnet,
daß man das Dampfgemisch durch Inberührungbringen mit einem flüssigen, gegebenenfalls Wasser enthaltenden, organischen
Lösungsmittel praktisch total kondensiert und dann den in dem Lösungsmittel kondensierten Anteil
der Terephthalsäure abtrennt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein mindestens 2 bis 45 Gewichtsprozent
Wasser enthaltendes Lösungsmittel verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel eine
aliphatische Monocarbonsäure, insbesondere eine C1 — CjQ-Monocarbonsäure, ein Keton oder p-Xylol
verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die in einer ersten Reinigungsstufe
erhaltene Terephthalsäure in einer zweiten Stufe erneut sublimiert und dabei das zur Kondensation
in der zweiten Stufe angewandte Lösungsmittel wieder in der ersten Reinigungsstufe einsetzt.
Family
ID=
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