DE3407912C1 - Verfahren zur Herstellung von Terephthalsaeure ueber Terephthalsaeuredimethylester aus p-Xylol und Methanol - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Terephthalsaeure ueber Terephthalsaeuredimethylester aus p-Xylol und Methanol

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Jörg 5160 Düren Porschen
Anton Dipl.-Ing. 5810 Witten Schoengen
Ralf 5216 Niederkassel Wirges
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Terephthalsäure über Terephthalsäuredimethylester aus p-Xylol und Methanol der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 bezeichneten Art.
Bei diesem Verfahren (vgl. Hydrocarbon Processing, Nov. 1983, Seiten 91 und 151) wird in einem Veresterungsreaktor das aus der Oxidation kommende Oxidat mit Methanol zu Rohester verestert. Das Gewichtsverhältnis von Methanol zu Oxidat beträgt dabei etwa zwischen 0,2 :1 und 1,0 :1. Von der bei großtechnischer Durchführung in den Veresterungsreaktor gefahrenen Methanolmenge werden nur etwa 30 bis 50% für die Veresterungsreaktion benötigt. Das restliche Methanol dient dazu, das Veresterungsgleichgewicht in Richtung einer möglichst vollständigen Veresterung des Oxidats zu verschieben, des weiteren als Energieträger und als Trägermedium für das bei der Veresterungsreaktion entstehende Wasser. Der in die Veresterung eingesetzte Methanoldampf wird um etwa 0 bis 5O0C über Veresterungstemperatur überhitzt in die Veresterung eingespeist.
Die Hydrolysereaktion wird z. B. in einem mehrstufigen Reaktor so durchgeführt, daß 350 bis 140°C heißes Roh-DMT am Kopf und 180 bis 3500C heißer Wasserdampf am Boden des Hydrolysereaktors eingeleitet und bei einem Umsatz von über 90% am Boden eine terephthalsäurehaltige wäßrige Phase und am Kopf des Reaktors ein Methanol-Wasser-Gemisch abgezogen werden (vgl. DE-OS 30 44 617).
Bei der bisher ausgeübten Arbeitsweise wurde aus der in der Hydrolysereaktion anfallenden methanol-haltigen wäßrigen Mutterlauge durch Destillation ein Methanol-Wasser-Gemisch zurückgewonnen. Die bei der Rektifikation des Gemisches entstehenden Brüden wurden kondensiert und in den Vorratstank für Reaktionsmethanol gepumpt. Das Veresterungsmethanol wurde dem Behälter für Reaktionsmethanol entnommen, über Hochdruckpumpen auf beispielsweise einen Druck von 27 bar gebracht, bei diesem Druck aufgeheizt und verdampft, anschließend auf beispielsweise etwa 250 bis 2700C überhitzt und der Veresterung zugeführt
Der Nachteil dieser Verfahrensweise ist, daß das Veresterungsmethanol somit zweimal verdampft wird.
Es bestand ein erhebliches wirtschaftliches Interesse an einer Verbesserung der Reaktionsmethanolversorgung, welche zu einem energiemäßig günstigeren Verfahren zur Herstellung von Terephthalsäure in großtechnischen Anlagen führt als das mit einer zweimaligen Methanolverdampfung arbeitende bekannte System.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei dem Verfahren der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 1 verwirklicht sind.
Das vorgeschlagene System der Versorgung der Veresterung mit Reaktionsmethanol auf dem benötigten Druck- und Temperaturniveau wird so durchgeführt, daß das Reaktionsmethanol durch Rektifikation der methanol-haltigen Brüdenfraktion aus der Veresterung und anderer methanol-haltiger Prozeßströme sowie des methanol-haltigen Prozeßstromes aus der Hydrolyse unter einem Druck, der unterhalb des Veresterungsdruckes liegt, gewonnen wird und daß die Methanolbrüden anschließend auf den bei der Veresterung angewandten Druck komprimiert werden, wobei die Kompressionswärme zur Temperaturerhöhung des Methanoldampfes auf die bei der Veresterung benötigte Temperatur ausgenutzt wird. Der zur Veresterung eingesetzte methanolhaltige Dampf wird aus eingesetztem Frisch-Methanol, das zum Ausgleich der Methanolverluste dient, durch Verdampfung sowie durch Rektifikation der methanol-haltigen Brüdenfraktion aus der Veresterung und anderer methanolhaltiger Prozeßströme sowie des methanol-haltigen Prozeßstromes aus der Hydrolyse bei einem Druck von 2 bis 20 bar, vorzugsweise 4 bis 8 bar, erzeugt. Das eingesetzte Frisch-Methanol wird dabei zweckmäßig unter dem gleichen Druck wie er bei der Rektifikation der methanolhaltigen Brüdenfraktion aus der Veresterung und anderer methanol-haltiger Prozeßströme sowie des methanol-haltigen Prozeßstromes aus der Hydrolyse herrscht, ver-
dampft. Das einzusetzende Frisch-Methanol kann aber auch direkt in die Rektifikation der methanol-haltigen Brüdenfraktion aus der Veresterung und anderer methanol-haltiger Prozeßströme sowie des methanol-haltigen Prozeßstromes aus der Hydrolyse eingespeist werden. Das Verdichtungsverhältnis des der Kompression unterworfenen methanol-haltigen Dampfes wird im allgemeinen auf einen Wert zwischen 1,2 :1 und 15 :1, vorzugsweise 3 :1 und 9:1, eingestellt, wobei die bei der Kompression erreichten Endtemperaturen des den Verdichter verlassenden Reaktionsmethanols bei einer Temperatur zwischen 150 und 300, vorzugsweise 220 bis 2800C, liegen.
Die Energie der aus der Veresterung am Kopf des Veresterungsreaktors austretenden Brüden aus Überschußmethanol und Reaktionswasser kann vorteilhaft nach einer Waschung mit Pozeßwasser oder auch dephlegmiertem Rücklauf des Veresterungsreaktors durch Entspannung in einer Turbine genutzt werden.
Der Haupteffekt bei dem vorgeschlagenen neuen Verfahren besteht darin, daß wertvolle Primärenergie in Form von hochgespanntem Dampf (17 bis 25 bar) oder Wärmeträgern eingespart werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Zeichnung weiter erläutert.
Das zum Ersatz der Verluste benötigte Methanol wird in die Leitung 3 als Frisch-Methanol eingespeist. Im Umlaufverdampfer 4 wird das Reaktionsmethanol über den Ausdampfbehälter 5 unter einem Druck von etwa 4 bis 8 bar verdampft. Der Umlaufverdampfer wird mit an anderer Stelle des Verfahrens anfallendem Niederdruckdampf beheizt. Ein Teil des Reaktionsmethanols kann für die reaktive Nachbehandlung von Rückstandsfraktionen aus der destillativen Aufarbeitung des Rohesters einer Rückstandsnachbehandlung zugeführt werden. Das für die Veresterung bestimmte Reaktionsmethanol wird am Kopf des Ausdampfbehälters 5 dampfförmig abgezogen. In einer Rektifikationskolonne 15 werden die Methanol und Reaktionswasser enthaltenden Veresterungsbrüden gemeinsam mit den übrigen methanol-haltigen Prozeßströmen in eine wasserhaltige Sumpffraktion und eine methanol-haltige Kopffraktion zerlegt. Diese Kopffraktion wird zusammen mit dem am Ausdampfbehälter 5 anfallenden Methanoldampf dem Kompressor 6 zugeführt und auf etwa 25 bis 30 bar verdichtet, wobei gleichzeitig eine Überhitzung auf etwa 220 bis 280° C auftritt, und schließlich dem Veresterungsreaktor 7 zugeführt. Das Oxidat wird am Kopf von Reaktor 7 aufgegeben.
Am Sumpf'des Veresterungsreaktors 7 wird der Rohester abgezogen, und am Kopf des Reaktors 7 fallen die methanolhaltigen Brüden an.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
55
60
65
- Leerseite -

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Terephthalsäure (TPS) über Terephthalsäuredimethylester (DMT) aus p-Xylol (p-X) und Methanol durch Oxidation in flüssiger Phase mit Luftsauerstoff in Gegenwart von gelösten Schwermetallverbindungen als Katalysator eines Gemisches aus p-X und einer überwiegend p-Toluylsäuremethylester (p-TE) enthaltenden in die Oxidation zurückgeführten Fraktion zu einem hauptsächlich p-Toluylsäure (p-TS) und Terephthalsäuremonomethylester (MMTT) enthaltenden Oxidat bei einer Temperatur von 140 bis 1700C und einem Druck von 4 bis 8 bar, Veresterung des Oxidats mit auf erhöhten Druck gebrachtem flüssigem und anschließend verdampftem Methanol bei einer Temperatur von 220 bis 2800C und einem Druck von 20 bis 30 bar zu einem hauptsächlich p-TE und DMT enthaltenden Rohester, Abzug der Rohesterfraktion und einer methanolhaltigen Brüdenfraktion aus der Veresterung, destillative Auftrennung des Rohesters in eine p-TE-Fraktion und eine terephthalaldehydsäuremethylester-reiche Fraktion, die in die Oxidation zurückgeführt werden, eine Roh-DMT-Fraktion und eine Rückstandsfraktion, Hydrolyse der Roh-DMT-Fraktion mit Wasser, Gewinnung der entstehenden TPS und Abtrennung eines Methanol-Wasser-Gemisches, dadurch gekennzeichnet, daß die methanolhaltige Brüdenfraktion und das Methanol-Wasser-Gemisch durch Rektifikation bei einem Druck von 2 bis 20 bar und bei erhöhter Temperatur in eine methanol-reiche Kopffraktion und eine wäßrige Sumpfphase zerlegt werden, das am Kopf der Rektifikation anfallende Methanol unter Druck dampfförmig entnommen wird und die Veresterung des Oxidats mit dem durch Kompression auf Veresterungsdruck und Veresterungstemperatur gebrachten methanol-haltigen Dampf durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Veresterung abgezogenen Brüden gewaschen und anschließend in einer Brüden-Entspannungsturbine zum Antrieb des Methanolkompressors oder eines Generators auf 0,1 bis 8 bar entspannt und anschließend in das Verfahren zurückgeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brüden vor Eintritt in die Turbine mit Prozeßwasser gewaschen oder teilweise kondensiert werden und ein Teil des Kondensats für die Brüdenwaschung verwendet wird.
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