DE69325905T2 - Verfahren zur herstellung von gereinigter terphthalsäure - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von gereinigter Terephthalsäure.
• Gereinigte Terephthalsäure (PTA) kann durch Reinigen von roher Terephthalsäure (CTA) erhalten werden, die wiederum herkömmlicherweise durch Oxidation von p-Xylen in Gegenwart von Sauerstoff und einem Katalysator in einer Flüssigphase, die zum Beispiel Essigsäure enthält, hergestellt wird. CTA enthält typischerweise Verunreinigungen, zum Beispiel Katalysatorrückstände und Nebenprodukte der Oxidation von p-Xylen, wie z. B. Benzoesäure, p-Toluylsäure, Trimellitsäure und besonders 4-Carboxybenzaldehyd (4-CBA).CTA kann auch durch Hydrolyse von Polyalkylenterephthalaten, zum Beispiel von Polyethylenterephthalat, hergestellt werden.
• Das Reinigungsverfahren umfaßt normalerweise das Mischen der CTA mit einem wäßrigen Medium, was beiniedrigen Temperaturen zu einen Schlamm von CTA führt. Der CTA-Schlamm wird erwärmt, um die Terephthalsäure in dem wäßrigen Medium aufzulösen und somit eine wäßrige Terephthalsäurelösung zu liefern, welche organische Verunreinigungen enthalten kann, zum Beispiel 4-CBA. Diese wäßrige Lösung wird dann bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur mit Wasserstoff unter Reduktionsbedingungen in Kontakt gebracht, vorzugsweise in Gegenwart eines Katalysators, um auf chemischem Wege wenigstens einen Teil der Verunreinigungen zu reduzieren. Anschließend an die Behandlung mit Wasserstoff wird die Terephthalsäurelösung einem Kristallisationsverfahren unterworfen, in dem der Druck und die Temperatur der Lösung erniedrigt werden, was zur Bildung von PTA-Kristallen führt, welche dann zurückgewonnen werden. Wie zum Beispiel in den US Patenten Nr. 4500732 und 4405809 offenbart, besteht die herkömmliche Praxis darin, Wasser, das in dem Kristallisationsprozeß verdampft worden ist, zu einer für die Wiedergewinnung von Lösungsmittel dienenden Trommel zu leiten. Es ist ebenso aus US Patent Nr. 3584039 bekannt, das im Kristallisationsprozeß entstandene verdampfte Wasser zu kondensieren und das Kondensat zum Auflösen der CTA zurückzuführen.
• Um den CTA-Schlamm im wäßrigen Medium auf mindestens eine Temperatur zu erwärmen, bei der die Terephthalsäure sich in diesem Medium löst, wird Energie benötigt. Bisher wurde diese Energie wenigstens zum Teil gewonnen durch indirekten Wärmeaustausch eines Materials, wie z. B. Dampf oder Wasser, das wiederum von einer anderen Stufe des Verfahrens zur Terephthalsäureherstellung durch Verwenden einer Reihe von herkömmlichen Röhrenwärmeaustauschern abgeleitet worden ist. Die Bereitstellung von solchen Wärmeaustauschern in einem Verfahren zur Terephthalsäureherstellung verursacht erhebliche Investitionskosten. Ferner wird die Wärme durch eine Oberfläche übertragen und zwangsläufig begegnet man Wärmeverlusten in solchen Wärmeaustauschern.
• Es existieren weitere Probleme, die mit der Nutzung solcher Wärmeaustauscher in einem Herstellungsverfahren für Terephthalsäure verbunden sind. So könnte eine Rohrverstopfung auftreten, aufgrund der Tatsache, daß der Verfahrensstrom ein Schlamm eines Feststoffes in einer Flüssigphase ist. Überdies werden große Mengen an Wärmeübertragungsflüssigkeit benötigt um eine annehmbare Wärmeübertragung zu liefern. Das Deutsche Patent Nr. 289891 offenbart einen Vorschlag zum Überwinden des Problems der Rohrverstopfung durch Einsatz einer Reihe von sechs Wärmeaustauschern in denen der aus dem Kristallisationsverfahren abgeleitete Dampf zum Einsatz gebracht wird, um das Erwärmen der Suspension Wasser/Terephthalsäure zu bewirken.
• Die vorliegende Erfindung stellt Wege und Mittel bereit, mittels derer diese Probleme vermieden oder vermindert werden können.
• Dementsprechend liefert diese Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von gereinigter Terephthalsäure (PTA) aus roher Terephthalsäure (CTA), welche wenigstens eine organische Verunreinigung enthält, wobei das Verfahren folgende Schritte enthält: ein Mischen der CTA mit einem wäßrigen Medium um eine wäßrige CTA-Mischung zu bilden, ein Erwärmen der Mischung um im wesentlichen alle CTA in dem wäßrigen Medium zu lösen und auf diese Weise eine Lösung von CTA herzustellen, eine Hydrierung der wäßrigen CTA-Lösung um wenigstens einen Teil der organischen Verunreinigung auf dem chemischen Wege zu reduzieren und um einen wäßrigen Strom von gereinigter Terephthalsäure (PTA) zu bilden, sowie ein Verringern des Druckes und der Temperatur des wäßrigen PTA-Stroms um eine Kristallisation des PTA zu bewirken, wobei das Erwärmen der Mischung der CTA mit dem wäßrigen Medium wenigstens zum Teil durch ein Einführen von Dampf in die Mischung bewerkstelligt wird. wobei der Dampf eine höhere Temperatur aufweist als diejenige der besagten wäßrigen Mischung, dadurch gekennzeichnet, daß der so abgeleitete Dampf para-Toluylsäure enthält und mit der Hilfe von wenigstens zwei Dampfeinspritzstufen in die Mischung eingeführt wird, wobei eine jede mit Dampf aus der jeweiligen Stufe des Kristallisationsbereichs versorgt wird, auf solche Weise, daß Dampf aus einer Kristallisationsstufe mit einer höheren Temperatur und einem höheren Druck einer Einspritzvorrichtung zugeführt wird, welche stromabwärts gelegenen ist in Bezug auf eine Einspritzvorrichtung, die mit Dampf von einer Kristallisationsstufe mit einer niedrigeren Temperatur und einem niedrigeren Druck versorgt wird, wobei der Druck der CTA-Mischung erhöht wird während sie von der einen Dampfeinspritzstufe zu der nächsten übergeleitet wird.
• Vorzugsweise wird die wäßrige Mischung veranlaßt in Form eines Stromes zu fließen und der Dampf wird in den fließenden Strom eingeführt. CTA im wäßrigen Medium, egal ob sie in Form eines Schlammes oder einer Lösung vorliegt, wird hier als CTA-Strom bezeichnet.
• Durch Verringern oder Vermeiden einer Rohrverstopfung beim Erwärmen des CTA-Stroms, liefert die vorliegende Erfindung wesentliche Vorteile, dadurch daß hierbei ein effizienteres Erwärmen des CTA-Stroms erfolgt und die Wartung und die daraus folgenden Unterbrechungen des Verfahrens entsprechend verringert werden.
• Das Verwenden von Dampf, der aus dem Herstellungsverfahren der Terephthalsäure zurückgewonnen wird, ermöglicht es, zurückgewinnbare Energie vorteilhaft in dem Herstellungsverfahren der Terephthalsäure erneut zum Einsatz zu bringen, was zu einem wesentlichen Kostenvorteil führt.
• Wir schließen die Möglichkeit nicht aus, daß der Dampf seinerseits aus der Flüssigphase hergestellt wird, zum Beispiel als ein Ergebnis eines blitzartigen Verdampfens im Verlaufe des Übergangs der Flüssigphase von einem höheren zu einem niedrigeren Druck. Auch könnte der Dampf selber ein Bestandteil einer Zweiphasenmischung sein, welche die Dampfphase und eine Flüssigphase enthält, was z. B. bewerkstelligt werden kann als ein Ergebnis des Übergangs einer Flüssigphase von einem höheren zu einem niedrigeren Druck mit blitzartigem Verdampfen eines Teils der flüssigen Phase in die gasförmige Phase. In diesem Fall, kann die Zweiphasenmischung (gasförmige und flüssige Phasenbestandteile) mit dem CTA-Strom gemischt werden, um diesen zu erwärmen oder der Dampfphasenbestandteil kann zuerst von der Zweiphasenmischung abgetrennt werden und anschließend durch Mischen der Dampfphase mit dem CTA-Strom zum Erwärmen des CTA-Stroms verwendet werden. Somit kann in einer Ausführung der Erfindung der von dem Kristallisationsdruck bei einem vorgegebenen Druck abgeleitete Dampf zuerst kondensiert werden und in eine Mischungszone mit einem niedrigeren Druck überführt werden, unter einem gleichzeitigen blitzartigen Verdampfen, was zu einer Zweiphasenmischung mit Dampf, welcher durch blitzartiges Verdampfen hergestellt wird, sowie mit einer flüssigen Wasserphase führt, wobei diese Mischung dann anschließend zu dem CTA-Strom zugegeben wird, um letzteren zu erwärmen.
• Vorzugsweise wird der Dampf hergestellt durch Abtrennen von wenigstens einem Bestandteil aus dem PTA-Strom, der verschieden von Terephthalsäure ist, im Verlaufe der Verminderung des Druckes und der Temperatur zwecks Auslösens einer Kristallisation von PTA. Die Abgase werden zweckmäßigerweise durch Verdampfen von Wasser aus dem wäßrigen Terephthalsäurestrom gebildet, um Dampf zu erzeugen. Zweckmäßigerweise wird wenigstens ein Teil des abgetrennten Bestandteiles zurückgeführt und dem CTA-Strom zugeführt, wodurch ein Erwärmen des CTA-Stroms bewirkt wird. Durch das Zurückführen des abgetrennten Bestandteiles in den Prozeß hinein werden die Entsorgungsprobleme für den abgetrennten Bestandteil verringert. Der für das Zurückführen abgetrennte Bestandteil wird hier als Kreislaufstrom bezeichnet.
• Zusätzlich zum Erwärmen des CTA-Stroms durch Einführen von Dampf in denselben, kann das Erwärmen des Dampfes auch durch eine oder mehrere herkömmliche Wärmeaustauscher herbeigeführt werden. In einer solchen Anordnung liefern die herkömmlichen Wärmeaustauscher nur einen Teil der Heizleistung, daher werden die Probleme, die mit der Nutzung von solchen Austauschern verbunden sind, auch vermindert im Vergleich mit einem Verfahren bei dem die gesamte Wärmeleistung auf herkömmliche Weise bereitgestellt wird.
• Vorzugsweise wird, verglichen mit der Wärmeenergie, die zum Auflösen von CTA in dem wäßrigen Medium benötigt wird, und mit der gesamten gelieferten Zufuhr von Wärmeenergie, die durch die direkte Einführung des Dampfes und durch den/die Wärmeaustauscher geliefert wird, mindestens 15%, lieber noch mindestens 30% und am Besten mindestens 50% durch Dampf geliefert.
• Der zurückgeführte Strom kann zugegeben werden zu dem CTA-Strom, vorzugsweise zu dem Schlamm, an dem Punkt wo die CTA mit dem wäßrigen Medium gemischt wird, oder kurz danach. Der zurückgeführte Strom kann verwendet werden um den CTA-Schlamm vorzuheizen, wodurch die Menge an zusätzlicher Energie vermindert wird, welche benötigt wird um denselben auf die Temperatur zu erwärmen, bei der die Terephthalsäure sich in dem wäßrigen Medium auflöst.
• Zweckmäßigerweise wird der CTA-Strom auf die im wesentlich gleiche Temperatur erhitzt, bei der die Reduktion durchgeführt wird.
• Der Reduktionsschritt wird zweckmäßigerweise dadurch ausgeführt, daß der Strom der Terephthalsäure durch ein Katalysatorbett geleitet wird, vorzugsweise ein Fließbett mit einem heterogen Katalysator. Der heterogene Katalysator kann ein sich auf einem Träger befindlicher Katalysator aus Edelmetall sein, zum Beispiel Platin und/oder vorzugsweise Palladium auf einem inerten Träger, zum Beispiel auf Kohlenstoff. Die Reduktion wird zweckmäßigerweise bei einer Temperatur von 250 bis 350ºC und einem Wasserstoffpartialdruck von 10 bara, vorzugsweise zwischen 1 und 50 bara, und am besten zwischen 5 und 25 bara durchgeführt. Der Gesamtdruck im Systems ist geeigneterweise 50 bis 100 bara. Der Terephthalsäurestrom, der durch die Reduktionsstufe durchgeleitet werden soll enthält passenderweise 20 bis 50 Gewichtsprozente an Terephthalsäure.
• Der Druck des Terephthalsäurestromes nach der Reduktion wird in geeignetem Umfang erniedrigt, wodurch der Dampf, so wie es erwünscht wird, auf eine Temperatur von 100 bis 250ºC, vorzugsweise von 100 bis 210ºC abgekühlt wird, um einen Schlamm von PTA in einer wäßrigen Lösung zu liefern.
• Der Druck wird vorzugsweise vermindert durch ein Hindurchführen des PTA-Stroms durch eine Reihe von wenigstens 2 Druckverminderungsbehältern, zum Beispiel von Kristallisationsaggregaten, in denen wenigstens ein Teil des wäßrigen Mediums als ein Kreisrücklaufstrom abgetrennt wird, zum Beispiel durch Verdampfen. Die Druckverminderungsbehälter werden vorzugsweise bei einem Druck und einer Temperatur betrieben werden, die nicht höher als die der Hydrierungsstufe sind.
• Jeder Druckverminderungsbehälter wird vorzugsweise bei einem Druck und einer Temperatur betrieben, die niedriger als die in dem vorhergehenden Behälter sind, oder speziell für den ersten Behälter, die nicht höher als die des Hydrierungsreaktors sind, was zu einem stufenweisen Abkühlen des PTA-Stroms sowie zum Herstellen von fester PTA führt.
• Der Dampf, der zu der stromabwärts gelegenen Einspritzvorrichtung zugegeben wird, wird vorzugsweise aus dem ersten Kristallisationsbehälter zurückgewonnen, in welchen der PTA-Strom nach Verlassen der Hydrierungsstufe eingeleitet wird. Die Rückgewinnung aus einem solchen Behälter erlaubt die Rückgewinnung von einer hochwertigen Wärme.
• Zweckmäßigerweise hat der einzuspritzende Dampf einen Druck von wenigstens 1 bara, vorzugsweise von wenigstens 10 bara, noch lieber von wenigstens 20 bara und insbesondere von wenigstens 40 bara, sowie eine Temperatur von wenigstens 100ºC, vorzugsweise von wenigstens 140ºC und insbesondere von wenigstens 160ºC.
• Der Dampf kann unter jeder gewünschten Durchflußgeschwindigkeit zurückgeführt werden, jedoch kann die Geschwindigkeit durch Aufteilen der Dampfzufuhr vermindert werden. um einerseits einen Kreislaufstrom zum Erwärmen des CTA-Stroms zu liefern und andererseits einen zweiten Strom, der geeignet ist für den Einsatz beim Vorhitzen von anderen Stufen des Herstellungsverfahrens für die Terephthalsäure oder beim Energierückgewinnungsverfahren.
• Durch das Zurückführen des Dampfes in den CTA-Strom hinein, kann es dort zum Aufbau von gewissen Materialien kommen, welche in dem abgetrennten Bestandteil im Innern des Systems enthalten sind. Derartige Materialien können durch geeignete Reinigungsmechanismen entfernt werden und können weiter bearbeitet werden oder, so wie erfordert, beseitigt werden.
• Ein bevorzugter Reinigungsmechanismus umfaßt das Einleiten des CTA-Stroms in einen Behälter, in dem sich ein freier oberer Raum befindet, und das Entfernen von gasförmigen Materialien in dem freien oberen Raum und aus dem Behälter, zum Beispiel von nicht kondensierbaren Produkten. Jeder solche Reinigungsmechanismus sollte an einem Punkt stromabwärts des Punktes, an dem der Dampf in den Strom der rohen Terephthalsäure eingeführt wird, zum Einsatz kommen.
• In einer Durchführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von gereinigter Terephthalsäure (PTA) bereitgestellt, das folgende Schritte enthält:
• (a) Bildung eines wäßrigen Schlammes von roher Terephthalsäure (CTA), welcher unter anderem 4-Carboxybenzaldehyd und p-Toluylsäure enthält, unter Einsatz von Wasser, von dem wenigstens ein Teil zurückgeführt wird und das p-Toluylsäure enthält, zusätzlich zu der schon in der CTA vorhandenen, und Erwärmen des Schlammes um eine wäßrige CTA-Lösung mit einem äquivalenten Gesamtgehalt an p-Toluylsäure von wenigstens 3000 ppmw in Bezug auf den CTA-Gehalt in der Lösung zu erzeugen;
• (b) Vornahme einer Hydrierung an der wäßrigen CTA-Lösung, um, unter anderem, wenigstens einen Teil des 4-CBA-Gehaltes der CTA in p-Toluylsäure umzuwandeln;
• (c) Durchführen einer kontrollierten stufenweisen Kristallisation der hydrierten Lösung, um PTA zum Kristallisieren zu bringen;
• (d) Beenden des Kristallisationsvorgangs bei einer erhöhten Temperatur und einem erhöhtem Druck, derart daß die kristallisierte TA nicht mehr als ungefähr 150 ppmw an p- Toluylsäure enthält;
• (e) die gereinigte TA wird einem Abtrennungs- und Waschverfahren unterworfen, in welchem die gereinigte TA von der Mutterlauge abgetrennt, gewaschen und von der Waschflüssigkeit getrennt wird, um eine Masse von PTA-Kristallen abzuleiten, wobei eine solche Abtrennung und ein solches Waschen in einer Zone bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck durchgeführt werden, derart daß der Gehalt an p-Toluylsäure der abgetrennten und gewaschenen PTA auf einem Niveau gehalten wird, der nicht größer als 150 ppmw in Bezug auf die PTA ist:
• (f) wenigstens ein Teil der in Schritt (e) von der PTA abgetrennten Mutterlauge wird zusammen mit wenigstens einem Teil ihres Gehaltes an p-Toluylsäure zu dem Schritt (a) zurückgeführt, wodurch die zurückgeführte Mutterlauge das in dem Schritt (a) verwendete zurückgeführte Wasser bildet; und
• (g) der p-Toluylsäure enthaltende Dampf, der von den entsprechenden Stufen aus Schritt (c) abgeleitet worden ist, wird mit dem Schlamm aus Schritt (a) kombiniert, um ein Erwärmen desselben zu bewirken.
• Im Lauf der Durchführung der Reinigungsreaktion liegt para-Toluylsäure vor und wird auch durch die Hydrierung von 4-CBA gebildet. Para-Toluylsäure ist wesentlich löslicher in Wasser als Terephthalsäure, was bedeutet, daß eine kontrollierte Kristallisation der sich aus der Hydrierungsreaktion ergebenden Lösung das Ausfällen der Terephthalsäure in der Art erlaubt, daß nur eine kleine Menge von para-Toluylsäure (typischerweise in der Größenordnung von 150, besser noch von 120 ppmw oder weniger, bezogen auf die Menge an fester Terephthalsäure) mitausgefällt wird und daß die übrige para-Toluylsäure in der Lösung zurückbleibt. Normalerweise ist der Gehalt an para-Toluylsäure oder an seinem Vorgänger (4-CBA), welcher in der zu hydrierenden Lösung geduldet werden kann, durch den Bedarf begrenzt, ein gereinigtes Terephthalsäureprodukt mit einem vorgegebenen para- Toluylsäuregehalt von nicht mehr als typischerweise 150 ppmw, und vorzugsweise 120 ppmw zu sichern.
• Bei der herkömmlichen Terephthalsäureherstellung wird die para-Toluylsäure, die nach der Reinigungsreaktion in der wäßrigen CTA-Lösung vorliegt, aus zwei Quellen abgeleitet. Eine solche Quelle ist die para-Toluylsäure, die im Verlauf der Flüssigphasenoxidation von para-Xylen hergestellt wird. Eine andere Quelle für die para- Toluylsäure ist 4-CBA, welches sich aus der unvollständigen Oxidation von para-Xylen ergibt und von welchem ein wesentlicher Teil zu para-Toluylsäure umgewandelt wird wenn es der Hydrierung im Verlaufe der Reinigung der rohen Terephthalsäure ausgesetzt wird. Somit kann man davon ausgehen, daß die wäßrige CTA-Lösung, die der Reinigungsreaktion zugegeben wird, eine "äquivalente Gesamtmenge an p-Toluylsäure" enthält, nämlich die p-Toluylsäure, die tatsächlich vorhanden ist und diejenige, die abgeleitet wird aus einem Vorgänger, z. B. 4-CBA. Bei der herkömmlichen Terephthalsäureherstellung, würde man nicht ins Auge fassen unnotwendigerweise p-Toluylsäure in das Verfahren einzuführen, z. B. durch Verwenden von Dampf der aus dem Kristallisationsvorgang abgeleitet wird und der unausweichlich p- Toluylsäure enthalten wird.
• In der Reinigungsstufe, wie sie herkömmlicherweise durchgeführt wird, verwendet man eine relativ große Menge an entmineralisiertem Wasser, besonders als Lösungsmittel für die rohe Terephthalsäure, und als Waschlösung für die gereinigte Terephthalsäure. Derartiges Wasser wird kontaminiert und kann im Hinblick auf die Entsorgung Probleme aufwerfen und, wenn es weggeworfen wird, kann dies den Verlust von möglicherweise nützlichen Materialien implizieren, wie zum Beispiel von Terephthalsäure und/oder von dessen Vorgängern.
• Unser früheres Patent EP-A-498591 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Terephthalsäure durch die Flüssigphasenoxidation von para-Xylen, in welchem Mutterlauge (hauptsächlich Wasser enthaltend) behandelt wird, welche anschließend an die normale Kristallisation von gereinigter Terephthalsäure in der Reinigungsstufe erhalten wird, um weitere Terephthalsäure (und mitausgefällte p-Toluylsäure) zurückzugewinnen. Die zurückbleibende Mutterlauge enthält hauptsächlich Wasser und sie wird wenigstens zum Teil zurückgeführt für das Auflösen von roher Terephthalsäure vor der Hydrierung derselben. Die zurückbleibende Mutterlauge oder ein Teil davon kann weiter auf eine Temperatur im Bereich von 15ºC bis 100ºC abgekühlt werden oder abgetrennt werden, zum Beispiel durch Filtrieren, um einen weniger reinen Niederschlag an Terephthalsäure und eine zweite Mutterlauge zu erzeugen. Mutterlauge, die von dieser Abtrennung stammt und/oder der weniger reine Niederschlag können ebenso, wenn gewünscht, zurückgeführt werden, wie dies in EP-A-498591 offenbart wird.
• Das Zurückführen der Mutterlauge führt unvermeidlich wieder p-Toluylsäure in das Verfahren ein. Die zusätzliche p-Toluylsäure kann jedoch toleriert werden, solange noch ein Gehalt von nicht mehr als 150 ppmw (noch lieber von nicht mehr als 120 ppmw) an p- Toluylsäure-Verunreinigung in der gereinigten Terephthalsäure verzeichnet wird, dadurch daß man das Kristallisationsverfahren derart zuschneidert, daß die verschiedenen Stufen der Druckminderungen zu Terephthalsäure mit der gewünschten Reinheit führen. Besonders das Kristallisationsverfahren wird so zugeschnitten, daß die Menge an p-Toluylsäure, die zusammen mit Terephthalsäure ausgefällt wird, begrenzt wird, und ein wichtiger Faktor in diesem Zusammenhang ist das Festlegen der Temperatur der letzen Kristallisationsstufe auf einen Wert bei dem die p-Toluylsäure in der wäßrigen Mutterlauge noch relativ löslich ist. Eine geeignete Temperatur für diesen Zweck wird bei mindestens 160ºC, z. B. 170ºC oder höher liegen.
• Bei der Durchführung des Herstellungsverfahrens der Terephthalsäure unter Einsatz von zurückgeführter wäßriger Mutterlauge, die p-Toluylsäure enthält, um das Schlämmen von CTA vor dem Hydrierungsverfahren zu bewirken, und durch Zuschneidern des Kristallisationsverfahrens, um den Gehalt an p-Toluylsäure in der gereinigten Terephthalsäure auf 150 ppmw oder weniger (relativ zu der festen gereinigten Terephthalsäure) zu begrenzen, kann die Verwendung von Dampf, der aus den Kristallisationsverfahren abgeleitet worden ist, eher für das Erwärmen des CTA-Schlamms toleriert werden, auch wenn der so erhaltene Dampf unausweichlich p-Toluylsäure enthält. Wenn das Verfahren in einem System durchgeführt wird, in dem Mutterlauge mit p-Toluylsäure zurückgeführt und mit CTA vereinigt wird, dann stellt der Gehalt an p-Toluylsäure, die über den Weg des aus dem Kristallisationsverfahren zurückgewonnenen Dampfes wieder ins System eingeführt wird, nur eine verhältnismäßig geringe Menge der äquivalenten Gesamtmenge an p-Toluylsäure dar, die in das Reinigungsverfahren hereinkommt; zum Beispiel kann die äquivalente Gesamtmenge an p-Toluylsäure der wäßrigen CTA-Lösung vor der Hydrierung wenigstens 3000 ppmw p-Toluylsäureäquivalent enthalten, zum Beispiel wenigstens 3500 ppmw und hinauf bis zu beispielsweise 7000 ppmw betragen. Im Gegensatz hierzu, wenn Dampf, der bei einem herkömmlichen Verfahren zur PTA-Herstellung aus dem Kristallisationsverfahren abgeleitet worden ist, direkt verwendet würde um den CTA-Schlamm zu erwärmen, dann würde die p-Toluylsäure, die unter diesen Umständen wieder in das System eingeführt wird, eine wesentlich größere Menge der äquivalenten Gesamtmenge an p- Toluylsäure, die in das Reinigungsverfahren eintritt, ausmachen.
• Vorzugsweise sind in Schritt (e) des obenerwähnten weiteren Aspektes der Erfindung die Abtrennungs- und Waschverfahren integriert, d. h. sie werden innerhalb der gleichen Ausrüstungsabteilung durchgeführt, ohne ein zwischenzeitliches Schlämmen der Terephthalsäure in Wasser vor dem Waschschritt. Vorteilhafterweise wird das integrierte Abtrennungsverfahren nach Schritt (e) unter erhöhten Druckbedingungen ausgeführt, unter Einsatz eines in Betracht kommenden Bandfiltersystems, wie z. B. eines Pannevis-Filters. Die CTA wird typischerweise erzielt durch Oxidation von p-Xylen in Gegenwart eines Sauerstoff enthaltenden Gases, zum Beispiel Luft, und eines Brom enthaltenden Katalysators, der vorzugsweise ein Schwermetall wie etwa Mangan oder Kobalt enthält, dies in einer flüssigen Reaktionsphase, die eine organische Carboxylsäure enthält. Die organische Carboxylsäure enthält vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatome. Essigsäure ist besonders geeignet.
• Dort wo die CTA als ein Schlamm in einem Reaktionsmedium hergestellt wird, kann im wesentlichen die gesamte Menge an CTA von dem Reaktionsmedium abgetrennt werden, zum Beispiel durch einen Vakuumdrehfilter, getrocknet werden und dann mit einem wäßrigen Medium vermischt werden um den Terephthalsäurestrom herzustellen. Jedoch wird es bevorzugt den Terephthalsäurestrom durch Verschiebung des Reaktionsmediums durch ein wäßriges Medium in einem kontinuierlichen Gegenstromwasch- und Filtrationsverfahren herzustellen, so wie dies in unserem früheren Patent EP-A-502628 offenbart worden ist.
• Zweckmäßigerweise wird die Oxidation bei einem Druck von 5 bis 30 bara durchgeführt, dies vorzugsweise bei einer Sauerstoffkonzentration von 0 bis 8% in dem den Reaktor verlassenden Gas und bei einer Temperatur von 150 bis 250ºC. Es ist passenderweise ein kontinuierlicher Prozeß und er wird vorzugsweise in einem mit einer Rührvorrichtung versehenen Reaktor durchgeführt.
• Die Oxidationsreaktion ist exotherm und die Wärme der Reaktion kann auf passende Art und Weise durch Abtrennen von Wasser und Carboxylsäure aus dem Reaktionsmedium entfernt werden. Dies liefert ebenso einen Weg mittel s dessen das Reaktionswasser entfernt werden kann. Der Dampf der Carboxylsäure und des Wassers kann auch andere Gase, wie z. B. Sauerstoff, enthalten. Dieser Dampf wird vorzugsweise destilliert, um Wasser daraus zu entfernen um eine Carboxylsäure mit einem niedrigeren Wassergehalt zu liefern, welche wünschenswerterweise in den Oxidationsreaktor zurückgeführt wird.
• Anstelle der Herstellung von para-Xylen über die Flüssigphasenoxidation, kann die CTA hergeleitet werden durch eine Behandlung eines Polyalkylenterephthalats, zum Beispiel mittels eines Verfahrens wie etwa demjenigen, der in unserer früheren Europäischen Patentanmeldung Nr. 92311421.9 offenbart worden ist.
• Das Reinigungsverfahren kann in zwei Stufen geführt werden, nämlich einer ersten Stufe, in welcher wenigstens ein Teil des 4-CBA-Gehaltes der CTA zu Terephthalsäure mittels eines geeigneten Oxidationsmittels (welches in der Dampfphase vorliegen kann, z. B. Sauerstoffgas, oder in der Flüssigphase) oxidiert wird, sowie einer zweiten Stufe in welcher die CTA der obenerwähnten Hydrierungsbehandlung unterworfen wird (was dazu dient Verunreinigungen in der Form von sogenannten Farbkörpern in solche Formen umzuwandeln, die im Endprodukt toleriert werden können). Wo ein solches Zweistufen-Verfahren zum Einsatz kommt, wird die CTA normalerweise aufgelöst um im Vorfeld der ersten Stufe eine wäßrige Lösung zu bilden, und das Erwärmen des wäßrigen Mediums zur Unterstützung der Auflösung wird durch Einführen von heißen Dampf in die CTA-Mischung hervorgerufen.
• Der Dampf kann mit der Hilfe irgendeines geeigneten Weges in den CTA-Strom eingespritzt werden. Ein besonders geeigneter Weg und ein weiterer Aspekt der Erfindung beinhaltet eine Einlaßvorrichtung zur Durchführung eines intensiven Mischens des Verfahrensstroms mit einer Flüssigkeit, wobei diese Vorrichtung ein sich in Längsrichtung erstreckendes Hohlraumbauteil aufweist, durch das der Verfahrensstrom hindurchfließen kann und wobei diese Vorrichtung Einlaßwege in Verbindung mit dem Inneren des Hohlraumbauteil besitzt, um die Flüssigkeit aufzunehmen, sowie ein Sieb, das innerhalb dieses Bauteils angeordnet ist und für die Flüssigkeit durchlässig ist, derart daß die Flüssigkeit durch das Sieb hindurchtritt und dadurch mit dem Verfahrensstrom in Kontakt kommt und mit demselben intensiv vermischt wird.
• Üblicherweise erstreckt sich das Sieb im Innern des Hohlraumbauteils in Längsrichtung.
• Diese Vorrichtung verschafft einen wirksamen Kontakt zwischen dem Verfahrensstrom und der Flüssigkeit, weil das Sieb dazu dient den Fluß der Flüssigkeit zu unterbrechen und in Wirklichkeit ein große Anzahl von kleinen Flüssigkeitsströmen in dem Verfahrensstrom liefert. Sie ist besonders nützlich zum Mischen eines Terephthalsäure enthaltenden Verfahrensstromes in einem wäßrigen Medium und einer Dampf enthaltenden Flüssigkeit.
• Wünschenswerterweise ist das Hohlraumbauteil in seinem Querschnitt im wesentlichen zylindrisch entlang wenigstens eines Teiles seiner Länge ausgebildet, und vorzugsweise entlang seiner gesamten Länge, was die Unterbringung in Rohrleitungen vereinfacht, von denen die Mehrzahl zylindrisch ist, zum Beispiel in den chemischen Fabriken.
• Wünschenswerterweise ist das Sieb konzentrisch im Innern des Hohlraumbauteils angeordnet. Geeigneterweise ist das Sieb ein Hohlraumkörper mit einer Vielzahl von Öffnungen. Der Hohlraumkörper ist wünschenswerterweise von der gleichen Form wie das Hohlraumbauteil, jedoch mit einem verminderten Querschnitt, und enthält vorzugsweise ein zylindrisches Glied.
• Geeigneterweise werden die Öffnungen in einer gleichmäßigen Anordnung in dem Hohlraumkörper verteilt. In Fällen wo der Hohlraumkörper zylindrisch ist, werden die Öffnungen bevorzugt in einer Folge von um den Umfang herum angeordneten Ringen von Öffnungen vorgesehen, wobei die Öffnungen auf jedem Ring in gleichmäßigen Abständen um den zylindrischen Körper herum verteilt sind und die Ringe selbst in gleichmäßigen Abständen entlang der Länge des Körpers verteilt sind. Wünschenswerterweise sind die Öffnungen in irgendeinem einzelnen Ring von denjenigen in einem benachbarten Ring von Öffnungen in der Richtung des Umfanges versetzt.
• Die Öffnungen in dem Körper werden bevorzugt unter einem derartigen Winkel in dem Körper angeordnet, daß, bei dem Einsatz, der Winkel (a) zwischen der Flußrichtung der Flüssigkeit und derjenigen des Verfahrensstroms nicht größer als 90º und vorzugsweise nicht größer als 75º ist.
• Da das Sieb durchlässig für die Flüssigkeit ist, wird es wünschenswerterweise auf solche Art und Weise im Innern des Hohlraumes angeordnet, daß höchstens ein kleiner Teil des Verfahrensstroms mit der Flüssigkeit in Berührung kommt, bevor die Flüssigkeit durch das Sieb hindurch tritt.
• Diese Vorrichtung kann als ein Einbauteil in herkömmlichen Rohrleitungen eingesetzt werden, besonders in chemischen Fabriken, und sie wird geeigneterweise eine solche Form und solche Abmessungen besitzen, daß der Fluß des Verfahrensstroms im wesentlichen ununterbrochen sein wird.
• Die Erfindung wird nun über den Weg eines lediglich als solches geltenden Beispiels und nur unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, welch letztere folgende Darstellungen sind:
• Abb. 1 ist ein Flußdiagramm und zeigt die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Form einer Anlage für die Herstellung von Terephthalsäure;
• Abb. 2 ist eine schematische Darstellung in einem Längsschnitt einer Vorrichtung zum Einspritzen von Dampf in einen Schlamm von CTA in Wasser; und
• Abb. 3 ist eine schematische Ansicht und illustriert den Einsatz einer Dampfeinspritzung an einer gewissen Anzahl von Punkten in den Fluß eines wäßrigen CTA- Schlamms.
• In Abb. 1 wird ein Reaktor A über die Leitung 1 beschickt mit para-Xylen und mit Essigsäure, die einen Kobalt-, Mangan- und Bromionen aufweisenden aufgelösten Katalysator enthält, und über die Leitung 2 mit Luft beliefert. Der Reaktor A wird bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck betrieben. Das Produkt aus Reaktor A wird über die Leitung 3 zur der Kristallisationsstufe B geleitet. Die Temperatur in dem Reaktor A wird reguliert durch Abziehen einer Mischung von Essigsäure und Wasserdampf aus dem Reaktor und Zuleitung der Mischung zu einem Kondensationssystem C über die Leitung 4. Das gesamte Kondensat oder der größte Teil desselben wird über die Leitung 5 zu dem Reaktor zurückgeführt unter Abzug von nicht kondensierbaren Bestandteilen über die Leitung 6. Um den Wassergehalt in dem Reaktor A zu kontrollieren, wird ein Teil des Kondensats über die Leitungen 7 und 7a aus dem Kondensationssystem entfernt und zu einer Destillationskolonne D geleitet.
• In der Kristallisationsstufe B wird die Temperatur auf ungefähr 75ºC bis 120ºC erniedrigt und der auf diese Weise erzeugte Schlamm, mit der kristalline CTA enthaltenden Mutterlauge, wird zu der Filtrationsstufe F überführt, in welcher die integrierten Abtrennungs- und Waschverfahren durchgeführt werden können, so wie dies in unserem früheren Patent EP-A-502628 beschrieben worden ist. Die aus Stufe E zurückgewonnene Mutterlauge wird zum Teil über die Leitung 8 zum Reaktor A zurückgeführt, normalerweise nach vorherigem Mischen mit dem frischen Katalysator, para-Xylen und Essigsäure, die in der Leitung 1 enthalten sind. Die verbleibende Mutterlauge wird über die Leitung 8a zu einer Verdampfungsstufe F geleitet, in welcher Essigsäure zurückgewonnen wird und über die Leitungen 9 und 7a zu der Destillationskolonne D geführt wird. Im Rahmen der Reinigung werden Nebenprodukte und andere Materialien über den Strom 10 abgezogen. Essigsäure, die aus der Destillationskolonne zurückgewonnen wird, kann wenigstens zum Teil über die Leitung 27 in den Reaktor A zurückgeführt werden.
• Aus der Filtrationsstufe E werden feste CTA-Kristalle über den Strom 11 zu einem Behälter für die Wiederaufschlämmung G geleitet, in dem die Kristalle wieder mit Wasser aufgeschlämmt werden, das aus der Destillationskolonne D über den Strom 12 wiedergewonnen worden ist und mit anderem Wasser, das über den Strom 13 zurückgeführte Mutterlösung sein kann, über den Strom 14 zurückgeführte Mutterlauge, über den Strom 15 zugeführtes entmineralisiertes Wasser und Dampf aus dem Kristallisationsbereich K1, K2, wie weiter unten hierin beschrieben wird.
• Die Suspension von CTA in Wasser, die in Schritt G hergestellt worden ist, wird, um eine Lösung zu bilden, in dem Bereich G und/oder H auf eine Temperatur von zum Beispiel 250ºC bis 350ºC erwärmt, dies unter Verwendung von Dampf, der aus dem Kristallisationsbereich K1, K2 abgeleitet worden ist. Die Lösung wird zum Reaktor J geleitet, in welchem sie mit Wasserstoff über einem Festbettkatalysator mit Palladium bei erhöhtem Druck zur Reaktion gebracht wird, um auf diese Weise Verunreinigungen umzuwandeln und/oder andere unerwünschte Verunreinigungen, wie z. B. Farbkörper, in Verbindungen zu verwandelt, welche in dem Endprodukt toleriert werden können. Die Lösung wird dann zu dem Kristallisationsbereich K1, K2 geleitet, in dem PTA auskristallisiert wird.
• Innerhalb des Kristallisationsbereichs werden der Druck und die Temperatur der Lösung erniedrigt, mit einer sich daraus ergebenden Verdampfung von Dampf, der zweckmäßigerweise zurück in einen Behälter für die Wiederaufschlämmung G und in den Schlamm von CTA in Wasser und/oder in den Bereich H geleitet wird, so wie dies hierin weiter unten beschrieben wird, und kann zum Teil gereinigt werden oder zu anderen Stufen des PTA-Herstellungsverfahren durch die Leitungen 18 und 24 überführt werden. Die Temperatur, auf welche die Lösung in dem Kristallisationsbereich K1, K2 abgekühlt wird und die Schnelligkeit des Abkühlens werden angepaßt um die angemessene Reinheit des gewünschten Terephthalsäureproduktes zu gewährleisten.
• PTA wird abgetrennt, gewaschen und in Stufe L getrocknet, welche passenderweise eine Zentrifuge oder ein Filter und ein Rotationstrockner oder ein Fließbetttrockner ist. Die Stufe L enthält üblicherweise eine integrierte Abtrennungs- und Waschstufe in der Form einer kontinuierlichen Band- oder Riemenfiltereinheit, wie z. B. eines Pannevis-Filters, von der Ausführung wie sie allgemein gesehen in "Filtration and Separation" (Seite 176 ff., März/April 1979) und in unserem früheren Patent EP-A-502628 beschrieben worden ist. Das PTA-Produkt wird aus Stufe L über die Leitung 16 wiedergewonnen und die Mutterlauge aus der Abtrennung wird über die Leitung 17 zu der Wiedergewinnungsstufe M geleitet, in welcher die Lauge eingedampft oder vorzugsweise weiter abgekühlt wird, um die Wiedergewinnung von weiteren Feststoffen zu gestatten, welche mit dem Strom 19 zu dem Reaktor A zurückgeleitet werden können. Die aus der Stufe M wiedergewonnene Mutterlauge kann wenigstens zum Teil über die Leitung 20 zurück zu der Destillationskolonne D geleitet werden, zum Teil über den Strom 14 zu dem Bereich der Wiederaufschlämmung G zurückgeführt werden und zum Teil über den Strom 21 gereinigt werden. Vorzugsweise, wenn ein Eindampfen zum Einsatz kommt, wird das verdampfte Wasser zurück zu der Stufe der Wiederaufschlämmung G geführt, um mit der CTA gemischt zu werden.
• Die illustrierte Ausführung wird dargestellt mit zwei Kristallisationsstufen K1 und K2, man wird aber beurteilen können, daß es eine größere Anzahl sein kann. Die Kristallisationsstufe K1 wird bei einem höheren Druck und einer höheren Temperatur als bei der Kristallisationsstufe K2 betrieben. Der Dampf von K1 kann zurück zu dem Behälter für die Wiederaufschlämmung G und/oder zu dem Bereich H geleitet werden, getrennt durch die Leitungen 22 und 23, bzw. ohne ein Vermischen des Dampfes aus K1 und K2, oder er kann zum Teil gereinigt werden oder über die Leitungen 18 und 24 zu anderen Stufen des PTA- Herstellungsverfahrens weitergeleitet werden. Da der Dampf aus K1 unter einem höheren Druck und einer höheren Temperatur als der Dampf aus K2 steht, wird dieser vorzugsweise zu dem Behälter für die Wiederaufschlämmung G oder zu dem Bereich H zurückgeleitet, und zwar zu einem Punkt der stromabwärts liegt im Verhältnis zu dem Punkt, an dem Dampf von der Kristallisationsstufe K2 zurückgeleitet wird.
• Irgendein Dampf, der über die Leitungen 18 und 24 gereinigt oder anderswo verwendet wird, kann, wenn gewünscht, zu einem einzelnen Strom vereinigt werden.
• Im Gegensatz zu herkömmlichen Praktiken, bei denen die in dem Behälter für die Wiederaufschlämmung hergestellte Suspension aus CTA und Wasser indirekt durch Wärmeaustausch mit einer Heizflüssigkeit wie z. B. Dampf erwärmt wird, vollzieht die vorliegende Erfindung ein Erwärmen der Suspension durch Einspritzen des Wärmemediums direkt in die Suspension und entsprechend einem bevorzugten Merkmal der Erfindung besteht das Wärmemedium aus Dampf, der direkt aus dem Kristallisationsbereich K1, K2 hergeleitet wird (d. h. ohne jegliche Zwischenkondensation und jegliches intermediäres Wiederaufheizen). Das Einspritzen des Wärmemediums kann wirkungsvoll mittels der in Abb. 2 gezeigten Vorrichtung an jeder geeigneten Stelle in den Bereichen G und H durchgeführt werden.
• Wie gezeigt, umfaßt die Vorrichtung 30 ein röhrenförmiges Gehäuse 31 von zylindrischem Querschnitt. Im Innern desselben ist ein axialer röhrenförmiger Leitungskanal 33, auch von zylindrischem Querschnitt, montiert und es fließt ein axial ausgerichteter Verfahrensstrom, der eine Suspension von CTA in Wasser enthält, in der Richtung des Pfeiles X. Das Gehäuse 31 hat eine Einlaßöffnung 32, die quer im Verhältnis zu der Achse des Gehäuses angeordnet ist und durch die der Dampf, der in den CTA/Wasser- Strom eingespritzt werden soll, eingeführt wird. Der röhrenförmige Leitungskanal 33 ist innerhalb des Gehäuses 31 in konzentrischem Verhältnis zu demselben montiert und besitzt einen kleineren Durchmesser, derart, daß eine ringförmige Kammer 40 festgelegt wird. Der Leitungskanal 33 besitzt die Form eines Venturis, und der Venturihals ist mit einer Reihe von Öffnungen 34 perforiert, welche um den Umfang herum und axial zu dem Leitungskanal verteilt sind. Typischerweise ist die Größe der Öffnungen 34 zwischen 3 und 8 mm, vorzugsweise zwischen 4 bis 6 mm groß. Der Dampf, der in die Kammer 40 eintritt, wird hierdurch über den Leitungskanal 33 verteilt und dringt über die Öffnungen 34 in das Innere des Leitungskanals ein. Beim Eintritt in das Innere des Leitungskanales dringt der Dampf in den Verfahrensstrom ein und mischt sich intensiv mit demselben, um eine wirksame Wärmeübertragung auf die CTA/Wasser-Suspension zu bewirken. Experimentelle Versuche zeigen, daß die Geschwindigkeiten der Dampfeinspritzung in einem Bereich von 30 bis 200 m/s üblicherweise annehmbar sind, mit einem Vorzug für Geschwindigkeiten der Dampfeinspritzung zwischen 50 und 150 m/s. Druckunterschiede zwischen dem Verfahrensstrom und dem eingespritzten Dampf können so gering sein wie 0,3 bar, betragen aber vorzugsweise 0,5 bar oder darüber. Die Öffnungen 34 werden so ausgerichtet, daß ihre Achsen in schräger Richtung (unter einem Winkel α) verlaufen in Bezug auf die Richtung X des Flusses des CTA/Wasser-Stroms durch den Leitungskanal 33 hindurch. Der Winkel α ist gewöhnlich nicht größer als 75º. Die Anzahl der Öffnungen 34 wird von Überlegungen bezüglich des Massenausgleiches bestimmt. Das Gehäuse 31 ist an jedem Ende mit Flanschen 36 ausgestattet, um die Vorrichtung in die Lage zu versetzen in eine Transportrohrleitung für die Beförderung von CTA-Schlamm eingebunden zu werden.
• Der Venturibereich dient dazu eine örtliche Verringerung des Druckes des CTA- Schlamms in der Umgebung der Dampfeinführung zu besorgen, mit einer dahergehenden Zunahme der Schlammgeschwindigkeit. Der Dampfdruck muß größer sein als der Schlammdruck. Gewöhnlich wird der Dampf aus den Quellen hergeleitet, die den Dampf unter einem genügenden Druck für diesen Zweck herstellen, wenn aber der Dampfdruck unzulänglich ist, kann der Dampf, vor der Einführung in die Vorrichtung 30, vorkomprimiert werden.
• Bezugnehmend auf Abb. 3, wird eine Anordnung zum Ausführen der Dampfeinspritzung dargestellt. Wie gezeigt, wird die Mischung anschließend an das Mischen der CTA mit dem wäßrigen Medium (z. B. Wasser mit einigen Verunreinigungen, wie zum Beispiel anwesende para-Toluylsäure) in dem Behälter für die Wiederaufschlämmung G dazu gezwungen als einen Strom entlang einer Rohrleitung durch eine Anzahl von Vorrichtungen zur Dampfeinspritzung 30a, 30b, jede wie in Abb. 2 dargestellt, und einen Wärmeaustauscher H/X zu fließen, bevor die sich ergebende heiße wäßrige Lösung von CTA in den Reaktor J gespeist wird. Folglich wird die Wärmezufuhr zu dem CTA-Strom, welche zur Auflösung des CTA dient, durch eine Kombination von einem konventionellen Wärmeaustausch mittels eines Wärmeaustauschers H/X und durch eine direkte Einspritzung von Dampf mittels Vorrichtungen 30a, 30b bewerkstelligt. Unter den Bedingungen des besonderen Verfahrens, das in Abb. 1 dargestellt worden ist, wird der Dampf, der durch die stromaufwärts gelegene Vorrichtung 30a eingespritzt wird, von der unter einem niedrigeren Druck und einer niedrigeren Temperatur stehenden Kristallisationsstufe K2 über die Linie 23 abgeleitet, während der durch die Vorrichtung 30b eingespritzte Dampf von der unter dem höheren Druck und der höheren Temperatur stehenden Stufe K1 über die Linie 22 abgeleitet wird.
• Um die Ausgangstemperatur an jeder Einspritzungsstufe zu maximieren, geht jeder Einspritzungsstufe passenderweise eine Pumpstufe 34a und 34b voraus, um den Druck des CTA- Schlamms zu vergrößern um auf diese Weise seine Siedetemperatur zu erhöhen und dadurch ein Sprudeln innerhalb des CTA-Stroms zu verhindern, während eine ausreichende Druckdifferenz zwischen dem unter Druck gesetzten CTA-Strom und dem über den Einspritzer zugeführten Heizdampf ermöglicht wird, um eine Einführung des letztgenannten in den CTA-Strom zu erlauben.
• In einem experimentellen Versuch, bei dem die in Abb. 3 gezeigte Vorrichtung zum Einsatz gelangt, um einen Verfahrensstrom mit einer Schlammstärke von 29% Gew./Gew. Terephthalsäure auf eine Temperatur von 136ºC zu erwärmen, wurde Dampf bei 18 bara und 240ºC in einer Menge von 0,074 Tonne Dampf pro Tonne Schlammzufuhr in den Schlamm eingespritzt. Der erwärmte die Vorrichtung verlassende Schlamm hatte eine Temperatur von 180ºC, was in Übereinstimmung mit dem Wärmegleichgewicht steht, d. h. es weist hin auf eine schnelle Kondensation des Dampfes um das Gleichgewicht zu erzielen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von gereinigter Terephthalsäure (PTA) aus roher Terephthalsäure (CTA), die wenigstens eine organische Verunreinigung enthält, Verfahren das die folgenden Schritte aufweist: ein Mischen der CTA mit einem wäßrigen Medium um eine wäßrige CTA-Mischung zu bilden, ein Erwärmen der Mischung um im wesentlichen alle CTA in dem wäßrigen Medium zu lösen und auf diese Weise eine Lösung von CTA herzustellen, eine Hydrierung der wäßrigen CTA-Lösung um wenigstens einen Teil der organischen Verunreinigung auf dem chemischen Wege zu reduzieren und um einen wäßrigen Strom von gereinigter Terephthalsäure (PTA) zu bilden, sowie ein Verringern des Druckes und der Temperatur des wäßrigen PTA-Stroms um eine Kristallisation des PTA zu bewirken, wobei das Erwärmen der Mischung der CTA mit dem wäßrigen Medium wenigstens zum Teil bewerkstelligt wird durch ein Einführen in die Mischung von Dampf der eine höhere Temperatur aufweist als diejenige der besagten wäßrigen Mischung, während der Dampf aus der Kristallisationsstufe abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der so abgeleitete Dampf para-Toluylsäure enthält und mit der Hilfe von wenigstens zwei Dampfeinspritzstufen in die Mischung eingeführt wird, wobei eine jede mit Dampf aus den jeweiligen Stufen der Kristallisationsstufe versorgt wird, auf solche Weise, daß Dampf aus einer Kristallisationsstufe mit einer höheren Temperatur und einem höheren Druck einer Einspritzvorrichtung zugeführt wird, welche stromabwärts gelegenen ist in Bezug auf eine Einspritzvorrichtung, die mit Dampf von einer Kristallisationsstufe mit einer niedrigeren Temperatur und einem niedrigeren Druck versorgt wird, wobei der Druck der CTA-Mischung erhöht wird während sie von der einen Dampfeinspritzstufe zu der nächsten übergeleitet wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei welchem das Erwärmen der CTA-Mischung durch Einführen des Dampfes in die Mischung und zusätzlich durch eine Wärmeübertragung zwischen der Mischung und einer Heizflüssigkeit mittels eines Wärmeaustauschers bewirkt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei welchem der Dampf in die wäßrige Mischung eingespritzt wird, während sie durch eine Leitung strömt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei welchem der Druck des fließenden Stroms der wäßrigen Mischung örtlich in jeder Dampfeinspritzstufe dadurch vermindert wird, daß er durch den Hals eines Venturiprofils hindurch geschickt wird, und Dampf in die wäßrige Mischung eingespritzt wird, während letztere sich unter verminderten Druckbedingungen befindet.

5. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem:

(a) die CTA unter anderem 4-Carboxybenzaldehyd und p-Toluylsäure enthält,

(b) bei der Herstellung der wäßrigen Mischung, die CTA mit Wasser vermischt wird von dem wenigstens ein Teil zurückgeführt worden ist und p-Toluylsäure zusätzlich zu der schon in der CTA vorhandenen enthält, um einen Schlamm herzustellen, welcher erwärmt wird, um eine wäßrige CTA-Lösung mit einer äquivalenten Gesamtmenge an p-Toluylsäure von wenigstens 3000 ppmw in Bezug auf den CTA-Gehalt in der Lösung herzustellen,

(c) die wäßrige CTA-Lösung einer Hydrierung unterzogen wird,

(d) die hydrierte Lösung kristallisiert wird und der Kristallisationsvorgang bei einer erhöhten Temperatur und einem erhöhten Druck zum Abschluß gebracht wird, derart daß das gereinigte und kristallisierte PTA nicht mehr als ungefähr 150 ppmw an p- Toluylsäure enthält,

(e) die PTA-Kristalle einem Abtrennungs- und Waschverfahren unterzogen werden, in welchem die PTA-Kristalle von der Mutterlauge abgetrennt werden, gewaschen und von der Waschflüssigkeit abgetrennt werden, um eine Masse an PTA-Kristallen zu gewinnen, wobei eine solche Abtrennung und ein solches Waschen in einer Zone unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck durchgeführt werden, derart daß der Gehalt an p-Toluylsäure der abgetrennten und gewaschenen PTA auf einem Niveau gehalten wird der nicht größer als 150 ppmw in Bezug auf die PTA ist,

(f) wenigstens ein Teil der von den PTA-Kristallen abgetrennten Mutterlauge, zusammen mit wenigstens einem Teil ihres Gehaltes an p-Toluylsäure, zu dem Schritt (b) zurückgeführt wird, wodurch die zurückgeführte Mutterlauge das in dem Schritt (b) verwendete zurückgeführte Wasser darstellt: und

(g) der p-Toluylsäure enthaltende Dampf, der von dem Schritt (d) abgeleitet worden ist, mit dem Schlamm aus Schritt (b) kombiniert wird, um ein Erwärmen desselben in Übereinstimmung mit Anspruch 1 zu bewirken.