ES2314420T3 - Aparato y procedimiento de produccion de acidos carboxilicos aromaticos. - Google Patents
Aparato y procedimiento de produccion de acidos carboxilicos aromaticos. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2314420T3 ES2314420T3 ES04753071T ES04753071T ES2314420T3 ES 2314420 T3 ES2314420 T3 ES 2314420T3 ES 04753071 T ES04753071 T ES 04753071T ES 04753071 T ES04753071 T ES 04753071T ES 2314420 T3 ES2314420 T3 ES 2314420T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- reactor
- mixing element
- diameter
- turbine
- vessel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
- B01J19/006—Baffles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/05—Stirrers
- B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
- B01F27/19—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis
- B01F27/192—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis with dissimilar elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
- B01F27/81—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
- B01F27/86—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis co-operating with deflectors or baffles fixed to the receptacle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
- B01F27/91—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with propellers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
- B01J19/0066—Stirrers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
- B01J19/1806—Stationary reactors having moving elements inside resulting in a turbulent flow of the reactants, such as in centrifugal-type reactors, or having a high Reynolds-number
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/16—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
- C07C51/21—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
- C07C51/255—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of compounds containing six-membered aromatic rings without ring-splitting
- C07C51/265—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of compounds containing six-membered aromatic rings without ring-splitting having alkyl side chains which are oxidised to carboxyl groups
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F2215/00—Auxiliary or complementary information in relation with mixing
- B01F2215/04—Technical information in relation with mixing
- B01F2215/0413—Numerical information
- B01F2215/0418—Geometrical information
- B01F2215/0427—Numerical distance values, e.g. separation, position
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/50—Mixing liquids with solids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/82—Combinations of dissimilar mixers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00245—Avoiding undesirable reactions or side-effects
- B01J2219/00252—Formation of deposits other than coke
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00761—Details of the reactor
- B01J2219/00763—Baffles
- B01J2219/00765—Baffles attached to the reactor wall
- B01J2219/00768—Baffles attached to the reactor wall vertical
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00761—Details of the reactor
- B01J2219/00763—Baffles
- B01J2219/00779—Baffles attached to the stirring means
Abstract
Un reactor para la oxidación de un precursor de un ácido carboxílico aromático o un éster del mismo en una mezcla de reacción de fase líquida, comprendiendo el reactor un vaso alargado provisto de deflectores, substancialmente vertical durante su uso, que tiene un elemento mezclador superior y un elemento mezclador inferior, que se caracteriza porque el elemento mezclador superior es una turbina axial de bombeo ascendente y el elemento mezclador inferior es una turbina radial de bombeo.
Description
Aparato y procedimiento de producción de ácidos
carboxílicos aromáticos.
Esta invención se refiere a un aparato para
producir ácidos carboxílicos aromáticos, particularmente ácidos
di-carboxílicos o sus esteres, mediante la oxidación
catalítica de la fase líquida de un precursor correspondiente. En
particular, la invención se refiere a un aparato para producir
ácidos carboxílicos aromáticos o sus ésteres mediante la oxidación
de la fase líquida de un precursor correspondiente. Esta invención
se refiere particularmente a la producción de ácido
tereftálico.
El ácido tereftálico (TPA) es un importante
intermediario químico que se usa para la producción de productos
industrialmente significativos, incluyendo polímeros de poliésteres
que pueden utilizarse para la producción de fibras y en la
manufactura de botellas.
La tecnología actual para la manufactura de
ácido tereftálico comprende la oxidación de la fase líquida de una
carga de alimentación de paraxileno usando oxígeno molecular en un
ácido monocarboxílico alifático (por ejemplo,
C_{2}-C_{6}), habitualmente ácido acético, en la
presencia de un sistema catalizador de metal pesado en disolución
que habitualmente incorpora un promotor tal como bromo. En general,
el ácido acético, el oxígeno molecular en forma de aire, paraxileno
y el catalizador son suministrados de forma continua al interior de
un reactor de oxidación a temperatura y presión elevadas. El aire se
añade en una cantidad que excede los requisitos estoiquiométricos
para la conversión completa del paraxileno en TPA, para minimizar
la producción de subproductos indeseables, tales como colorantes. La
reacción de oxidación es exotérmica y el calor se elimina
permitiendo la vaporización del solvente de ácido acético. El vapor
correspondiente se condensa y la mayor parte del condensado se hace
fluir de nuevo hacia el reactor, extrayendo algo de condensado para
controlar la concentración de agua del reactor (se forman dos moles
de agua por mole de paraxileno reaccionado).
El efluente, es decir el producto de la
reacción, procedente del reactor de oxidación es una solución de
cristales de TPA crudo que se recuperan de la solución mediante
filtrado, lavado, secado y se transportan para ser almacenados. Los
cristales son posteriormente enviados a un paso de purificación
separado o directamente a un proceso de polimerización.
Sin embargo, generalmente el ácido tereftálico
obtenido no es lo suficientemente puro para usarse directamente en
la producción de poliésteres ya que contiene, como principales
impurezas, intermediarios parcialmente oxidados del ácido
tereftálico, particularmente 4-carboxibenzaldeido
(4-CBA), aunque también
p-tolualdeido y ácido tóluico, junto con otros
varios precursores colorantes e impurezas de color.
Se sabe que una mezcla pobre en el reactor de
oxidación tiende a altos niveles no deseables de las impurezas
antes mencionadas en el producto de TPA final. Un problema adicional
en el reactor de oxidación es que las características de un diseño
detallado y las condiciones operativas, por ejemplo la temperatura,
la concentración de catalizador y el tiempo de residencia, pueden
provocar una degradación significativa del solvente y del
precursor, que, a su vez, pueden incrementar el coste del proceso
operativo. Una característica adicional importante del reactor de
oxidación es que los cristales sólidos del TPA crudo formados en el
reactor deben estar adecuadamente suspendidos para evitar la
obstrucción de las paredes y las tuberías del vaso lo que a su vez
provoca un funcionamiento inseguro del proceso y la frecuente
interrupción para su limpieza.
Se sabe que una agitación vigorosa reduce los
anteriores problemas y la patente japonesa núm. 10316614 describe
un agitador de múltiples turbinas con las paletas inferiores más
grandes que las paletas superiores. No obstante, dicho sistema
sufre de un alto coste inicial y de un alto coste operativo. El
documento US 5.211.924 describe un sistema de
multi-agitador en el cual el tipo, el tamaño y la
posición de las paletas en el reactor de oxidación reducen los
costes operativos y los niveles de impurezas del producto de
TPA.
Una aproximación alternativa para reducir los
niveles de impurezas en el producto de TPA formado en el reactor de
oxidación ha sido dispersar los suministros de aire y de líquido al
reactor de manera más uniforme. El documento JP 2000128824 describe
un reactor en el que el suministro de líquido se dispersa a través
de una pluralidad de boquillas en el reactor, situadas en
diferentes puntos a lo largo del diámetro o de la altura vertical
del reactor y que se hacen coincidir con el flujo de oxígeno a
través del reactor. Dicha disposición evita las altas
concentraciones de suministro de líquido, dicha alta concentración
se sabe que provoca una mayor formación de impurezas. Sin embargo,
dicho proceso es complejo, el reactor es costoso de fabricar y no
resuelve el problema de la suspensión de sólidos.
El documento WO02/092549 presenta un sistema de
agitación para reactores de oxidación de TPA que consta de una
turbina radial asimétrica en combinación con una o más turbinas
axiales de bombeo descendente. Sin embargo, esto potencialmente da
como resultado la formación de espuma en la mezcla de reacción que
puede provocar la transferencia de la mezcla de reacción al
interior del espacio de cabeza del reactor y sobrecarga el equipo
lo que genera contaminación y otros problemas operativos.
Los documentos
EP-A-0 659 730 y
EP-A-0 781 754 presentan un reactor
y un procedimiento para la producción de ácido tereftálico. El
reactor comprende medios de turbinas helicoidales superiores
adaptados para facilitar el flujo descendente de las mezclas de
burbujas de oxígeno y líquido en la cámara de aspiración y un flujo
ascendente fuera de la cámara y medios de turbinas inferiores ahora
radiales y medios deflectores inferiores para reducir el tamaño de
las burbujas de oxígeno.
Es por lo tanto un objeto de esta invención
proporcionar un aparato para producir TPA que tenga menos cantidades
de impurezas, particularmente impurezas de color. Es un objeto
adicional de esta invención suministrar un aparato que tenga un
bajo coste del equipo y un bajo coste operativo. Es además otro
objeto de esta invención suministrar un aparato en el cual el TPA
producido esté suspendido en el solvente para evitar la obstrucción
del aparato.
En un primer aspecto de la invención, se
suministra un reactor para la oxidación de un precursor de un ácido
carboxílico aromático o de un éster del mismo en una mezcla de
reacción de fase líquida, comprendiendo el reactor un vaso alargado
provisto de deflectores, que se mantiene substancialmente vertical
durante su uso, que tiene un elemento mezclador superior y un
elemento mezclador inferior, que se caracteriza porque el elemento
mezclador superior es una turbina axial de bombeo ascendente y el
elemento mezclador inferior es una turbina radial de bombeo.
En un segundo aspecto de la invención, se
suministra un proceso de oxidación de un precursor de un ácido
carboxílico aromático o un éster del mismo en una mezcla de
reacción de fase líquida, que comprende la puesta en contacto de
uno o más precursores del ácido carboxílico aromático con un
oxidante, en la presencia de un catalizador y de un solvente
líquido, dicha puesta en contacto se efectúa en un reactor que
comprende un vaso alargado provisto de deflectores,
substancialmente vertical durante su uso, que tiene un elemento
mezclador superior y un elemento mezclador inferior, que se
caracteriza porque el elemento mezclador superior es una turbina
axial de bombeo ascendente y el elemento mezclador inferior es una
turbina radial de bombeo.
La configuración de los elementos mezcladores en
el reactor de la presente invención se dirige, durante su uso, a
tres zonas de mezcla, dos zonas de mezcla inferiores, una encima y
otra debajo de la turbina inferior, y una tercera zona de mezcla
superior por encima y por debajo de la turbina superior. Las zonas
de mezcla están definidas por los puntos de contacto formados por
el flujo local convergente o divergente según se muestra en la
figura 4. Sin perjuicio del alcance de la presente invención, se
cree que las zonas de mezcla antes mencionadas hacen posible una
rápida transferencia de la masa de oxidante. La rápida transferencia
de masa minimiza la formación de subproductos y reduce la
degradación del solvente y del precursor y por lo tanto mejora la
calidad del producto y la eficacia del procedimiento.
Además, esta configuración suministra un régimen
de mezcla en el reactor que evita el revestimiento de las paredes
del vaso y de las tuberías y, en particular, minimiza la
contaminación de la parte inferior del vaso.
La presente invención se refiere a un reactor y
a un proceso que mejora de forma sorprendente la conversión de uno
o más precursores (por ejemplo, paraxileno) en un ácido carboxílico
aromático (por ejemplo, ácido tereftálico) obteniéndose un producto
de mejor calidad. Ya que la presente invención es adecuada para
producir cualquier ácido carboxílico aromático a partir de un
precursor adecuado, se contempla, en particular, la producción de
un ácido di-carboxílico, por ejemplo ácido
tereftálico y ácido isoftálico. El ácido carboxílico aromático
obtenido a partir del procedimiento de la presente invención tiene
generalmente la forma de una suspensión.
Tal como aquí se utiliza, la referencia a la
producción de ácido carboxílico incluye la referencia a la
producción de su éster. Como será evidente para cualquier persona
versada en la materia, si se produce un ácido carboxílico o su
éster dependerá de las condiciones en el reactor y/o de las
condiciones usadas para purificar los productos.
Tal como aquí se usa, "precursor de ácido
carboxílico aromático" o "precursor" quiere decir un
compuesto orgánico, preferiblemente un hidrocarbono, capaz de de
ser oxidado en un ácido carboxílico aromático específico con una
producción mayor en presencia de condiciones oxidantes selectivas.
Un ejemplo de un precursor de un ácido tereftálico es el
paraxileno. Un ejemplo de un precursor de un ácido isoftálico es el
metaxileno.
El reactor de la invención comprende dos o más,
preferiblemente cuatro o más deflectores. Tal como aquí se utiliza,
un "deflector" se refiere a una placa alargada que se extiende
radialmente hacia el interior desde la pared del vaso, de forma que
induzca turbulencias en la mezcla de reacción cuando los elementos
mezcladores la hacen girar.
Aunque cualquier "turbina axial de bombeo
ascendente", usada en el reactor de la presente invención sería
suficiente, se han obtenido mejores resultados con una turbina de
bombeo ascendente en la cual la pala forma un ángulo inferior a 90
grados con el plano de rotación. Preferiblemente, la turbina de
bombeo ascendente es una turbina de palas inclinadas provista de
dos o más, preferiblemente entre 4 y 8 y más preferiblemente 6
palas igualmente separadas dispuestas en un ángulo con el plano de
rotación de la turbina de entre 30 y 60 grados, preferiblemente
aproximadamente 45 grados, para proporcionar un flujo de bombeo
ascendente de la mezcla de reacción en la proximidad de la
turbina.
Un parámetro importante del elemento mezclador
superior es el diámetro de barrido, es decir el doble de la
distancia entre el centro del eje y el punto más exterior de una
pala del elemento mezclador. La razón del diámetro de barrido con
respecto al diámetro del vaso debe estar preferiblemente entre 0,3 y
0,7 y más preferiblemente entre 0,4 y 0,6. Un parámetro adicional
importante del elemento mezclador superior es la inmersión del
elemento, la inmersión es la distancia entre el centro de la
turbina y el nivel operativo normal de la mezcla de reacción en el
reactor. La razón de la inmersión con respecto al diámetro de
barrido debe estar preferiblemente entre 0,6 y 1,2.
Aunque cualquier "turbina radial de bombeo"
usada en el reactor de la presente invención es adecuada, se han
obtenido los mejores resultados con una turbina radial en la cual la
pala es paralela con el eje de rotación. Preferiblemente, la
turbina tiene palas curvadas igualmente separadas, en particular
palas de curvatura parabólica cuyo plano de simetría es paralelo
con el plano de rotación. Particularmente se prefieren las turbinas
radiales presentadas en los documentos US 5.198.156 (conocidas como
turbinas Gasfoil) y US 4.779.990.
Un parámetro importante del elemento mezclador
inferior es el diámetro de barrido, es decir el doble de la
distancia entre el centro del eje y el punto más exterior de una
pala del elemento mezclador. La razón del diámetro de barrido con
respecto al diámetro del vaso debe estar preferiblemente entre 0,4 y
0,6 y más preferiblemente entre 0,45 y 0,55. Un parámetro adicional
importante del elemento mezclador inferior es la separación de la
base del vaso, es decir la distancia desde la base del vaso hasta el
centro del elemento mezclador inferior. La razón de la separación
desde la base del vaso con respecto al diámetro del vaso debe estar
preferiblemente entre 0,1 y 1,0.
Un parámetro importante del reactor es la
separación entre el elemento mezclador inferior y el elemento
mezclador superior, es decir la distancia entre el centro del
elemento mezclador inferior y el centro del elemento mezclador
superior. Preferiblemente, la razón de la separación entre el
elemento mezclador inferior y el elemento mezclador superior con
respecto al diámetro de barrido del elemento mezclador inferior está
entre 0,6 y 1,2.
El reactor puede comprender uno o más elementos
agitadores adicionales, por ejemplo para mezclar los contenidos del
reactor. Los elementos mezcladores superior e inferior, y cualquier
otro elemento agitador adicional, pueden estar conectados con uno o
más ejes axiales. Típicamente, los ejes axiales pasan a través de la
línea central del vaso.
Preferiblemente, el reactor comprende una
entrada de oxidante que tiene una o más bocas de entrada para
introducir un oxidante dentro del reactor. El oxidante es
preferiblemente gaseoso y más preferiblemente oxígeno molecular.
Preferiblemente, la boca o cada una de las bocas de entrada del
oxidante se dispone de tal forma que durante su uso el oxidante sea
introducido directamente dentro de una región altamente turbulenta
de una zona de mezcla, preferiblemente una zona de mezcla inferior.
Aún más preferiblemente, el reactor comprende dos o más entradas de
oxidante, cuyas bocas se disponen de manera que durante su uso el
oxidante sea introducido directamente dentro de una región
altamente turbulenta de una zona de mezcla, preferiblemente una zona
de mezcla inferior. La introducción del oxidante dentro de una
región altamente turbulenta de una zona de mezcla provoca que el
oxidante gaseoso se rompa en finas burbujas. Consecuentemente, el
oxidante gaseoso bien dispersado se introduce dentro del reactor
suministrando de esta forma una rápida transferencia de la masa de
oxígeno dentro de la mezcla de reacción minimizando la formación de
subproductos y por lo tanto mejorando la calidad de producto y la
eficacia del proceso.
Para asegurar que la boca de entrada del
oxidante se disponga de forma que durante su uso el oxidante se
introduzca directamente dentro de una región altamente turbulenta
de una zona de mezcla inferior, la boca de entrada del oxidante se
sitúa preferiblemente por debajo del plano de la superficie superior
de la turbina inferior, preferiblemente entre el plano de la
superficie superior de la turbina inferior y el plano de la
superficie inferior de la turbina inferior, y más preferiblemente
entre el centro de la turbina inferior y el plano de la superficie
inferior de la turbina inferior. Preferiblemente, la boca de entrada
del oxidante se sitúa entre el diámetro de barrido del elemento
mezclador inferior y la pared del vaso. Más preferiblemente, la boca
de entra del oxidante se sitúa de manera que la razón de la
distancia entre el diámetro de barrido del elemento mezclador
inferior (ilustrada en la figura 3 como distancia (a)) y la pared de
la boca de entrada con respecto al diámetro del vaso (ilustrado
como distancia (T) en la figura 3) esté en la banda de entre 0,02 y
0,08, preferiblemente entre 0,04 y 0,06.
En la técnica se conocen bien los diferentes
tipos de entradas para suministrar oxidante al interior del reactor
de oxidación. No obstante, es preferible que la dirección de entrada
del oxidante al interior de la mezcla de reacción no se oponga a la
dirección de la rotación del elemento mezclador. La situación de las
bocas de las entradas del oxidante con respecto a las bocas de las
entradas del líquido y alrededor de la circunferencia del vaso para
puntos múltiples de alimentación de aire es preferiblemente
equidistante y más allá (en términos de la dirección de rotación
del agitador) del deflector adyacente más cercano.
Preferiblemente, el reactor comprende una o más
entradas de líquido, cada una de las cuales tiene una boca, para
introducir, preferiblemente de forma simultanea, un suministro de
líquido de solvente, precursor y catalizador al interior del
reactor. Preferiblemente el suministro de líquido incluye también
condensado producido a partir del vapor generado dentro del
reactor, según se describe más adelante. El suministro de líquido
también puede incluir diferentes impurezas, incluyendo subproductos
del proceso de oxidación y ácido carboxílico aromático crudo.
Preferiblemente, la boca o cada una de las bocas
de entrada del suministro de líquido se dispone de manera que
durante su uso el suministro de líquido sea introducido en una
región en la que la mezcla de reacción sea inducida a fluir al
interior de una zona de mezcla, preferiblemente una zona de mezcla
inferior. La introducción del suministro de líquido dentro de una
zona de mezcla produce un mezclado rápido de los reactivos,
minimizando la formación de subproductos y mejorando por lo tanto
la calidad del producto y la eficacia del proceso.
En una primera realización preferida, la boca o
cada una de las bocas de suministro de líquido se dispone de forma
que durante su uso el suministro de líquido sea introducido
directamente dentro de una o más regiones altamente turbulentas de
una o de ambas zonas de mezcla inferiores. En esta realización, la
boca o cada una de las bocas de entrada de líquido se sitúa entre
el plano de la superficie superior de la turbina inferior y el
plano de la superficie inferior del la turbina inferior, y entre el
diámetro de barrido del elemento mezclador inferior y la pared del
vaso. Preferiblemente, la boca o cada una de las bocas de entrada de
líquido se sitúa equidistante entre el plano de la superficie
superior de la turbina inferior y el plano de la superficie
inferior de la turbina inferior. Preferiblemente, la boca de entrada
de líquido se sitúa aproximadamente equidistante del diámetro de
barrido del elemento mezclador y de la pared del vaso. En la técnica
se conocen diferentes tipos de entradas para suministrar líquido al
interior del reactor de oxidación. La posición de las entradas de
líquido está preferiblemente entre dos entradas adyacentes de
oxidante.
En una segunda realización preferida, la boca o
cada una de las bocas de entrada del suministro de líquido se
dispone de forma que durante su uso el suministro de líquido sea
introducido dentro de una región en la que la mezcla de reacción
sea inducida a fluir por medio del elemento mezclador al interior de
una región altamente turbulenta de una zona de mezcla,
preferiblemente una zona de mezcla inferior. En esta realización,
la boca o cada una de las bocas de entrada de líquido se sitúa
encima o debajo de la turbina y dentro del diámetro de barrido de
la turbina. Preferiblemente, la razón de la distancia de la boca de
entrada de líquido encima o debajo de al turbina con respecto al
diámetro de barrido es inferior a 0,5.
Preferiblemente, el reactor comprende una salida
de vapor para permitir la salida del reactor de los componentes
volátiles del reactor, particularmente el solvente. Preferiblemente,
los compuestos volátiles son condensados y el condensado se hace
fluir de nuevo hacia el reactor.
El reactor preferiblemente comprende una salida
para el ácido carboxílico aromático. Preferiblemente la salida para
el ácido carboxílico aromático está situada en la zona de mezcla
superior. Se prefiere dicha ubicación para minimizar las pérdidas
de precursor sin reaccionar y por lo tanto mejorar la eficacia y los
costes operativos.
Preferiblemente, el reactor es un reactor de
flujo continuo. Tal como aquí se utiliza, "reactor de flujo
continuo" se refiere a un reactor en el cual los reactivos son
introducidos y mezclados y los productos son extraídos
simultáneamente de forma continua, en oposición a un reactor del
tipo que funciona por lotes. Efectuando el proceso en un reactor de
flujo continuo, el tiempo de residencia para la reacción puede
hacerse compatible con la consecución de la conversión de los
precursores en los ácidos carboxílicos aromáticos deseados sin una
producción significativa de productos de degradación. El tiempo
medio de residencia dentro del reactor habitualmente no es superior
a 20-120 minutos y preferiblemente es del orden de
entre 30 y 60 minutos de oxidación de un precursor para obtener un
ácido carboxílico aromático o un éster del mismo en un reactor de
la presente invención. En el proceso de la presente invención, el
reactor se opera de forma que el elemento mezclador superior
induzca un flujo axial ascendente de la mezcla de reacción en el
elemento mezclador superior. En combinación con el flujo radial de
la turbina radial inferior, el flujo axial ascendente de la turbina
axial superior suministra zonas de mezcla que permiten la rápida
transferencia de la masa de reactivos. Adicionalmente, este régimen
de mezcla proporciona una buena suspensión de sólidos (por ejemplo,
el ácido carboxílico aromático producido) y una mínima
contaminación de la parte inferior del vaso a través de los
elementos mezcladores.
Para suministrar un flujo óptimo de la mezcla de
reacción en el reactor, se imparte a la mezcla de reacción una
potencia de entrada de entre 2 y 15 kw por m^{3} de mezcla de
reacción mediante el elemento mezclador superior, el elemento
mezclador inferior y cualquier otro elemento agitador opcional.
Preferiblemente la potencia impartida por el
elemento mezclador superior es entre el 10 y el 50%, más
preferiblemente entre el 30 y el 40%, de la potencia impartida a la
mezcla de reacción por el elemento mezclador superior, el elemento
mezclador inferior y los elementos agitadores adicionales a la
mezcla de reacción. Sorprendentemente se ha observado que dicha
distribución de potencia da como resultado una mezcla mejorada y la
ruptura eficaz de las burbujas grandes de oxidante. Dicha mezcla y
la ruptura de las burbujas es capaz de transferir rápidamente la
masa de oxidante a la mezcla de reacción, dando como resultado una
oxidación eficaz en el reactor y la supresión de intermediarios de
color para producir un producto carente de color.
En el proceso de la invención, la oxidación
catalítica de la fase líquida del precursor para producir ácido
carboxílico aromático comprende el suministro de solvente, oxidante,
precursor y catalizador al interior de un reactor de oxidación que
se mantiene a una temperatura de entre 150ºC y 250ºC,
preferiblemente entre 175º y 225ºC, y a una presión de entre 100 y
5000 kPa, preferiblemente entre 1000 y 3000 kPa.
El oxidante en el proceso de la invención es
preferiblemente oxígeno molecular, por ejemplo aire (incluyendo
aire empobrecido en oxígeno y aire enriquecido en oxígeno).
El proceso de la invención se lleva a cabo en la
presencia de un catalizador de oxidación. El catalizador es
substancialmente soluble en el medio de reacción que comprende
solvente y el o los precursores del ácido carboxílico aromático.
Habitualmente, el catalizador comprende uno o más compuestos de
metales pesados, por ejemplo compuestos de cobalto y/o manganeso, y
opcionalmente puede incluir un promotor de la oxidación. Por
ejemplo, el catalizador puede tomar cualquiera de las formas que se
han venido usando en la oxidación de la fase líquida de los
precursores del ácido carboxílico aromático tales como el o los
precursores del ácido tereftálico en solvente de ácido carboxílico
aromático alifático, por ejemplo bromuros, bormoalcanoatos o
alcanoatos (habitualmente alcanoatos C_{1}-C_{4}
tales como los acetatos) de cobalto y/o manganeso. Pueden usarse
compuestos de otros metales pesados tales como vanadio, cromo,
hierro, molibdeno, un lantánido tal como cerio, circonio, hafnio
y/o níquel en vez o además de cobalto y/o manganeso. Ventajosamente,
el sistema catalizador incluirá bromuro de manganeso (MnBr_{2})
y/o bromuro de cobalto (CoBr_{2}). El promotor de la oxidación,
cuando se emplea, puede estar en forma de bromuro elemental, bromuro
iónico (por ejemplo, HBr, NaBr, KBr, NH_{4}Br) y/o bromuro
orgánico (por ejemplo, bencil-bromuro, ácido mono- y
di-bromoacético, bromoacetil bromuro,
tetrabromoetano, etileno-di-bromuro,
etc.)
Para la presente invención el solvente no es
crítico y puede utilizarse cualquier solvente en el que pueda tener
lugar la oxidación. Preferiblemente, el solvente es un ácido
monocarboxílico alifático que tenga entre 2 y 6 átomos de carbono.
Más preferiblemente, el solvente es ácido acético. El ácido acético
es particularmente útil como solvente ya que es relativamente
resistente a la oxidación en comparación con otros solventes e
incrementa la actividad de la vía catalítica.
La reacción de oxidación es exotérmica y puede
eliminarse el calor para controlar la temperatura de reacción
eliminando los componentes volátiles, condensándolos y devolviendo
el condensado al reactor. Alternativa o adicionalmente, el calor de
la reacción puede eliminarse de la reacción mediante intercambio de
calor con un fluido termo-aceptante, de acuerdo con
las técnicas convencionales conocidas por los expertos en la
materia.
Tal como se mencionó anteriormente, el reactor
generalmente funciona de forma continua. Llevando a cabo el proceso
en un reactor de flujo continuo, el tiempo de residencia para la
reacción puede hacerse compatible con la obtención de la conversión
de los precursores en los ácidos carboxílicos aromáticos deseados
sin una producción significativa de productos de degradación.
La reacción puede efectuarse calentando y
presurizando la mezcla de los precursores, catalizadores y solventes
y siguiendo con la introducción del oxidante dentro del reactor por
medio de la entrada de oxidante.
El efluente, es decir el producto de la
reacción, del reactor de oxidación es generalmente una suspensión
de cristales de ácido carboxílico aromático que se recuperan de la
solución mediante el filtrado y el subsiguiente lavado.
Posteriormente son suministrados a un paso de purificación separado
o directamente a un proceso de polimerización. La principal
impureza del TPA crudo es el 4-carboxibenzaldehido
(4-CBA), que es paraxileno parcialmente oxidado,
aunque también pueden estar presentes p-tolualdehido
y ácido p-tóluico junto con promotores del color no
deseables.
La invención se describirá adicionalmente ahora
a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos en los
que:
La figura 1 es un diagrama simplificado de un
reactor de oxidación de la presente invención.
La figura 2 muestra la configuración y la
posición de detalles del reactor de la presente invención en una
primera realización en la que la boca de suministro de líquido se
dispone de forma tal que durante su uso el suministro de líquido se
introduce directamente dentro de la zona de mezcla inferior.
La figura 3 muestra la configuración y posición
de detalles del reactor de la presente invención en una segunda
realización en la que la boca de entrada del suministro de líquido
se dispone de forma tal que durante su uso el suministro de líquido
se introduce dentro de una región en la que la mezcla de reacción es
inducida a fluir a través del elemento mezclador al interior de la
zona de mezcla inferior.
La figura 4 muestra las zonas de mezcla
definidas por los puntos de conexión formados por el flujo local
convergente y divergente.
La figura 5 muestra el cambio en las diferencias
de temperatura entre la temperatura media de la pared y los
contenidos con respecto al tiempo en un sistema de agitación
convencional.
La figura 6 muestra el cambio en las diferencias
de temperatura entre la temperatura media de la pared y los
contenidos con respecto al tiempo en un sistema de agitación de la
invención.
El reactor 1 de oxidación es un vaso alargado,
verticalmente dispuesto, con un deposito de agitación continua que
tiene deflectores 101 y que incluye uno o más ejes 2 de agitador
centralmente montados sobre los que se sujetan los elementos
agitadores 3-5. En esta realización, los elementos
se muestran para mezclar los contenidos del reactor y para realizar
otras funciones tales como la pulverización de líquido sobre las
paredes del reactor para limpiarlas. La presente invención se
refiere principalmente a los elementos mezcladores 3 y 4.
En uso, la potencia total impartida a través del
eje 2 del agitador a los contenidos del reactor 1 de oxidación es
entre 2 y 15 kw por m^{3} de suspensión en el reactor. Esto
asegura un régimen de mezcla que posee las ventajas antes
mencionadas de baja contaminación del reactor, alta calidad del
producto y alta eficacia del proceso.
El elemento mezclador inferior 3 es una turbina
de bombeo radial provista de una pluralidad de palas equidistantes.
Sin embargo, para obtener los mejores resultados debe utilizarse un
agitador como el descrito en el documento US 5.198.156 que tiene
palas parabólicas con un plano de simetría que es paralelo a la
dirección del movimiento. Un parámetro importante de este elemento
mezclador es el diámetro de barrido según se indica con D_{L} en
las figuras 2 y 3. El diámetro de barrido D_{L} es el doble de la
distancia entre el centro del eje y el punto más exterior de la
pala del elemento mezclador y se ha descubierto que la razón del
diámetro de barrido con respecto al diámetro T del vaso debe estar
entre 0, 4 y 0,6 y preferiblemente entre 0,45 y 0,55. Un parámetro
adicional importante es la separación del elemento mezclador
inferior de la base del vaso C_{L} y se ha descubierto que la
razón de la separación de la base con respecto al diámetro T del
vaso debe estar entre 0,1 y 1,0.
El elemento mezclador superior 4 es una turbina
axial de bombeo ascendente. Preferiblemente, el elemento mezclador
superior es una turbina de bombeo de palas inclinadas provista de
una pluralidad de palas equidistantes que forman normalmente un
ángulo de entre 30 y 60 grados con el plano horizontal y
preferiblemente 45 grados para suministrar un flujo de bombeo de
solución ascendente dentro del reactor de oxidación. Un parámetro
importante en este elemento mezclador es el diámetro de barrido
D_{U} que es el doble de la distancia entre el centro del eje y
el punto más externo de la pala del elemento mezclador. Se ha
descubierto que la razón del diámetro de barrido con respecto al
diámetro T del vaso debe estar entre 0,3 y 0,7 y preferiblemente
entre 0,4 y 0,6. Un parámetro adicional importante es la inmersión
por debajo del nivel operativo normal de la suspensión en el
reactor de oxidación y se ha descubierto que la razón de la
inmersión con respecto al diámetro D_{U} de barrido debe estar
entre 0,6 y 1,2. El tamaño relativo de los elementos mezcladores
superior e inferior es un parámetro importante y se ha descubierto
que para obtener los mejores resultados el elemento mezclador
superior debe impartir entre un 10 y un 50% de la potencia total
impartida por todos los elementos agitadores y preferiblemente
entre un 30 y un 40% de la potencia
total.
total.
Preferiblemente, la razón de la separación entre
el elemento mezclador inferior y el elemento mezclador superior, es
decir la distancia entre el centro del elemento mezclador inferior y
el centro del elemento mezclador superior, con respecto al diámetro
de barrido del elemento mezclador inferior debe estar entre 0,6 y
1,2.
Durante el funcionamiento, se suministra aire al
interior del reactor de oxidación para oxidar el precursor a través
de una o más entradas 11, cada una de la cuales tiene una boca 13 de
entrada. Cada boca 13 de entrada se sitúa entre el plano de la
superficie superior del elemento mezclador inferior y el plano de la
superficie inferior del elemento mezclador inferior (según se
muestra en la figura 2) y con una razón de la distancia desde el
diámetro de barrido del elemento mezclador inferior con respecto al
diámetro T del vaso de entre 0,02 y 0,08 y preferiblemente entre
0,04 y 0,06. En la técnica son bien conocidos los procedimientos
para suministrar aire al interior del reactor de oxidación. Sin
embargo, es preferible que la dirección de entrada dentro de la
suspensión no se oponga a la dirección de rotación del agitador.
El líquido suministrado al reactor de oxidación
comprende precursor, catalizador, solvente y condensado junto con
diferentes impurezas y subproductos del procesamiento del TA crudo y
se introduce en el reactor a través de las entradas 10 de líquido,
cada una de la cuales tiene una boca 14 de entrada. La forma,
composición y fuente de estas corrientes son bien conocidas en la
técnica.
Es importante que la mayor parte de los líquidos
totales según se describió anteriormente se suministre al reactor
de oxidación a través de la entrada 10 de una de dos formas
alternativas descritas más adelante y preferiblemente que todo el
líquido sea suministrado de esta manera.
En una primera realización preferida mostrada en
la figura 2, la boca 14 de entrada del suministro de líquido se
sitúa entre el plano de la superficie superior del elemento
mezclador inferior y el plano de la superficie inferior del
elemento mezclador inferior y entre el diámetro de barrido del
elemento mezclador inferior y la pared b del vaso y preferiblemente
de forma equidistante entre el diámetro de barrido del elemento
mezclador inferior y la pared del vaso. Dicha ubicación de la boca
14 de entrada hace posible que el suministro de líquido sea
introducido directamente dentro de una zona de mezcla inferior.
En una segunda realización preferida mostrada en
la figura 3, la boca 14 de entrada del suministro de líquido se
sitúa por encima del elemento mezclador inferior y dentro del
diámetro de barrido del elemento mezclador inferior D_{L}. La
razón de la distancia f de la boca de entrada de líquido por encima
del elemento mezclador con relación al diámetro D_{L} de barrido
del elemento mezclador es generalmente inferior a 0,5. Como una
modificación de la segunda realización, la boca 14 de entrada del
suministro de líquido se sitúa debajo del elemento mezclador
inferior y dentro del diámetro D_{L} de barrido del elemento
mezclador inferior. Dichas ubicaciones de la boca 14 de entrada
hacen posible que el suministro del líquido sea introducido dentro
de una región en la que la mezcla de reacción es inducida a fluir,
mediante el movimiento del elemento mezclador inferior, a través
del elemento mezclador inferior y al interior de una zona de
mezcla.
Tal como se muestra esquemáticamente en la
figura 4, la configuración de los elementos mezcladores del reactor
forma, durante su uso, tres zonas de mezcla. Las tres zonas de
mezcla constan de dos zonas inferiores 31 y 32 de mezcla, una
encima y una debajo de la turbina inferior, y una tercera zona 33 de
mezcla por encima y por debajo de la turbina superior. Las zonas de
mezcla están definidas por los puntos 34 y 35 de unión formados por
el flujo local convergente o divergente. Las zonas de mezcla
contienen regiones altamente turbulentas debido a la naturaleza del
flujo. Las regiones alrededor de la descarga del elemento mezclador
superior y del elementos mezclador inferior son particularmente
turbulentas.
Los contenidos del reactor 1 se mantienen a
temperatura y presión elevadas y siendo exotérmica la reacción de
oxidación, el calor se elimina permitiendo la vaporización de los
componentes volátiles del reactor de oxidación, particularmente el
solvente. El correspondiente vapor 6 se condensa 7 y la mayor parte
del condensado se hace fluir de nuevo hacia el reactor 9 a través
de las entradas 10 formando así parte del líquido suministrado al
reactor, extrayéndose 8 algo de condensado para controlar la
concentración de agua del reactor. Los detalles de este proceso de
condensación, que típicamente se lleva a cabo externamente al
reactor de oxidación y el control y la división de la corriente de
condensado, son conocidos por los expertos en la materia.
\vskip1.000000\baselineskip
En la siguiente tabla 1 se muestran los datos
que ejemplifican la presente invención. Estos datos se obtuvieron a
partir del modelo informático TAREACT completamente definido. El
ejemplo 1 mostrado en la tabla 1 emplea la configuración de la
invención con una Gasfoil (inferior) y una turbina de palas
inclinadas (PBT) de bombeo ascendente(superior), mientras
que el ejemplo comparativo 1 usa la configuración del reactor ya
conocida con una PBT (inferior) y una turbina Rushton (superior) en
uso dentro de la industria. La tabla 2 muestra las configuraciones
de los elementos mezcladores y de alimentación para estos casos.
La configuración del ejemplo 1 (Gasfoil / PBT)
emplea las condiciones típicas del reactor, según se han descrito
en este documento, que son estándar en la técnica de la oxidación
del p-xileno. El p-xileno, el
catalizador y el solvente fresco y reciclado son suministrados a la
entrada de líquido en la proximidad de la turbina Gasfoil
inferior.
El ejemplo comparativo 1 emplea un vaso de
dimensiones similares a las del ejemplo 1 pero utiliza una
configuración de dos turbinas en la que la turbina inferior es una
turbina PBT y la turbina superior es una turbina Rushton. Esta es
una configuración de turbinas muy extendida dentro de la industria
de manufacturación del TPA. El p-xileno, el
catalizador y el solvente fresco y reciclado son suministrados a las
entradas de líquido en la proximidad de la turbina RT superior. El
gas se pulveriza en la entrada del oxidante en la proximidad de la
turbina PBT. Todas las demás condiciones de procesamiento fueron
idénticas a las del ejemplo 1.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los datos del modelo TAREACT (tabla 3) muestran
el efecto perjudicial de la reducción de la proporción de la
entrada total de potencia mediante la configuración de doble turbina
Gasfoil (inferior) / PBT (superior) de la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los datos del modelo TAREACT (tabla 4) muestran
el efecto perjudicial de posicionar los suministros de líquido y
las entradas de oxidante lejos de la región de alta turbulencia de
la Gasfoil en un diseño de doble turbina Gasfoil (inferior) / PBT
(superior). El caso "base" tenía los suministros de líquido y
las entradas de oxidante en la región de alta turbulencia de la
Gasfoil.
Se utilizó un reactor cilíndrico vertical
revestido de titanio de aproximadamente 2,7 m de diámetro con
extremos cóncavos para manufacturar ácido tereftálico crudo a
partir de paraxileno. Se utilizó un ácido acético y un solvente
acuoso, con un catalizador de cobalto, manganeso, bromuro, tal como
se describió anteriormente.
Se ensayaron dos disposiciones de los elementos
mezcladores utilizando este sistema y se estableció la cantidad de
materiales sólidos acumulados sobre las paredes del vaso con cada
sistema de agitación. El sistema de agitación inicial constaba de
una turbina radial de seis palas encima de una turbina de flujo
mixto de bombeo ascendente de cuatro palas. El segundo sistema de
agitación fue como el detallado en la memoria descriptiva de esta
invención. El grosor de los sólidos acumulados sobre las paredes
del vaso se infirió midiendo la temperatura de la pared del reactor
y comparando ésta con la temperatura del contenido del reactor. Para
cada sistema de agitación, se midió la temperatura de las paredes
del reactor en cuatro ubicaciones usando una cámara térmica, durante
un periodo de 20 días. El cambio en la diferencia de temperatura
entre la temperatura de las paredes y del contenido se grabo a lo
largo del tiempo y se resumió en la tabla 5 y se muestra en las
figuras 5 y 6.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Claims (22)
1. Un reactor para la oxidación de un precursor
de un ácido carboxílico aromático o un éster del mismo en una
mezcla de reacción de fase líquida, comprendiendo el reactor un vaso
alargado provisto de deflectores, substancialmente vertical durante
su uso, que tiene un elemento mezclador superior y un elemento
mezclador inferior, que se caracteriza porque el elemento
mezclador superior es una turbina axial de bombeo ascendente y el
elemento mezclador inferior es una turbina radial de bombeo.
2. El reactor de la reivindicación 1 en el que
la razón del diámetro de barrido del elemento mezclador superior
con respecto al diámetro del vaso está entre 0,3 y 0,7.
3. El reactor de la reivindicación 2 en el que
la razón del diámetro de barrido del elemento mezclador superior
con respecto al diámetro del vaso está entre 0,4 y 0,6.
4. El reactor de la reivindicación 1 en el que
la relación de la inmersión del elemento mezclador superior con
respecto al diámetro de barrido está entre 0,6 y 1,2.
5. El reactor de la reivindicación 1 en el que
la razón del diámetro de barrido del elemento mezclador inferior
con respecto al diámetro del vaso está entre 0,4 y 0,6.
6. El reactor de la reivindicación 5 en el que
la razón del diámetro de barrido del elemento mezclador inferior
con respecto al diámetro del vaso está entre 0,45 y 0,55.
7. El reactor de la reivindicación 3 o de la
reivindicación 6 en el que la razón de separación del elemento
mezclador inferior de la base del vaso con respecto al diámetro del
vaso está entre 0,1 y 1,0.
8. El reactor de la reivindicación 7 en el que
el elemento mezclador inferior es una turbina radial de palas
curvadas que tiene palas parabólicas con un plano de simetría que es
paralelo al plano de rotación.
9. El reactor de la reivindicación 1 o de la
reivindicación 8 en el que el elemento mezclador superior imparte
entre un 10% y un 50% de la potencia total impartida a la mezcla de
reacción por el elemento mezclador superior, el elemento mezclador
inferior y cualquier elemento agitador adicional.
10. El reactor de la reivindicación 1 o de la
reivindicación 9 en el que el reactor comprende medios para
impartir a la mezcla de reacción a través de los elementos
agitadores una entrada de potencia de entre 2 y 15 kw por m^{3}
de mezcla de reacción.
11. El reactor de la reivindicación 1 o de la
reivindicación 10 que comprende una entrada de oxidante que tiene
una o más bocas de entrada para introducir un oxidante dentro del
reactor, en el que la boca de entrada del oxidante se dispone de
forma tal que durante su uso el oxidante se introduce directamente
al interior de una región altamente turbulenta de una zona de
mezcla.
12. El reactor de la reivindicación 11 en el que
la zona de mezcla es una zona de mezcla inferior.
13. El reactor de la reivindicación 11 o de la
reivindicación 12 en el que la boca de entrada de oxidante se sitúa
por debajo del plano de la superficie superior de la turbina
inferior.
14. El reactor de la reivindicación 13 en el que
la boca de entrada de oxidante se sitúa de forma tal que la razón
de la distancia entre el diámetro de barrido del elemento mezclador
inferior y la pared de la boca de entrada con respecto al diámetro
del vaso está en la banda de entre 0,02 y 0,08.
15. El reactor de la reivindicación 14 que
comprende una entrada de líquido que tiene una boca de entrada para
introducir un suministro líquido de solvente, precursor y
catalizador dentro del reactor.
16. El reactor de la reivindicación 15 en el que
la boca de entrada del suministro de líquido se dispone de forma
tal que durante su uso el suministro se introduce dentro de una
región en la que la mezcla de reacción es inducida a fluir al
interior de una zona de mezcla.
17. El reactor de la reivindicación 16 en el que
la zona de mezcla es una zona de mezcla inferior.
18. El reactor de la reivindicación 15 en el que
la boca de entrada de líquido se sitúa entre el plano de la
superficie superior de la turbina inferior y el plano de la
superficie inferior de la turbina inferior, y entre el diámetro de
barrido del elemento mezclador inferior y la pared del vaso.
19. El reactor de la reivindicación 15 en el que
la boca de entrada del suministro de líquido se dispone de forma
tal que durante su uso el suministro de líquido se introduce dentro
de una región en la que la mezcla de reacción es inducida a fluir a
través de un elemento mezclador al interior de una región altamente
turbulenta de una zona
\hbox{de mezcla.} 20. El reactor de la reivindicación 19 en el que
la boca de entrada del líquido se sitúa entre el plano de la
superficie superior de la turbina inferior y el plano de la
superficie inferior de la turbina inferior, y entre el diámetro de
barrido del elemento mezclador inferior y la pared del vaso.
21. Un procedimiento para oxidar un precursor
para formar un ácido carboxílico aromático o un éster del mismo en
una mezcla de reacción de fase líquida, que comprende la puesta en
contacto de uno o más precursores del ácido carboxílico aromático
con un oxidante, en la presencia de una catalizador y de un solvente
de fase líquida, dicha puesta en contacto se efectúa en un reactor
que comprende un vaso alargado provisto de deflectores,
substancialmente vertical durante su uso, que tiene un elemento
mezclador superior y un elemento mezclador inferior, que se
caracteriza porque el elemento mezclador superior es una
turbina axial de bombeo ascendente y el elemento mezclador inferior
es una turbina radial de bombeo.
22. El procedimiento de la reivindicación 21 en
el que el ácido carboxílico aromático es ácido tereftálico o ácido
isoftálico.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US443542 | 1989-11-30 | ||
| US10/443,542 US7153480B2 (en) | 2003-05-22 | 2003-05-22 | Apparatus for and method of producing aromatic carboxylic acids |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2314420T3 true ES2314420T3 (es) | 2009-03-16 |
Family
ID=33450441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES04753071T Active ES2314420T3 (es) | 2003-05-22 | 2004-05-20 | Aparato y procedimiento de produccion de acidos carboxilicos aromaticos. |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7153480B2 (es) |
| EP (1) | EP1635942B1 (es) |
| KR (1) | KR101137641B1 (es) |
| CN (1) | CN100376321C (es) |
| AR (1) | AR044435A1 (es) |
| AT (1) | ATE411102T1 (es) |
| BR (1) | BRPI0411146B1 (es) |
| CA (1) | CA2525898C (es) |
| DE (1) | DE602004017173D1 (es) |
| ES (1) | ES2314420T3 (es) |
| MX (1) | MXPA05012598A (es) |
| MY (1) | MY135637A (es) |
| TW (1) | TWI331991B (es) |
| WO (1) | WO2004105935A1 (es) |
| ZA (1) | ZA200509228B (es) |
Families Citing this family (49)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7273950B2 (en) * | 2003-06-13 | 2007-09-25 | Tereftalatos Mexicanos, S.A. De C.V. | Process and apparatus for the efficient oxidation of alkyl aromatic compounds |
| JP2005104941A (ja) * | 2003-10-02 | 2005-04-21 | Nippon Shokubai Co Ltd | 芳香族カルボニル化合物の製造方法及び芳香族カルボニル化合物製造用触媒 |
| US7910769B2 (en) | 2004-09-02 | 2011-03-22 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| US7582793B2 (en) * | 2004-09-02 | 2009-09-01 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| US7381836B2 (en) | 2004-09-02 | 2008-06-03 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| US7589231B2 (en) | 2004-09-02 | 2009-09-15 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| US7568361B2 (en) | 2004-09-02 | 2009-08-04 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| US7692036B2 (en) | 2004-11-29 | 2010-04-06 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| US7572936B2 (en) | 2004-09-02 | 2009-08-11 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| US7692037B2 (en) | 2004-09-02 | 2010-04-06 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| US7741515B2 (en) * | 2004-09-02 | 2010-06-22 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| US7683210B2 (en) | 2004-09-02 | 2010-03-23 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| US7504535B2 (en) | 2004-09-02 | 2009-03-17 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| US7507857B2 (en) | 2004-09-02 | 2009-03-24 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| US7884232B2 (en) * | 2005-06-16 | 2011-02-08 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| ES1061700Y (es) * | 2005-11-29 | 2006-07-01 | Valver Air Speed S L | Maquina dosificadora y mezcladora de productos liquidos en general |
| US20070155987A1 (en) * | 2006-01-04 | 2007-07-05 | O'meadhra Ruairi S | Oxidative digestion with optimized agitation |
| US7816556B2 (en) * | 2006-03-01 | 2010-10-19 | Eastman Chemical Company | Polycarboxylic acid production system employing enhanced multistage oxidative digestion |
| US7501537B2 (en) * | 2006-03-01 | 2009-03-10 | Eastman Chemical Company | Polycarboxylic acid production system employing oxidative digestion with reduced or eliminated upstream liquor exchange |
| US20070208194A1 (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-06 | Woodruff Thomas E | Oxidation system with sidedraw secondary reactor |
| US7420082B2 (en) * | 2006-03-01 | 2008-09-02 | Eastman Chemical Company | Polycarboxylic acid production system employing hot liquor removal downstream of oxidative digestion |
| US7772424B2 (en) * | 2006-03-01 | 2010-08-10 | Eastman Chemical Company | Polycarboxylic acid production system employing enhanced evaporative concentration downstream of oxidative digestion |
| JP5604102B2 (ja) * | 2006-06-21 | 2014-10-08 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 安熱法による成長で作製された、窒素面またはＭ面ＧａＮ基板を用いた光電子デバイスと電子デバイス |
| US20110144384A1 (en) * | 2006-09-22 | 2011-06-16 | Luciano Piras | Liquid-gas phase reactor system |
| US9044719B2 (en) | 2007-12-21 | 2015-06-02 | Philadelphia Mixing Solutions, Ltd. | Method and apparatus for mixing |
| KR100988684B1 (ko) * | 2008-04-16 | 2010-10-18 | 삼남석유화학 주식회사 | 조테레프탈산 제조를 위한 산화 반응기 |
| GB0808200D0 (en) * | 2008-05-06 | 2008-06-11 | Invista Technologies Srl | Power recovery |
| CA2762656C (en) | 2009-06-05 | 2017-11-28 | F. Hoffmann-La Roche Ag | Combination stirrer |
| SG177727A1 (en) * | 2009-07-24 | 2012-02-28 | Hoffmann La Roche | Stirrer system |
| KR101159409B1 (ko) * | 2009-10-16 | 2012-06-28 | 삼남석유화학 주식회사 | 방향족 카르복실산 제조용 산화 반응기 및 이를 이용한 방향족 카르복실산의 제조 방법 |
| KR101044404B1 (ko) | 2011-02-18 | 2011-06-27 | 김유학 | 멀티샤프트를 이용한 급속 혼화조 교반기 |
| CN103143286A (zh) * | 2011-12-06 | 2013-06-12 | 沈阳铝镁设计研究院有限公司 | 一种能提高混合效果减少沉淀的多层搅拌桨结构 |
| US9333468B2 (en) | 2012-09-24 | 2016-05-10 | Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc | Soak vessels and methods for impregnating biomass with liquid |
| US9115214B2 (en) | 2012-09-24 | 2015-08-25 | Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc | Methods for controlling pretreatment of biomass |
| WO2014094793A1 (en) * | 2012-12-19 | 2014-06-26 | Flsmidth A/S | Apparatus and method for solvent extraction processing |
| JP2015054272A (ja) * | 2013-09-11 | 2015-03-23 | 住友金属鉱山株式会社 | 攪拌装置 |
| JP5597315B1 (ja) * | 2014-03-12 | 2014-10-01 | ヤマテック株式会社 | 攪拌装置 |
| CN104437221A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-03-25 | 潘春圃 | 双叶轮的搅拌机 |
| JP6848507B2 (ja) * | 2017-02-17 | 2021-03-24 | 住友金属鉱山株式会社 | 加圧反応装置、及びそれを用いた有価金属の浸出処理方法 |
| MY194611A (en) | 2018-01-17 | 2022-12-06 | Outotec Finland Oy | Reactor for gas-liquid mass transfer |
| KR102256402B1 (ko) * | 2018-10-15 | 2021-05-25 | 한화솔루션 주식회사 | 회분식 반응기 |
| KR20200078221A (ko) * | 2018-12-21 | 2020-07-01 | 한화솔루션 주식회사 | 회분식 반응기 |
| BR112021022023A2 (pt) * | 2019-05-03 | 2022-01-18 | Philadelphia Mixing Solutions Ltd | Misturador de reação |
| WO2020264545A1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-12-30 | Siemens Healthcare Diagnostics Inc. | Methods and apparatus for rotary mixing of laboratory samples |
| CN110963528B (zh) * | 2019-12-20 | 2022-06-28 | 大连博融新材料有限公司 | 一种球形高密度偏钒酸铵、其制备方法及用途 |
| CN111589398A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-08-28 | 义乌申翊塑胶制品有限公司 | 一种用于泳镜生产的抗菌性材料制备的反应釜装置 |
| WO2022093232A1 (en) | 2020-10-29 | 2022-05-05 | Mercury Clean Up, LLC | Mercury collecton system |
| CN113546536B (zh) * | 2021-07-28 | 2022-09-06 | 吉林隆源农业服务有限公司 | 一种防沉积的高塔复合肥生产用料浆环流式乳化装置 |
| CN113731339B (zh) * | 2021-11-08 | 2022-03-11 | 东营威联化学有限公司 | 一种对二甲苯氧化结晶装置 |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4438074A (en) * | 1981-07-21 | 1984-03-20 | Phillips Petroleum Company | Continuous polymerization reactor |
| CA1225634A (en) * | 1984-07-30 | 1987-08-18 | Adam J. Bennett | Apparatus for dispersing a particulate material in a liquid |
| SE461444B (sv) * | 1985-11-21 | 1990-02-19 | Boerje Skaanberg | Impellerapparat foer omroerning av vaetska under dispergering av gas daeri |
| US5099064A (en) * | 1985-12-30 | 1992-03-24 | Amoco Corporation | Method for increasing conversion efficiency for oxidation of an alkyl aromatic compound to an aromatic carboxylic acid |
| US5198156A (en) * | 1986-02-17 | 1993-03-30 | Imperial Chemical Industries Plc | Agitators |
| US5211924A (en) * | 1988-02-29 | 1993-05-18 | Amoco Corporation | Method and apparatus for increasing conversion efficiency and reducing power costs for oxidation of an aromatic alkyl to an aromatic carboxylic acid |
| US4935539A (en) * | 1988-03-17 | 1990-06-19 | Amoco Corporation | Method for increasing yield and product quality while reducing power costs in oxidation of an aromatic alkyl hydrocarbon to an aromatic carboxylic acid |
| US5102630A (en) * | 1988-03-17 | 1992-04-07 | Amoco Corporation | Apparatus for increasing yield and product quality while reducing power costs in oxidation of an aromatic alkyl to an aromatic carboxylic acid |
| FR2680983B1 (fr) * | 1991-09-10 | 1993-10-29 | Institut Francais Petrole | Dispositif melangeur continu, procede et utilisation dans une installation de pompage d'un fluide de forte viscosite. |
| US5371283A (en) * | 1993-12-22 | 1994-12-06 | Praxair Technology, Inc. | Terephthalic acid production |
| RU2140898C1 (ru) * | 1994-05-11 | 1999-11-10 | Праксайр Текнолоджи, Инк. | Способ окисления органических соединений и система для его осуществления |
| SE503898C2 (sv) * | 1994-10-25 | 1996-09-30 | Tetra Laval Holdings & Finance | Blandare för blandning av vätskor eller suspensioner samt förfarande för blandning |
| US5696285A (en) * | 1995-12-29 | 1997-12-09 | Praxair Technology, Inc. | Production of terephthalic acid with excellent optical properties through the use of pure or nearly pure oxygen as the oxidant in p-xylene oxidation |
| JPH10316614A (ja) | 1997-05-20 | 1998-12-02 | Hitachi Ltd | 芳香族カルボン酸の製造方法 |
| FR2763867B1 (fr) * | 1997-06-03 | 1999-07-30 | Grande Paroisse Sa | Dispositif pour melanger et dissoudre dans un liquide des granules solides, en particulier pour la production d'engrais phospho-azotes |
| JPH1176783A (ja) * | 1997-09-04 | 1999-03-23 | Fuji Photo Film Co Ltd | 撹拌装置 |
| JP2000128824A (ja) | 1998-10-27 | 2000-05-09 | Mitsui Chemicals Inc | 芳香族カルボン酸の製造方法 |
| FI110760B (fi) * | 2000-07-21 | 2003-03-31 | Outokumpu Oy | Sekoitinlaitteisto ja menetelmä kaasun sekoittamiseksi suljetussa reaktorissa |
| JP4042362B2 (ja) * | 2000-08-11 | 2008-02-06 | 住友金属工業株式会社 | Ｎｉ基合金製品とその製造方法 |
| WO2002092549A1 (en) | 2001-05-15 | 2002-11-21 | Inca International S.P.A. | Agitation system for alkylbenzene oxidation reactors |
| US7273950B2 (en) * | 2003-06-13 | 2007-09-25 | Tereftalatos Mexicanos, S.A. De C.V. | Process and apparatus for the efficient oxidation of alkyl aromatic compounds |
-
2003
- 2003-05-22 US US10/443,542 patent/US7153480B2/en active Active
-
2004
- 2004-05-20 ZA ZA200509228A patent/ZA200509228B/en unknown
- 2004-05-20 AT AT04753071T patent/ATE411102T1/de not_active IP Right Cessation
- 2004-05-20 WO PCT/US2004/016180 patent/WO2004105935A1/en active Search and Examination
- 2004-05-20 DE DE602004017173T patent/DE602004017173D1/de active Active
- 2004-05-20 CN CNB2004800205858A patent/CN100376321C/zh active Active
- 2004-05-20 ES ES04753071T patent/ES2314420T3/es active Active
- 2004-05-20 KR KR1020057022229A patent/KR101137641B1/ko active IP Right Grant
- 2004-05-20 BR BRPI0411146A patent/BRPI0411146B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2004-05-20 CA CA2525898A patent/CA2525898C/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-05-20 EP EP04753071A patent/EP1635942B1/en not_active Not-in-force
- 2004-05-20 MX MXPA05012598A patent/MXPA05012598A/es active IP Right Grant
- 2004-05-21 TW TW093114546A patent/TWI331991B/zh not_active IP Right Cessation
- 2004-05-21 MY MYPI20041978A patent/MY135637A/en unknown
- 2004-05-24 AR ARP040101793A patent/AR044435A1/es active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100376321C (zh) | 2008-03-26 |
| TWI331991B (en) | 2010-10-21 |
| WO2004105935A1 (en) | 2004-12-09 |
| US20040234435A1 (en) | 2004-11-25 |
| EP1635942A1 (en) | 2006-03-22 |
| MXPA05012598A (es) | 2006-02-08 |
| BRPI0411146A (pt) | 2006-07-11 |
| KR20060024380A (ko) | 2006-03-16 |
| BRPI0411146B1 (pt) | 2016-07-26 |
| ATE411102T1 (de) | 2008-10-15 |
| CA2525898C (en) | 2012-11-06 |
| US7153480B2 (en) | 2006-12-26 |
| ZA200509228B (en) | 2007-03-28 |
| CA2525898A1 (en) | 2004-12-09 |
| TW200510293A (en) | 2005-03-16 |
| EP1635942B1 (en) | 2008-10-15 |
| AR044435A1 (es) | 2005-09-14 |
| MY135637A (en) | 2008-05-30 |
| KR101137641B1 (ko) | 2012-04-19 |
| DE602004017173D1 (de) | 2008-11-27 |
| CN1822900A (zh) | 2006-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2314420T3 (es) | Aparato y procedimiento de produccion de acidos carboxilicos aromaticos. | |
| JP5437805B2 (ja) | 気液相反応器装置 | |
| US6984753B2 (en) | Agitation system for alkylbenzene oxidation reactors | |
| US4243636A (en) | Apparatus for the continuous liquid-phase catalytic oxidation of alkyl-substituted aromatic compounds | |
| US5102630A (en) | Apparatus for increasing yield and product quality while reducing power costs in oxidation of an aromatic alkyl to an aromatic carboxylic acid | |
| JP4780566B2 (ja) | アルキル芳香族化合物の効率的酸化のための方法および装置 | |
| JP2006055847A (ja) | 気液反応を行うための撹拌装置及び方法 | |
| RU2581836C2 (ru) | Окислительная система с вторичным реактором для боковой фракции | |
| JP5414784B2 (ja) | 粗テレフタル酸製造のための酸化反応器 | |
| ES2669568T3 (es) | Sistema de oxidación con reactor secundario de extracción lateral | |
| JP6538528B2 (ja) | 側方取り出し式の第２の反応器を備える酸化システム |