MX2011011148A - Metodos, procesos y sistemas para el tratamiento y purificacion de acido tereftalico crudo y corrientes de proceso asociadas. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con modalidades que incluyen los métodos y procesos para purificar CTA, sistemas para purificar CTA, métodos o procesos para enfriar corrientes de licor madre, sistemas para enfriar corrientes de licor madre, métodos o procesos para el tratamiento de sólidos del licor madre, sistemas para el tratamiento de sólidos del licor madre y similares.

Description

METODOS, PROCESOS Y SISTEMAS PARA EL TRATAMIENTO Y PURIFICACION DE ACIDO TEREFTALICO CRUDO Y CORRIENTES DE PROCESO ASOCIADAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La siguiente descripción se relaciona con métodos para reciclar químicos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El ácido tereftálico purificado se produce en un proceso de dos etapas. En la primera etapa, la planta de oxidación, el ácido tereftálico crudo (CTA, por sus siglas en inglés) se produce por la oxidación del aire de paraxileno en un solvente (por ejemplo, ácido acético y agua) usando un catalizador homogéneo. El catalizador puede ser uno o más compuestos metálicos pesados (por ejemplo, compuestos de cobalto y/o manganeso u otros metales pesados, tales como vanadio, cromo, hierro, molibdeno; un lantánido, tal como cerio, zirconio, hafnio y/o níquel y un promotor de oxidación) . El compuesto metálico puede tomar cualquiera de las formas de catalizador que se han usado en la fase de oxidación líquida del o los precursores de ácido carboxílico aromático en un solvente de ácido carboxílico alifático (por ejemplo, bromuro, bromoalcanoatos o alcanoatos (usualmente alcanoatos Ci-C4, tales como acetatos)) . El promotor de Ref 224684 oxidación, cuando se emplea, puede estar en la forma de bromo elemental, bromuro iónico (por ejemplo, HBr, NaBr, KBr, NH4Br) y/o bromuro orgánico (por ejemplo, bromobencenos , bromuro de bencilo, ácido mono y dibromoacético, bromuro de bromoacetilo, tetrabromoetano, dibromuro de etileno, etc.). Alternativamente, el promotor de oxidación puede incluir una cetona (por ejemplo, metiletilcetona) o un aldehido (por ejemplo, acetaldehído) .

La temperatura de reacción es de aproximadamente 150-210°C o aproximadamente 160-200°C. La oxidación se lleva a cabo típicamente en uno, dos o tres recipientes en serie, y pueden usarse reactores múltiples en paralelo para cada etapa. Los recipientes del reactor son típicamente recipientes agitados, en donde la agitación se logra mediante una combinación de una agitación mecánica, más el efecto de agitación del aire que es adicionado.

La impureza principal en el ácido tereftálico crudo es 4 carboxi benzaldehído, un intermediario de reacción y precursor de ácido tereftálico. Éste está presente en el CTA a una concentración de aproximadamente 1000-4000 ppm o aproximadamente 2500-3500 ppm. Otros intermediarios y contaminantes presentes en el CTA incluyen el ácido paratoluico y los compuestos orgánicos que contribuyen a la coloración (químicos coloreados), tales como 2,6 dicarboxifluorenona. Las siguientes referencias describen en detalle el intervalo de compuestos coloreados en PTA y CTA; Patente U.S. 4,626,598, Patente U.S. 3,850,983 y Patente U.S. 4,833,269. Estos compuestos coloreados se forman en el reactor de oxidación. Algunos de los compuestos coloreados permanecen en solución y se remueven de la oxidación por medio de una ruta de purga de subproducto, pero una proporción significativa se precipita en los cristales de CTA y se transfiere en el CTA a la etapa de purificación del proceso .

La segunda etapa del proceso de producción es la purificación del CTA por hidrogenación catalítica en solución acuosa. Típicamente, el CTA se disuelve en agua a alta presión (70-90 bares) y alta temperatura (275-290°C) y se hidrogena sobre un catalizador de lecho fijo de paladio soportado sobre carbono. En el proceso de hidrogenación, la impureza principal 4 carboxi-benzaldehído (4CBA) se hace reaccionar al ácido paratoluico. También, se hidrogenan numerosos compuestos coloreados. Un ejemplo de un compuesto coloreado es 2,6 dicarboxifluorenona, y éste se convierte a 2,6 dicarboxifluoreno . Mientras que ésta tiene alguna contribución al color en el PTA, es menos coloreada que la 2,6 dicarboxifluorenona presente en el CTA.

La solución resultante se enfría y se pasa a través de una serie de cuatro a seis cristalizadores, en donde la mayoría del ácido paratoluico permanece en solución y el ácido tereftálico purificado (PTA) se cristaliza. La suspensión resultante (a una temperatura de 140-160°C) después se alimenta al dispositivo (s) de separación sólido-líquido, tal como una centrífuga decantadora o un filtro a presión rotatorio. El PTA se separa de la corriente de licor madre. La corriente de licor madre incluye 4-carboxi benzaldehído y ácido paratoluico. La corriente de licor madre también contiene finos de PTA que se pasan a través del dispositivo de separación. Estos componentes representan una pérdida de rendimiento significativa del proceso, y es deseable reciclar estos componentes a la etapa de oxidación del proceso. El licor madre también incluye compuestos de coloración hidrogenados. Aproximadamente 50% de los compuestos de coloración hidrogenados permanecen con el PTA, de modo que el 50% restante permanece en el licor madre. De esta manera, los métodos para reciclar 4-carboxi benzaldehído y ácido paratoluico y los finos de PTA se han descrito anteriormente (por ejemplo, U.S. 5304676 y JP 52-128344) pero éstos no han resuelto los problemas adicionales definidos en la presente.

Para recuperar los ácidos paratoluico y tereftálico, el licor madre debe enfriarse para precipitar los ácidos orgánicos, los cuales después se separan del licor madre. Un método para producir esta separación es enfriar por expansión la corriente reduciendo la presión a la presión atmosférica, en donde la temperatura del licor madre se reduce a alrededor de 100°C. Después, es deseable el enfriamiento adicional para permitir la recuperación adicional de los ácidos tereftálico y paratoluico.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El enfriamiento adicional, como se hizo referencia anteriormente, se ha intentado usando un número de métodos que no son deseables debido a que no son prácticos técnica o químicamente, son costosos debido a que requieren grandes inversiones de capital, tienen altos costos de operación o combinaciones de los mismos. Por lo tanto, hay una necesidad de superar estas y/u otras deficiencias de las tecnologías actuales .

Un método ejemplar de enfriamiento de una corriente de licor madre, entre otras, incluye: proporcionar la corriente de licor madre que tiene una temperatura de aproximadamente 140 a 170°C a una presión de aproximadamente 3.5 a 8 bares, en donde la corriente de licor madre es una solución saturada que incluye el ácido tereftálico y el ácido paratoluico en agua, y contiene menos de aproximadamente 1% p/p de partículas sólidas finas de ácido tereftálico; introducir la corriente de licor madre a un tanque de expansión, en donde la presión en el tanque de expansión es aproximadamente la presión atmosférica, por ejemplo, aproximadamente 1 bares, en donde el vapor de la corriente de licor madre se genera y se remueve del tanque de expansión; fluir la corriente de licor madre a un enfriador en una primera tubería, en donde en un punto de mezcla antes de que la corriente de licor madre entre al enfriador, la corriente de licor madre se mezcla con una corriente de licor madre secundaria de aproximadamente 40 a 60°C, en donde la mezcla de la corriente de licor madre y la corriente de licor madre secundaria forma la mezcla de licor madre, en donde la mezcla de licor madre es de aproximadamente 60 a 80 °C, después de mezclar la corriente de licor madre y la corriente de licor madre secundaria, en donde antes de introducir al enfriador, se precipitan una porción del ácido tereftálico y el ácido paratoluico de la mezcla de licor madre; enfriar la mezcla de licor madre a aproximadamente 40 a 60 °C en el enfriador; fluir la mezcla de licor madre fuera del enfriador hacia un filtro; fluir una primera porción de la mezcla de licor madre a un filtro; y fluir una segunda porción de la mezcla de licor madre, referida como la corriente de licor madre secundaria, en una tubería de recirculación, en donde la tubería de recirculación intersecta la primera tubería en el punto de mezcl .

Un método ejemplar para enfriar la corriente de licor madre, entre otros, incluye: proporcionar la corriente de licor madre que tiene una temperatura de aproximadamente 140 a 170°C a una presión de aproximadamente 3.5 a 8 bares, en donde la corriente de licor madre es una solución saturada que incluye el ácido tereftálico y el ácido paratoluico en agua, y contiene menos de aproximadamente 1% p/p de partículas sólidas finas de ácido tereftálico; introducir la corriente de licor madre a un tanque de expansión, en donde la presión es de aproximadamente 1 bares, en donde la temperatura de la corriente de licor madre se reduce a aproximadamente 100 °C, en donde el vapor de la corriente de licor madre se genera y se remueve del tanque de expansión; fluir la corriente de licor madre a un enfriador en una primera tubería, en donde en un punto de mezcla, antes de que la corriente de licor madre entre al enfriador, la corriente de licor madre se mezcla con una corriente de licor madre secundaria de aproximadamente 40 a 60°C, en donde la mezcla de la corriente de licor madre y la corriente de licor madre secundaria forma la mezcla de licor madre, en donde la mezcla de licor madre es de aproximadamente 60 a 80 °C, después de mezclar la corriente de licor madre y la corriente de licor madre secundaria, en donde antes de introducir al enfriador, se precipitan una porción del ácido tereftálico y el ácido paratoluico de la mezcla de licor madre; enfriar la mezcla de licor madre a aproximadamente 40 a 60°C en el enfriador,-fluir la mezcla de licor madre fuera del enfriador hacia un filtro; fluir una primera porción de la mezcla de licor madre al filtro; fluir una segunda porción de la mezcla de licor madre, referida como la corriente de licor madre secundaria, en una tubería de recirculación, en donde la tubería de recirculación intersecta la primera tubería en el punto de mezcla; filtrar la primera porción de la mezcla de licor madre usando el filtro, en donde los precipitados del ácido tereftálico y el ácido paratoluico se remueven de la mezcla de licor madre,- mezclar los precipitados del ácido tereftálico y el ácido paratoluico en ácido acético para formar una suspensión de ácido acético de los precipitados; introducir la suspensión de ácido acético de los precipitados a una corriente de ácido acético a aproximadamente 150 a 170°C, para formar una corriente de recirculación que incluye los precipitados disueltos del ácido tereftálico y el ácido paratoluico; e introducir la corriente de recirculación a una corriente de alimentación de oxidación o a un reactor de oxidación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Muchos aspectos de esta descripción pueden entenderse mejor con referencia a las siguientes figuras. Los componentes en las figuras no están necesariamente a escala.

La Figura 1 ilustra un diagrama de bloques esquemático de un proceso para la producción de ácido tereftálico purificado (PTA) .

La Figura 2 ilustra un diagrama de flujo de una modalidad de un método para procesar las corrientes de licor madre .

La Figura 3 ilustra un diagrama esquemático de un método para procesar las corrientes de licor madre.

La Figura 4 ilustra un diagrama de flujo de una modalidad de un método para procesar sólidos (por ejemplo, precipitados) separados de una corriente de mezcla de licor madre .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Antes de describir la presente descripción en mayor detalle, se entenderá que esta descripción no se limita a las modalidades particulares descritas, ya que tales, por supuesto, pueden variar. También se entenderá que la terminología usada en la presente es con el propósito de describir únicamente las modalidades particulares, y no se pretende que sean limitantes, dado que el alcance de la presente descripción será limitado únicamente a las reivindicaciones anexas.

A menos que se defina lo contrario, todos los términos técnicos y científicos usados en la presente tienen el mismo significado que el entendido comúnmente por un experimentado en la técnica al que pertenece esta descripción. Aunque cualquiera de los métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en la presente también pueden usarse en la práctica o prueba de la presente descripción, se describen ahora los métodos y los materiales preferidos.

Todas las publicaciones y patentes citadas en esta especificación se incorporan en la presente por referencia, como si cada publicación o patente individual se indicara específica e individualmente como incorporada por referencia, y se incorporan en la presente por referencia para ejemplificar y describir los métodos y/o materiales en conjunto con las publicaciones que se citan. La citación de cualquier publicación es para su descripción antes de la fecha de presentación y no debería interpretarse como un reconocimiento de que la presente descripción no tiene el derecho para preceder tal publicación, en virtud de la descripción previa. Además, las fechas de publicación proporcionadas podrían ser diferentes de las fechas de publicación actuales que puede ser necesario que se confirmen independientemente .

Las modalidades de la presente descripción emplearán, a menos que se indique lo contrario, las técnicas de la química, ingeniería química, recirculación química y similares, que están dentro de la habilidad de la técnica. Tales técnicas se explican completamente en la literatura.

Los siguientes ejemplos se establecen para proporcionar a los experimentados en la técnica una completa ejemplificación y descripción de cómo realizar los métodos y usar las composiciones y compuestos descritos y reivindicados en la presente. Se han hecho esfuerzos para asegurar una exactitud con respecto a los números (por ejemplo, cantidades, temperatura, etc.), pero deberían tomarse en cuenta algunos errores y desviaciones. A menos que se indique lo contrario, las partes son partes en peso, la temperatura está en °C, y la presión está en bares.

Debe observarse que, como se usa en la especificación y las reivindicaciones anexas, las formas singulares "un", "una" y "el, la" incluyen las referencias en plural, a menos que el contexto dictamine claramente lo contrario. De esta manera, por ejemplo, la referencia a "un soporte" indica una pluralidad de soportes. En esta especificación y en las siguientes reivindicaciones, se hará referencia a un número de términos que serán definidos para tener los siguientes significados, a menos que sea evidente una intención contraria .

Definiciones El término "sólidos de licor madre" se refiere a los sólidos colectados después de la precipitación del licor madre residual que resulta de la separación del ácido tereftálico purificado de la suspensión generada durante la etapa de cristalización del proceso de purificación de ácido tereftálico.

Descripción Las modalidades de la presente descripción incluyen métodos o procesos para purificar CTA, sistemas para purificar CTA, métodos o procesos para enfriar las corriente de licor madre, sistemas para enfriar corriente de licor madre, métodos o procesos para tratar los sólidos de licor madre, sistemas para tratar los sólidos del licor madre y similares .

La Figura 1 es un diagrama de bloques de un método o proceso para la producción de ácido tereftálico purificado. El ácido tereftálico crudo (CTA) se produce por la oxidación de aire de paraxileno, usando un catalizador homogéneo en un solvente de ácido acético acuoso. El aire usado para la oxidación contiene oxígeno molecular que puede estar enriquecido o agotado en comparación con el aire atmosférico, antes de alimentarse a un reactor de oxidación. La suspensión resultante de CTA del reactor (es) de oxidación, que comprende CTA, el catalizador de oxidación, los intermediarios de reacción y subproductos, incluyendo los compuestos de coloración, se alimenta típicamente a uno o más recipientes para reducir la presión y la temperatura de la corriente de proceso. El sólido de CTA se separa del licor madre del proceso de oxidación y, opcionalmente , se seca del solvente de oxidación. El sólido de CTA después se mezcla con agua para formar la corriente de alimentación de purificación de CTA, antes de la purificación del CTA en la segunda etapa del proceso de manufacturación de PTA. El proceso/sistema de purificación de CTA puede incluir un número de etapas que incluyen, pero no se limitan a, etapa de re-suspensión de CTA, etapa de calentamiento de la suspensión y disolución de CTA, etapa de hidrogenación catalítica, etapa de cristalización, etapa de filtración, etapa de recuperación de solvente, etapa de secado, una etapa de tratamiento de la corriente de licor madre, etapa de recuperación de solvente, etapa de secado, una etapa de tratamiento de la corriente de licor madre, una etapa de tratamiento sólido del licor madre y similares.

El proceso produce ácido tereftálico purificado en una forma cristalizada y una corriente de licor madre. La corriente de licor madre comprende ácido paratoluico así como partículas finas de PTA (también referidas como "finos") y compuestos de coloración hidrogenados . En una modalidad, la corriente de licor madre es una solución saturada que incluye ácido tereftálico y ácido paratoluico en agua, y contiene menos de aproximadamente 1% p/p de partículas sólidas finas de ácido tereftálico. Como se mencionó anteriormente, el proceso incluye un método para el tratamiento de la corriente de licor madre para recuperar los ácidos paratoluico y tereftálico (precipitados de los ácidos paratoluico y tereftálico) . Una vez que los sólidos (los sólidos o precipitados del licor madre) se recuperan y separan del licor madre resultante, los sólidos pueden recircularse y mezclarse con la corriente de alimentación de oxidación e/o introducirse directamente en la primera etapa de la purificación de CTA. La corriente de licor madre (agotada) remanente después de que los sólidos del licor madre se recuperan, puede tratarse conforme sea apropiado (corriente de efluente) .

Como se observó anteriormente, el proceso incluye los métodos para el tratamiento de la corriente de licor madre para recuperar los ácidos paratoluico y tereftálico. Como se describe en el diagrama de flujo mostrado en la Figura 2 y en el esquema mostrado en la Figura 3, una corriente de licor madre (100) se proporciona después de la separación del ácido tereftálico purificado (PTA) , en el proceso de purificación. En una modalidad, la corriente de licor madre (100) puede tener una temperatura de aproximadamente 140 a 170°C o de aproximadamente 145 a 155°C. En una modalidad, la corriente de licor madre (100) puede tener una presión de aproximadamente 3.5 a 8 bares o de aproximadamente 4 a 5.5 bares. La corriente de licor madre (100) se introduce a un tanque de expansión (122) en donde la presión es típicamente la presión atmosférica, aproximadamente 1 bares y/o en donde la temperatura de la corriente de licor madre (100) se reduce a aproximadamente 100 °C. Como resultado, una cantidad sustancial de la corriente (102) se evapora debido a la expansión isoentálpica, y esto se queda o se remueve del tanque de expansión (122) . Luego, la corriente de licor madre (104) se fluya hacia un enfriador (124) por medio de una primera tubería u otra estructura de flujo.

Antes de entrar al enfriador (124), la corriente de licor madre (104) se mezcla con una corriente de licor madre secundaria (110) . La corriente de licor madre secundaria (110) es de aproximadamente 40 a 60°C o de aproximadamente 45 a 55°C. La corriente de licor madre secundaria (110) se introduce a la corriente de licor madre (104) en un punto de mezclado. El punto de mezclado está en una posición, en donde la primera tubería y una tubería de recirculación, intersectan y pueden tomar diferentes formas, tales como intersección Y, L o T con o sin agitación adicional. La mezcla de las dos corrientes forma una mezcla de licor madre que tiene una temperatura de aproximadamente 60 a 80 °C o de aproximadamente 65 a 75 °C. A la mezcla de licor madre no se da una indicación numérica en la Figura 3 por razones de claridad. La velocidad de flujo de la corriente de licor madre secundaria puede ajustarse de modo que la temperatura de la mezcla de licor madre sea de aproximadamente 60 a 80°C o de aproximadamente 65 a 75°C. En una modalidad, la velocidad de flujo de la corriente de licor madre secundaria es de aproximadamente 60% de la velocidad de flujo del licor madre mezclado. Como resultado del mezclado y la reducción en la temperatura, una porción del ácido tereftálico y/o el ácido paratoluico se precipita de la mezcla de licor madre antes de entrar al enfriador (124) . En una modalidad, la cantidad de ácido tereftálico y/o ácido paratoluico sólido, puede ser de aproximadamente 75 a 85% o de aproximadamente 79 a 83%, del total del ácido tereftálico y/o el ácido paratoluico en la mezcla de licor madre después del mezclado.

Subsecuentemente, la mezcla de licor madre incluyendo los precipitados, entra al enfriador (124) y se enfría a aproximadamente 40 a 60°C o de aproximadamente 45 a 55°C. El ácido tereftálico y/o el ácido paratoluico no precipitado previamente, pueden precipitarse durante este procedimiento de enfriamiento. El enfriador (124) puede ser un intercambiador de calor de alto corte, de baja obstrucción, tal como, pero no se limita a, un intercambiador de calor en espiral (tal como uno vendido por Alfa-Laval) , un intercambiador de calor de tubo en espiral (tal como el vendido por HRS Spiratube) , un intercambiador de tubos y coraza o una combinación de los mismos. Una ventaja de usar un enfriador de alto corte (124) es que los precipitados no obstruyen, o sustancialmente no obstruyen, los componentes del enfriador (124) . Una posible explicación para este resultado es que la corriente está fluyendo a una velocidad de flujo alta y cualquiera de los precipitantes que se puedan formar sobre, y/o recubrir los componentes, se auto-limpian por la velocidad de alto flujo. Además, dado que una porción de los precipitantes se forma antes de entrar al enfriador (124) , la cantidad de obstrucción se reduce debido a que se reduce la cantidad de precipitación que se presenta en el enfriador (124) y/o los precipitantes que fluyen a velocidades de alto flujo pueden desprender los recubrimientos en los componentes del enfriador (124) . En una modalidad, la velocidad de flujo es de aproximadamente 1 a 4 m/s o de aproximadamente 1 a 3 m/s.

En una modalidad, el intercambiador de calor en espiral incluye por lo menos dos conductos de flujo configurados en espiral, separados y adyacentes, separados mediante una pared simple. Un medio de enfriamiento fluye a través de un conducto y la mezcla de licor madre, incluyendo los precipitados, fluye a través de un conducto alternado y se enfría por transferencia de calor al medio de enfriamiento a través de la pared de separación entre los canales de flujo. El medio de enfriamiento es típicamente agua de enfriamiento, y la velocidad de flujo puede ajustarse para controlar la temperatura de salida de la mezcla de licor madre. El grado de enfriamiento también controla los precipitados adicionales generados en el enfriador (124). La ruta de flujo para la mezcla de licor madre en el intercambiador de calor en espiral se configura de modo que el volumen total de flujo atraviesa el conducto esencialmente a la misma velocidad, sin regiones de flujo horizontales significativas o volúmenes estancados significativos. Además, la dimensión mínima del canal de flujo se configura para evitar que los precipitados interrumpan la ruta de flujo de la mezcla de licor madre conforme se enfría. La velocidad de la mezcla de licor madre a través de los conductos se mantiene, de modo que los precipitados formados antes de entrar al enfriador o generarse dentro del enfriador, se atrapan en la mezcla del licor madre fluyente, y salen del enfriador con la mezcla del licor madre enfriado.

En una modalidad, el intercambiador de calor de tubos y coraza incluye una serie de tubos esencialmente paralelos, a través de los cuales la mezcla de licor madre, incluyendo los precipitados, fluye y se enfría por el intercambiador de calor hacia un medio de enfriamiento que fluye externamente hacia los tubos. Aunque el área de flujo de sección transversal dentro de los tubos es frecuentemente circular, pueden usarse configuraciones alternativas para mejorar la transferencia de calor, aumentar la velocidad de corte del medio fluyente u otro parámetro para mejorar la operación o desempeño del enfriador (124) . Las variaciones en el área de sección transversal de flujo también pueden variar continua o irregularmente sobre la longitud del tubo, y pueden incluir cambios en el área superficial de la pared del tubo, número de pasajes o proyecciones de flujo en la ruta de flujo de la mezcla de licor madre. Las cabezas del intercambiador de calor, la entrada y la salida, se diseñan para evitar que los sólidos precipitados sedimenten o se acumulen para evitar el flujo de la mezcla de licor madre e incluso la distribución de la mezcla de licor madre a través de cada uno de los tubos del intercambiador de calor, sin tomar en consideración el número de pasas laterales del tubo. En una modalidad, para un intercambiador de calor de tubos y coraza puede usarse agitación mecánica adicionalmente dentro de los tubos, para evitar la acumulación de los sólidos formados antes de entrar al enfriador (124) o generarse dentro del enfriador (124) de la mezcla de licor madre.

Una vez que la mezcla de licor madre se enfría en el enfriador (124), la mezcla de licor madre (106) se fluye hacia un sistema de filtrado (126) en una tubería de flujo. La mezcla de licor madre (106) está a aproximadamente 40 a 60°C o aproximadamente 45 a 55°C. Antes de entrar al sistema de filtrado (126) , una tubería de recirculación intersecta la tubería de flujo. Una primera porción de la mezcla de licor madre (106) se fluye hacia el sistema de filtrado (126), y una segunda porción de la mezcla de licor madre (106) se fluye en la tubería de recirculación. Una vez que la segunda porción está en la tubería de recirculación, la corriente se refiere como la "corriente de licor madre secundaria (110)". Como se mencionó anteriormente, la tubería de recirculación intersecta la primera tubería en el punto de mezclado. De esta manera, la segunda porción de la mezcla de licor madre (110) se fluye a través de la tubería de recirculación para mezclarse con la corriente de licor madre (104) en el punto de mezclado. La primera porción es a aproximadamente 35 a 45% p/p o aproximadamente 38 a 42% p/p de la mezcla de licor madre (106) . La segunda corriente está a aproximadamente 55 a 65% p/p o aproximadamente 58 a 62% p/p de la mezcla de licor madre (106) .

Como se muestra en la Figura 4, y en general, en la Figura 1, la primera porción de la mezcla de licor madre puede filtrarse mediante el sistema de filtrado (126) . Los precipitados de los sólidos del licor madre que comprenden ácido tereftálico y/o ácido paratoluico (así como otros precipitados) se capturan por el filtro y se separan de la mezcla de licor madre remanente. La mezcla de licor madre remanente puede procesarse adicionalmente conforme sea necesario, o desecharse para el tratamiento del efluente. El sistema de filtrado (126) incluye un filtro a presión en el que se presenta la acumulación de una torta de filtrado en un medio de filtrado, de tal manera que la torta de filtrado contribuye a filtrar el líquido que contiene sólidos. Son apropiadas las diferentes formas de los procesos de filtración, por ejemplo, un recipiente a presión equipado con un filtro o filtros de candela (tal como el vendido por Dr. Muller AG) . El sistema de filtrado también incluye un recipiente receptor en el que los precipitados descargados del filtro se re-suspenden en ácido acético y un sistema de control. Opcionalmente, el sistema puede incluir un número de recipientes amortiguadores para facilitar la operación sin problemas del sistema.

En una modalidad, los precipitados se mezclan con ácido acético para formar una suspensión de ácido acético de precipitados. La velocidad de flujo de ácido acético se controla para asegurar que la suspensión de ácido acético de los precipitados contenga aproximadamente 10 a 20% p/p de sólidos. Subsecuentemente, la suspensión de ácido acético de precipitados se introduce a una corriente de ácido acético a aproximadamente 150 a 170 °C o aproximadamente 155 a 165 °C, para formar una corriente de recirculación. Se controla la velocidad de adición de la suspensión de los precipitados, para asegurar que la concentración de los componentes, tales como ácido tereftálico y ácido paratoluico, así como otros componentes (por ejemplo, compuestos de coloración hidrogenados) esté debajo de sus límites de solubilidad en la corriente de recirculación. En una modalidad, la velocidad de adición de la suspensión se controla, de modo que la concentración está debajo de su límite de solubilidad en el solvente de ácido acético acuoso a aproximadamente 150-170°C. En una modalidad, la concentración de la suspensión de precipitados en la corriente de recirculación puede ser menor que el limite de solubilidad de los precipitados. En una modalidad, la concentración de la suspensión de precipitados en la corriente de recirculación puede ser menor de 10,000 ppm p/p de precipitados en la corriente de recirculación. En una modalidad, la concentración de la suspensión de precipitados en la corriente de recirculación puede ser de aproximadamente 2000 ppm p/p en la corriente de recirculación.

En una modalidad, el contenido de agua de la corriente de recirculación es de aproximadamente 10 a 20% p/p de agua o de aproximadamente 10 a 15% p/p de agua. En una modalidad, la introducción de la suspensión de ácido acético de precipitados a la corriente de ácido acético a aproximadamente 150 a 170 °C, se lleva a cabo a una velocidad de forma que la concentración de ácido tereftálico sea menor de 2000 ppm p/p en la corriente de recirculación, hasta aproximadamente 10,000 ppm p/p en aproximadamente 20% de agua .

Debería observarse que el mezclado en la suspensión de ácido acético de los precipitados con la corriente de ácido acético, produce por lo menos dos resultados sorprendente e inesperados, cuando se compara simplemente con la alimentación de los precipitados filtrados directamente hacia el reactor de oxidación y/o por medio de la corriente de alimentación de oxidación principal. Primero, los sólidos recirculados , incluyendo el ácido paratoluico, se disuelven en el ácido acético calentado y pueden oxidarse completamente a ácido tereftálico en el reactor de oxidación. Como resultado, el ácido paratoluico recirculado parece que evita la contaminación de CTA en el reactor de oxidación y puede lograrse un beneficio total de la recirculación de los sólidos recirculados para mejorar la conversión global de p-xileno al ácido tereftálico del producto deseado. El mejoramiento es equivalente a ahorros de aproximadamente 1-2 kg de paraxileno por tonelada (tonelada métrica) de producto PTA.

Segundo, los componentes de coloración hidrogenados en los sólidos de recirculación también se disuelven en el solvente de ácido acético caliente y se oxidan para formar los compuestos de coloración oxidados en el reactor de oxidación. Por ejemplo, 2,6 dicarboxifluoreno se oxida a 2,6 dicarboxifluorenona. Los componentes de coloración oxidados son más colorados que los componentes de coloración hidrogenados, pero la proporción de éstos que terminan en el CTA es mucho menor que la proporción de los componentes de coloración hidrogenados que termina en el CTA para un proceso similar que no incluye las modalidades descritas en la presente. Un beneficio sorprendente de la presente descripción es que, a pesar de los compuestos de coloración oxidados que están presentes en el reactor de, oxidación, el color global del CTA mejora en aproximadamente 1-4 unidades DCMY, comparado con un proceso similar que no incluye las modalidades descritas en la presente. En la planta de purificación, un color de CTA mejorado permite que el reactor de hidrogenación opere a una presión menor y resulte en un menor uso de hidrógeno.

Deberla observarse que las Figuras 1 a 4 no pueden incluir todos los diferentes componentes usados en cada sistema, método o proceso. Por ejemplo, pueden usarse una o más bombas de fluido, para causar que las corrientes fluyan a través del sistema o proceso en una o más velocidades de flujo y en una o más presiones.

Ej emplos Las muestras de CTA se tomaron de una planta de operación usando una modalidad de la presente descripción descrita en la presente y de una planta de operación, en donde los precipitados filtrados se alimentaron con la alimentación del reactor de oxidación principal. La concentración promedio de 2,6 dicarboxifluoreno y 2,6 dicarboxifluorenona en las muestras de CTA, y su color de DCMY asociado, fueron como sigue: Muestras de CTA 2,6 2,6 Color DC Y dicarbox fluoreno dicarboxifluorenona (ppm p/p) (ppm p/p) Planta usando la modalidad <2 52 28.0 Planta sin usar la modalidad 9 134 31.9 Estos datos muestran que menos de 2,6 dicarboxifluoreno y 2,6 dicarboxifluorenona se incorporó en el CTA en la planta, usando una modalidad de la invención, y el beneficio resultante en el color DCMY.

Debería observarse que las relaciones, concentraciones, cantidades y otros datos numéricos, pueden expresarse en la presente en un formato de intervalo. Se entenderá que tal formato de intervalo se usa por conveniencia y brevedad, y de esta manera, debería interpretarse de una manera flexible para incluir no sólo los valores numéricos mencionados explícitamente como los límites del intervalo, sino también para incluir todos los valores o sub- intervalos numéricos individuales abarcados dentro de tal intervalo, como si cada valor y sub-intervalo numérico se mencionara explícitamente. Para ilustrar un intervalo de concentración de "aproximadamente 0.1% a aproximadamente 5%" , debería interpretarse que incluye no solamente la concentración mencionada explícitamente de aproximadamente 0.1% en peso a aproximadamente 5% en peso, sino también las concentraciones individuales (por ejemplo, 1%, 2%, 3% y 4%) y los sub-intervalos (por ejemplo, 0.5%, 1.1%, 2.2%, 3.3% y 4.4%) dentro del intervalo indicado. El término "aproximadamente" puede incluir ±1%, ±2%, ±3%, ±4%, ±5%, ±8% ó ±10%, del valor(es) numérico(s) modificado (s) . Además, la frase "aproximadamente 4x' a 'y'" incluye "aproximadamente '?' a aproximadamente 'y' " .

Pueden hacerse a las modalidades descritas anteriormente muchas variaciones y modificaciones. Se pretende que todas estas modificaciones y variaciones se pretende que se incluyan en la presente dentro del alcance de esta descripción y sean protegidas por las siguientes reivindicaciones .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (13)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Método para enfriar una corriente de licor madre, caracterizado porque comprende: proporcionar la corriente de licor madre que tiene una temperatura de aproximadamente 140 a 170 °C a una presión de aproximadamente 3.5 a 8 bares, en donde la corriente de licor madre es una solución saturada que incluye el ácido tereftálico y el ácido paratoluico en agua, y contiene menos de aproximadamente 1% p/p de partículas sólidas finas de ácido tereftálico; introducir la corriente de licor madre a un tanque de expansión, en donde la presión en el tanque de expansión es aproximadamente la presión atmosférica, en donde el vapor de la corriente de licor madre se genera y se remueve del tanque de expansión; fluir la corriente de licor madre a un enfriador en una primera tubería, en donde en un punto de mezcla antes de que la corriente de licor madre entre al enfriador, la corriente de licor madre se mezcla con una corriente de licor madre secundaria de aproximadamente 40 a 60 °C, en donde la mezcla de la corriente de licor madre y la corriente de licor madre secundaria forman la mezcla de licor madre, en donde la mezcla de licor madre es de aproximadamente 60 a 80°C, después de mezclar la corriente de licor madre y la corriente de licor madre secundaria, en donde antes de introducir al enfriador, se precipitan una porción del ácido tereftálico y el ácido paratoluico de la mezcla de licor madre; enfriar la mezcla de licor madre a aproximadamente 40 a 60°C en el enfriador; fluir la mezcla de licor madre fuera del enfriador hacia un filtro,- fluir una primera porción de la mezcla de licor madre a un filtro; y fluir una segunda porción de la mezcla de licor madre, referida como la corriente de licor madre secundaria, en una tubería de recirculación, en donde la tubería de recirculación intersecta la primera tubería en el punto de mezcla .

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la velocidad de la mezcla de licor madre en el enfriador es de aproximadamente 1 a 4 m/s.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el enfriador es un enfriador de alto corte, de baja obstrucción.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el enfriador es un enfriador en espiral.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el enfriador en espiral incluye placas y las placas se separan entre sí en aproximadamente 5 a 20 mm.

6. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el enfriador es un enfriador de tubos y coraza.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera porción de la mezcla de licor madre es de aproximadamente 35 a 45% p/p de la corriente de licor madre y la segunda porción de la mezcla de licor madre es de aproximadamente 55 a 65% p/p de la corriente de licor madre .

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la porción del ácido tereftálico y el ácido paratoluico precipitado es de aproximadamente 75 a 85% p/p.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: filtrar la primera porción de la mezcla de licor madre usando el filtro, en donde los precipitados del ácido tereftálico y el ácido paratoluico se remueven de la mezcla de licor madre; mezclar los precipitados del ácido tereftálico y el ácido paratoluico en ácido acético para formar una suspensión de ácido acético de los precipitados; introducir la suspensión de ácido acético de los precipitados a una corriente de ácido acético a aproximadamente 150 a 170°C, para formar una corriente de recirculación que incluye los precipitados disueltos del ácido tereftálico y el ácido paratoluico; e introducir la corriente de recirculación a una corriente de alimentación de oxidación o a un reactor de oxidación.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el contenido de agua de la corriente de recirculación es de aproximadamente 10 a 20% p/p de agua.

11. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la concentración de ácido tereftálico es menor que el límite de solubilidad del ácido tereftálico en la corriente de recirculación.

12. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la introducción de la suspensión de ácido acético de los precipitados a la corriente de ácido acético a aproximadamente 150 a 170°C se lleva a cabo a una velocidad, de modo que la concentración del ácido tereftálico es menor que 10,000 ppm p/p de la corriente de recirculación.

13. Método para enfriar una corriente de licor madre, caracterizado porque comprende: proporcionar la corriente de licor madre que tiene una temperatura de aproximadamente 140 a 170°C a una presión de aproximadamente 3.5 a 8 bares, en donde la corriente de licor madre es una solución saturada que incluye el ácido tereftálico y el ácido paratoluico en agua, y contiene menos de aproximadamente 1% p/p de partículas sólidas finas de ácido tereftálico; introducir la corriente de licor madre a un tanque de expansión, en donde la presión es de aproximadamente 1 bares, en donde la temperatura de la corriente de licor madre se reduce a aproximadamente 100°C, en donde el vapor de la corriente de licor madre se genera y se remueve del tanque de expansión; fluir la corriente de licor madre a un enfriador en una primera tubería, en donde en un punto de mezcla, antes de que la corriente de licor madre entre al enfriador, la corriente de licor madre se mezcla con una corriente de licor madre secundaria de aproximadamente 40 a 60°C, en donde la mezcla de la corriente de licor madre y la corriente de licor madre secundaria forman la mezcla de licor madre, en donde la mezcla de licor madre es de aproximadamente 60 a 80°C, después de mezclar la corriente de licor madre y la corriente de licor madre secundaria, en donde antes de introducir al enfriador, se precipitan una porción del ácido tereftálico y el ácido paratoluico de la mezcla de licor madre; enfriar la mezcla de licor madre a aproximadamente 40 a 60°C en el enfriador; fluir la mezcla de licor madre fuera del enfriador hacia un filtro; fluir una primera porción de la mezcla de licor madre al filtro; fluir una segunda porción de la mezcla de licor madre, referida como la corriente de licor madre secundaria, en una tubería de recirculación, en donde la tubería de recirculación intersecta la primera tubería en el punto de mezcla; filtrar la primera porción de la mezcla de licor madre usando el filtro, en donde los precipitados del ácido tereftálico y el ácido paratoluico se remueven de la mezcla de licor madre; mezclar los precipitados del ácido tereftálico y el ácido paratoluico en ácido acético para formar una suspensión de ácido acético de los precipitados; introducir la suspensión de ácido acético de los precipitados a una corriente de ácido acético a aproximadamente 150 a 170°C, para formar una corriente de recirculación que incluye los precipitados disueltos del ácido tereftálico y el ácido paratoluico,- e introducir la corriente de recirculación a una corriente de alimentación de oxidación o a un reactor de oxidación.