MX2012009394A - Procedimiento y aparato de filtracion rotatoria a presion para separar de una suspension espesa un acido carboxilico aromatico. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para remover de una suspensión espesa en solvente el ácido carboxílico aromático procedente de la misma, que comprende los pasos de: (a) dividir la suspensión espesa en corrientes subalternas y suministrar cada una de dichas corrientes subalternas a un respectivo filtro rotatorio a presión, de manera que dicha corriente subalterna pase a través de los filtros en paralelo, y (b) hacer pasar gas a través de los filtros rotatorios a presión en serie en una disposición de circuito abierto.

Description

PROCEDIMIENTO Y APARATO DE FILTRACIÓN ROTATORIA A PRESIÓN PARA SEPARAR DE UNA SUSPENSIÓN ESPESA UN ÁCIDO CARBOXÍLICO AROMÁTICO MEMORIA DESCRIPTIVA La presente invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para usarse en la producción de ácidos carboxílicos aromáticos y en particular ácido tereftálico o ácido isoftálico. Más particularmente se refiere a un procedimiento para remover ácidos carboxílicos aromáticos, tales como ácido tereftálico o ácido isoftálico, de una suspensión espesa. Aún más particularmente, se refiere a un procedimiento en el cual se reduce el consumo de gas y/o la torta resultante del ácido carboxílico aromático tiene un contenido de humedad más reducido del que se haya podido lograr en procedimientos de la técnica anterior o usando aparatos de la técnica anterior. El término "gas" incluye vapores y se refiere al gas que se usa con propósitos de presurización en una sección de separación de sólidos de una planta.

Típicamente se produce el ácido tereftálico crudo mediante la oxidación de p-xileno. Se efectúa la oxidación usando ácido acético como solvente en presencia de un catalizador. Se enfría luego la solución de manera gradual para cristalizar el ácido tereftálico. Se deben remover luego los cristales de ácido tereftálico del solvente de ácido acético y esto se lleva a cabo comúnmente usando filtros al vacío. Se someten luego los cristales removidos a un paso de secado para remover la humedad residual.

Se puede someter el ácido tereftálico crudo a un procedimiento de purificación. Se usan convencionalmente centrífugas a presión como parte de ese procedimiento. Sin embargo, se pueden usar filtros rotatorios a presión en lugar de las centrífugas tradicionales. Se pueden encontrar ejemplos del uso de tales filtros en la solicitud de patente de GB No. 1008412.7 presentada el 20 de mayo del 2010.

Se produce el ácido isoftálico oxidando meta-xileno sobre un catalizador, tal como un catalizador de cobalto-manganeso. El resto del procedimiento para la separación y purificación es similar al descrito anteriormente en relación con el ácido tereftálico. Se tratarán también otros ácidos carboxílicos aromáticos de manera similar. Para facilitar las referencias, se discutirán los procedimientos de la técnica anterior con referencia particular al ácido tereftálico, pero se entenderá que los comentarios aplican igualmente a otros ácidos carboxílicos aromáticos.

El uso de filtros rotarios a presión ofrece varias ventajas con respecto a sistemas más convencionales. Por ejemplo, son más confiables que las centrífugas a presión y requieren por lo tanto menos mantenimiento dando como resultado una reducción en el tiempo de reparación y los costos de mantenimiento.

Una ventaja adicional que se consigue mediante el uso de filtro rotario a presión es que se pueden operar a mayores presiones que los filtros al vacío y centrífugas a presión convencionales. Esto produce una torta más seca de ácido tereftálico, lo cual reduce el régimen de secado corriente abajo del paso de separación y mejora así la economía del sistema.

Otro beneficio asociado con el uso de los filtros rotarios a presión es que se puede usar un sistema más eficiente de lavado de torta que produce una torta que tiene un menor contenido de impurezas que el que se haya podido lograr con los sistemas de la técnica anterior. Además, estos filtros a presión son más fáciles de operar que las centrífugas de la técnica anterior, ya que giran más lentamente. Un beneficio aún adicional es que ofrecen flexibilidad al procedimiento, ya que se puede ajustar fácilmente la caída de presión y la velocidad de rotación para optimizar el volumen de producción y/o los requisitos operativos.

A fin de manejar la productividad significativa de ácido terftálico que emana del procedimiento comercial de oxidación, se usarán múltiples filtros rotarios a presión. Se operan estos en paralelo, de tal manera que se separe la corriente de producto de la reacción de oxidación en corrientes subalternas que se pasan a un filtro. Aunque se usarán comúnmente dos filtros dispuestos en paralelo, el número de filtros presentes dependerá de la capacidad de la planta y de la filosofía de consumo mínimo de energía.

Cuando se opera el filtro rotario a presión, se logra una caída de presión entre la caja de filtro y el interior del tambor por medio de un flujo de gas. El caudal de gas dependerá de las dimensiones del filtro y las condiciones operativas, tales como temperatura, presión, caída de presión, porosidad de torta y la humedad residual deseada de la torta.

Como se indica anteriormente, el término "gas" incluye no solamente gases que pueden ser por ejemplo uno o más de un gas inerte, nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono y similares, sino también vapores, tales como vapor de agua y/o vapor de elaboración, y se deben interpretar según corresponda.

Este procedimiento de la técnica anterior se ilustra esquemáticamente en la figura 1. Se hace pasar una suspensión espesa de ácido tereftálico en la línea 1 , a través de la bomba de alimentación de filtro 2, y las líneas 3 y 4 a los filtros 5 y 6 respectivamente. Así pues, se operan los filtros en paralelo. Se alimenta gas en la línea 7 y a través de las líneas 8 y 9 a los filtros 5 y 6 respectivamente. El gas de contracorriente que se usa para mover la torta húmeda de las telas de filtro de los filtros que se remueve de la línea 7 y se suministra en las líneas 17 y 18 al tambor de los filtros 5 y 6 respectivamente.

La torta de filtro separada se remueve del filtro 5 en la línea 10 y la del filtro 6 se remueve en la línea 1 1. Se remueve la solución madre y el gas del filtro 5 en la línea 12 y se pasan al separador 13. Se remueven la solución madre y el gas del filtro 6 en la línea 14 y se pasan también al separador 13. La solución madre separada se remueve en la línea 15 y el gas en la línea 16. La presión del gas procedente del separador tiene que ser la misma que aquella en el último cristalizador. Este procedimiento dará lugar generalmente a un contenido de humedad de aproximadamente 12 a aproximadamente 14%.

Si se usa gas de elaboración, se entenderá que el flujo suministrado a los filtros rotatorios a presión representa una porción de la corriente total de gas y que saldría de otra manera de la sección de reacción de oxidación de la planta y se enviaría a un expansor de gas para la recuperación de energía. Si se usa vapor de agua, el flujo suministrado a los filtros rotatorios a presión representa una porción del vapor de agua total enviado a la turbina de gas de agua para la recuperación de energía. Así pues, mientras más gas requieran los filtros, menos se hace pasar al dispositivo de recuperación de energía y por consiguiente es menos energía que se puede recuperar.

En un intento por abordar este problema, es convencional operar el circuito de gas al filtro a presión como un circuito cerrado. Es decir que el gas recuperado del separador se recircula y se usa como material operativo de gas a los filtros. Aunque se requiera gas de reposición procedente del gas de la planta, éste será en general en una cantidad relativamente pequeña. Aunque esta solución al problema reduce al mínimo los requisitos de gas para el sistema de filtros y por lo tanto las pérdidas resultantes de la corriente de gas enviada para la recuperación de energía, el sistema de circuito cerrado no requiere unidades significativas de equipo que incluyan separadores de gas/líquido, condensadores de vapor y compresores de potencia que aumentan el capital y los costos de operación del sistema.

Es por lo tanto conveniente proveer un sistema que satisfaga el requisito de reducir al mínimo el consumo de gas y aumente al máximo por consiguiente la recuperación de energía, pero ni adolezca de las desventajas de los altos costos de equipo del sistema de circuito cerrado comúnmente operado.

Se ha descubierto ahora que, si se opera una pluralidad de filtros a presión, de tal manera que se haga pasar el gas de un filtro al siguiente, es decir que la trayectoria del flujo de gas esté en serie. Mientras se hace pasar la suspensión espesa a los filtros en paralelo, se pueden superar los problemas de las disposiciones de la técnica anterior. Se debe entender que en el procedimiento, mientras la suspensión espesa al filtrar se alimenta a los filtros en paralelo, se alimenta el gas a través de los filtros en serie en una disposición de circuito abierto.

Así pues, de acuerdo con la presente invención, se provee un procedimiento para remover de una suspensión espesa en solvente el ácido carboxílico aromático procedente de la misma, que comprende los pasos de: (a) dividir la suspensión espesa en corrientes subalternas y suministrar cada una de dichas corrientes subalternas a un respectivo filtro rotatorio a presión, de manera que dicha corriente subalterna pase a través de los filtros en paralelo, y (b) hacer pasar gas a través de los filtros rotatorios a presión en serie en una disposición de circuito abierto.

Como se indica anteriormente, el término "gas" incluye no solamente gases que puedan ser por ejemplo uno o más de un gas inerte, nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono y similares, sino también vapores, tales como vapor de agua y/o vapor de elaboración, y se deben interpretar según corresponda.

En una disposición, se usan dos filtros rotatorios a presión, es decir un primero y un segundo filtro. En esa disposición, se hace pasar la suspensión espesa en paralelo al primero y al segundo filtro y se hace pasar el gas inicialmente al primer filtro y subsiguientemente al segundo filtro.

Generalmente, se operaran los filtros a diferentes niveles de presión, incluso si son iguales sus temperaturas. En una disposición, el gas alimentado al procedimiento se puede alimentar a una presión de aproximadamente 4 a aproximadamente 8 bars manométricos, más preferiblemente de aproximadamente 5 a aproximadamente 7 bars manométricos. Se pueden usar también 6 bars manométricos. Se puede hacer descender el gas a aproximadamente 3 y hasta aproximadamente 6 bars manométricos, más preferiblemente a aproximadamente 4 y hasta aproximadamente 5 bars manométricos, conforme se lo suministre al primer filtro rotatorio. Conforme sale al primer filtro a presión, estará generalmente a una presión que es menor a la que se suministró. Dependiendo de la caída de presión a través del primer filtro, se puede hacer descender el gas para reducirlo aún más, antes de aplicarlo al segundo filtro. Las presiones adecuadas para el segundo filtro pueden incluir de aproximadamente 2 a aproximadamente 5 o aproximadamente 4 bars manométricos.

Se puede usar cualquier temperatura adecuada. Generalmente la temperatura estará en el intervalo de aproximadamente 100°C a aproximadamente 160°C.

El procedimiento de la presente invención ofrece varias ventajas. Dado que la trayectoria del flujo de gas está a través de los filtros en serie, se reducirá el consumo de gas del requerido con las disposiciones en paralelo, a la vez que se logrará un nivel de humedad en la torta resultante que es comparable con lo que se puede lograr con las disposiciones de la técnica anterior. Si se usan por ejemplo dos filtros, se reducirá en general el consumo de gas en un 50%.

Alternativamente, se puede operar el procedimiento con un consumo de gas que sea el equivalente al notado con las disposiciones en paralelo de la técnica anterior mediante el aumento del caudal del gas. El beneficio de está disposición es que se reducirá la humedad de la torta resultante, reduciendo así al mínimo el régimen de secado corriente abajo.

El beneficio principal de la disposición de la presente invención es que se evita el requisito del equipo oxidado usado en la disposición de la técnica anterior de circuito cerrado, lo cual disminuye el capital y los costos de operación.

Se puede utilizar el procedimiento de la presente invención en una o las dos de la sección cruda o la sección de purificación de un procedimiento para producir un ácido carboxílico aromático.

En una disposición, el ácido carboxílico aromático es ácido tereftálico o ácido isoftálico.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención se provee un aparato para remover de una suspensión espesa en un solvente el ácido carboxílico aromático procedente de la misma, que comprende: (a) una pluralidad de filtros rotatorios a presión; (b) medios para suministrar suspensión espesa a los filtros en paralelo; y (c) medios para suministrar gas a los filtros secuencialmente en serie en una disposición de circuito abierto.

En una disposición, el ácido carboxílico aromático es ácido tereftálico o ácido isoftálico.

Se describirá aún en la presente invención con referencia a los siguientes dibujos, de los cuales: la figura 1 es una representación esquemática de la técnica anterior; y la figura 2 es una representación esquemática del procedimiento de la presente invención.

Entenderán los expertos en la técnica que los dibujos son esquemáticos y que se pueden requerir unidades adicionales de equipo en una planta comercial. La provisión de tales unidades auxiliares de equipo no forma parte de la presente invención y está de acuerdo con la práctica adicional de la ingeniería química.

Para facilitar las referencias, se describirá el procedimiento con referencia a la separación del ácido tereftálico procedente de una suspensión espesa. Sin embargo, las discusiones serán igualmente aplicables a la aplicación de otros ácidos carboxílicos aromáticos, tales como ácido isoftálico.

Se hace pasar una suspensión espesa de ácido tereftálico en solvente en la línea 21 a través de la bomba de alimentación de filtro 22 y las líneas 23 y 24 a los filtros 25 y 26 respectivamente. Se operan así los filtros en paralelo. Se hace pasar el gas en la línea 27 al filtro 25. Se hace pasar el gas de contracorriente en la línea 28 a la caja de filtro del filtro 25. Se remueve la torta del filtro seca en la línea 29 y se remueve la solución madre en la línea 30.

Se remueve el gas en la línea 31 al filtro 26. Se hace pasar al gas de contracorriente en la línea 32 a la caja de filtro del filtro 26. Se remueve la torta de filtro seca en la línea 33. Se remueve la solución madre del filtro 26 de la línea 34. Se remueve el gas del filtro 26 en la línea 35.

En una disposición en la cual hay dos filtros, es posible operar el sistema de la presente invención aproximadamente con la mitad del material operativo de gas de la disposición de circuito cerrado de la técnica anterior con dos filtros y elaborar aún así una torta de filtro de cada filtro que tenga un contenido de humedad de aproximadamente 12 a aproximadamente 14%.

Alternativamente, si se usa un caudal de gas similar al usado en el sistema de circuito cerrado de la técnica anterior, se puede elaborar una torta de filtro que tenga un contenido de humedad de aproximadamente 6 aproximadamente 8%.

Claims (7)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un procedimiento para remover de una suspensión espesa en solvente el ácido carboxílico aromático procedente de la misma, que comprende los pasos de: (a) dividir la suspensión espesa en corrientes subalternas y suministrar cada una de dichas corrientes subalternas a un respectivo filtro rotatorio a presión, de manera que dicha corriente subalterna pase a través de los filtros en paralelo, y (b) hacer pasar gas a través de los filtros rotatorios a presión en serie en una disposición de circuito abierto.

2. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque están presentes un primero filtro y un segundo filtro; se divide la suspensión espesa en dos corrientes subalternas que se hacen pasar en paralelo al primero y al segundo filtro; y se hace pasar el gas inicialmente al primer filtro y subsiguientemente al segundo filtro.

3. - Un procedimiento para la producción del ácido carboxílico aromático crudo, que comprende el procedimiento de la reivindicación 1 o la reivindicación 2.

4.- Un procedimiento para la purificación del ácido carboxílico aromático crudo, que comprende el procedimiento de la reivindicación 1 o la reivindicación 2.

5. - El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque el ácido carboxílico aromático es ácido tereftálico o ácido isoftálico.

6. - Un aparato para remover de una suspensión espesa en un solvente el ácido carboxílico aromático procedente de la misma, que comprende: (a) una pluralidad de filtros rotatorios a presión; (b) medios para suministrar suspensión espesa a los filtros en paralelo; y (c) medios para suministrar gas a los filtros secuencialmente en serie en una disposición de circuito abierto.

7.- El aparato de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque el ácido carboxílico aromático es ácido tereftálico o ácido isoftálico.