MX2012013186A - Produccion de acidos carboxilicos aromaticos. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a procesos y sistemas para la producción de ácidos carboxílicos aromáticos, tales como el ácido tereftálico purificado. Los procesos conducen a contaminación reducida del ácido monocarboxílico aromático volátil por medio de varias etapas del proceso de PTA cuando se compara con los procesos conocidos. Esto permite que las diversas corriente del efluente sean recicladas de regreso a varias etapas en el proceso de producción, que permite la producción eficiente del PTA puro a un costo inferior.

Description

PRODUCCION DE ACIDOS CARBOXILICOS AROMATICOS Campo de la Invención Esta invención se refiere a procesos y sistemas para la producción de ácidos carboxílicos aromáticos, tales como el ácido tereftálico purificado (PTA, por sus siglas en inglés) . Un aspecto de la invención se refiere a un método más eficiente de producción de ácidos carboxílicos aromáticos. Otro aspecto se refiere a un método para reducir la cantidad del efluente generado por la producción de ácidos carboxílicos aromáticos.

Antecedentes de la Invención Los ácidos policarboxílicos aromáticos, tales como el ácido tereftálico, son compuestos intermedios químicos importantes utilizados para la producción de productos industrialmente significativos, incluyendo los polímeros de poliéster, que pueden ser utilizados para la producción de fibras y en la fabricación de recipientes, botellas y otros artículos moldeados.

El ácido tereftálico purificado (PTA) puede ser producido en un proceso de dos etapas. La tecnología común para la manufactura del ácido tereftálico involucra la oxidación de la fase líquida de una materia prima aromática, tal como el paraxileno, utilizando el oxígeno molecular en un solvente. El solvente de oxidación comprende un ácido REF.237074 carboxílico alif tico inferior (por ejemplo, de C2-C6) , usualmente el ácido acético y el agua, en la presencia de un sistema de catalizador de un metal pesado, disuelto, que incorpora usualmente un promotor, tal como el bromo. El ácido acético es particularmente útil como el solvente puesto que es relativamente resistente a la oxidación e incrementa la actividad de la ruta catalítica para la oxidación de la materia prima aromática y los compuestos intermedios de la reacción. La reacción se lleva a cabo en uno o más recipientes agitados bajo temperatura y presión elevadas, en el intervalo de aproximadamente 150 hasta 250 °C y 6 a 30 barA respectivamente, y típicamente produce el ácido tereftálico sin refinar (CTA, por sus siglas en inglés) con un rendimiento elevado, por ejemplo de al menos 95 %. Bajo estas condiciones, el CTA se precipita desde el solvente en el reactor de oxidación para formar una suspensión de los sólidos de CTA en el solvente de oxidación, el cual es mantenido en suspensión por agitación en los recipientes de reacción. La temperatura de la suspensión se reduce por el paso a través de una serie de cristalizadores, cada uno sucesivamente a una presión inferior, antes que los sólidos de CTA sean separados del solvente de la reacción de oxidación para dar el licor madre de la oxidación. La separación de los sólidos de CTA desde el licor madre de oxidación ocurre a una presión positiva o bajo vacío.

Típicamente, el solvente para la oxidación de la fase líquida es un ácido acético acuoso y contiene agua que resulta de la oxidación del paraxileno y otros precursores de la reacción. La reacción de oxidación es exotérmica y genera un ácido carboxílico aromático, los compuestos intermedios de la reacción de la oxidación parcial de las materias primas aromáticas y los subproductos, que comprenden compuestos formadores de un color, componentes volátiles, tales como el metanol, el acetato de metilo y el bromuro de metilo y productos de degradación tales como dióxido de carbono, monóxido de carbono (óxidos de carbono) y ácido benzoico (BA, por sus siglas en inglés) .

La segunda etapa del proceso de producción es la purificación del CTA por hidrogenación catalítica en una solución acuosa. Típicamente, los sólidos de CTA son disueltos en agua a una presión elevada (70-90 barA) y a temperatura elevada (275-290 °C), e hidrogenados sobre un catalizador de lecho fijo del paladio soportado sobre el carbón. La solución resultante es enfriada cuando la misma pasa a través de una serie de cristalizadores, en donde el ácido tereftálico purificado (PTA) es cristalizado. La suspensión resultante a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 140-160 °C es alimentada a un (os) dispositivo (s) de separación del líquido-sólido, continuo(s), adecuado (s) , tales como un filtro centrífugo o rotatorio, en donde los sólidos del PTA son separados de la corriente del licor madre de purificación, lavados y luego se secan.

La reacción de oxidación es mantenida a una temperatura constante por la evaporación del solvente de oxidación que sale del reactor y regresando el solvente condensado, que también puede ser enfriado adicionalmente, al reactor. De esta manera, el calor latente del solvente de oxidación es utilizado para enfriar la mezcla de la reacción de oxidación. La fase vapor que deja al reactor, como el gas de ventilación, típicamente comprende el ácido acético vaporizado, el vapor de agua y los subproductos de la reacción volátil, así como los componentes no condensables que incluyen el oxígeno residual no consumido en la reacción de oxidación, el nitrógeno (cuando el aire es utilizado como una fuente del oxígeno molecular para la reacción de oxidación) y óxidos de carbono.

Típicamente, el agua en el solvente de oxidación en el reactor de oxidación es mantenida a un nivel constante por la condensación del gas de salida desde el reactor de oxidación para formar un condensado, separar el condensado de la corriente del gas restante y separar al menos una porción del agua del resto del condensado líquido, antes de regresar el condensado líquido restante al reactor como el solvente de oxidación. El agua en exceso separada del condensado puede ser alimentada a una unidad para el tratamiento del efluente, para el desecho.

La separación del agua del condensado del gas de salida del reactor de oxidación puede ser llevada a cabo aún más fácilmente por destilación, con la corriente rica en ácido monocarboxílico alifático inferior como el producto de los fondos y una corriente rica en agua como el producto que sale por la parte superior. Una mejora previa al proceso de producción fue eliminar la etapa de condensación inicial y consistió en alimentar el gas de salida del reactor de oxidación directamente a una columna rectificadora. Esta columna puede estar localizada convenientemente arriba del reactor de oxidación para que la corriente rica en ácido monocarboxílico alifático inferior regrese directamente al reactor de oxidación, aunque otras configuraciones también pueden ser utilizadas.

El reactor de oxidación opera a presión y temperatura elevadas y el gas de ventilación del reactor de oxidación puede ser utilizado para recuperar la energía de la corriente de descenso de la columna de rectificación. La recuperación de la energía puede ser ya sea de manera directa o indirecta; por intercambio de calor, por ejemplo para elevar el vapor para su uso en cualquier parte en el proceso o por la reducción de la presión de la corriente gaseosa a través de una máquina, tal como un expansor. El expansor puede ser utilizado para recuperar la energía, por ejemplo para suministrar energía al compresor de aire que alimenta el aire para el proceso de oxidación o para generar electricidad.

Para purificar el ácido tereftálico adecuado para la manufactura del polímero de poliéster para fabricar fibras, botellas, recipientes y otros productos moldeados, el ácido tereftálico sin refinar es disuelto en agua a temperatura y presión elevadas antes de ser hidrogenado sobre un catalizador heterogéneo. La etapa de purificación puede ser utilizada para remover los compuestos intermedios de la reacción y los subproductos que ya se sabe que provocan o se correlacionan con la formación de un color en el polímero de poliéster. En particular, el compuesto intermedio de la reacción, el ácido p-toluico (p-Tol) , un ácido monocarboxílico aromático, es formado adicionalmente por la hidrogenación del compuesto intermedio 4 -carboxibenzaldehído (4CBA) de la reacción de oxidación, un contaminante en CTA que tiene que ser reducido o eliminado para producir el PTA. Como el p-Tol es substancialmente soluble en agua bajo las condiciones utilizadas para la purificación, el mismo es retenido ampliamente en la solución como cristales sólidos de PTA en recipientes múltiples corriente abajo del reactor de hidrogenación y en el licor madre de purificación, después de la separación de los sólidos de PTA de la suspensión de PTA cristalizada. Algo del p-Tol se co-cristaliza con el PTA, la cantidad es dependiente de las condiciones del proceso. El p-Tol en solución es una pérdida de rendimiento para la conversión del paraxileno al PTA y restringe el uso del licor madre de purificación como una fuente de agua para su uso en cualquier otra parte en el proceso de producción.

Para separar el ácido carboxílico alif tico, inferior, del agua recuperada como el condensado del gas de salida del reactor de oxidación, un número adecuado de etapas de separación en la columna de rectificación y un reflujo acuoso suficiente hasta la parte superior de la columna son requeridos. Sin embargo, el flujo total del flujo acuoso de regreso a la parte superior de la columna está restringido por el mantenimiento de la concentración del agua del reactor de oxidación en un valor objetivo. Típicamente, el flujo acuoso comprende una porción del producto que sale por la parte de arriba después de la condensación de la corriente de vapor rica en agua que deja la parte superior de la columna rectificadora. El resto del condensado de la columna de rectificación, típicamente en su mayoría el agua de la reacción, es removida entonces del sistema por la parte superior del rectificador.

Un proceso existente y alternativo es remover una porción substancial del condensado del agua que sale por la parte superior para su uso como un agua de reposición sobre la etapa de purificación del proceso de fabricación de PTA, con el reflujo para el rectificador que es provisto por una combinación de un licor madre de la planta, puro, y una porción pequeña del condensado que sale por la parte superior del rectificador. El licor madre de la planta, puro, contiene concentraciones significativas de p-Tol, BA y otros compuestos intermedios y subproductos de la reacción, de modo que esta corriente sea regresada al rectificador varias etapas abajo de la parte superior de la columna. El condensado que sale por la parte superior del rectificador, más limpio, es regresado a la parte superior del rectificador y remueve las impurezas volátiles del reflujo del licor madre de la planta, puro, de la corriente de vapor que sale por la parte superior del rectificador, permitiendo que el condensado que sale por la parte superior subsiguiente sea reutilizado en cualquier otra parte en el proceso. Sin embargo, si el condensado de la parte superior del rectificador es utilizado para suministrar la mayoría de las necesidades del agua de proceso y si la mayoría o la totalidad del licor madre de la planta, puro, es regresado como un reflujo al rectificador, la cantidad del reflujo de agua provista por el condensado que sale por la parte superior del rectificador es demasiado baja para remover los componentes volátiles del licor madre de la planta, puros, y mantiene la pureza requerida del condensado que sale por la parte superior del rectificador sin un número desproporcionado de etapas que sea requerido en la sección de depuración superior del rectificador. En particular, las concentraciones de p-Tol y BA en el condensado que sale por la parte superior del rectificador las podrían hacer inadecuadas para su uso como el agua de reposición sobre la etapa de purificación del proceso de fabricación de PTA, en donde el agua substancialmente libre de estos componentes es requerida .

La consecuencia de estos problemas combinados reduce el beneficio económico de utilizar una columna de rectificación para separar el agua del solvente de oxidación, el cual de otra manera podría ser posible el reciclaje del agua entre las etapas de oxidación y purificación del proceso de fabricación de PTA y simplifica la recuperación de los compuestos intermedios de la reacción de oxidación del proceso de purificación.

Breve Descripción de la Invención Por lo tanto, existe una necesidad de mejorar el método de operación de un rectificador como un dispositivo de destilación. Específicamente, existe una necesidad de separar benéficamente el agua y el solvente de proceso del gas de ventilación del reactor de oxidación, para permitir el reciclaje del agua entre las etapas de oxidación y purificación, y para hacer posible la recuperación de los compuestos intermedios de la reacción de oxidación de la etapa de purificación del proceso de fabricación del PTA.

En un aspecto, un método de producción de un ácido policarboxílico aromático es descrito, que comprende: a) separar una corriente del gas de ventilación del reactor de oxidación en una corriente rica en ácido acético y una corriente de vapor rica en agua, en donde la corriente de vapor rica en agua comprende compuestos volátiles y gases no condensables, y la separación es efectuada en un dispositivo de destilación; b) condensar la corriente de vapor rica en agua en una corriente de condensados y una corriente de vapor; c) alimentar una primera porción de la corriente de condensados al dispositivo de destilación y alimentar una segunda porción de la corriente de condensados a una columna de extracción; y d) remover los compuestos orgánicos de la segunda porción de condensados para formar una corriente del producto orgánico y una corriente del producto acuoso. El dispositivo de destilación puede ser un rectificador.

También, al menos una parte del condensado que sale por la parte superior del dispositivo de destilación puede ser alimentada a un sistema de extracción de líquido- líquido para remover selectivamente los componentes orgánicos del condensado en una fase líquida orgánica, dejando una fase acuosa con niveles bajos de contaminantes, adecuada para reutilización en cualquier otra parte en el proceso de producción. Aquí, el trabajo de separación del dispositivo de destilación no necesita ser incrementado y la etapa de purificación puede ser integrada con la etapa de oxidación del proceso de fabricación de PTA. La cantidad del agua alimentada a una unidad de tratamiento del efluente también puede ser reducida. Además, los compuestos intermedios de la reacción de oxidación del licor madre de la planta, puro, pueden ser recuperados y reciclados al reactor de oxidación. Esto incrementa la eficiencia y la conversión de las materias primas a los productos de ácido carboxílico aromático. Opcionalmente, los componentes orgánicos volátiles en el gas de salida del reactor de oxidación pueden ser recuperados y reciclados al reactor de oxidación.

En otro aspecto, un método para la producción del ácido tereftálico es descrito, que comprende: a) agregar paraxileno, oxígeno molecular, y ácido acético a un reactor de oxidación agitado; b) remover el gas de ventilación del reactor, del reactor de oxidación, en donde el gas de ventilación del reactor comprende ácido acético y vapor de agua; c) alimentar el gas de ventilación del reactor a una columna de destilación, en donde el gas de ventilación del reactor es separado en una corriente rica en ácido acético que es retroalimentada al reactor de oxidación y en una corriente rica en vapor de agua que es alimentada a un condensador; d) condensar la corriente rica en vapor de agua en una corriente de condensados y una corriente de vapor, en donde una primera porción de la corriente de condensados es retroalimentada a la columna de destilación y una segunda porción de la corriente de condensados es alimentada a una columna de extracción; e) alimentar la corriente de vapor a un absorbedor para remover los componentes volátiles retenidos en el vapor; f) alimentar a la columna de extracción el paraxileno en una dirección en contracorriente con respecto a la segunda porción de la corriente de condensados; g) extraer los compuestos orgánicos de la segunda porción de la corriente de condensados para formar una corriente acuosa, y alimentar los compuestos orgánicos al reactor de oxidación; h) alimentar la corriente acuosa a una columna de tratamiento con agua para remover los componentes volátiles, en donde los componentes volátiles son recuperados como el vapor y el condensado para formar un reflujo; i) alimentar una primera porción del reflujo de regreso hacia la columna de tratamiento de agua y alimentar una segunda porción del retroflujo de regreso hacia el reactor de oxidación; y j) alimentar vapor a la base de la columna de tratamiento del agua para remover los componentes volátiles restantes que conducen a una corriente de agua fresca substancialmente libre de contaminantes. La columna de destilación puede ser un rectificador.

Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 es un diagrama de proceso esquemático de un aspecto del proceso descrito, el cual ilustra un proceso de oxidación continuo que muestra la configuración del rectificador y la columna de extracción.

Descripción Detallada de la Invención A menos que se defina de otra manera, todos los términos científicos y técnicos utilizados aquí tienen el mismo significado que el entendido comúnmente por una persona con experiencia ordinaria en el arte al cual pertenece esta descripción. Cualesquiera métodos y materiales semejantes o equivalentes a aquellos descritos aquí también pueden ser utilizados en la práctica o en la prueba de la presente descripción .

En un aspecto, se describe un método mejorado el cual incrementa la recuperación del agua limpia para su uso en el proceso de fabricación por el reciclaje del agua del resto del proceso de fabricación de PTA y usándola como el reflujo líquido en la parte superior del rectificador.

La producción de los ácidos carboxílicos aromáticos, incluyendo el ácido tereftálico, se puede llevar a cabo en un reactor de oxidación agitado. Aquí, una materia prima aromática, por ejemplo el paraxileno, se hace reaccionar con oxígeno molecular, típicamente derivado del aire, el catalizador de la reacción, y un solvente de ácido acético acuoso, para producir el ácido carboxílico. La temperatura de la reacción puede ser de entre aproximadamente 150 °C hasta aproximadamente 250 °C, incluyendo 190 "C; y la presión puede ser de entre aproximadamente 6 bares absolutos (barA) hasta aproximadamente 30 barA, incluyendo 13 barA. Los sólidos del CTA son precipitados en el reactor, porque el producto de la reacción de oxidación es mantenido en suspensión por un agitador. Otras corrientes de alimentación al reactor de oxidación pueden comprender el solvente de reflujo, el solvente reciclado, el paraxileno recuperado y el acetato de metilo recuperado.

La suspensión del CTA en el solvente de oxidación (licor madre) fluye a los cristalizadores corriente abajo del reactor de oxidación. Los sólidos de CTA son separados entonces del licor madre de la oxidación utilizando un filtro rotatorio, una máquina centrífuga, u otro dispositivo semejante. La temperatura de separación varía desde aproximadamente 90 °C hasta aproximadamente 160 °C, y la presión desde aproximadamente 0.6 barA hasta aproximadamente 4.5 barA. También, los compuestos intermedios de la reacción de oxidación pueden ser recuperados del licor madre de la planta, puro, y reciclados al reactor de oxidación. Esto incrementa la eficiencia y la conversión de la materia prima a los productos del ácido carboxílico aromático.

La reacción de oxidación es exotérmica y el calor de la reacción es removido por evaporación del solvente hacia el gas de ventilación del reactor que fluye hasta un rectificador, que puede ser uno o más recipientes. El ácido acético y el agua en el gas de ventilación del reactor son separados por destilación, que opera con la temperatura de la parte superior de la columna de destilación en el intervalo desde aproximadamente 140 "C-220 °C, incluyendo aproximadamente 170 °C. La destilación se puede llevar a cabo en un rectificador.

El reflujo acuoso es suministrado a la parte superior de la columna de destilación desde los condensadores del vapor que sale por la parte superior, los cuales pueden comprender uno o más intercambiadores de calor. El reflujo acuoso adicional que comprende el licor madre de la planta, puro, puede ser alimentado abajo de la parte superior de la columna. Una corriente rica en ácido acético desde la base de la columna puede ser regresada al reactor de oxidación. La base de la columna opera aproximadamente a la misma temperatura que el reactor de oxidación.

El vapor rico en agua de la parte superior de la columna comprende ácido acético, típicamente 0.1 a 5 % p/p, que es condensado y enfriado gradualmente en etapas hasta una temperatura en el intervalo desde aproximadamente la temperatura ambiente hasta aproximadamente 100 °C, incluyendo aproximadamente 40 °C. Una porción del condensado, típicamente a una temperatura en el intervalo desde aproximadamente 130 °C hasta aproximadamente 160 °C, es alimentado en la parte superior de la columna como un reflujo acuoso. Los condensadores superiores pueden comprender dos o más intercambiadores de calor, típicamente con al menos uno utilizado para generar vapor para recuperar suficiente calor de los gases que salen por la parte superior de la columna. El gas no condensado pasa hasta un absorbedor a aproximadamente 6 hasta aproximadamente 30 barA para remover los componentes volátiles, tales como el paraxileno, metanol, acetato de metilo y el ácido benzoico retenidos en el vapor.

Los componentes volátiles pueden ser removidos poniéndolos en contacto con el líquido, primero con una corriente rica en ácido acético, tal como el solvente de oxidación, y luego con una corriente rica en agua. Los licores de la depuración son alimentados al reactor de oxidación. El gas de ventilación depurado desde la parte superior del absorbedor que comprende el gas inerte en el intervalo desde aproximadamente 4 hasta aproximadamente 28 barA, incluyendo aproximadamente 11 barA, puede ser procesado adicionalmente, incluyendo la recuperación de la energía, por ejemplo haciéndolo pasar a través de un expansor, antes de que sea ventilado a la atmósfera.

Además, al menos una parte de los condensados que salen por la parte superior de la columna pueden ser alimentados a un sistema de extracción de líquido- liquido para remover selectivamente los componentes orgánicos del condensado en una fase líquida orgánica, dejando una fase acuosa con niveles bajos de contaminantes, adecuado para la reutilización en cualquier otra parte en el proceso de producción. Aquí, una porción del condensado que sale por la parte superior de la columna es alimentada a la parte superior de una columna de extracción a la cual el paraxileno fresco puede ser alimentado en la parte inferior. El paraxileno como el agente de extracción de la fase orgánica fluye arriba de la columna en contracorriente con respecto al flujo del condensado como la fase acuosa, que fluye descendiendo sobre la columna completamente como un líquido. Las fases acuosas y orgánicas son inmiscibles. La temperatura de las fases orgánica y acuosa puede ser controlada, y la corriente del paraxileno puede ser precalentada. Los compuestos orgánicos que comprenden el ácido p-toluico, el ácido benzoico, el acetato de metilo, el ácido acético y el metanol, disueltos en la fase acuosa, son extraídos hacia la fase orgánica, por lo cual se remueven substancialmente los componentes menores y los contaminantes orgánicos de la corriente acuosa. El producto orgánico desde la parte superior de la columna de extracción puede ser alimentado al reactor de oxidación como la fuente principal de la materia prima del paraxileno.

Para recuperar los componentes orgánicos volátiles, el producto acuoso del fondo de la columna de extracción se destila instantáneamente cuando el mismo entra a la columna de tratamiento de agua que opera cercano a la presión atmosférica. Los componentes volátiles que comprenden el paraxileno, el acetato de metilo y el metano son separados substancialmente de la corriente acuosa y pueden ser regresados al reactor de oxidación. Para mejorar la separación de los componentes volátiles de la fase acuosa en la columna de tratamiento de agua, el vapor puede ser alimentado en el fondo de la columna. El agua desde la base de la columna de tratamiento de agua está substancialmente libre de contaminantes y puede ser utilizado en cualquier otra parte en el proceso de producción, por ejemplo, en la planta de purificación.

La Figura 1 describe un aspecto del proceso descrito. Aquí, el paraxileno es oxidado al CTA utilizando el oxígeno molecular en un rector agitado que comprende uno o más recipientes agitados bajo temperatura y presión elevadas. Específicamente, el reactor de oxidación 100 puede ser alimentado con aire 200, un solvente de ácido acético acuoso 201, que contiene el catalizador de la reacción, y el paraxileno 220. Los sólidos de CTA son precipitados en el reactor, como el producto de la reacción de oxidación, y son mantenidos en suspensión por un agitador 101. Otras corrientes de alimentación al reactor de oxidación pueden incluir el solvente de reflujo 204 desde el rectificador 102; el solvente de reciclaje 213 desde el absorbedor 105; y el paraxileno recuperado, el acetato de metilo y el metanol 225 desde la columna de tratamiento con agua 108. La reacción de oxidación es exotérmica y el calor de la reacción es removido por la evaporación del solvente hacia el gas de ventilación 202 del reactor. El producto del reactor 203, una suspensión del CTA en el solvente de oxidación, fluye a más de uno de los cristalizadores en serie corriente abajo del reactor de oxidación, antes que los sólidos de CTA sean separados del licor madre de la oxidación utilizando un dispositivo adecuado .

El gas de salida 202 del reactor desde el reactor de oxidación 100 fluye hasta un rectificador 102. El ácido acético y el agua en el gas de salida del reactor son separados por destilación en el rectificador. El reflujo acuoso es suministrado a la parte superior del rectificador por medio de la corriente 216, que es una porción del condensado producido en los condensadores superiores 103 y 104, que comprenden uno o más intercambiadores de calor. El reflujo acuoso 228, adicional, puede ser alimentado abajo de la parte superior del rectificador, que comprende un licor madre de la planta, puro, que resulta de la separación de los sólidos de PTA después de la cristalización en la etapa de purificación. Una corriente rica en ácido acético 204, desde la base del rectificador puede ser regresada hasta el reactor de oxidación.

El vapor rico en agua 205, que contiene niveles bajos del ácido acético, fluye desde la parte superior del rectificador hasta los condensadores superiores 103 y 104 del rectificador. Los condensadores 103 y 104 comprenden dos o más intercambiadores de calor con al menos uno que es utilizado para generar vapor para una recuperación de vapor eficiente. El vapor 205 desde la parte superior del rectificador es condensado y enfriado gradualmente en las etapas. El condensado 206 y 208 puede ser separado de la corriente de vapor en cada etapa de la condensación y se hace fluir hasta un recipiente de reflujo 106, el cual puede ser equilibrado a presión, por ejemplo, por medio de la línea 214 hasta la línea de vapor superior 207. Una porción del condensado recolectado en el recipiente de reflujo 106 fluye hasta la parte superior del rectificador como el reflujo acuoso 215 y 216. El gas no condensado 209 desde el intercambiador de calor final pasa hasta un absorbedor 105 para remover los componentes volátiles retenidos en el vapor. Los componentes volátiles son removidos poniéndolos en contacto con los líquidos, incluyendo, en primer lugar con una corriente rica en ácido acético, tal como el solvente de oxidación 210, y luego con una corriente rica en agua 211. Los licores de la depuración 213, que comprende el ácido acético y el agua desde el fondo del absorbedor, fluyen hasta el reactor de oxidación 100. El gas de ventilación depurado 212 desde la parte superior del absorbedor pasa hacia delante para procesamiento adicional, incluyendo la recuperación de la energía, antes de que sea ventilado a la atmósfera.

Los condensados 217 y 218 recolectados en el recipiente de reflujo 106 también se pueden hacer fluir hasta la parte superior de la columna de extracción 107 a la cual se puede alimentar el paraxileno fresco 219 en la parte inferior. El paraxileno 219 puede ser calentado en el intercambiador de calor 111, para facilitar la operación de la columna de extracción 107. El paraxileno como el agente de extracción de la fase orgánica fluye hacia arriba de la columna en contracorriente con el flujo del condensado como la fase acuosa, la cual fluye hacia abajo de la columna de manera totalmente líquida. Las fases acuosa y orgánica son inmiscibles. Los compuestos orgánicos disueltos en la fase acuosa son extraídos hacia la fase orgánica, por lo cual remueven substancialmente los componentes menores y los contaminantes orgánicos de la corriente acuosa. El producto orgánico 220 desde la parte superior de la columna de extracción pueden fluir hasta el reactor de oxidación 100, como la fuente principal de materia prima del paraxileno al reactor.

El producto acuoso inferior 221 desde la columna de extracción 107 fluye hasta la columna de tratamiento del agua 108, en donde los componentes volátiles son separados del producto acuoso y recuperados en el vapor superior 223 que fluye hasta el condensador 109 en donde el mismo es condensado substancialmente . Una porción del condensado desde el condensador superior 109 de la columna de tratamiento del agua es regresada como el reflujo 230 a la columna, mientras que el resto 225 puede ser regresado al reactor de oxidación 100. Los vapores no condensables 224 desde el condensador superior 109 de la columna de tratamiento del agua pueden ser ventilados desde el sistema.

Para asegurar la separación de los componentes volátiles desde la fase acuosa, el vapor 222 puede ser alimentado en el fondo de la columna de tratamiento del agua 108. El agua desde la base de la columna de tratamiento del agua está substancialmente libre de los contaminantes y puede ser utilizada como la reposición 227 del agua fresca en cualquier otra parte en el proceso de producción y especialmente en la planta de purificación 110. El agua en exceso 226 puede ser enviada al tratamiento del efluente antes o después de cualquier tratamiento adicional.

Ejemplos Los siguientes ejemplos ilustran adicionalmente la presente invención.

Una combinación de la modelación y las mediciones físicas proporcionan los resultados en los ejemplos.

Ejemplo 1 Un rectificador está configurado, como se muestra en la Figura 1, para recibir el gas de ventilación desde un reactor de oxidación de CTA y el reflujo de una corriente rica en ácido acético de regreso al reactor. Los gases que salen por la parte superior del rectificador son substancialmente condensados y una porción del condensado es regresada a la parte superior del rectificador como un reflujo líquido y el resto es alimentado a la columna de extracción. La fase orgánica desde la columna de extracción (columna 220) comprende el paraxileno y es alimentado como la materia prima al reactor de oxidación del CTA. La fase acuosa de la columna de extracción es alimentada a la columna de tratamiento del agua, en donde los componentes volátiles son separados del producto acuoso para generar el agua que está substancialmente libre de contaminantes y puede ser utilizada como la reposición del agua fresca (corriente 227) en cualquier otra parte en el proceso de producción y especialmente sobre la planta de purificación.

La Tabla 1 muestra las concentraciones de los ácidos monocarboxílieos aromáticos (es decir los contaminantes) en localizaciones clave en el proceso de producción de PTA. El agua reciclada debe tener una contaminación muy baja para actuar como un agua de lavado para el PTA. Los ácidos monocarboxílicos aromáticos, que comprenden el ácido benzoico y el ácido p-toluico son contaminantes que son verificados rutinariamente en el proceso de producción y no se debe exceder la especificación objetivo del producto de PTA final.

Ejemplo comparativo 1 Un sistema está configurado como para el Ejemplo 1, pero sin una etapa de extracción para remover los componentes orgánicos de una porción del condensado de los gases que salen por la parte superior del rectificador previo a la columna de tratamiento del agua.

La Tabla 1 muestra el nivel incrementado de los ácidos monocarboxílieos aromáticos en las localizaciones clave en el proceso de producción del PTA en comparación con el Ejemplo 1. La corriente acuosa del fondo de la columna de tratamiento del agua contiene niveles significativos de los componentes orgánicos, tales como los ácidos monocarboxílicos aromáticos y ya no pueden ser utilizados en lugar del agua limpia en cualquier otra parte en el proceso de fabricación del PTA. Por ejemplo, los sólidos de PTA lavados con la corriente acuosa desde el fondo de la columna de tratamiento del agua después de la separación del licor madre de la planta de purificación podría estar fuera de la especificación del producto para los contaminantes que comprenden los ácidos monocarboxílicos aromáticos .

Ejemplo 2 Un sistema está configurado como para el Ejemplo 1, pero el rectificador tiene una capacidad de separación inferior por la reducción del número de etapas teóricas.

Como es mostrado en la Tabla 1, los diversos aspectos del proceso descrito conducen a una contaminación reducida del ácido monocarboxílico aromático volátil de principio a fin de las diversas etapas del proceso de PTA cuando se compara con los procesos conocidos. Los procesos descritos permiten una producción eficiente de PTA a un costo inferior.

Tabla 1 - Comparación de los ejemplos Aunque la invención ha sido descrita en conjunción con las modalidades específicas de la misma, es evidente que muchas alternativas, modificaciones y variaciones serán evidentes para aquellos expertos en el arte teniendo en cuenta la descripción previa. En consecuencia, la invención está propuesta para abarcar la totalidad de tales alternativas, modificaciones y variaciones que estén consideradas dentro del espíritu y alcance de las 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 (19)

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

1. Un proceso de fabricación del ácido policarboxílico aromático, caracterizado porque comprende: a) separar una corriente del gas de ventilación del reactor de oxidación en una corriente rica en ácido acético y una corriente de vapor rica en agua, en donde la corriente de vapor rica en agua comprende compuestos volátiles y gases no condensables, y la separación es efectuada en un dispositivo de destilación; b) condensar la corriente de vapor rica en agua en una corriente de condensados y una corriente de vapor; c) alimentar una primera porción de la corriente de condensados al dispositivo de destilación y alimentar una segunda porción de la corriente de condensados a una columna de extracción; y d) remover los compuestos orgánicos de la segunda porción del condensado para formar una corriente del producto orgánico y una corriente del producto acuoso.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de destilación es un rectificador .

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque además comprende: e) alimentar la corriente del producto orgánico al reactor de oxidación.

4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque además comprende alimentar la corriente rica en ácido acético al reactor de oxidación.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque un agente de extracción de líquido-líquido es utilizado para remover los compuestos orgánicos de la segunda porción del condensado.

6. El proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la corriente del producto orgánico comprende al menos un ácido monocarboxílico aromático.

7. El proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el agente de extracción del líquido es una materia prima aromática oxidada en el reactor de oxidación.

8. El proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque además comprende e) separar los productos volátiles de la corriente acuosa para generar una corriente de agua que está substancialmente libre de los contaminantes .

9. El proceso de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la corriente de agua resultante es utilizada como agua limpia en la fabricación de ácidos carboxílicos aromáticos .

10. El proceso de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el ácido carboxílico aromático es el ácido tereftálico.

11. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el agente de extracción del líquido es el paraxileno.

12. El proceso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el ácido monocarboxílico aromático comprende uno o más del ácido benzoico, ácido p-toluico, y m-toluico .

13. El proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la altura del dispositivo de destilación o rectificador puede ser reducida por la disminución del número de etapas de separación y la reducción del trabajo de separación del dispositivo o rectificador.

14. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende la separación de la corriente del gas de ventilación del reactor de oxidación en una corriente del gas de ventilación residual, en donde la energía es recuperada de la corriente del gas de ventilación residual.

15. El proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la recuperación de la energía es por un dispositivo mecánico.

16. El proceso de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el dispositivo mecánico es un expansor.

17. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14-16, caracterizado porque la energía recuperada puede ser utilizada para generar electricidad.

18. Un proceso de fabricación del ácido tereftálico, caracterizado porque comprende: a) agregar paraxileno, oxígeno molecular, y ácido acético a un reactor de oxidación agitado; b) remover el gas de ventilación del reactor, del reactor de oxidación, en donde el gas de ventilación del reactor comprende ácido acético y vapor de agua; c) alimentar el gas de ventilación del reactor a una columna de destilación, en donde el gas de ventilación del reactor es separado en una corriente rica en ácido acético que es retroalimentada al reactor de oxidación y en una corriente rica en vapor de agua que es alimentada a un condensador; d) condensar la corriente rica en vapor de agua en una corriente de condensados y una corriente de vapor, en donde una primera porción de la corriente de condensados es retroalimentada a la columna de destilación y una segunda porción de la corriente de condensados es alimentada a una columna de extracción; e) alimentar la corriente de vapor a un absorbedor para remover los componentes volátiles retenidos en el vapor; f) alimentar a la columna de extracción el paraxileno en una dirección en contracorriente con respecto a la segunda porción de la corriente de condensados; g) extraer los compuestos orgánicos de la segunda porción de la corriente de condensados para formar una corriente acuosa, y alimentar los compuestos orgánicos al reactor de oxidación; h) alimentar la corriente acuosa a una columna de tratamiento con agua para remover los componentes volátiles, en donde los componentes volátiles son recuperados como el vapor y el condensado para formar un reflujo; i) alimentar una primera porción del reflujo de regreso hacia la columna de tratamiento de agua y alimentar una segunda porción del retroflujo de regreso hacia el reactor de oxidación; y j ) alimentar vapor a la base de la columna de tratamiento del agua para remover los componentes volátiles restantes que conducen a una corriente de agua fresca substancialmente libre de contaminantes.

19. El proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la columna de destilación es un rectificador .