PROCESO DE EXTRACCIÓN PARA ELIMINACIÓN DE IMPUREZAS A PARTIR
DE AGUA MADRE EN LA SÍNTESIS DEL ÁCIDO CARBOXÍLICO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona a la recuperación de un catalizador de metal a partir de agua madre producida en la síntesis del ácido carboxílico, típicamente ácido tereftálico. Más particularmente, el proceso involucra la adición de agua en una corriente de agua madre super concentrada para recuperar el catalizador de metal y luego someter una mezcla acuosa o mezcla acuosa purificada de manera que se forme una extracción de etapa sencilla para eliminar impurezas orgánicas para producir una corriente de extracto y una corriente de residuos refinados que comprenden el catalizador de metal. El ácido tereftálico se produce comercialmente por oxidación de paraxileno en la presencia de un catalizador, tal como, por ejemplo, Co, Mn, Br y un solvente. El ácido tereftálico utilizado en la producción de fibras de poliéster, películas, y resinas deben además tratarse para eliminar impurezas presentes debido a la oxidación del paraxileno . El ácido tereftálico (TPA) es un intermediario en la producción de poliésteres para las aplicaciones en plásticos y fibras. Los procesos comerciales para la fabricación del TPA se basan en la oxidación catalizada de metal pesado de p-xileno, generalmente con un promotor de bromuro en el solvente de ácido acético. Debido a la solubilidad limitada del TPA en ácido acético bajo condiciones de oxidación prácticas, una suspensión de cristales TPA se forma en el reactor de oxidación. Típicamente, los cristales TPA son apartados del reactor y separados de la reacción de agua madre utilizando técnicas de separación sólida-líquida convencionales. El agua madre, la cual contiene la mayor parte del catalizador y promotor utilizado en el proceso, se recicla en el reactor de oxidación. Aparte del catalizador y promotor, el agua madre también contiene TPA disuelto y muchos sub-productos e impurezas. Estos sub-productos e impurezas surgen parcialmente a partir de impurezas menores presentes en la corriente alimentada por p-xileno. Otras impurezas surgen debido a la oxidación incompleta de p-xileno resultando en productos parcialmente oxidados. Aún otros sub-productos resultan a partir de la competitividad de reacciones secundarias en la oxidación de p-xileno en el ácido tereftálico. Los cristales TPA sólidos obtenidos por la separación del sólido-líquido generalmente se lavan con solvente fresco para desplazar la porción mayor del agua madre y entonces se secan para eliminar la mayor parte del solvente de ácido acético. Los cristales TPA sin purificar secos, se contaminaron con impurezas que están presentes en el agua madre desde que estas impurezas se co-precipitan con los cristales TPA. Las impurezas también están presentes debido a la oclusión en la estructura de cristal TPA y debido a la eliminación incompleta del agua madre mediante el lavado del solvente fresco. Muchas de las impurezas en el agua madre que se reciclan son relativamente inertes a la oxidación adicional. Tales impurezas incluyen, por ejemplo, ácido isoftálico, ácido itálico y ácido trimelitico. Las impurezas, que experimentaron oxidación adicional también se presentan, tal como, por ejemplo, 4-carboxibenzaldehído, ácido p-toluico y p-tolualdehido . La concentración de las impurezas inertes de oxidación tienden a acumularse en el agua madre. La concentración de estas impurezas inertes se incrementarán en el agua madre hasta que alcanza un equilibrio por lo cual la cantidad de cada impureza contenida en el producto TPA balancea su velocidad de formación o adición en el proceso de oxidación. El nivel normal de impurezas en el TPA sin purificar lo hacen inadecuado para el uso directo en más aplicaciones de polímeros. Tradicionalmente, el TPA sin purificar ha sido purificado ya sea por conversión en el dimetiléster correspondiente o por disolución en agua con hidrogenación subsecuente sobre catalizadores de hidrogenación estándar.
Más recientemente, los tratamientos oxidativos secundarios han sido utilizados para producir TPA de grado de polímero. Independientemente del método utilizado para purificar TPA lo describe adecuado para el uso en la fabricación de poliéster, es deseable minimizar las concentraciones de impurezas en el agua madre y por lo tanto facilita la purificación subsecuente del TPA. En muchos casos, es posible producir un TPA de grado de polímero, purificado, al menos que se utilicen algunos medios para eliminar impurezas a partir del agua madre. Una técnica para eliminar impurezas a partir de una corriente de reciclaje comúnmente utilizada en la industria de procesamiento químico se extrae o "depura" algo de la porción de la corriente de reciclado. Típicamente, la corriente de depuración se dispone simplemente de o, si se justifica económicamente, se somete a varios tratamientos para eliminar las impurezas indeseadas mientras recupera los componentes valiosos. Un ejemplo es la US#4,939,297 incorporada aquí para referencia. La cantidad de depuración requerida para el control de impurezas es un proceso dependiente; sin embargo, una cantidad de depuración igual a 10-40% del agua madre total es usualmente suficiente para fabricar TPA. En la producción de TPA, el nivel de depuración de agua madre necesaria para mantener concentraciones de impurezas aceptables, se acopla con el valor económico elevado del catalizador del metal y los componentes del solvente del agua madre, haciéndolo simple dispuesto de la corriente de depuración económicamente no atractiva. De este modo existe una necesidad para un proceso que recubre esencialmente todos los catalizadores del metal costosos y ácido acético contenido en el agua madre mientras elimina una porción mayor de las impurezas presentes en la corriente de depuración. El catalizador de metal debe recuperarse en una forma activa adecuada para reutilizar reciclando en la etapa de oxidación de p-xileno. La invención es una mejora marcada sobre un proceso de depuración típico. Algunas de las ventajas son: 1) operabilidad y confiabilidad mejorada debido en la reducción en la obstrucción potencial; 2) reducción en el uso de energía total. La invención mejora la eficacia de remoción de impurezas del proceso, y la operabilidad del proceso comparado en los procesos existentes. Esta invención se relaciona a la eliminación de impurezas y la recuperación de un catalizador de metal a partir de agua madre producida en la síntesis de ácido carboxílico típicamente ácido tereftálico. Más particularmente, el proceso involucra la adición de agua en una agua madre concentrada para recuperar el catalizador de metal y luego someter una mezcla acuosa de modo que forme una extracción de etapa sencilla para eliminar impurezas orgánicas para producir una corriente de extracción y una corriente de residuos refinados. Es un objeto de esta invención proporcionar un proceso para producir una corriente de agua madre super concentrada . Es aún otro objeto de esta invención proporcionar un proceso para recuperar una corriente de catalizador de metal desde una corriente de agua madre. Es aún otro objeto de esta invención proporcionar un proceso para la eliminación de impurezas y la recuperación de una corriente de catalizador de metal a partir de agua madre producida en la síntesis de ácido carboxilico. En una primera modalidad de esta invención, se proporciona un proceso para recuperar un catalizador de metal a partir de un agua madre. El proceso comprende las siguientes etapas: (a) evaporar el agua madre que comprende ácido carboxilico, el catalizador de metal, impurezas, agua y un solvente en una primera zona de evaporador para producir una corriente de vapor y una corriente de agua madre concentrada; (b) evaporar la corriente de agua madre concentrada en una segunda zona de evaporador para formar una corriente rica en solvente y una corriente de agua madre super concentrada;
(c) mezclar en una zona de mezclado una solución de agua-solvente con la corriente de agua madre super concentrada para formar una mezcla acuosa; (d) opcionalmente separar las impurezas orgánicas de la mezcla acuosa en la zona de separación sólida-liquida para formar una mezcla acuosa purificada; (e) agregar un solvente de extracción a la mezcla acuosa o la mezcla acuosa purificada en una zona de extracción para formar una corriente de extracto y una corriente de residuos refinados; y (f) opcionalmente separar la corriente de extracto y la corriente rica en solvente en una zona de separación para formar una corriente de impurezas orgánicas en alto punto de ebullición y una corriente de solvente de extracción recuperada . En otra modalidad de la invención, se proporciona un proceso para producir una corriente de agua madre super concentrada. El proceso comprende las siguientes etapas: (a) evaporar un agua madre que comprende un ácido carboxilico, un catalizador de metal, impurezas, agua y un solvente en una primera zona de evaporador para producir una corriente de vapor y una corriente de agua madre concentrada; y (b) evaporar la corriente de agua madre concentrada en una segunda zona de evaporador para producir una corriente rica en solvente y una corriente de agua madre super concentrada en donde la evaporación en la etapa (a) y etapa (b) se combinan eliminando aproximadamente 95% en peso a aproximadamente 99% 99% en peso del solvente y agua a partir del agua madre. En otra modalidad de esta invención, se proporciona un proceso para recuperar un catalizador de metal a partir de un agua madre. El proceso que comprende las siguientes etapas : (a) evaporar el agua madre que comprende un ácido carboxilico, el catalizador de metal, impurezas, agua y un solvente en una primera zona de evaporador para producir una corriente de vapor y una corriente agua madre concentrada; (b) evaporar la corriente de agua madre concentrada en una segunda zona de evaporador para formar una corriente rica en solvente y una corriente de agua madre super concentrada ; (c) mezclar en una zona de mezclado una solución de solvente-agua y opcionalmente un solvente de extracción con corriente de agua madre super concentrada para formar una mezcla acuosa; (d) agregar un solvente de extracción a una mezcla acuosa en una zona de extracción para formar una corriente de extracto y la corriente de residuos refinados; y (e) opcionalmente separar la corriente de extracto y la corriente rica solvente en una zona de separación para formar impurezas orgánicas de alto punto de ebullición y una corriente de solvente de extracción recuperada. En otra modalidad de la invención, se proporciona un proceso para recuperar un catalizador de metal a partir un agua madre. El proceso comprende las siguientes etapas: (a) evaporar el agua madre en una primera zona de evaporador para producir una corriente de vapor y una corriente de agua madre concentrada en donde aproximadamente 50% a aproximadamente 80% en peso del solvente y agua se eliminan a partir del agua madre; (b) evaporar la corriente de agua madre concentrada en una segunda zona de evaporador para formar una corriente rica en solvente y una corriente de agua madre super concentrada en donde aproximadamente 95% en peso a aproximadamente 99% del solvente y agua se eliminan a partir del agua madre en la etapa (a) y etapa (b) combinadas; (c) mezclar en una solución de agua-solvente con la corriente de agua madre super concentrada para formar una mezcla acuosa; en donde la solución de agua-solvente se agrega para apagar la mezcla acuosa en un rango de temperatura de aproximadamente 60 °C a aproximadamente 95°C; (d) opcionalmente separar impurezas orgánicas de la mezcla acuosa en una zona de separación sólida-liquida para formar una mezcla acuosa purificada;
(e) extraer la mezcla acuosa o la mezcla acuosa purificada con un solvente de extracción en una zona de extracción para formar una corriente de extracto y una corriente de residuos refinados en donde la zona de extracción comprende un extractor de etapa sencilla; y (f) separar la corriente de extracto y la corriente rica en solvente en una zona de separación para formar una corriente de impurezas orgánicas de alto punto de ebullición y una corriente de solvente de extracción recuperada. En otra modalidad de la invención, se proporciona un proceso para recuperar un catalizador de metal a partir un agua madre. El proceso comprende las siguientes etapas: (a) evaporar el agua madre en una primera zona de evaporador para producir una corriente de vapor y una corriente de agua madre concentrada en donde aproximadamente 50% a aproximadamente 80% en peso del solvente y agua se eliminan a partir del agua madre; (b) evaporar la corriente de agua madre concentrada en una segunda zona de evaporador para formar una corriente rica en solvente y una corriente de agua madre super concentrada en donde aproximadamente 95% en peso a aproximadamente 99% del solvente y agua se eliminan a partir del agua madre en la etapa (a) y etapa (b) combinadas; (c) mezclar en una zona de mezclado una solución de agua-solvente y opcionalmente un solvente de extracción con corriente de agua madre super concentrada para formar una mezcla acuosa; en donde la solución de agua-solvente se agrega para apagar la mezcla acuosa en un rango de temperatura de aproximadamente 60 °C a aproximadamente 95 °C; (d) extraer la mezcla acuosa o la mezcla acuosa purificada con un solvente de extracción en una zona de extracción para formar una corriente de extracto y una corriente de residuos refinados en donde la zona de extracción comprende un extractor de etapa sencilla; y (e) separar la corriente de impurezas orgánicas de solvente y la corriente rica en solvente en una zona de separación para formar una corriente de impurezas orgánicas de alto punto de ebullición y una corriente de solvente de extracción recuperada. En otra modalidad de esta invención, se proporciona una composición. La composición comprende ácido acético, agua, ácido isoftálico, ácido benzoico, 4-carboxibenzaldeido, ácido tereftálico, y cobalto; en donde la suma agregada del ácido isoftálico, ácido benzoico, 4-carboxibenzaldehido, y ácido tereftálico comprenden entre aproximadamente 5¾ en peso a aproximadamente 80% en peso del agua madre concentrada. Estos objetos, y otros objetos, serán más aparentes para otros con experiencia ordinaria en la técnica después de leer esta descripción.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 ilustra modalidades diferentes de la invención en donde un proceso recupera un catalizador de metal a partir de un agua madre y un proceso para producir una corriente de agua madre super concentrada se proporcionan . En una modalidad de esta invención, un proceso para recuperar un catalizador de metal a partir de un agua madre 301 se proporciona como se muestra en la Figura 1. El proceso comprende las siguientes etapas. La etapa (a) comprende evaporar una agua madre 301 que comprende un ácido carboxilico, el catalizador de metal, impurezas, agua y un solvente en una primera zona 321 de evaporador para producir una corriente 304 de vapor y una corriente 305 de agua madre concentrada. El agua madre 301 se extrae de un proceso de síntesis oxidativo de ácido carboxilico. El agua madre 301 sirve como la corriente de alimentación en el presente proceso. El agua madre comprende ácido carboxilico, agua, un solvente, el catalizador de metal e impurezas. Las impurezas comprenden bromuros orgánicos y metales de corrosión. Los bromuros orgánicos se utilizan como promotores en la reacción de oxidación. Los ejemplos de metales de corrosión son compuestos de hierro y cromo que inhiben, reducen o destruyen completamente la actividad del catalizador del metal.
Los ácidos carboxílicos adecuados se seleccionan del grupo que consisten de ácido tereftálico, ácido isoftálico, ácido de naftalen dicarboxilico , y mezclas de los mismos . Los solventes adecuados incluyen ácidos mono-carboxí lieos , preferiblemente contienen 2 a 6 átomos de carbono, o ácido benzoico y mezclas de los mismos y mezclas con agua. Preferiblemente, el solvente es ácido acético mezclado con agua, en una relación de aproximadamente de 5:1 a aproximadamente 25:1, preferiblemente entre aproximadamente 10:1 y aproximadamente 15:1. En toda la especificación el ácido acético se referirá al solvente. Sin embargo, debe apreciarse que otros solventes adecuados tales como aquellos descritos aquí, también pueden utilizarse. En la primera etapa del presente proceso, el agua madre se concentra por medios convencionales en una primera zona 321 de evaporador que comprende un evaporador para producir una corriente 304 de vapor y una corriente 305 de agua madre concentrada. El evaporador se opera en condiciones atmosféricas o ligeramente super atmosféricas, generalmente de aproximadamente 1 atmósfera a aproximadamente 10 atmósferas. La corriente 304 de vapor comprenae la mayoría del agua y el solvente, y la corriente 305 de agua madre concentrada comprende el resto del agua y el solvente no eliminado del agua madre 301. La evaporación elimina aproximadamente 50% en peso a aproximadamente 80% en peso del solvente y agua, típicamente ácido acético y agua, que están presentes en el agua madre. La etapa (b) comprende evaporar la corriente 305 de agua madre concentrada en una segunda zona 350 de evaporador para producir una corriente 344 rica en solvente y una corriente 145 de agua madre super concentrada. La corriente 305 de agua madre concentrada entonces se introduce en una segunda zona 350 de evaporador, la cual comprende al menos un evaporador. El evaporador se opera en condiciones atmosféricas o presurizadas, generalmente de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 atmósferas. La evaporación se conduce a una temperatura de aproximadamente 150°C a aproximadamente 220°C; otro rango es de aproximadamente 180°C a aproximadamente 200°C. La combinación de evaporadores 321 y 350 se operan de modo que concentra el agua madre 301 como se representa por la corriente 301 en una condición en donde 95-99% en peso del solvente, típicamente ácido acético y agua, se eliminan a partir del agua madre 301. En el presente proceso, la corriente 345 de agua madre super concentrada es como una dispersión fundida a alta temperatura con sólo el suficiente solvente restante para proporcionar una bombeabilidad . En una modalidad, una composición típica del agua madre 345 super concentrada se muestra en la Tabla 1. Generalmente, la composición de masa de suma total de todos los compuestos mostrados en la Tabla 1, excluyendo agua y ácido acético, en el agua madre 345 super concentrada puede variar entre aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 80% en peso basado en el peso total del agua madre 345 super concentrada. El otro rango para la suma total de todos los compuestos mostrados en la Tabla 1, excluyendo ácido acético y agua, en el agua madre 345 super concentrada pueden ser todas combinaciones de rango superiores e inferiores en donde los rangos más bajos son 5% en peso, 10% en peso, 15% en peso, 20% en peso, 25% en peso, 30% en peso, 35% en peso, 40% en peso y los rangos más levados son 80% en peso, 75% en peso, 70% en peso, 65% en peso, 60% en peso, 55% en peso, 50% en peso, 45% en peso, basado en el peso total del agua madre 345 super concentrada. Además los rangos establecidos en esta descripción y las reivindicaciones que siguen deben entenderse para describir el rango total específicamente y no solo los puntos finales. Por ejemplo la descripción de los rango 0 a 10 debe tomarse para específicamente describir 2, 2.5, 3.17 y todos los números agregados y no solo 0 y 10. La etapa (c) comprende mezclar en una zona 348 de mezclado una solución 306 de agua-solvente con la corriente 345 de agua madre super concentrada para formar una mezcla 307 acuosa.
La corriente 345 de agua madre super concentrada entonces se somete a la extracción del catalizador de metal en la zona 348 de mezclado por la inducción de una solución 306 de agua-solvente que puede contener agua o agua-ácido acético o una solución de agua-solvente para formar una mezcla acuosa en la corriente 307 en donde al menos 80% del catalizador de metal se recubre en la fase acuosa de la mezcla 307 acuosa. Típicamente, al menos 90% del catalizador de metal se recubre en la fase acuosa de la mezcla 307 acuosa. La solución de agua-solvente comprende agua y opcionalmente un solvente adicional. El solvente puede ser cualquier sustancia- capaz de disolver el catalizador de metal para formar una solución uniformemente dispersada en el nivel de tamaño molecular o iónico. Típicamente, el solvente comprende ácido acético, pero los solventes que se han previamente mencionado en la etapa (a) puede también utilizarse . La zona 348 de mezclado comprende un recipiente y/o dispositivo o una pluralidad de recipientes o dispositivos en donde existe tiempo de residencia suficiente para el catalizador de metal y/o los compuestos de halógeno (por ejemplo, salmuera) para disolver en la solución. Los ejemplos de tales recipientes son dispositivos que incluyen, pero no se limitan a, un tanque removido y agitado. En esta etapa, no es necesario disolver completamente la mezcla. Un método es utilizar solo la cantidad necesaria del agua para obtener el nivel del recubrimiento de 'catalizador de metal deseado. Sin embargo, la adición de la solución 306 de solvente en agua también sirve para extinguir la mezcla a un temperatura en el rango de aproximadamente 60°C a aproximadamente 95°C, otro rango es de aproximadamente 80 °C a aproximadamente 90 °C. La extinción se hace durante a aproximadamente 0.5 a aproximadamente 4 horas, otro rango es de aproximadamente 1 a aproximadamente 2 horas. Mediante este tratamiento, los bromuros orgánicos se hacen reaccionar para dar bromuros inorgánicos que son por ejemplo, preferencialmente retenidos en la fracción acuosa que sale de un extractor. La cantidad de los compuestos que contienen bromuro eliminados del sistema junto con las impurezas no deseadas por lo tanto se minimizan. El tratamiento de calor conserva los bromuros y simplifica la disposición de las impurezas orgánicas. La adición de agua en la zona 348 de mezclado no solo recubre el catalizador de metal en el agua madre super concentrada, aunque también ayuda en el bombeo de la mezcla 307 acuosa. Es deseable mantener la mezcla 307 acuosa circulando con un aro de circulación externa. En otra modalidad una composición típica de la mezcla acuosa se muestra en la Tabla 1. Generalmente, la composición de la masa de la mezcla 307 acuosa en esta modalidad generalmente puede variar en donde la relación en masa del agua en el ácido acético está en el rango de aproximadamente 1:1 a 99:1 y en donde el agregado de la suma del ácido isoftálico, ácido benzoico, 4-carboxibenzaldehido, y tereftálico comprende entre aproximadamente 1000 ppm a aproximadamente 65% en peso del peso total de la mezcla 307 acuosa. Otro rango puede ser todas las combinaciones de rangos superiores e inferiores en donde la suma agregada de ácido isoftálico, ácido benzoico, 4-carboxibenzaldehido, y tereftálico tiene un rango inferior de 5% en peso, 10% en peso, 15% en peso, 20% en peso, 25% en peso, 30% en peso, 35% en peso, 40% en peso y un rango superior de 65% en peso, 60% en peso, 55% en peso, 50% en peso, 45% en peso, basado en el peso total de la mezcla 307 acuosa. Cuando se separa en la zona 351 de separación sólida-liquida se realiza, una pequeña cantidad del solvente de extracción el conducto 311, generalmente aproximadamente 1 a aproximadamente 10% en peso, preferiblemente aproximadamente 5% en peso, puede agregarse a la zona 348 de mezclado para alcanzar el manejo de la suspensión reduciendo la adherencia de los sólidos en el lado de, por ejemplo, un tanque de alimentación de suspensión. Esto se representa por la flecha punteada de la corriente 311 en la Figura 1. La etapa (d) comprende opcionalmente separar las imourezas orgánicas 312 orgánicas de la mezcla 307 acuosa en una zona 315 de separación sólida-liquida para formar una mezcla 308 acuosa purificada. La corriente 307 de mezcla acuosa puede opcionalmente alimentar a en una zona 151 de separación sólida-liquida que comprende un aparato sólido-liquido, 351, en donde las impurezas 312 orgánicas pueden eliminarse de la mezcla 307 acuosa para formar una mezcla 308 acuosa purificada e impurezas 312 orgánicas. No existen limitaciones en el tipo del aparato de separación sólido-liquido tan largo cono sea suficiente para eliminar las impurezas 312 orgánicas de la mezcla 307 acuosa. Los ejemplos de tales aparatos incluyen, pero no se limitan a, rellenadores , centrifugas, ciclones, hidroclones y etc. Las impurezas pueden comprende numerosos compuestos típicamente asociados con la producción ???. Los ejemplos de las impurezas orgánicas típicas incluyen, pero no se limitan a, ácido isoftálico, ácido trimelítico, ácido benzoico, ácido itálico, compuestos de fluorenonas, ácido p-touico y 4-carboxibenzaldehído . En una modalidad, una composición típica de la mezcla 308 acuosa purificada se muestra en la Tabla 1. La composición de masa de la mezcla 308 acuosa purificada en esta modalidad comprende ácido acético, agua, ácido isoftálico, ácido benzoico, 4-carboxibenzaldehído, ácido tereftálico y cobalto; en donde la suma agregada del ácido isoftálico, ácido benzoico, 4-carboxibenzaldehído, y ácido tereftálico comprenden entre aproximadamente 1% en peso a 70% basado en el peso total de la mezcla 308 acuosa purificada; en donde la suma agregada de ácido isoftálico, y ácido tereftálico comprenden no más de 1C% en peso de la mezcla 308 acuosa purificada. Otro rango puede ser todas las combinaciones de rangos más superiores e inferiores en donde la suma agregada del ácido isoftálico, ácido benzoico, 4-carboxibenzaldehido, y tereftálico tiene un rango inferior de 5% en peso, 10% en peso, 15% en peso, 20% en peso, 25% en peso, 30% en peso, 35% en peso, 40% en peso basado en el peso total de la mezcla 308 acuosa purificada y un rango superior de 65% en peso, 60% en peso, 55% en peso, 50% en peso, 45% en peso basado en el peso total de la mezcla 308 acuosa purificada; y en donde el agregado de la suma de ácido isoftálico y ácido tereftálico comprenden no más de 10% en peso basado en el peso total de la mezcla 308 acuosa pu i ficada . Como se estableció previamente cuando la zona 315 de separación sólido-liquido se utiliza, una pequeña cantidad del solvente de extracción en el conducto 311 generalmente aproximadamente 1 a aproximadamente 10% en peso, preferiblemente aproximadamente 5% en peso puede agregarse a la zona 348 de mezclado para alcanzar el manejo de la suspensión reduciendo la adherencia de los sólidos en el lado de, por ejemplo, un tanque de alimentación de suspensión. Esto se representa por la flecha punteada de una corriente 311 en la Figura 1. La etapa (e) comprende agregar un solvente 311 de extracción a una mezcla 307 acuosa o la mezcla 308 acuosa purificada en una zona 323 de extracción para formar una corriente 309 de extracto y la corriente 310 de residuos refinados . La mezcla 307 acuosa o la mezcla 308 purificada se alimenta en una zona 323 de extracción en donde la mezcla 307 acuosa y o la mezcla 308 purificada y el solvente 311 de extracción se contactan en la zona 323 de extracción. La mezcla 307 acuosa o la mezcla 308 acuosa purificada y el solvente 308 de extracción se mezclan para formar una corriente 309 de extracto que comprende solvente, impurezas orgánicas en agua y solvente orgánico que forman una fase más ligera, y la corriente 310 de residuos refinados comprende un catalizador de metal, metales de corrosión, y agua. La corriente 309 de extracto se extrae como una corriente adicional y la corriente 310 de residuos refinados se extrae de la base del extractor en la zona 323 de extracción. En esta invención, una modalidad de la zona 323 de extracción es un extractor de etapa sencilla. El solvente 311 de extracción utilizado en el extractor debe ser sustancialmente insoluble en agua para minimizar la cantidad del solvente orgánico disuelto en la fracción acuosa. Adicionalmente, el solvente 311 de extracción es preferiblemente un agente azeotrópico que sirve para -ayudar a recuperar el solvente del extracto orgánico. Los solventes que han demostrado ser particularmente útiles son alquil acetatos de Cl a C6, particularmente acetato de n-propilo (n-PA) , acetato de isopropilo, acetato de isobutilo, acetato de sec-butilo, acetato de etilo y acetato de n-butilo, aunque otros solventes orgánicos insolubles en agua tienen una densidad adecuada y un punto de ebullición suficientemente bajo que puede ser utilizado, tal como p-xileno. El acetato de N-propilo y acetato de isopropilo son particularmente preferidos debido a su solubilidad al agua relativamente baja, comportamiento azeotrópico excelente, y su capacidad para eliminar el ácido acético restante asi como las impurezas orgánicas de alta ebullición a partir de la mezcla acuosa. La extracción puede efectuarse utilizando proporciones de solvente de extracción de aproximadamente 1 a aproximadamente 4 partes en peso del solvente de extracción por parte del extractor alimentado dependiendo de la composición de alimentación del extractor. Las velocidades de espacio de las alimentaciones combinadas en el extractor generalmente varían de aproximadamente 1 a aproximadamente 3 hr"1. Aunque la extracción puede conducirse a temperatura amoiente y presión, calentar el solvente 311 de extracción y el extractor a aproximadamente 30°-70°C. Otro rango de aproximadamente 40°C a aproximadamente 60°C puede utilizarse. Aunque la corriente 309 de extracto comprende cantidades pequeñas del catalizador de metal y los metales de corrosión, esencialmente todos los catalizadores de metal y la mayoría de los metales de corrosión restantes están contenidos en la fase más pesada, la corriente 310 de residuos refinados. La etapa (f) comprende opcionalmente separar la corriente 309 de extracto y la corriente 344 rica en solvente en una zona 324 de separación para formar la corriente 315 de impurezas orgánicas de punto de ebullición elevado y una corriente 317 de solvente de extracción recuperada. La corriente 309 de extracto comprende solventes orgánicos e impurezas orgánicas. La corriente 309 de extracto además puede comprender ácido acético y agua, algunas veces en menores cantidades. La corriente 309 de extracto puede destilarse en una zona de separación que comprende equipo de destilación convencional. El equipo de destilación se opera en condiciones de proceso suficientes para recuperar la mayoría del solvente de extracción, típicamente acetato de n-propilo de la corriente 309 de extracto en la corriente 317 de solvente de extracción recuperada. El equipo de destilación convencional incluye, por ejemplo, una columna de destilación. Una característica clave de esta invención es la re-introducción de la corriente 344 rica en solvente en la zona 324 de la zona de separación.
Más de las impurezas orgánicas se extraen por el solvente orgánico en la zona 323 de extracción. Esto ocurre debido a que las impurezas orgánicas muestran un grado elevado de solubilidad para el solvente orgánico y en un grado menor para el ácido acético. Destilando la fase más ligera para el extractor, el solvente orgánico se evapora permitiendo que las impurezas orgánicas se concentren en un subdesbordamiento de columna. Esto resulta en una alta probabilidad para la obstrucción y precipitación de sólidos. Utilizando la corriente 344 rica en solvente, las impurezas orgánicas en el subdesbordamiento de columna puede diluirse y por lo tanto sutilizado por el ácido acético en el subdesbordamiento de columna. El uso de la corriente 344 rica en solvente, de la evaporación previa sirve como dos funciones. Primero, la pérdida del solvente orgánico se minimiza ya que la corriente 344 rica en solvente efectivamente desplaza el solvente orgánico en el subdesbordamiento de columna. Segundo el uso del vapor rico en ácido acético proporciona entalpia significante necesaria para accionar el proceso de destilación de separación/destilación. La zona 324 de separación necesitará el proceso de carga significativamente menos hidráulico que el proceso de depuración típico debido a la concentración mayor del agua madre. El solvente de extracción recuperado y ácido acético puede reciclarse en el extractor y el reactor oxidativo, respectivamente. Las impurezas orgánicas de alta ebullición se eliminan como sedimento a partir de la base de la columna de destilación para la disposición. Aunque la composición de las diversas corrientes en el proceso varia dependiendo de las condiciones del proceso, una composición típica de las corrientes se muestran en la Tabla 1. En la Tabla 1, los componentes se muestran en la columna izquierda de la cantidad de estos componentes en cada corriente en la Figura 1 como se muestra en el número de columna que corresponde al número de la corriente en la Figura 1. Las cantidades de los componentes mostradas en Tabla 1 pueden ser cualquier medida de peso tan largo como sea consistente para todos los componentes y todas las corrientes. Por ejemplo, el agua madre 301 tiene ácido acético en la cantidad de 915 libras, 915 gramos, etc.,
O
Tabla 1. Balance del Material Proceso def Balance Material 301 304 305 2A4 3A'ó 306 307 308 309 310 311 312
Ácido Acético 915.0 534.1 380.9 335.2 45.8 45.8 45.3 44.1 1.2 0.4
Agua 55.0 39.3 15.7 14.7 1.0 80.0 81.0 80.2 35.6 44.5 - 0.7
Acetato de n-propilo - - - - - - - - 399.0 1.0 400.0 - Ácido Tereftálico 0.71 - 0.71 - 0.71 - 0.71 0.70 0.70 - - - Ácido Isoftálico 5.83 - 5.83 - 5.83 - 5.83 5.78 5.71 0.07 - 0.05
Ácido Ftálico 3.81 - 3.81 0.12 3.69 - 3.69 3.66 3.36 0.29 - 0.03
Ácido Benzoico 8.12 0.06 8.06 2.27 5.79 - 5.79 5.73 5.73 - - 0.05
4-Carboxibenzaldehido 1.56 - 1.56 - 1.56 - 1.56 1.54 1.52 0.02 - 0.01
Ácido Trimelílico 1.17 - 1.17 - 1.17 - 1.17 1.16 1.01 0.14 - 0.01
Ácido Paratóluico 2.96 0.01 2.95 0.50 2.44 - 2.44 2.42 2.39 0.03 - 0.02
Paratolualdehído 0.51 0.05 0.46 0.26 0.20 - 0.20 0.20 0.20 - - - Otros 2.50 - 2.50 - 2.50 - 2.50 2.38 2.14 0.24 - 0.13
Bromuro Orgánico 1.30 - 1.30 - 1.30 - 0.90 0.86 - 0.85 - 0.05 0.34 Bromuro Iónico - 0.34 0.34 - 0.74 0.70 - 0.70 - 0.04
Cobalto 1.44 - 1.44 - 1.44 - 1.44 1.37 0.01 1.35 - 0.07
Manganeso 0.10 - 0.10 - 0.10 - 0.10 0.10 - 0.09 - - Metates de Corrosión 0.08 - 0.08 - 0.08 - 0.08 0.08 - 0.08 - - Total 1000 573 427 353 74 80 154 52 502 51 400 2
* Las cantidades de los componentes mostradas en la Tabla 1 pueden ser cualquier medida de peso tan larga como sea consistente para todos los componentes y todas las corrientes.