PL217166B1

PL217166B1 - Sposób odzyskiwania cennych materiałów z produkcji kwasu tereftalowego i urządzenie do odzyskiwania cennych materiałów z produkcji kwasu tereftalowego

Info

Publication number: PL217166B1
Application number: PL395933A
Authority: PL
Inventors: Mathew Thomas; Sarda Subhash; Ghadge Rajaram; Aduri Pavankumar; Chougule Subhash
Original assignee: Reliance Ind Ltd; Reliance Industries Limited
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2014-06-30
Also published as: CN102137707B; CN102137707A; WO2010032263A2; BRPI0918260B1; PL395933A1; WO2010032263A3; PT2010032263W; BRPI0918260A2

Description

Dziedzina wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób odzyskiwania cennych materiałów z produkcji kwasu tereftalowego i urządzenia do odzyskiwania cennych materiałów z produkcji kwasu tereftalowego.

Tło wynalazku

Kwas tereftalowy wytwarza się przez utlenianie powietrzem w fazie ciekłej p-ksylenu z układem katalitycznym kobalt-mangan-bromek (octan kobaltu, octan manganu i bromowodór) w kwasie octowym w temperaturze 150 do 210°C. Względny stosunek wagowy kobaltu, manganu i bromu jest ważny a typowymi wartościami są stosunek manganu do kobaltu 3:1 i stosunek kobaltu do bromu 1:5. W reaktorze i krystalizatorze z fabryki wytwarzającej kwas tereftalowy większość kwasu tereftalowego wykrystalizowuje z ługów macierzystych i wydziela się go przez sączenie. Ług macierzysty zawiera głównie kwas octowy i związki organiczne jak kwas izoftalowy, kwas benzoesowy i kwas tereftalowy oraz związki nieorganiczne jak kobalt i mangan obok żelaza, niklu, chromu i sodu. Zwykłą praktyką jest zawracanie dużej części odzyskanego ługu macierzystego do reakcji utleniania w celu częściowego odzyskiwania katalizatora i aktywowania reakcji utleniania z jednoczesnym usuwaniem małej części do układu odzyskiwania rozpuszczalnika, tak by utrzymywać poziom zanieczyszczeń i produktów ubocznych reakcji w tolerowanych granicach. W układzie odzyskiwania rozpuszczalnika usunięty ług macierzysty poddaje się odparowaniu, by usunąć znaczną część kwasu octowego i wody zostawiając koncentrat zawierający związki organiczne wraz z katalizatorami zawierającymi metale ciężkie. Koncentrat oznaczany w niniejszym opisie jako odciek z reaktora usuwa się przez spalanie, zwykle w piecach.

Przedmioty wynalazku

Celem wynalazku jest dostarczenie sposobu odzyskiwania cennych materiałów z odcieku reaktora z wytwarzania kwasu tereftalowego.

Innym celem wynalazku jest dostarczenie urządzenia do odzyskiwania cennych materiałów z odcieku reaktora z wytwarzania kwasu tereftalowego.

Szczegółowy opis wynalazku

Zgodnie z wynalazkiem dostarcza się sposobu odzyskiwania cennych materiałów z odcieku reaktora z wytwarzania kwasu tereftalowego; sposób ten obejmuje etapy rozcieńczenia wodą odcieku z reaktora z wytwarzania kwasu tereftalowego w stosunku wagowym 1:1 do 1:12 i ochłodzenia rozcieńczonego odcieku do temperatury 5 do 20°C z mieszaniem; oddzielenia fazy wodnej bogatej w zużyty katalizator utleniania od fazy stałej bogatej w związki organiczne; i zatężenie fazy wodnej w celu odzyskania zużytego katalizatora utleniania i wody.

Rozcieńczenie odcieku wodą przeprowadza się korzystnie w stosunku wagowym 1:10, a rozcieńczony odciek chłodzi się w temperaturze 5-15°C. Rozdzielenie fazy wodnej i fazy stałej przeprowadza się korzystnie metodą rozdzielania typu ciało stałe-ciecz. Zgodnie z wykonaniem wynalazku zatężanie fazy wodnej przeprowadza się przez odparowanie fazy wodnej. Zgodnie z innym wykonaniem wynalazku zatężanie fazy wodnej przeprowadza się przez wytrącanie w wyniku traktowania ługiem z mieszaniem by dostosować pH do wartości pomiędzy 7 i 8, a następnie oddzielenie osadu przez filtrację. Korzystnie ługiem jest soda amoniakalna a osad traktuje się korzystnie kwasem octowym, by przekształcić zużyty katalizator utleniania w octan. Zgodnie z innym wykonaniem wynalazku zatężanie fazy wodnej przeprowadza się metodą rozdzielania membranowego.

Zgodnie z wynalazkiem dostarcza się również urządzenia do odzyskiwania cennych materiałów z produkcji kwasu tereftalowego, urządzenie to obejmuje zbiornik z płaszczem do rozcieńczania i chłodzenia zaopatrzony w mieszadło i połączony z przewodem wlotowym dla odcieku z reaktora z produkcji kwasu tereftalowego i z przewodem wlotowym dla wody rozcieńczającej, płaszcz zbiornika do rozcieńczania i chłodzenia połączony z jednostką chłodzącą, separator ciało stałe-ciecz, którego wlot jest połączony z wylotem zbiornika do rozcieńczania i chłodzenia, bęben przerywacza zaopatrzony w reboiler i połączony z wylotem separatora ciało stałe-ciecz i skraplacz, którego wlot łączy się z wylotem par bębna przerywacza.

Zgodnie z wynalazkiem dostarcza się również urządzenia do odzyskiwania cennych materiałów z produkcji kwasu tereftalowego, urządzenie to obejmuje zbiornik z płaszczem do rozcieńczania i chłodzenia zaopatrzony w mieszadło i połączony z przewodem wlotowym dla odcieku z reaktora z produkcji kwasu tereftalowego i z przewodem wlotowym dla wody rozcieńczającej, płaszcz do zbiornika do rozcieńczania i chłodzenia połączony z 5 jednostką chłodzącą, separator typu ciało stałe-ciecz, którego wlot jest połączony z wylotem zbiornika do rozcieńczania i chłodzenia, zbiornik do wytrącania zaopatrzony

PL 217 166 B1 w mieszadło i połączony z wylotem separatora typu ciało stałe-ciecz, zbiornik do wytrącania zaopatrzony ponadto w przewód do dozowania ługu i przewód wylotowy CO2, filtr, którego wlot jest połączony z wylotem zbiornika do wytrącania i zbiornikiem do regeneracji katalizatora zaopatrzonym w mieszadło i połączonym z wylotem filtra, zbiornik do regeneracji katalizatora zaopatrzony ponadto w przewód do dozowania kwasu octowego, przewód wylotowy CO2 i przewód wylotowy odzyskiwanego katalizatora.

Zgodnie z wynalazkiem dostarcza się również urządzenie do odzyskiwania cennych materiałów z produkcji kwasu tereftalowego; urządzenie to obejmuje zbiornik z płaszczem do rozcieńczania i chłodzenia zaopatrzony w mieszadło i połączony z przewodem wlotowym dla odcieku z reaktora z produkcji kwasu tereftalowego i z przewodem wlotowym dla wody rozcieńczającej, płaszcz do zbiornika do rozcieńczania i chłodzenia połączony z jednostką chłodzącą, separator typu ciało stałe-ciecz, którego wlot jest połączony z wylotem zbiornika do rozcieńczania i chłodzenia oraz zbiornik do składowania, którego wlot jest połączony z wylotem separatora typu ciało stałe-ciecz i którego wylot łączy się z układem środków separatora membranowego.

Poniżej podano szczegółowy opis wynalazku z odniesieniem do towarzyszących rysunków, w których:

Fig. 1 przedstawia schemat technologiczny urządzenia do odzyskiwania cennych materiałów z odcieku z reaktora do produkcji kwasu tereftalowego zgodnie z wykonaniem wynalazku;

Fig. 2 przedstawia schemat technologiczny urządzenia do odzyskiwania cennych materiałów z odcieku z reaktora do produkcji kwasu tereftalowego zgodnie z innym wykonaniem wynalazku oraz

Fig. 3 przedstawia schemat technologiczny urządzenia do odzyskiwania cennych materiałów z odcieku z reaktora do produkcji kwasu tereftalowego zgodnie z innym wykonaniem wynalazku.

Urządzenie 1A, pokazane na Fig. 1 (załączonych rysunków), zawiera zbiornik 2 z płaszczem do rozcieńczania i chłodzenia zaopatrzonym w mieszadło 3. Płaszcz zbiornika jest oznaczony 4. 5 oznacza jednostkę chłodzącą do recyrkulacji chłodziwa (które nie są pokazane) w płaszczu zbiornika 2 poprzez przewody recyrkulacyjne oznaczone 6 i 7. Zbiornik 2 jest połączony z przewodem wlotowym 8 odcieku reaktora i przewodem wlotowym 9 wody rozcieńczającej. 10 oznacza separator typu ciało stałe-ciecz, którego wlot jest połączony z wylotem zbiornika 2 poprzez przewód 11. Przewód wylotowy osadu z separatora typu ciało stałe-ciecz oznaczony jest jako 12. 13 oznacza bęben przerywacza, którego przewód wyładowywania odzyskanego katalizatora jest oznaczony 14. 15 oznacza reboiler zaopatrzony w bęben przerywacza. 16 oznacza skraplacz, którego wlot jest połączony z wylotem par bębna przerywacza poprzez przewód 17. Wylot skraplacza jest połączony z przewodem 18 odzyskiwanej wody, którą z kolei jest połączony z przewodem wlotowym 9 rozcieńczającej wody. Wlot chłodziwa i wylot skraplacza oznacza się odpowiednio 19 i 20. Odciek reaktora (którego nie pokazano) z fabryki wytwarzającej kwas tereftalowy (której nie pokazano) podaje się w temperaturze około 80 do 90°C do zbiornika 2 poprzez przewód wlotowy odcieku 8. Rozcieńczanie odcieku przeprowadza się wodą w stosunku wagowym 1:1 do 1:12, korzystnie 1:10, w zbiorniku 2 z mieszaniem przy pomocy mieszadła 3. Rozcieńczony odciek w zbiorniku 2 chłodzi się w temperaturze 5-20°C, korzystnie 5-15°C, przy pomocy cyrkulującego chłodziwa (którego nie pokazano) z jednostki chłodzącej w płaszczu zbiornika 2. Na skutek rozcieńczania i chłodzenia związki organiczne obecne w odcieku zestalają się. Wodną fazę bogatą w zużyty katalizator utleniania oddziela się od fazy stałej w separatorze typu ciało stałe-ciecz. Fazę stałą wyładowuje się przez przewód wylotowy osadu 12. Wodną fazę przesyła się do bębna przerywacza. Reboiler zagotowuje ponownie fazę wodną i podaje do bębna przerywacza. Koncentrat bogaty w zużyty katalizator utleniania zbiera się poprzez przewód 14 wyładowywania odzyskanego katalizatora. Fazę par zawierającą głównie wodę podaje się do skraplacza 16 przewodem 17 i kondensuje w skraplaczu. Wodę odzyskiwaną w skraplaczu podaje się do zbiornika 2 przewodem 18 odzyskiwanej wody.

Urządzenie 1B, pokazane na Fig. 2 (załączonych rysunków), zawiera zbiornik wytrącania 21 zaopatrzony w mieszadło 22. 23 oznacza przewód dozowania ługu do zbiornika do wytrącania. Zbiornik do wytrącania jest połączony z wylotem separatora typu ciało stałe-ciecz przewodem 25. 26 oznacza filtr połączony z wylotem zbiornika do wytrącania przewodem 26a. 27 oznacza przewód wylotowy przesączu z filtra. 28 oznacza zbiornik do regeneracji katalizatora, którego wlot jest połączony z wylotem filtra przewodem 27a. Zbiornik do regeneracji 28 jest zaopatrzony w mieszadło 29. 30 oznacza przewód dozowania kwasu octowego zaopatrzony w zbiornik do regeneracji. 31 oznacza wylot gazowego CO2 ze zbiornika do regeneracji. 32 oznacza przewód wylotowy odzyskiwanego katalizatora ze zbiornika do regeneracji. Wodną fazę z separatora typu ciało stałe-ciecz traktuje się ługiem, korzystnie sodą amoniakalną, z mieszaniem w zbiorniku do wytrącania 21 by wytrącić organiczny katalizator. Wytrącanie przeprowadza się przy pH 7-8. Zawiesinę zawierającą zużyty katalizator sączy się na filtrze

PL 217 166 B1 i stałą fazę podaje do zbiornika do regeneracji. Przesącz, właściwie odzyskaną wodę, odprowadza się przewodem wylotowym przesączu 27. Katalizator przekształca się w octan w zbiorniku do regeneracji przez traktowanie kwasem octowym z mieszaniem i zbiera poprzez przewód wylotowy 32.

Urządzenie 1C, pokazane na Fig. 3 (załączonych rysunków), zawiera zbiornik do składowania 33, którego wlot jest połączony z wylotem separatora typu ciało stałe-ciecz 10 przewodem 34. Szereg separatorów membranowych oznaczono jako 35, 36, 37 i 38. Wlot separatora membranowego 35 jest połączony z wylotem zbiornika do składowania 33 przewodem 39. Przewód odpływowy 40 separatora membranowego 35 jest połączony ze zbiornikiem do przemywania 41, który z kolei jest połączony z wlotem separatora membranowego 36 przewodem 42. 43 oznacza zbiornik składowania wybrakowanego produktu, połączony z przewodem odpływowym 44 separatora membranowego 36 i ponadto połączony z wlotem separatora membranowego 37 przewodem 45. 46 oznacza zbiornik składowania odzyskiwanego katalizatora połączony z separatorem membranowym 37 przewodem 47a. Przewód wylotowy odzyskiwanego katalizatora zbiornika składowania 46 oznaczono jako 47b. Przewody wylotowe oznaczone jako 48, 49 i 50 separatorów membranowych, odpowiednio 35, 36 i 37, są połączone z wlotem separatora membranowego 38 przewodem 51. 52 oznacza przewód dozowania ługu połączony z przewodem 51 w pobliżu wlotu separatora membranowego 38. 53 oznacza przewód odzyskiwanej wody połączony z wylotem separatora membranowego 38 i z przewodem wlotowym 9 wody do rozcieńczeń. 54 oznacza poprzeczny przewód połączony z przewodem 53 i ze zbiornikiem do przemywania 41. 55 oznacza przewód wylotowy odpadowej wody separatora membranowego 38. Fazę wodną z separatora typu ciało stałe-ciecz 10 przechowuje się w zbiorniku 33. Faza wodna ulega odwrotnej osmozie w separatorze membranowym 35. Fazę stałą zawierającą zużyty katalizator przemywa się w zbiorniku do przemywania 41 i poddaje dalszej osmozie w separatorze membranowym 36. Produkt odrzucany z separatora membranowego 36 składuje się w zbiorniku składowania 43 i podaje do separatora membranowego 37. Odrzucany produkt poddaje się dalej odwrotnej osmozie w separatorze membranowym 37. Odzyskiwany katalizator zbiera się i składuje w zbiorniku 46 i odzyskuje poprzez przewód 47b. Produkty przenikające z separatorów membranowych 35, 36 i 37 poddaje się dalej odwrotnej osmozie w separatorze membranowym 38. Surowiec zasilający idący do separatora membranowego 38 dozuje się z ługiem, korzystnie sodą kaustyczną, tak by zestalić związki organiczne, jeśli jakiekolwiek byłyby. Traktowanie ługiem przeprowadza się dla nastawienia pH do wartości pomiędzy 7 i 8. Odpadową wodę usuwa się poprzez przewód wylotowy odpadowej wody 55 a odzyskiwaną wodę podaje częściowo do przewodu wlotowego 9 i częściowo podaje do zbiornika do przemywania 41.

Zgodnie z wynalazkiem cenne materiały w odcieku reaktora, mianowicie zużyty katalizator utleniania i wodę, są w ten sposób odzyskiwane i ponownie używane zamiast utylizowane przez spalenie.

Następujące przykłady doświadczalne ilustrują wynalazek, lecz nie ograniczają jego zakresu.

P r z y k ł a d 1 (a) W typowym urządzeniu z Fig. 1 (załączonych rysunków) odciek z reaktora (50 litrów) rozcieńczano w temperaturze 90°C wodą w stosunkach wagowych 1:1, 1:2, 1:5, 1:8, 1:10 i 1:12 z mieszaniem i ochłodzono do temperatury 10°C. Procenty odzysku organicznych produktów, takich jak kobalt i magnez wynosiły odpowiednio 9, 21, 53, 77, 91, 92 oraz 10, 25, 62, 85, 94, 99.

(b) By utrzymać poziom zanieczyszczeń materiałów organicznych i produktów ubocznych w reaktorze w tolerowanych granicach przeprowadzono kilka eksperymentów zmieniając temperaturę chłodzenia odcieku reaktora do 5°C, 10°C i 15°C. Stwierdzono, że ogólny procent odzysku produktów organicznych wynosił odpowiednio 80, 84 i 87.

(c) Odzyskany roztwór z rozcieńczenia 1:10 przy temperaturze chłodzenia 10°C zatężono przez odparowanie by odzyskać 80 do 85% wody.

P r z y k ł a d 2

W typowym urządzeniu z Fig. 2 (załączonych rysunków) odciek z reaktora (50 litrów) rozcieńczano w temperaturze 90°C wodą w stosunku wagowym 1:10 z mieszaniem i ochłodzono do 10°C. Wytrącanie organicznego katalizatora przeprowadzono dodawaniem sody amoniakalnej aż do uzyskania pH roztworu 7 do 8. Ponadto przeprowadzono dodawanie kwasu octowego, dla przekształcenia węglanów w octany. Stwierdzono, że procent odzysku kobaltu i manganu wynosił odpowiednio 95 i 94.

P r z y k ł a d 3

W typowym urządzeniu z Fig. 3 (załączonych rysunków) odciek z reaktora (50 litrów) rozcieńczano w temperaturze 90°C wodą w stosunku wagowym 1:10 z mieszaniem i ochłodzono do 10°C. Stwierdzono, że procent odzysku kobaltu i manganu wynosił odpowiednio 98 i 99. Wodę odzyskiwano również przez wytrącanie pozostałych związków organicznych z produktów przenikających z pierwPL 217 166 B1 szych trzech separatorów membranowych przez dodawanie sody kaustycznej aż do uzyskania pH wartości 7 do 8 i następne przepuszczanie roztworu przez czwarty separator membranowy. Stwierdzono, że procent odzysku wody wynosił 35 do 40.

Claims

1. Sposób odzyskiwania cennych produktów z produkcji kwasu tereftalowego, znamienny tym, że obejmuje etapy rozcieńczania odcieku z reaktora z produkcji kwasu tereftalowego wodą w stosunku wagowym 1:1 do 1:12 i ochłodzenia rozcieńczonego odcieku do temperatury 5 do 20°C z mieszaniem; oddzielenia fazy wodnej bogatej w zużyty katalizator utleniania od fazy stałej bogatej w związki organiczne; oraz zatężenia fazy wodnej z odzyskaniem zużytego katalizatora utleniania i wody.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozcieńczenie odcieku wodą przeprowadza się w stosunku wagowym 1:10.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że rozcieńczony odciek chłodzi się w temperaturze 5 do 15°C.

4. Sposób według dowolnego z zastrz. 1 do 3, znamienny tym, że rozdzielanie fazy wodnej i fazy stałej przeprowadza się metodą rozdzielania typu ciało stałe-ciecz.

5. Sposób według dowolnego z zastrz. 1 do 4, znamienny tym, że zatężanie fazy wodnej przeprowadza się przez odparowanie fazy wodnej.

6. Sposób według dowolnego z zastrz. 1 do 4, znamienny tym, że zatężanie fazy wodnej przeprowadza się za pomocą wytrącania przez traktowanie ługiem z mieszaniem dla dostosowania pH do wartości 7-8, a następnie oddzielania osadu przez sączenie.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jako ług stosuje się sodę amoniakalną.

8. Sposób według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że osad traktuje się kwasem octowym dla przekształcenia zużytego katalizatora utleniania w octan.

9. Sposób według dowolnego z zastrz. 1 do 4, znamienny tym, że zatężanie fazy wodnej przeprowadza się metodą rozdzielania membranowego.

10. Urządzenie do odzyskiwania cennych materiałów z produkcji kwasu tereftalowego; urządzenie obejmujące zbiornik z płaszczem do rozcieńczania i chłodzenia zaopatrzony w mieszadło i połączony z przewodem wlotowym dla odcieku z reaktora z produkcji kwasu tereftalowego i z przewodem wlotowym dla wody rozcieńczającej, płaszcz do zbiornika do rozcieńczania i chłodzenia połączony z jednostką chłodzącą, separator typu ciało stałe-ciecz, którego wlot jest połączony z wylotem zbiornika do rozcieńczania i chłodzenia, bęben przerywacza zaopatrzony w reboiler i połączony z wylotem separatora typu ciało stałeciecz oraz skraplacz, którego wlot jest połączony z wylotem par bębna przerywacza.

11. Urządzenie do odzyskiwania cennych materiałów z produkcji kwasu tereftalowego; urządzenie obejmujące zbiornik z płaszczem do rozcieńczania i chłodzenia zaopatrzony w mieszadło i połączony z przewodem wlotowym dla odcieku z reaktora z produkcji kwasu tereftalowego i z przewodem wlotowym dla wody rozcieńczającej, płaszcz do zbiornika do rozcieńczania i chłodzenia połączony z jednostką chłodzącą, separator typu ciało stałe-ciecz, którego wlot jest połączony z wylotem zbiornika do rozcieńczania i chłodzenia, zbiornik do wytrącania zaopatrzony w mieszadło i połączony z wylotem separatora typu ciało stałe-ciecz, zbiornik do wytrącania zaopatrzony ponadto w przewód do dozowania ługu i przewód wylotowy CO2, filtr, którego wlot jest połączony z wylotem zbiornika do wytrącania i ze zbiornikiem do regeneracji katalizatora zaopatrzonego w mieszadło i połączonego z wylotem filtra, zbiornik do regeneracji katalizatora zaopatrzony ponadto w przewód do dozowania kwasu octowego, przewód wylotowy CO2 i przewód wylotowy odzyskanego katalizatora.

12. Urządzenie do odzyskiwania cennych materiałów z produkcji kwasu tereftalowego; urządzenie obejmujące zbiornik z płaszczem do rozcieńczania i chłodzenia zaopatrzony w mieszadło i połączony z przewodem wlotowym dla odcieku z reaktora z produkcji kwasu tereftalowego i z przewodem wlotowym dla wody rozcieńczającej, płaszcz zbiornika do rozcieńczania i chłodzenia połączony z jednostką chłodzącą, separator typu ciało stałe-ciecz, którego wlot jest połączony z wylotem zbiornika do rozcieńczania i chłodzenia oraz zbiornik do składowania, którego wlot jest połączony z wylotem separatora typu ciało stałe-ciecz i którego wylot jest połączony z układem separatorów membranowych.