PT1861348E

PT1861348E - Processo e dispositivo para produzir formas puras de ácidos carboxílicos aromáticos

Info

Publication number: PT1861348E
Application number: PT06739160T
Authority: PT
Inventors: Thomas M Bartos
Original assignee: Bp Corp North America Inc
Priority date: 2005-03-21
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2010-10-27
Also published as: CA2601941C; CN101146757B; US7935844B2; EP1861349A1; ATE477230T1; MX2007011182A; US20120220800A1; WO2006102336A2; KR101327679B1; CN101146757A; CA2599981C; BRPI0608504A2; RU2007138833A; KR20070113312A; EP1866273B1; RU2414448C2; US8779185B2; RU2007138831A; US20080194865A1; PL1861349T3

Description

DESCRIÇÃO

"PROCESSO E DISPOSITIVO PARA PRODUZIR FORMAS PURAS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS AROMÁTICOS"

Campo da Invenção

Esta invenção refere-se a um processo e dispositivo para a produção de formas puras de ácidos carboxilicos aromáticos por oxidação de material de alimentação aromático para se obter um produto em bruto, impuro de ácido carboxilico aromático numa mistura reaccional em fase liquida e purificação de formas impuras do ácido carboxilico aromático com tratamento do efluente gasoso a partir da oxidação em fase liquida para recuperar um líquido compreendendo água e utilização do líquido compreendendo água recuperado do efluente gasoso de oxidação na purificação do ácido carboxilico aromático impuro.

Antecedentes da Invenção 0 ácido tereftálico e outros ácidos carboxilicos aromáticos são amplamente utilizados na produção de poliésteres, correntemente por reacção com componentes compreendendo etilenoglicol, alquilenoglicóis superiores ou suas combinações, para conversão em fibras, películas, recipientes, garrafas e outros materiais de embalagem e artigos moldados.

Na prática comercial, os ácidos carboxilicos aromáticos são correntemente produzidos por oxidação em fase líquida num 1 solvente de ácido acético aquoso de matérias-primas de benzeno e naftaleno substituído com metilo, em que as posições dos substituintes metilo correspondem às posições dos grupos carboxilo no produto de ácido carboxílico aromático desejado, com ar ou outra fonte de oxigénio, que é normalmente gasoso, na presença de um catalisador promovido com bromo compreendendo cobalto e manganês. A oxidação é exotérmica e origina ácido carboxílico aromático em conjunto com subprodutos, incluindo produtos de oxidação parciais ou intermédios da matéria-prima aromática e produtos reaccionais de ácido acético, tais como metanol, acetato de metilo e brometo de metilo. É também formada água como um subproduto. Ácido carboxílico aromático, tipicamente acompanhado por subprodutos de oxidação da matéria-prima são correntemente formados dissolvidos ou como sólidos suspensos na mistura reaccional de fase líquida e são, correntemente, recuperados por técnicas de cristalização e de separação sólido-líquido. A reacção de oxidação exotérmica é correntemente realizada num vaso reaccional adequado a temperatura e pressão elevadas. Uma mistura reaccional em fase líquida é mantida no vaso e a fase de vapor formada como resultado da oxidação exotérmica é evaporada da fase líquida e removida do reactor para controlar a temperatura da reacção. A fase de vapor compreende vapor de água, solvente reaccional de ácido acético vaporizado, oxigénio gasoso não consumido na oxidação, subprodutos gasosos tais como metanol, brometo de metilo e acetato de metilo, óxidos de carbono e quando a fonte de oxigénio para o processo é ar ou outra mistura gasosa contendo oxigénio, azoto, óxidos de carbono e outros componentes gasosos inertes do gás que serve como fonte.

As formas puras de ácidos carboxílicos aromáticos são, frequentemente, favorecidas para a produção de poliésteres para 2 aplicações importantes, tais como fibras e garrafas, por causa das impurezas, tais como os subprodutos gerados a partir de matérias-primas aromáticas em tais processos de oxidação e, mais geralmente, várias espécies aromáticas substituídas com carbonilo são conhecidas como provocando ou estando correlacionadas com a formação de cor em poliésteres feitos a partir dos ácidos e, por sua vez, perda de cor em produtos convertidos de poliéster. Formas puras de ácidos carboxílicos aromáticos, com níveis reduzidos de impurezas podem ser produzidos oxidando ainda mais os produtos em bruto da oxidação em fase líquida, como descrito atrás, a um ou mais níveis progressivamente inferiores de temperaturas e oxigénio e durante a cristalização para recuperar produtos da oxidação, para conversão dos produtos da oxidação parcial da matéria-prima no produto ácido desejado, como conhecido dos documentos U.S. 4877900, 4772748 e 4286101. As formas puras preferidas do ácido tereftálico e outros ácidos carboxílicos aromáticos com teores de impurezas inferiores, tais como ácido tereftálico purificado ou "PTA", são feitas hidrogenando cataliticamente formas menos puras dos ácidos, tais como o produto em bruto compreendendo ácido carboxílico aromático e subprodutos gerados por oxidação em fase líquida da matéria-prima aromática, em solução a temperatura e pressão elevadas, utilizando um catalisador de metal nobre. Na prática comercial, a oxidação em fase líquida de materiais de alimentação alquilaromáticos para originar ácido carboxílico aromático em bruto e a purificação do produto em bruto são, frequentemente, realizadas em processos integrados contínuos, em que o produto em bruto da oxidação em fase líquida é utilizado como material de partida para purificação. 3 A fase de vapor de alta temperatura e pressão gerada pela oxidação em fase líquida em tais processos é uma fonte potencialmente valiosa de solvente reaccional de ácido acético recuperável, material de alimentação por reagir, subprodutos reaccionais e energia; contudo o seu teor de água substancial, elevada temperatura e pressão, e natureza corrosiva devida a componentes, tais como brometo de metilo gasoso, solvente de ácido acético e água, contudo, colocam desafios técnicos e económicos para separar ou recuperar componentes do efluente gasoso para reciclar e recuperar o seu conteúdo energético. Além disso, mesmo quantidades menores de impurezas que permanecem por separar em correntes de processo recuperadas podem evitar a reutilização das correntes recuperadas se as impurezas afectarem negativamente outros aspectos do processo ou a qualidade do produto. Como descrito no documento US 5200557, por exemplo, os ácidos monocarboxílicos afectam negativamente os catalisadores de hidrogenação utilizados nos processos de purificação, com ainda níveis mais baixos de resíduos de ácido acético, tais como os presentes nos produtos de ácido carboxílico aromático em bruto recuperados a partir dos líquidos da reacção de oxidação que são considerados prejudiciais. A descrição de Patente Britânica 1373230, os documentos US N° 5304676; 5723656; 6143925; 6504051, a descrição de Patente Europeia 0498591 BI e o Pedido Internacional WO 97/27168 descrevem processos para a produção de ácidos carboxílicos aromáticos através de oxidação em fase líquida de materiais de alimentação aromáticos, em que um efluente gasoso de alta pressão é removido da oxidação e tratado para recuperar e reciclar porções ou seus componentes e, em alguns casos, recuperar energia. A água recuperada dos efluentes gasosos de oxidação de alta pressão nestes processos é geralmente feita 4 retornar à oxidação com o ácido acético condensado a partir dos efluentes gasosos, reciclada para separações de efluente gasoso para utilização como refluxo ou disposta em correntes de purga liquidas. A água condensada a partir do efluente gasoso de oxidação e então purificada por destilação é utilizada para lavar um precipitado de ácido tereftálico purificado de acordo com formas de realização do documento US 5304676 e água tratada condensada a partir de um gás de baixa pressão expandido após a separação de ácido monocarboxilico e vapores de água um efluente gasoso de oxidação de alta pressão, oxidação catalítica de um gás de alta pressão resultante compreendendo vapor de água para remover impurezas orgânicas por conversão em água e óxidos de carbono e expansão do gás resultante para recuperar energia é utilizada como solvente de cristalização para ácido tereftálico purificado de acordo com formas de realização do documento US 5723656. Contudo, nenhum dos processos utiliza o líquido condensado a partir do efluente gasoso de alta pressão a partir de uma oxidação em fase líquida como solvente ou outro líquido compreendendo água na purificação de ácidos carboxílicos aromáticos impuros. Além disso, as recuperações de materiais e energia a partir dos efluentes gasosos em tais processos são frequentemente conseguidas à custa um do outro, por exemplo, devido a perda do teor de energia no arrefecimento ou despressurização para recuperar materiais, a queima de materiais para controlar as emissões atmosféricas e outras perdas de solvente de oxidação, matéria-prima e intermediários que resultam se a fase de vapor de alta temperatura e pressão resultante da oxidação, não for arrefecida ou despressurizada para remoção de tais materiais. As impurezas remanescentes nas correntes recicladas podem perturbar a operação do processo e prejudicar a qualidade do produto. Equipamento adicionado e passos do processo para a recuperação de materiais, energia ou 5 ambos acrescentam ainda mais complexicidades ao processo e limitam, ou impossibilitam, a sua utilidade prática se estes aumentarem custos que ultrapassem os das poupanças de materiais e de energia. 0 impacto da perda de energia e materiais são aumentados pela escala das operações do processo. Em fábricas comerciais à escala mundial com capacidades anuais de 500000 a 1000000 ou mais toneladas de produto, mesmo percentagens fraccionais de centenas de partes por milhão de perdas de matéria-prima e solvente ou de conversão em indesejáveis e não utilizáveis subprodutos, menores ineficiências na recuperação de energia e adições incrementais ao tratamento de águas efluentes correspondem a perdas significativas práticas de materiais, aumentos no consumo de combustível ou electricidade e mais processamento, assim como eficiências e economias de processo imprevisíveis devido a diferenças e variações de custo relativas a energia, materiais e requisitos de tratamento das emissões e efluentes gasosos e líquidos.

Sumário da Invenção

Esta invenção proporciona um processo e dispositivo que proporciona ou permite a produção de formas puras de ácidos carboxílicos aromáticos com melhor recuperação e reutilização de materiais, recuperação de energia ou ambos e, em particular, recuperação do condensado líquido compreendendo água a partir de um efluente gasoso de alta pressão a partir de uma oxidação em fase líquida de materiais de alimentação aromáticos para utilização na purificação do produto de ácido carboxílico 6 aromático a partir de uma oxidaçao em fase liquida ou outras formas impuras de ácido carboxilico aromático.

Entre as caracteristicas importantes da invenção está a verificação de a fase de vapor de alta pressão gerada como efluente gasoso ou da cabeça na oxidação em fase líquida dos materiais de alimentação aromáticos em ácido carboxílicos aromáticos poder ser tratada para remoção substancial do seu solvente reaccional numa corrente líquida, enquanto que um gás de alta pressão que resulta da separação compreendendo vapor habitualmente contendo também um ou mais componentes não condensáveis do efluente da reacção de oxidação, material de alimentação aromático por reagir e subprodutos da reacção e, pelo menos, substancialmente isenta de ácido monocarboxílico solvente, poder ser processado praticamente e eficientemente sob alta pressão para recuperar um líquido que compreende água e é substancialmente isento de impurezas orgânicas a partir da oxidação, tal como solvente de ácido monocarboxílico e os seus produtos reaccionais da oxidação e é adequado, sem necessidade de tratamento adicional, para utilização como solvente ou outro líquido de processo compreendendo água em processos de purificação de ácidos carboxílicos aromáticos impuros. 0 líquido condensado recuperado a partir da corrente gasosa da cabeça de alta pressão que resulta da separação de uma fase de vapor de alta pressão a partir de uma oxidação em fase líquida num líquido rico em ácido monocarboxí lico solvente e um gás de alta pressão compreendendo água, pode substituir, na totalidade ou em parte, fontes de água desmineralizada ou de outro modo purificada utilizadas em processos de purificação conhecidos. Uma ou mais matérias-primas reaccionais e subprodutos da oxidação em fase líquida, incluindo subprodutos do material da matéria-prima aromáticos e do solvente de ácido monocarboxílico 7 para oxidação, podem ser também recuperadas de acordo com formas de realização da invenção. A fase de vapor de alta pressão da oxidação em fase liquida representa também uma fonte de energia recuperável e o tratamento dessa fase de vapor de acordo com formas de realização da invenção, permite a recuperação de energia a partir desta ou de gases pressurizados derivados desta. A energia pode ser recuperada na forma de calor, na forma de trabalho ou ambas. Nalgumas das suas formas de realização, além de proporcionar um liquido compreendendo água adequado para ser utilizado na purificação, por exemplo como solvente para uma solução reaccional de purificação ou cristalização ou recristalização na recuperação de formas puras de produto ou líquidos de lavagem ou de nivelação e os outros benefícios assinalados acima, a invenção pode originar uma surpreendente flexibilidade na produção de uma gama de formas puras de ácidos carboxílicos aromáticos.

Em processos integrados para a produção de formas puras de ácidos carboxílicos aromáticos compreendendo a oxidação de material de alimentação aromático numa mistura reaccional em fase líquida para se obter um produto em bruto compreendendo ácido carboxílico aromático e subprodutos de oxidação do material de alimentação e purificação do produto em bruto por hidrogenação de uma sua solução num líquido compreendendo água, a invenção pode também eliminar ou reduzir os requisitos de água desmineralizada ou água pura de outras fontes e proporciona um equilíbrio entre a água gerada na oxidação em fase líquida e a água consumida na purificação não conseguido e substancialmente melhorado em relação a processos conhecidos. 0 líquido compreendendo água é recuperado da fase de vapor de alta pressão resultante da oxidação em fase líquida de materiais de alimentação aromáticos em ácidos carboxílicos aromáticos e utilizado na purificação de ácido carboxílico aromático impuro de acordo com a invenção é recuperado sem mais tratamento para remover impurezas orgânicas a partir de um gás pressurizado que permanece após separação substancial do ácido monocarboxilico solvente e água num efluente gasoso de alta pressão a partir de uma oxidação em fase liquida por condensação a partir de gás pressurizado, de um modo preferido de forma a que um gás não condensado permaneça após a condensação. Numa forma de realização preferida da invenção, o condensado liquido compreendendo água e substancialmente isento do ácido monocarboxilico solvente é recuperado por condensação do gás pressurizado por permuta de calor indirecta para gerar vapor ou outro fluido de permuta de calor aquecido útil noutros passos ou processos. Um gás de exaustão que permanece após a condensação está sob pressão e compreende tipicamente componentes não condensáveis do efluente gasoso da reacção de oxidação. Este pode incluir quantidades menores de material de alimentação aromático e subprodutos de solvente gerados na oxidação em fase líquida que passam para a cabeça da oxidação de alta pressão. 0 gás de exaustão do condensador embora normalmente sob pressão inferior à do efluente gasoso da oxidação em fase líquida está, todavia, sob alta pressão e tem um substancial conteúdo energético. Consequentemente, a invenção nalgumas formas de realização proporciona a recuperação de energia a partir de gás de exaustão do condensador pressurizado. A energia pode ser recuperada como calor, trabalho ou sua combinação.

Nalgumas formas de realização, a invenção pode também proporcionar melhores recuperações e reutilizações do solvente de ácido monocarboxilico para oxidação em fase líquida. Além da separação substancial de um líquido rico em solvente a partir do 9 dispositivo do efluente gasoso de reacção de oxidação e adequadamente do líquido rico em solvente para retorno a ou utilização na oxidação, o processo da invenção inclui formas de realização que compreendem o direccionamento para separação sob refluxo de um líquido compreendendo uma água-mãe de purificação que permanece após recuperação de um produto de ácido carboxílico aromático purificado a partir de uma solução reaccional de purificação. Em tais formas de realização não apenas os subprodutos de oxidação, por exemplo, carboxibenzaldeído e intermediários da oxidação do ácido toluico convertíveis em ácido tereftálico ou isoftálico como produtos de ácido aromático desejado, mas também ácido monocarboxílico solvente, tal como resíduos de solvente nos produtos de ácido carboxílico aromático impuro utilizados para formar soluções de purificação, ou quantidades menores de solvente que permanece no condensado líquido compreendendo água que foi condensado a partir do gás pressurizado da separação, podem retornar para a oxidação.

As recuperações de ácido monocarboxílico solvente, seus produtos reaccionais gerados na oxidação em fase líquida, material de alimentação aromático por reagir a partir da oxidação ou suas combinações presentes numa fase de vapor de alta pressão e realizadas com um gás pressurizado que permanece após separação substancial do ácido monocarboxílico solvente e água na fase de vapor a partir da oxidação, são ainda melhoradas de acordo com outras formas de realização em que um gás de alta pressão da separação é condensado para recuperar líquido compreendendo água sem tratamento para remover impurezas orgânicas, enquanto se deixa um gás de exaustão do condensador de alta pressão arrefecido até uma temperatura à qual um ou mais agentes de depuração são eficazes para remover um ou mais do 10 material de alimentação, solvente e subprodutos de oxidação do solvente. 0 gás resultante pode ser ainda tratado para separação do material de alimentação e/ou tais subprodutos de solvente, numa outra forma de realização, uma corrente compreendendo materiais de alimentação, subprodutos de solvente ou suas combinações pode ser dirigida para a oxidação em fase líquida.

Num aspecto, a invenção proporciona um dispositivo para a produção de ácidos carboxílicos aromáticos. 0 dispositivo origina capacidades melhoradas de recuperação de energia e para evitar perdas de materiais na operação do processo. Nalgumas das suas formas de realização, o dispositivo está configurado para proporcionar benefícios adicionais reduzindo a corrosividade das correntes gasosas do processo, de forma a que os componentes do do dispositivo e, nalguns casos, de sistemas auxiliares ou outro equipamento de processo podem ser construídos por metais e ligas com moderada resistência à corrosão, tais como o aço inox, aço macio ou aços duplex, como alternativas a titânio, aços com níquel e outros mais caros, metais altamente resistentes à corrosão convencionalmente utilizados na produção de ácido carboxílico aromático.

Resumidamente, o dispositivo de acordo com este aspecto da invenção compreende um vaso reaccional possuindo um ventilador para remover o vapor da cabeça do reactor; um dispositivo de separação capaz de separar substancialmente um ácido monocarboxílico Ci_8 gasoso e vapores de água numa mistura gasosa de alta pressão compreendendo o ácido monocarboxílico e água e em comunicação de fluido com o vaso reaccional de modo a receber uma fase de vapor de alta pressão removida do vaso reaccional; meio de condensação em comunicação de fluido com o dispositivo de separação adaptado para extrair energia de um gás de alta 11 pressão condensando, pelo menos, uma porção do gás de alta pressão sem o seu tratamento para remover impurezas orgânicas e permutando o calor com um material de permuta de calor; e meio para direccionar um condensado liquido que foi condensado a partir do gás de alta pressão até, pelo menos, um vaso de um dispositivo para purificar um ácido carboxilico aromático. Um dispositivo preferido compreende ainda um expansor em comunicação de fluido com o meio de condensação. Um dispositivo de separação preferido compreende uma ou mais colunas de destilação de alta pressão. De um modo preferido, o condensador está adptado para condensar tão pouco como cerca de 20% a cerca de 60% de toda, ou substancialmente toda, a água presente numa corrente gasosa de alta pressão introduzida no condensador. Opcionalmente, o condensador pode ser ainda adaptado para retornar uma porção do condensado liquido que foi condensado a partir de uma corrente gasosa da cabeça de alta pressão para separação.

De algum modo com maior detalhe, o dispositivo de acordo com este aspecto da invenção compreende um vaso reaccional preparado para uma primeira pressão e adequado para oxidação em fase liquida de um material de alimentação aromático com oxigénio gasoso, numa mistura reaccional em fase liquida compreendendo solvente de ácido monocarboxilico e água sob condições eficazes para manter uma mistura reaccional em fase liquida e gerar uma fase de vapor de alta pressão e compreendendo, pelo menos, um ventilador para remover uma fase de vapor de alta pressão do vaso; um dispositivo de separação preparado para uma segunda pressão que não é substancialmente inferior à primeira pressão e compreendendo, pelo menos, uma entrada de gás em comunicação de fluido com o vaso reaccional para receber uma fase de vapor de alta pressão a partir de, pelo 12 menos, um ventilador do vaso reaccional, pelo menos uma entrada de líquido para introduzir líquido de refluxo no dispositivo, pelo menos uma saída de gás para remover gás pressurizado do dispositivo, pelo menos uma saída de líquido para remover uma corrente líquida do dispositivo e uma zona de fraccionamento disposta numa posição intermédia de, pelo menos, uma entrada de gás e, pelo menos, uma saída de gás e capaz de separar substancialmente ácido monocarboxílico solvente e água no gás da fase de vapor de alta pressão recebido no dispositivo, de forma a que sejam formados uma corrente líquida compreendendo ácido monocarboxílico solvente e substancialmente isenta de água e um gás de alta pressão compreendendo água e isento de substancial ácido monocarboxílico solvente; meio de condensação compreendendo, pelo menos, uma entrada de gás para receber um gás de alta pressão removido a partir de, pelo menos, uma saída de gás do meio de permuta de calor do dispositivo de separação para transferir calor do gás de alta pressão no meio de condensação para o fluido de permuta de calor de forma a que um condensado líquido seja condensado a partir do gás de alta pressão sem o seu tratamento para remover impurezas orgânicas e seja formado um fluido de permuta de calor a uma temperatura ou pressão aumentadas, pelo menos, uma saída para remover do meio de condensação um gás de exaustão de alta pressão e, pelo menos, uma saída para remover líquido condensado a partir do meio de condensação; e meio para direccionar líquido condensado removido a partir de, pelo menos, uma saída do meio de condensação para, pelo menos, um vaso de um dispositivo de purificação de ácido carboxílico aromático. Um tal dispositivo está, de um modo preferido, adaptado para utilizar na realização de processos de purificação compreendendo o contacto de uma solução compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezas dissolvidas num líquido aquoso com hidrogénio na presença de um 13 catalisador de hidrogenação a temperatura e pressão elevadas para formar uma mistura reaccional líquida de purificação e recuperação de um produto de ácido carboxílico aromático sólido com impurezas reduzidas a partir da mistura reaccional de purificação. Um dispositivo preferido para a produção de um ácido carboxílico aromático através de um tal processo compreende, pelo menos, um vaso reaccional adaptado para fazer contactar uma solução reaccional de purificação líquida com hidrogénio a temperatura e pressão elevadas, na presença de um catalisador de hidrogenação para formar uma mistura reaccional líquida de purificação e, de um modo mais preferido, pelo menos, um vaso de recuperação de produto em comunicação de fluido com o vaso reaccional para receber mistura reaccional líquida de purificação removida do vaso reaccional e recuperação a partir desta de um produto de ácido carboxílico aromático sólido com níveis reduzidos de impurezas. De um modo preferido, um tal dispositivo inclui também um ou mais vasos adicionais, tal como para dissolver ácido carboxílico aromático em bruto ou impuro num solvente reaccional de purificação, filtração ou outra separação de um ácido carboxílico aromático purificado sólido a partir de um meio líquido e lavagem do produto ácido carboxílico aromático purificado sólido. 0 dispositivo de acordo com com uma forma de realização deste aspecto da invenção pode também incluir um dispositivo de recuperação de pó em comunicação de fluido com o meio de condensação de modo a receber um gás sob pressão que sai do condensador através de, pelo menos, uma saída. 0 dispositivo de recuperação de pó compreende, pelo menos, uma entrada para receber um gás sob pressão e meio para extrair trabalho a partir do gás de alta pressão. 14

Outro aspecto da invenção proporciona um processo para a produção de ácidos carboxilicos aromáticos compreendendo o contacto de um material de alimentação compreendendo, pelo menos, um hidrocarboneto aromático substituído em uma ou mais posições com, pelo menos, um grupo que é oxidável num grupo ácido carboxílico, com oxigénio gasoso numa mistura reaccional de oxidação em fase líquida compreendendo solvente de ácido monocarboxílico e água e na presença de uma composição catalisadora compreendendo, pelo menos, um componente de metal pesado numa zona reaccional a temperatura e pressão elevadas eficazes para manter uma mistura reaccional de oxidação em fase líquida e para formar um ácido carboxílico aromático e impurezas compreendendo subprodutos de oxidação do hidrocarboneto aromático substituído dissolvido ou suspenso na mistura reaccional de oxidação em fase líquida e uma fase de vapor de alta pressão compreendendo ácido monocarboxílico solvente, água e quantidades menores do hidrocarboneto aromático substituído e subprodutos; transferência de uma fase de vapor de alta pressão da zona reaccional para uma zona de separação fornecida com refluxo líquido compreendendo água e capaz de separar substancialmente ácido monocarboxílico solvente e água na fase de vapor de alta pressão para formar um líquido pobre em água rico em ácido monocarboxílico solvente e um gás de alta pressão compreendendo vapor de água; transferência de um gás de alta pressão compreendendo vapor de água removido a partir da zona de separação para uma zona de condensação sem tratamento para remover impurezas orgânicas e condensando o gás de alta pressão para formar um líquido condensado compreendendo água e sendo substancialmente isento de impurezas orgânicas e um gás de exaustão da zona de condensação sob pressão compreendendo componentes não condensáveisdo gás de alta pressão transferido para a zona de condensação sem tratamento para remover impurezas 15 orgânicas; recuperação do líquido condensado na zona de condensação que compreende água, substancialmente isento de impurezas orgânicas e que é adequado sem tratamento adicional para utilizar como, pelo menos, um líquido compreendendo água num processo para purificação de ácidos carboxílicos aromáticos; e direccionamento do líquido condensado compreendendo água substancialmente isenta de impurezas orgânicas recuperado a partir da zona de condensação para um processo de purificação de ácido carboxílico aromático, pelo menos, um passo que compreende (a) formação de uma solução reaccional de purificação compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezas dissolvidas de pasta num líquido compreendendo água; (b) contacto de uma solução reaccional de purificação compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezas num líquido compreendendo água a temperatura e pressão elevadas com hidrogénio na presença de um catalisador de hidrogenação para formar uma mistura reaccional líquida de purificação; (c) recuperação do produto purificado sólido compreendendo ácido carboxílico aromático com níveis reduzidos de impurezas a partir de uma mistura reaccional líquida de purificação compreendendo o ácido carboxílico aromático e impurezas num líquido compreendendo água; e (d) lavagem com, pelo menos, um líquido compreendendo água de um produto de ácido carboxílico aromárico purificado sólido recuperado a partir de uma mistura reaccional líquida de purificação compreendendo o ácido carboxílico aromático, impurezas e um líquido compreendendo água; de forma que um líquido commpreendendo água em, pelo menos, um passo do processo de purificação compreenda o líquido condensado compreendendo água substancialmente isenta de impurezas orgânicas. 16

Noutra forma de realização, um processo para a produção de ácido carboxílico aromático de acordo com a invenção, em passos, pelo menos um passo de oxidação em fase líquida compreendendo o contacto de um material de alimentação compreendendo, pelo menos, um hidrocarboneto aromático substituído em que os substituintes são oxidáveis em grupos ácido carboxílico com oxigénio gasoso numa mistura reaccional de oxidação em fase líquida, compreendendo solvente de ácido monocarboxílico e água e na presença de uma composição catalisadora compreendendo, pelo menos, um componente de metal pesado numa zona reaccional a temperatura e pressão elevadas eficaz para manter uma mistura reaccional de oxidação em fase líquida e formar um ácido carboxílico aromático e impurezas compreendendo subprodutos da reacção dissolvidos ou suspensos na mistura reaccional de oxidação em fase líquida e uma fase de vapor de alta pressão compreendendo água, ácido monocarboxílico, hidrocarboneto aromático substituído por reagir, oxigénio e subprodutos da reacção; e, pelo menos, um passo de purificação compreendendo o contacto com hidrogénio a temperatura e pressão elevadas na presença de um catalisador compreendendo um catalisador metálico de hidrogenação, uma solução reaccional de purificação compreendendo um líquido que compreende água e tem aí dissolvidos ácido carboxílico aromático e impurezas recuperado a partir da mistura reaccional de oxidação em fase líquida a partir de, pelo menos, um passo de oxidação em fase líquida para formar uma mistura reaccional líquida de purificação compreendendo o ácido carboxílico aromático e impurezas hidrogenadas dissolvida num líquido compreendendo água; e, pelo menos, um passo de tratamento de efluente gasoso compreendendo a separação substancial de ácido monocarboxílico solvente e água, numa fase de vapor de alta pressão removida da zona reaccional em, pelo menos, um passo de oxidação em fase líquida para formar 17 um líquido compreendendo ácido monocarboxílico solvente e um gás de alta compressão compreendendo água, material de alimentação por reagir, subprodutos da reacção, oxigénio e uma quantidade menor de ácido monocarboxílico solvente e condensando directamente a partir do gás de alta pressão sem o seu tratamento para remover impurezas orgânicas, um líquido condensado compreendendo água e substancialmente isento de impurezas orgânicas; e, pelo menos, um passo compreendendo o direccionamento de líquido condensado compreendendo água e substancialmente isento de impurezas orgânicas condensado a partir do gás de alta pressão sem o seu tratamento para remover impurezas orgânicas em, pelo menos, um passo de tratamento do efluente gasoso para, pelo menos, um passo de purificação de forma a que um liquido compreendendo água no passo de purificação compreenda o líquido condensado. Em formas de realização mais específicas, pelo menos um passo de purificação compreende, pelo menos, um dos seguintes passos adicionais em que é utilizado um líquido compreendendo água; (a) um passo compreendendo a suspensão ou a dissolução num liquido compreendendo água de um produto sólido compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezas recuperado a partir da mistura reaccional líquida em, pelo menos, um passo de oxidação em fase líquida para formar uma solução reaccional de purificação; (b) um passo compreendendo a formação de uma pasta num líquido compreendendo água de um produto sólido compreendendo o ácido carboxílico aromático e níveis reduzidos de impurezas recuperado a partir da mistura reaccional líquida de purificação; e (c) um passo compreendendo a lavagem com um líquido compreendendo água, um produto sólido compreendendo o ácido carboxílico aromático com níveis reduzidos de impurezas recuperado a partir da mistura reaccional líquida de purificação. 18

Oxidação em fase líquida, purificação e passos de separação de efluentes gasosos do processo de acordo com as formas de realização da invenção são, de um modo preferido, integrados de forma a que um produto de oxidação em fase líquida compreendendo ácido carboxílico aromático e subprodutos e uma fase de vapor de alta pressão de uma oxidação em fase líquida simples são dirigidos para purificação e tratamentos de efluentes gasosos, respectivamente, com um líquido condensado a partir de um gás pressurizado a partir do passo de tratamento do efluente gasoso sendo dirigido para a purificação para utilização como líquido compreendendo água.

Noutra forma de realização um processo de acordo com a invenção compreende em passos, (a) o contacto de um material de alimentação compreendendo um hidrocarboneto aromático substituído em uma ou mais posições com, pelo menos, um grupo que é oxidável num grupo ácido carboxílico e oxigénio gasoso numa mistura reaccional de oxidação em fase líquida compreendendo solvente de ácido monocarboxílico e água, e na presença de uma composição catalisadora compreendendo um componente de metal pesado numa zona reaccional a temperatura e pressão elevadas eficazes para manter uma mistura reaccional líquida e para formar um ácido carboxílico aromático e impurezas compreendendo subprodutos do hidrocarboneto aromático substituído dissolvidos ou suspensos na mistura reaccional de oxidação em fase líquida e uma fase de vapor de alta pressão que compreende ácido monocarboxílico, água, hidrocarboneto aromático substituído por reagir, oxigénio gasoso e subprodutos da reacção; (b) recuperação da mistura reaccional de oxidação em fase líquida de um produto sólido compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezas compreendendo subprodutos da reacção; (c) dissolução ou suspensão do produto sólido 19 recuperado a partir da mistura reaccional de oxidação em fase líquida compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezas compreendendo subprodutos reaccionais num líquido compreendendo água, pelo menos, uma porção da qual compreende um líquido condensado recuperado de acordo com o passo (i), para formar uma solução reaccional de purificação; (d) contacto da solução de purificação a temperatura e pressão elevadas com hidrogénio na presença de um catalisador de hidrogenação para formar uma mistura reaccional líquida de purificação; (e) recuperação a partir da mistura reaccional líquida de purificação de um produto purificado sólido compreendendo ácido carboxílico aromático com níveis reduzidos de impurezas e uma água-mãe de purificação líquida compreendendo água e quantidades menores de hidrocarboneto aromático substituído oxidado, seus derivados hidrogenados ou suas combinações; (f) transferência de uma fase de vapor de alta pressão do passo (a) compreendendo ácido monocarboxílico solvente, vapor de água, material de alimentação por reagir, oxigénio e subprodutos da reacção de oxidação em fase líquida para uma zona de separação fornecida com líquido de refluxo e capaz de separar substancialmente o solvente de ácido monocarboxí lico e água na fase de vapor de alta pressão; (g) separação substancial do ácido monocarboxilico solvente e água na fase de vapor de alta pressão na zona de separação a temperatura e pressão elevadas num líquido compreendendo solvente de ácido monocarboxilico e pobre em água, e um gás de alta pressão substancialmente isento de solvente de ácido monocarboxilico compreendendo água, material de alimentação aromático, subprodutos do passo de oxidação e uma quantidade menor de solvente de ácido monocarboxilico; (h) transferência de um gás de alta pressão removido da zona de separação para uma zona de condensação, sem tratamento para remover impurezas orgânicas e transferência de calor entre o gás pressurizado e um 20 fluido de permuta de calor para condensar a partir do gás de alta pressão um liquido condensado compreendendo água substancialmente isenta de impurezas orgânicas e formação de um gás de exaustão, da zona de condensação de alta pressão; e (i) direccionamento de, pelo menos, uma porção do liquido condensado que foi condensado a partir do gás pressurizado no passo (h) para o passo (c).

Em formas de realização mais especificas, uma corrente liquida compreendendo o liquido rico em ácido monocarboxílico solvente da zona de separação é transferida para a zona reaccional. Noutras formas de realização, o arrefecimento do gás de alta pressão transferido para a zona de condensação sem tratamento para remover impurezas orgânicas para condensação para recuperar liquido condensado compreendendo água substancialmente isenta de impurezas orgânicas, é conseguido por transferência de calor do gás de alta pressão para um meio de permuta de calor para gerar vapor ou outro fluido aquecido sob pressão; a corrente resultante ou o fluido aquecido sob pressão pode ser utilizado para aquecimento noutros passos ou processos. 0 gás de exaustão da zona de condensação após condensação para recuperar condensado liquido está sob pressão e compreende componentes não condensáveis da fase de vapor de alta pressão removida a partir de um passo de oxidação em fase líquida e direccionado para separação e pode também conter vestígios de ácido monocarboxilico solvente gasoso, água e álcoois alifáticos e ésteres formados através de reacções secundárias do ácido monocarboxilico solvente como resultado da oxidação em fase líquida. Consequentemente noutras formas de realização da invenção, o gás de exaustão da zona de condensação pode ser tratado em um ou mais passos adicionais para a recuperação de materiais de alimentação por reagir e solvente e subprodutos de 21 solvente do passo de oxidação. Alternativamente ou além disso, a energia pode ser recuperada a partir da pressão do gás de exaustão da zona de condensação substancialmente isento de impurezas orgânicas, tal como por permuta de calor para gerar vapor ou outro fluido aquecido para o processo ou outra utilização, ou através de conversão em energia mecânica, tal como através de um expansor ou outros dispositivo adequado.

Ainda noutras formas de realização do processo, pelo menos uma porção do refluxo proporcionado para a zona de separação para separação de água e ácido monocarboxilico solvente na fase de vapor de alta pressão a partir de uma reacção de oxidação em fase liquida compreende água-mãe de purificação liquida da purificação. Em tais formas de realização do processo, a purificação do produto sólido recuperado da oxidação em fase liquida compreende, de um modo preferido, um outro passo compreendendo o direccionamento de um líquido compreendendo água-mãe da purificação para uma fonte de líquido introduzido no dispositivo de separação como refluxo.

Breve Descrição do Desenho A invenção é descrita com referência ao Desenho, em que: A Figura 1 é uma vista esquemática que ilustra formas de realização de um dispositivo de acordo com a invenção e útil nos processos inventados; e A Figura 2 é um diagrama de fluxo que ilustra um processo de acordo com formas de realização preferidas da invenção e integração de um dispositivo de acordo com a invenção, tal como 22 na Figura 1 e equipamento utilizado para purificação de ácidos carboxilicos aromáticos de acordo com formas de realização da invenção.

Descrição Detalhada

Os ácidos carboxilicos aromáticos para os quais a invenção é adequada incluem espécies mono e policarboxiladas possuindo um ou mais anéis aromáticos e que podem ser produzidos por reacção de reagentes gasosos e líquidos num sistema em fase líquida. Exemplos de tais ácidos carboxilicos aromáticos incluem ácido tereftálico, ácido trimésico, ácido trimelítico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido benzóico e ácidos naftalenodicarboxílicos. A invenção é particularmente adequada para a produção de formas puras de ácido tereftálico incluindo ácido tereftálico purificado e os assim designados ácidos tereftálicos de pureza média.

Um passo de oxidação do processo da invenção é uma oxidação em fase líquida que compreende o contacto de oxigénio gasoso e um material de alimentação compreendendo um hidrocarboneto aromático possuindo substituintes oxidáveis em grupos ácido carboxílico numa mistura reaccional em fase líquida compreendendo um solvente de ácido monocarboxílico e água na presença de uma composição catalisadora compreendendo, pelo menos, um componente de metal pesado. 0 passo de oxidação é realizado a uma temperatura e pressão elevadas eficazes para manter uma mistura reaccional em fase líquida e formar uma fase de vapor de alta temperatura, alta pressão. A oxidação do material de alimentação aromático no passo de oxidação em fase líquida produz ácido carboxílico aromático, assim como 23 subprodutos da reacção, tais como produtos da oxidação parcial ou intermédios do material de alimentação aromático e subprodutos de solvente. O passo de oxidação em fase liquida e os passos de processo associados podem ser realizados como um processo descontínuo, um processo contínuo ou um processo semi-contínuo. 0 passo de oxidação pode ser realizado em um ou mais reactores.

Materiais de alimentação aromáticos adequados para a oxidação compreendem, de um modo geral, um hidrocarboneto aromático substituído em uma ou mais posições, correspondendo normalmente às posições dos grupos de ácido carboxílico do ácido carboxílico aromático a ser preparado com, pelo menos, um grupo que é oxidável num grupo de ácido carboxílico. 0 substituinte ou substituintes oxidáveis podem ser grupos alquilo, tais como os grupos metilo, etilo ou isopropilo, ou grupos já contendo oxigénio, tais como os grupos hidroxialquilo, formilo ou ceto. Os substituintes podem ser os mesmos ou diferentes. A porção aromática dos compostos da matéria-prima pode ser um núcleo benzénico ou esta pode ser bi ou policíclica, tal como um núcleo nftalénico. 0 número de substituintes oxidáveis na porção aromática do composto da matéria-prima pode ser igual ao número de locais disponíveis na porção aromática, mas é geralmente inferior a todos esses sítios, de um modo preferido, 1 a cerca de 4 e, de um modo muito preferido 2. Exemplos de compostos de alimentação úteis que podem ser utilizados sós ou em combinações incluem tolueno, etilbenzeno e outros benzenos substituídos com alquilo, o-xileno, p-xileno, m-xileno, tolualdeídos, ácidos toluicos, álcoois alquilbenzílicos, 1-formil-4-metilbenzeno, 1-hidroximetil-4-metilbenzeno, metilacetofenona, 1,2,4-trimetilbenzeno, l-formil-2,4-dimetilbenzeno, 1,2,4,5-tetrametilbenzeno, nftalenos substituídos com alquilo, 24 formilo, acilo e hidroximetilo, tais como 2,6-dimetilnaftaleno, 2.6- dietilnaftaleno, 2,7-dimetilnaftaleno, 2,7-dietilnaftaleno, 2-formil-6-metilnaftaleno, 2-acil-6-metilnaftaleno, 2-metil-6-etilnaftaleno e derivados parcialmente oxidados dos anteriores.

Para a produção de ácidos carboxílicos aromáticos por oxidação dos seus correspondentes precursores de hidrocarboneto aromático substituídos, e.g., produção de ácido benzóico a partir de benzenos monossubstituídos, ácido tereftálico a partir de benzenos para-dissubstituídos, ácido ftálico a partir de benzenos orto-dissubstituídos e ácidos 2,6 ou 2.7- naftalenodicarboxílicos a partir de, respectivamente, naftalenos 2,6 e 2,7-dissubstituídos, é preferido utilizar materiais de alimentação relativamente puros e, de um modo mais preferido, materiais de alimentação em que o teor do precursor que corresponde ao ácido desejado é de, pelo menos, 95% em peso e, de um modo muito preferido, pelo menos, 98% em peso ou mesmo mais. Uma alimentação de hidrocarboneto aromático preferido para utilização na produção de ácido tereftálico compreende para-xileno. Um material de alimentação preferido para produzir ácido benzóico compreende tolueno. 0 solvente para a reacção em fase líquida de material de alimentação aromático para se obter o produto de ácido carboxílico aromático no passo de oxidação em fase líquida compreende um ácido monocarboxílico de baixo peso molecular que é, de um modo preferido, um ácido monocarboxí lixoCi-Cg, por exemplo, ácido acético, ácido propiónico, ácido butírico, ácido valérico e ácido benzóico. Os ácidos monocarboxílicos alifáticos inferiores e ácido benzóico são preferidos porque estes são menos reactivos para produtos reaccionais indesejáveis do que os ácidos monocarboxílicos de maior peso molecular sob as condições 25 reaccionais utilizadas nas oxidações em fase liquida para se obterem ácidos carboxilicos aromáticos e podem aumentar os efeitos catalíticos na oxidação. 0 ácido acético é o mais preferido. Os solventes na forma das suas soluções aquosas, por exemplo, soluções de cerca de 80 a cerca de 95% em peso do ácido são muito correntemente utilizados em operações comerciais. Etanol e outros materiais co-solventes que se oxidizam em ácidos monocarboxílicos sob as condições reaccionais de oxidação em fase líquida podem ser também utilizados como tal ou em combinação com ácidos monocarboxílicos com bons resultados. Quando se utiliza um solvente compreendendo uma mistura de um ácido monocarboxílico e um tal co-solvente, os co-solventes oxidáveis no mesmo ácido monocarboxílico são, de um modo preferido, utilizados de forma a que os passos de separação do solvente não sejam ainda mais complicados.

Em relação aos solventes para a oxidação em fase líquida de acordo com a invenção, a expressão "ácido monocarboxílico solvente", como aqui utilizada em referência a um componente de várias correntes gasosas ou líquidas, refere-se a um ácido monocarboxílico possuindo a mesma composição química que o ácido monocarboxílico utilizado como solvente para a oxidação em fase líquida. Tal utilização também distingue aquelas composições químicas de outros ácidos monocarboxílicos que podem estar presentes como subprodutos da oxidação. A título de exemplo, quando a mistura reaccional em fase líquida para a oxidação inclui solvente de ácido acético, a expressão "ácido monocarboxílico solvente" refere-se a ácido acético mas não a outras espécies de ácido monocarboxílico, tais como os ácidos benzóico e toluico que são correntemente subprodutos da oxidação parcial ou intermédios dos materiais de alimentação aromáticos utilizados de acordo com a invenção. Também, como será evidente 26 a partir do contexto, a palavra "solvente", como aqui utilizada na expressão "ácido monocarboxilico solvente" pode, mas não necessariamente, referir-se à função do ácido monocarboxilico a que se refere. Deste modo, novamente a titulo de exemplo, "ácido monocarboxilico solvente" descrito como um componente de uma mistura reaccional de oxidação em fase liquida está presente como solvente para a mistura; contudo, "ácido monocarboxilico solvente" descrito como um componente presente numa fase de vapor de alta pressão gerada na oxidação ou como um componente de uma fase liquida separada de uma tal fase de vapor não pretende referir que o ácido monocarboxilico está a funcionar como um solvente.

Os catalisadores utilizados para a oxidação liquida compreendem materiais que são eficazes para catalizar a oxidação do material de alimentação aromático para ácido carboxilico aromático. Os catalisadores preferidos são solúveis na mistura reaccional de fase liquida utilizada para oxidação porque os catalisadores solúveis promovem o contacto entre o catalisador, oxigénio gasoso e materiais de alimentação líquidos; contudo, podem ser também utilizados catalisador heterogéneo ou componentes de catalisador. Tipicamente, o catalisador compreende, pelo menos, um componente de metal pesado, tal como um metal com um peso atómico na gama de cerca de 23 a cerca de 178. Exemplos de metais pesados adequados incluem, cobalto, manganês, vanádio, molibdénio, crómio, ferro, níquel, zircónio, cério ou um metal lantanídeo, tal como háfnio. Formas adequadas destes metais incluem, por exemplo, acetatos, hidróxidos e carbonatos. Catalisadores preferidos compreendem cobalto, manganês, suas combinações e combinações com um ou mais outros metais e, particularmente, háfnio, cério e zircónio. 27

Em formas de realização preferidas, as composições catalisadoras para a oxidação em fase liquida também compreendem um promotor, que promove a actividade de oxidação do metal catalisador, de um modo preferido, sem a formação de tipos ou niveis indesejáveis de subprodutos. Os promotores que são solúveis na mistura reaccional liquida utilizados na oxidação são preferidos para promover o contacto entre o catalisador, promotor e reagentes. Os compostos de halogéneo são, correntemente, utilizados como um promotor, por exemplo, halogenetos de hidrogénio, halogenetos de sódio, halogenetos de potássio, halogenetos de amónio, hidrocarbonetos substituídos com halogéneo, ácidos carboxílicos substituídos com halogéneo e outros compostos halogenados. Os promotores preferidos compreendem, pelo menos, uma fonte de bromo. Fontes de bromo adequadas incluem bromoantracenos, Br2, HBr, NaBr, KBr, NH4Br, brometo de benzilo, ácido bromoacético, ácido dibromoacético, tetrabromoetano, dibrometo de etileno, brometo de bromoacetilo e suas combinações. Outros promotores adequados incluem aldeídos e cetonas, tais como acetaldeído e cetona etílica e metílica.

Os reagentes para a reacção em fase líquida do passo de oxidação também incluem um gás compreendendo oxigénio molecular. 0 ar é adequadamente utilizado como uma fonte de oxigénio gasoso. Ar enriquecido em oxigénio, oxigénio puro e outras misturas gasosas compreendendo oxigénio molecular, tipicamente em níveis de, pelo menos, cerca de 10% vol, são também úteis. Como será entendido, à medida que o teor de oxigénio molecular da fonte aumenta, os requisitos de compressor e manuseamento dos gases inertes no efluente gasoso do reactor são reduzidos. Quando ar ou outras misturas gasosas contendo oxigénio são utilizados como uma fonte de oxigénio para o processo, a fase de vapor de alta pressão formada pela reacção em fase líquida no 28 passo de oxidaçao compreende azoto ou outros componentes de gases inertes da fonte de oxigénio.

As proporções do material de alimentação aromático, catalisador, oxigénio e solvente não são criticos para a invenção e variam com os factores que incluem a escolha dos reagentes, solvente e composições catalisadoras e do produto de ácido carboxilico aromático pretendido, detalhes da concentração do processo e factores de operação. Razões em peso de solvente em relação à matéria-prima aromática que variam de cerca de 1:1 a cerca de 30:1 são preferidas, com cerca de 2:1 a cerca de 5:1 sendo mais preferido, embora razões superiores e inferiores, mesmo na gama das centenas para um possam ser também utilizadas. O oxigénio gasoso é utilizado tipicamente em, pelo menos, uma quantidade estequiométrica baseada no material de alimentação aromático mas não tão grande, tendo em atenção as condições reaccionais, quantidades e componentes orgânicos da fase de vapor de alta pressão que resulta da reacção em fase liquida, que exista uma mistura flamável na fase de vapor. Em operações comerciais que utilizam os materiais de alimentação aromáticos preferidos, ácido monocarboxilico solvente, composições catalisadoras e condições operacionais, oxigénio gasoso, muito correntemente fornecido sob a forma de ar é, de um modo preferido, fornecido à oxidação em fase liquida numa velocidade eficaz para proporcionar, pelo menos, cerca de 3 a cerca de 5,6 moles de oxigénio molecular por mole de material de alimentação de hidrocarboneto aromático. Uma fase de vapor de alta pressão que resulta da oxidação em fase liquida é, de um modo preferido, removida da reacção numa quantidade tal que o teor de oxigénio da fase de vapor numa zona reaccional contenha de cerca de 0,5 a cerca de 8% vol medido numa base isenta de solvente. Mantendo o resto igual, o teor de oxigénio na fase de 29 vapor na porção inferior da gama, por exemplo, a cerca de 3% vol., favorece a produção de formas puras de ácido carboxilico aromático com teores de impurezas de algum modo superiores do que com maiores teores de oxigénio fase de vapor superior. Para a produção de formas puras de ácido tereftálico por oxidação em fase liquida dos precursores aromáticos, tal como para-xileno, e purificação do produto de oxidação em fase liquida resultante de acordo com a invenção, são preferidos teores de oxigénio da fase de vapor de cerca de 0,5 a cerca de 2,5% vol. para produzir produtos designados como produtos de pureza média, em que os niveis de impureza compreendendo principalmente 4-carboxibenzaldeído e ácido p-toluico variam de cerca de 100 a cerca de 1000 ppm em peso. Teores de oxigénio da fase de vapor superiores na oxidação favorecem a produção de produtos que podem ser purificados em formas mais puras de ácido tereftálico em que os niveis de tais impurezas são geralmente inferiores a cerca de 200 ppm em peso. O catalisador adequado é utilizado em concentrações de metal catalisador, com base no peso da alimentação de hidrocarboneto aromático e solvente, superior a cerca de 100 ppm em peso, de um modo preferido inferior a cerca de 500 ppm em peso, e inferior a cerca de 10000 ppm em peso, de um modo preferido, inferior a cerca de 6000 ppm em peso, de um modo mais preferido, inferior a cerca de 3000 ppm em peso. De um modo preferido, um promotor de halogéneo e, de um modo mais preferido, um promotor compreendendo bromo está presente. Um tal promotor está presente numa quantidade tal que a razão atómica de halogéneo para o metal catalisador é adequadamente maior do que cerca de 0,1:1, de um modo preferido, maior do que cerca de 0,2:1 e adequadamente é inferior a cerca de 4:1, de um modo preferido, inferior a cerca de 3:1. A razão atómica de halogéneo em relação ao metal catalisador varia, de um modo muito preferido, de cerca de 0,25:1 a cerca de 2:1. Mantendo o resto 30 igual, as velocidades da reacção e o consumo do oxigénio gasoso na fase de oxidação liquida aumentam e os níveis de oxigénio não reagido na fase de vapor da oxidação diminuem, com o aumento das concentrações do catalisador na mistura reaccional de oxidação, conseguindo-se assim o controlo e a flexibilidade para a produção de uma gama de formas puras de ácido carboxílico aromático através do processo da invenção. A reacção em fase líquida para a oxidação de material de alimentação aromático num produto compreendendo ácido carboxílico aromático é realizada numa zona reaccional de oxidação adequada que compreende normalmente um ou mais vasos de reacção de oxidação. Os vasos de reacção de oxidação adequados são configurados e construídos para suportar as condições de temperatura e pressão elevadas e teores de líquidos corrosivos e fases de vapor utilizados e presentes na zona reaccional e para proporcionar a adição e mistura de catalisador, reagentes líquidos e gasosos e solvente, remoção do produto de ácido carboxílico aromático ou um líquido compreendendo um tal produto para a sua recuperação e remoção de uma fase de vapor de alta pressão gerada pela reacção em fase líquida para controlar o calor da reacção. Os tipos de reactores que podem ser utilizados incluem os reactores contínuos de tanques agitados e reactores tubulares. Correntemente os reactores de oxidação compreendem um vaso em forma de coluna, normalmente com um eixo central que se prolonga verticalmente quando o vaso está posicionado para utilização no processo, possuindo uma ou mais características de mistura para misturar reagentes líquidos e distribuir oxigénio gasoso na mistura reaccional em ebulição da fase líquida. Tipicamente, a característica de mistura compreende um ou mais impulsores montados num veio rotativo ou de outro modo movimentável. Por exemplo, os impulsores podem prolongar-se a 31 partir de um veio vertical central rotativo. Os reactores podem ser construídos por materiais concebidos para suportarem as particulares temperaturas, pressões e compostos reaccionais utilizados. Geralmente, os reactores de oxidação adequados são construídos utilizando materiais inertes resistentes à corrosão, tal como titânio ou com, pelo menos, as suas superfícies que definem o espaço ou volume interior em que a mistura reaccional líquida e o efluente gasoso da reacção estão contidos, revestidos com materiais tais como titânio ou vidro.

Uma mistura reaccional para a oxidação em fase líquida é formada combinando componentes compreendendo material de alimentação aromático, solvente e catalisador e adicionando oxigénio gasoso à mistura. Em processos contínuos ou semi-contínuos, os componentes são, de um modo preferido, combinados em um ou mais vasos de mistura antes de serem introduzidos na zona de oxidação; contudo, a mistura reaccional pode ser também formada na zona de oxidação. A fonte do oxigénio gasoso pode ser introduzida no reactor em uma ou mais localizações e é tipicamente introduzida de modo a promover o contacto entre o oxigénio molecular e os outros compostos reaccionais, por exemplo, por introdução de ar comprimido ou outra fonte de oxigénio gasoso no corpo líquido dentro de uma porção inferior ou intermédia do volume interior do vaso reaccional. A oxidação do material de alimentação aromático em produto compreendendo ácido carboxílico aromático é realizada sob condições de reacção de oxidação eficazes para manter uma mistura reaccional em fase líquida e formar ácido carboxílico aromático e impurezas compreendendo subprodutos do precursor de hidrocarboneto aromático dissolvidos ou suspensos na mistura reaccional em fase líquida e gera uma fase de vapor de alta 32 temperatura e pressão, componentes gasosos dos quais são principalmente ácido monocarboxílico solvente (i. e., ácido acético quando o solvente reaccional de oxidação inclui ácido acético) e água. A fase de vapor de alta pressão compreende também, correntemente, material de alimentação aromático por reagir e oxigénio gasoso que entra na fase de vapor e subprodutos da reacção em fase liquida. Quando se utiliza ar, como correntemente praticado em operações à escala comercial ou outras fontes de oxigénio gasoso compreendendo azoto ou outros componentes inertes, a fase de vapor compreenderá também aqueles componentes gasosos inertes. 0 calor gerado por oxidação é dissipado levando à ebulição a mistura reaccional em fase liquida e removendo uma fase de vapor sobreaquecido da zona reaccional.

Geralmente as temperaturas da reacção em fase liquida são mantidas a cerca de 120 °C ou mais e, de um modo preferido, a cerca de 140 °C ou mais, mas a menos do que cerca de 250 °C e, de um modo preferido, menos do que cerca de 230 °C. Temperaturas da reacção na gama de cerca de 145 °C a cerca de 230 °C são preferidas na produção de produtos de ácido carboxilico aromáticos, tais como ácido tereftálico, ácido benzóico e ácido naftalenodicarboxilico. A temperaturas inferiores a cerca de 120 °C, a oxidação em fase liquida pode prosseguir a velocidades ou com conversões que são economicamente não atractivas ou podem afectar negativamente a qualidade do produto. Por exemplo, a produção de ácido tereftálico a partir de uma matéria-prima de para-xileno a uma temperatura inferior a cerca de 120 °C pode demorar mais de 24 horas para atingir um estado substancialmente completo e o produto de ácido tereftálico resultante, pode requerer processamento adicional devido ao seu teor de impurezas. Temperaturas acima de 250 °C não são preferidas 33 devido ao potencial de haver queima indesejável e perda de solvente. A pressão da mistura reaccional em fase liquida pode ser utilizada para controlar a temperatura à qual a mistura reaccional em fase liquida entra em ebulição e é seleccionada para manter uma substancial mistura reaccional em fase liquida. Pressões manométricas de cerca de 5 a cerca de 40 kg/cm2 são preferidas, com as pressões preferidas para processos particulares variando com as composições da alimentação e solvente, temperaturas e outros factores e, de um modo mais preferido, variando entre cerca de 10 a cerca de 30 kg/cm2. A uma pressão de reacção de cerca de 7 a cerca de 21 kg/cm2, a temperatura da mistura reaccional compreendendo ácido acético como solvente e da fase de vapor que resulta da reacção em fase líquida, é de cerca de 170 a cerca de 210 °C. Os tempos de residência no vaso reaccional podem variar como adequado para dadas produções e condições, com cerca de 20 a cerca de 150 minutos sendo geralmente adequados para uma gama de processos. Para a produção de alguns ácidos carboxílicos aromáticos, tal como a produção de ácido tereftálico a partir de materiais de alimentação de para-xileno usando solvente de ácido acético para a mistura reaccional, os teores de sólidos na mistura reaccional em fase líquida ebuliente pode ser tão elevado como cerca de 50% em peso da mistura reaccional líquida, com níveis de cerca de 10 a cerca de 35% em peso sendo mais comuns. Em processos em que o produto de ácido aromático é substancialmente solúvel no solvente da reacção, as concentrações de sólidos no corpo líquido são negligenciáveis. Como será entendido por especialistas na produção de ácidos carboxílicos aromáticos, as condições preferidas e os parâmetros operacionais variam com diferentes produtos e processos e pode variar dentro ou mesmo para lá das gamas especificadas acima. 34

Os produtos da reacção de oxidação em fase líquida incluem ácido carboxílico aromático oxidado a partir do material de alimentação aromático, impurezas compreendendo subprodutos gerados como um resultado da reacção em fase líquida e, como referido acima, uma fase de vapor de alta pressão que resulta da reacção em fase líquida, incluindo ebulição da mistura reaccional em fase líquida para permitir a remoção da fase de vapor para controlar a temperatura de reacção. Exemplos específicos de subprodutos do material de alimentação aromático incluem produtos da oxidação parcial ou intermédios, tais como ácidos toluicos, tolualdeídos, carboxibenzaldeídos e ácidos hidroximetilbenzóicos. Os subprodutos da reacção em fase líquida incluem também produtos reaccionais de solvente, tais como metanol e outros álcoois alifáticos inferiores oxidados a partir do solvente da reacção e ésteres gerados pela reacção de tais álcoois com o solvente, exemplos dos quais incluem acetato de metilo, propionato de metilo, butirato de metilo e semelhantes. Os subprodutos estão correntemente presentes na mistura reaccional de oxidação em fase líquida e a fase de vapor que resulta desta. Subprodutos de óxido de carbono podem resultar da oxidação do solvente, materiais de alimentação ou os seus subprodutos. Em formas de realização da invenção em que a reacção em fase líquida é realizada utilizando uma fonte de bromo como promotor, os subprodutos também incluem tipicamente brometos de alquilo inferiores, e. g., brometo de metilo quando se utiliza ácido acético como o solvente reaccional, que se forma correntemente por reacção dos iões brometo com ácido acético. Como acima, estes subprodutos e impurezas contendo bromo podem estar presentes em um ou ambos da mistura reaccional em fase líquida e a fase de vapor de alta pressão gerada a partir desta. Nalgumas formas de realização do processo da invenção, por exemplo aquelas em que o produto sólido da 35 oxidação em fase líquida é purificada e uma água-mãe ou outras correntes de reciclagem que compreendem líquidos do passo de purificação ou seus componentes são transferidos directa ou indirectamente para uma oxidação em fase líquida, subprodutos, tais como ácidos toluicos levados para os líquidos de purificação assim como derivados hidrogenados de vários compostos de subprodutos que que resultam dos passos de purificação podem também estar presentes na mistura reaccional em fase líquida. É também produzida água como um subproduto da reacção em fase líquida no passo de oxidação. Contudo, dado que a água pode também estar presente na mistura reaccional em fase líquida como resultado da adição a esta, por exemplo, quando se utilizam solventes aquosos de ácido monocarboxílico ou correntes de reciclagem de outros passos do processo e também devido às quantidades significativas de água presente no passo de oxidação, quer como subproduto quer por adição deliberada e incapacidade ou falta de necessidade de distinguir entre a água de reacção e a água deliberadamente adicionada, a expressão "subprodutos da reacção em fase líquida" e expressões semelhantes aqui utilizadas não se referem a água, a menos que indicado de outro modo. De um modo semelhante, quando água ou vapor de água é aqui descrito como componente de vários processos líquidos, gases ou correntes, é sem ter em atenção se a água é uma água subproduto da oxidação em fase líquida, deliberadamente adicionada ao processo ou ambas, a menos que indicado de outro modo ou que seja claro a partir do contexto. 0 produto reaccional de ácido carboxílico aromático em pasta ou dissolvido numa porção da mistura reaccional líquida da oxidação em fase líquida pode ser tratado utilizando quaisquer 36 técnicas adequadas para recuperar o produto reaccional de ácido carboxilico aromático ai contido. Tipicamente, o produto de ácido carboxilico aromático e os subprodutos do material de alimentação aromático para oxidação em pasta, dissolvido ou em pasta e dissolvido na mistura reaccional liquida são removidos da zona reaccional utilizada para a reacção de fase liquida e recuperados através de técnicas adequadas. Deste modo, a oxidação em fase liquida de acordo com o processo da invenção pode compreender, adicionalmente ao passo de reacção de oxidação, um passo compreendendo a recuperação a partir de uma mistura reaccional de oxidação em fase líquida de um produto compreendendo ácido carboxilico aromático e impurezas compreendendo subprodutos reaccionais. 0 produto é, de um modo preferido, recuperado sob a forma de um produto sólido. 0 produto solúvel dissolvido no líquido pode ser recuperado por cristalização, que habitualmente é conseguida por arrefecimento e libertação de pressão numa pasta ou solução líquida removida da zona da reacção de oxidação. 0 produto sólido misturado no líquido e os sólidos cristalizados a partir do líquido reaccional ou dos solventes de cristalização são convenientemente separados dos líquidos por centrifugação, filtração ou suas combinações. Os produtos sólidos recuperados do líquido reaccional através de tais técnicas compreende ácido carboxilico aromático e impurezas compreendendo subprodutos do material de alimentação aromático. 0 líquido restante após a recuperação do produto sólido a partir da mistura reaccional, também referido como água-mãe da oxidação, compreende ácido monocarboxílico solvente, água, catalisador e promotor, subprodutos solúveis da oxidação em fase líquida e impurezas que podem estar presentes, tal como a partir das correntes de reciclagem. A água-mãe contém também, normalmente, quantidades 37 menores de ácido carboxílico aromático e produtos de oxidação intermediários ou parciais do material de alimentação aromático que permanece por recuperar do liquido. A água-mãe é, de um modo preferido, feita retornar, pelo menos em parte, à zona reaccional de, pelo menos, uma oxidação em fase líquida de forma a que os componentes desta que são úteis na reacção em fase líquida, tais como o catalisador, promotor, solvente e subprodutos convertíveis no ácido carboxílico desejado, possam ser reutilizados.

Em formas de realização preferidas da invenção, uma mistura reaccional em fase líquida compreendendo ácido carboxílico aromático e subprodutos de uma reacção de oxidação em fase líquida é recuperada do líquido por cristalização em um ou mais passos, tais como num vaso de cristalização único ou numa série de vasos de cristalização, com reduções sequenciais de temperatura e pressão desde os estágios iniciais até aos estágios mais tardios para aumentar a recuperação do produto. A cristalização em dois a quatro passos, por exemplo, a partir de uma temperatura da reacção de oxidação na gama de cerca de 140 a cerca de 250 °C e uma pressão manométrica na gama de cerca de 5 a cerca de 40 kg/cm2 até uma temperatura de cristalização final na gama de cerca de 110 a cerca de 150 °C e uma pressão desde a ambiente a cerca de 3 kg/cm2, proporciona cristalização substancial do produto de ácido aromático sólido. A água-mãe separada do produto sólido por cristalização pode ser retornada para a reacção em fase líquida como descrito acima. O calor é removido dos vasos utilizados na cristalização por remoção de uma fase gasosa formada como um resultado de expansão rápida ou outra queda da pressão do líquido reaccional, com uma fase de vapor removida a partir de um ou mais estágios, de um modo preferido, condensados e directa ou indirectamente através de um 38 ou mais passos de recuperação adicionais, como discutido abaixo, feitos retornar, pelo menos em parte, para a zona da reacção para utilização na oxidação em fase liquida. 0 produto sólido recuperado a partir da oxidação em fase liquida compreendendo tipicamente ácido carboxilico aromático e impurezas compreendendo subprodutos de oxidação, tal como produtos de oxidação intermédios do material de alimentação aromático, pode ser separado da água-mãe da oxidação líquida que resulta da recuperação do produto sólido através de qualquer técnica adequada. Exemplos incluem, centrifugação, filtração sob vácuo, filtração sob pressão e filtração em filtros de cinta. 0 produto sólido resultante é, de um modo preferido, lavado após separação com líquido conpreendendo água, tais como água pura ou um liquido de lavagem compreendendo quantidades menores de ácido monocarboxílico solvente, catalisador, matéria-prima aromática, subprodutos de oxidação ou suas combinações que podem ser beneficamente reciclados para a oxidação, directamente ou combinados com outros líquidos, tal como a água-mãe de oxidação reciclada ou outros líquidos retornados para a zona da reacção. A separação do ácido carboxilico aromático impuro sólido recuperado a partir da água-mãe da oxidação e lavagem do produto sólido pode ser adequadamente conseguida por filtração por permuta de solvente sob pressão utilizando filtros de pressão, tal como divulgado nos documentos US 5679846 e US 5200557. Um dispositivo de filtração preferido para tais separações é um filtro BHS Fest, como descrito mais completamente no documento US 5200557. A água-mãe e os líquidos de lavagem removidos do bolo de filtração podem ser directa ou indirectamente transferidos para a oxidação em fase líquida. A filtração e a lavagem do produto sólido em passos múltiplos e com líquidos de lavagem cada vez mais puros, por exemplo, líquidos removidos do 39 bolo de filtração e passos a jusante como líquido de lavagem em passos anteriores, podem proporcionar benefícios adicionais ao concentrar o ácido monocarboxílico solvente deslocado dos sólidos filtrados para retornar para a oxidação. Numa forma de realização mais especifica, o bolo filtrado molhado com líquido de lavagem que resulta de uma tal filtração de deslocamento positivo é dirigido de um passo de lavagem final para um passo de secagem, em que é opcionalmente feito contactar com gás inerte, tipicamente sob pressão ligeira a moderada, para remoção substancial de líquido residual do bolo. Após lavagem e remoção substancial do líquido de lavagem do produto sólido compreendendo ácido aromático e subprodutos, o sólido resultante pode ser seco e dirigido para armazenamento ou outros passos, que podem incluir preparação de uma solução reaccional para purificação do produto sólido. De um modo preferido, os níveis de ácido monocarboxílico solvente residual no produto sólido dirigido para a purificação são de cerca de 5000 partes por milhão em peso ("ppmp") ou menos. O produto sólido pode ser seco com uma corrente azoto ou outro gás inerte para reduzir níveis de solvente residual.

Além do produto reaccional de ácido carboxílico aromático formado na reacção em fase líquida de um passo de oxidação de acordo com o processo da invenção, é gerada uma fase de vapor de alta pressão, compreendendo ácido monocarboxílico solvente e água e habitualmente também compreendendo subprodutos de oxidação em fase líquida e material de alimentação aromático por reagir e oxigénio gasoso e, se presentes, componentes inertes da fonte de oxigénio como descrito acima. A temperatura e a pressão da fase de vapor presentes na zona da reacção corresponde a condições da reacção em fase líquida. Um tratamento do efluente 40 gasoso de acordo com a invenção proporciona recuperações de energia, materiais e suas combinações.

Um passo de tratamento do efluente gasoso do processo da invenção compreende a separação substancial de ácido monocarboxílico solvente e vapores de águas de uma fase de vapor de alta pressão que é removida de, pelo menos, um passo de oxidação em fase liquida de forma a que, pelo menos, uma fase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente e, pelo menos, um gás de alta pressão compreendendo água e tipicamente compreendendo também material de alimentação por reagir, subprodutos da reacção, oxigénio e uma quantidade menor de ácido monocarboxílico solvente são formados e condensando directamente a partir do gás de alta pressão sem o seu tratamento para remover impurezas orgânicas um líquido condensado compreendendo água e substancialmente isento de impurezas orgânicas, tais como ácido monocarboxílico solvente, material de alimentação por reagir para a oxidação em fase líquida e subprodutos de oxidação do material de alimentação. A separação é realizada com a fase de vapor de alta pressão a uma temperatura e sob pressão não substancialmente inferiores à temperatura e pressão da fase de vapor no passo de oxidação em fase líquida a partir da qual a fase de vapor é removida. 0 tratamento do efluente compreende, de um modo preferido, passos que compreendem a transferência da fase de vapor de alta pressão de, pelo menos, um passo de oxidação em fase líquida, como descrito acima, compreendendo ácido monocarboxílico solvente gasoso e água, e habitualmente compreendendo também material de alimentação por reagir, oxigénio e subprodutos do passo de oxidação para uma zona de separação fornecida com líquido de refluxo e capaz de separar substancialmente o ácido monocarboxílico solvente e água na fase de vapor de alta pressão, separando substancialmente ácido 41 monocarboxílico solvente e água na fase de vapor de alta pressão na zona de separação a temperatura e pressão elevadas para uma fase líquida, que é rica em ácido monocarboxílico solvente, pobre em água e pode também compreender componentes da fase de vapor de alta pressão menos voláteis do que o ácido monocarboxílico solvente, e um gás de alta pressão compreendendo substancialmente vapor de água e substancialmente isento de ácido monocarboxílico solvente e outras impurezas orgânicas, tais como materiais de alimentação aromáticos por reagir e os seus subprodutos de oxidação, transferência do gás de alta pressão removido do dispositivo de separação para uma zona de condensação sem tratamento para remover as impurezas orgânicas para condensar a partir do gás de alta pressão um condensado líquido compreendendo água substancialmente isenta de impurezas orgânicas. A condensação é, de um modo preferido, realizada por transferência de calor entre o gás de alta pressão e um fluido de permuta de calor.

Com mais detalhe, a separação de acordo com um passo de tratamento de efluente gasoso de acordo com a invenção compreende o direccionamento de uma fase de vapor de alta pressão removida do vaso reaccional utilizado para a oxidação em fase liquida para uma zona de separação que é capaz de operar com a fase de vapor a alta temperatura e pressão para separar substancialmente água e ácido monocarboxilico solvente na fase de vapor. A fase de vapor de alta pressão pode ser transferida da zona reaccional de uma oxidação em fase liquida directamente para a zona de separação, onde um dispositivo de separação é directamente montado ou está em forte associação com um vaso reaccional de oxidação ou outra zona de reacção, ou indirectamente, por exemplo, através de meios como condutas, válvulas, bombas adequadas e semelhantes para efectuar a 42 transferência. Uma porção menor da fase de vapor de alta pressão e de alta temperatura da oxidação em fase liquida pode ser dirigida para outras utilizações, tais como a geração de uma corrente de alta pressão ou um fluido de permuta de calor. De um modo preferido, a fase de vapor transferida para a separação permanece a uma temperatura e pressão suficientemente elevadas de forma a que o conteúdo energético da fase de vapor que entra na zona de separação é pelo menos, substancialmente retida e a fase de vapor proporciona calor suficiente para a separação em contacto com o líquido de refluxo fornecido à zona de separação. De um modo muito preferido, a transferência da fase de vapor para a zona de separação é conseguida por passagem directa da zona da reacção ou através de um tubo adequadamente dimensionado para a pressão, de forma a que a temperatura da fase de vapor que entra na zona de separação não é mais do que cerca de 10 °C inferior à temperatura da reacção na oxidação em fase líquida e a pressão da fase de vapor que entra na zona de separação é de não mais do que cerca de 3 kg/cm2 inferior à pressão da oxidação em fase líquida. A zona de separação é também concebida para operar a alta temperatura e pressão e, de um modo preferido, a temperaturas e pressões não substancialmente inferiores à temperatura e pressão da fase de vapor de alta pressão presente na zona reaccional para evitar a perda do teor energético da fase de vapor da zona da reacção. De um modo muito preferido a zona de separação é concebida para tratar uma fase de vapor sob pressão de, pelo menos, cerca de 80%, de um modo mais preferido, pelo menos, cerca de 90% e, de um modo ainda mais preferido, pelo menos, cerca de 95% da pressão da fase de vapor no passo de oxidação. O valor da pressão do equipamento da zona de separação é, de um modo preferido, pelo menos, cerca de 80%, de um modo mais preferido cerca de 90 a cerca de 110%, do valor do vaso da reacção de oxidação ou da zona do passo de oxidação do processo 43 da invenção a partir do qual a fase de vapor é dirigida para a separação. A zona de separação é, de um modo preferido, capaz de separar substancialmente ácido monocarboxilico solvente e vapores de água na fase de vapor de alta pressão introduzida na separação de forma a que um gás de alta pressão que resulta da separação, contém não mais de cerca de 10% e, de um modo mais preferido, não mais do que cerca de 5% do teor de ácido monocarboxilico solvente da fase de vapor introduzida na zona de separação. De um modo mais preferido, o teor de ácido monocarboxilico solvente do efluente gasoso de alta pressão da separação é de não mais de cerca de 2% e, de um modo ainda mais preferido, não mais de cerca de 1% do teor de ácido monocarboxilico solvente da fase de vapor introduzida na zona de separação. A zona de separação para a separação do efluente gasoso de acordo com a invenção pode compreender qualquer dispositivo adequado para separar substancialmente ácido monocarboxilico solvente e água na fase de vapor de alta pressão e temperatura removida da oxidação em fase líquida para um fluxo em fase de vapor através do dispositivo a elevadas temperatura e e pressão para obter uma fase líquida rica em ácido monocarboxilico solvente e um gás pressurizado compreendendo água, tal como descrito acima. Dispositivos de separação preferidos são várias colunas ou torres, frequentemente, referidos como colunas e torres de destilação, torres de desidratação, colunas de rectificação, colunas de remoção de água e dispositivos de separação de elevada eficiência, que são concebidos para haver contacto entre fases gasosas e líquidas que fluem através dos mesmos para transferência de massa entre as fases numa 44 pluralidade de pratos teóricos de equilíbrio, também por vezes referidos como "pratos teóricos", de forma a que a fase gasosa seja separada ou distribuída em fracções com várias gamas de pontos de ebulição de forma a que uma fase líquida rica em, pelo menos, um componente de elevado ponto de ebulição, como o ácido monocarboxílico solvente no processo da invenção, se condensa a partir da fase de vapor que sai um gás substancialmente esgotado do tal componente de elevado ponto de ebulição e compreendendo uma ou mais espécies de baixo ponto de ebulição, tais como a água da fase de vapor de oxidação no processo da invenção. A temperatura da fase de vapor de alta pressão removida da oxidação normalmente é suficientemente elevada, pelo que não existe necssidade de capacidade de re-entrar em ebulição para lá da fornecida pela reacção de oxidação em fase líquida. 0 fluxo em contra-corrente das fases gasosa e líquida, tal como através da introdução de uma fase de vapor a uma porção inferior do dispositivo e líquido de refluxo numa porção superior é preferido para promover o contacto entre as fases líquida e gasosa no dispositivo de separação. 0 contacto é também promovido pela estrutura interna que proporciona a superfície para o contacto gás-líquido. A zona de separação de acordo com a invenção pode compreender um dispositivo único ou dispositivos múltiplos, tais como torres, colunas ou outras estruturas, em série. Quando se utilizam dois ou mais dispositivos em série, estes são configurados e as suas respectivas entradas e saídas comunicam de forma a que a fase de vapor de alta pressão removida do vaso de reacção de oxidação flui para o fluxo em fase de vapor através da série com separação aí, de água e ácido monocarboxílicoCi-8 nos fluxos de vapor de alta pressão e inverso do líquido, incluindo refluxo e líquido rico em ácido 45 monocarboxílico solvente separado da fase de vapor de alta pressão, dentro ou entre os dispositivos, de forma a que o líquido rico em ácido monocarboxílico solvente mas pobre em água pode ser removido, de um modo preferido, a partir de um primeiro dispositivo na série e um gás de alta pressão a partir da separação compreendendo vapor de água e substancialmente isento de impurezas orgânicas pode ser removido, de um modo preferido, a partir de, pelo menos, o último dispositivo na série. A fase de vapor removida de uma zona de reacção de oxidação em fase líquida é direccionada para a zona de separação mantida sob condições de forma a que a temperatura e a pressão da fase de vapor introduzida no dispositivo não sejam substancialmente reduzidas em relação à temperatura e pressão de entrada como descrito acima. As temperaturas da fase de vapor na zona de separaçao variam, de um modo preferido, de cerca de 140 a cerca de 200 °C e, de um modo mais preferido, de cerca de 160 a cerca de 185 °C . Pressões de cerca de 5 a cerca de 40 kg/cm 2 são preferidas , com cerca de 10 a cerca de 20 kg/cm2 sendo mais preferido. 0 líquido de refluxo compreendendo água é fornecido em contacto com o vapor de alta pressão na zona de separação. Pode ser utilizada qualquer fonte adequada de líquido compreendendo água e substancialmente isenta de impurezas prejudiciais para separação. As fontes preferidas de líquido de refluxo incluem líquidos condensados a partir de gases de alta pressão removidos a partir das zonas de separação e/ou condensação de acordo com o processo da invenção. Noutras formas de realização preferidas aqui descritas com mais detalhe, a água-mãe de purificação obtida na recuperação do produto de ácido carboxílico aromático purificado a partir de, pelo menos, uma mistura reaccional 46 líquida de purificação é direccionada para a separação de forma a que o refluxo para a separação compreenda a água-mãe de purificação. De um modo muito preferido, o líquido de refluxo para a separação compreende uma tal água-mãe de purificação e líquido compreendendo água condensado a partir dos gases de pressão elevada removidos da separação e/ou zonas de condensação de acordo com a invenção, que pode ser fornecido à separação individualmente ou combinada com uma ou mais correntes. 0 líquido de refluxo é, de um modo preferido, fornecido com um caudal e temperatura eficazes para abafar o calor da reacção de oxidação em fase líquida transferido para a zona de separação na fase de vapor da oxidação. Quando a zona de separação está ligada a um vaso reaccional da oxidação em fase líquida para substancialmente transferir directamente da fase de vapor da oxidação para a separação, o vaso reaccional funciona como reaquecedor. Em tais formas de realização, o caudal com que o líquido de refluxo é fornecido à zona de separação é adequadamente expresso como peso do líquido fornecido à zona em relação ao peso do material de alimentação aromático introduzido na oxidação em fase líquida. De um modo preferido, o líquido de refluxo proporcionado à zona de separação de acordo com o processo da invenção está a uma temperatura na gama de cerca de 120 a cerca de 170 °C e, de um modo mais preferido, a cerca de 130 a cerca de 160 °C. A tais temperaturas, o líquido é, de um modo preferido, fornecido à separação com um caudal de cerca de 4 a cerca de 5 pesos do líquido por peso do precursor aromático introduzido na oxidação em fase líquida.

Os vapores de água e de ácido monocarboxílico solvente contidos na corrente de vapor de alta pressão removida de um passo de oxidação em fase líquida e introduzida na zona de separação, são separados de forma a que uma fase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente que tem pouca água condensa a partir da corrente de vapor de alta pressão e permanece um gás de alta pressão compreendendo água e substancialmente esgotado de solvente e componentes de alto ponto de ebulição. A fase líquida separada compreende, de um modo preferido, pelo menos, cerca de 60% em peso de ácido monocarboxí lico solvente e não mais do que cerca de 35% em peso de água. De um modo mais preferido, o teor de água da fase líquida separada é de cerca de 15 a cerca de 30% em peso. A corrente líquida da separação contém também tipicamente quantidades menores de impurezas pesadas, tais como quantidades menores de ácido carboxílico aromático e subprodutos de oxidação parcial ou intermédios do material de alimentação aromático, tal como ácido benzóico e, dependendo do precursor aromático utilizado na oxidação, ácido m-toluico e/ou ácido p-toluico e pode também incluir outros componentes, tais como catalisadores metálicos e subprodutos da oxidação hidrogenados introduzidos a partir de correntes recicladas, por exemplo, para oxidação ou como líquido de refluxo para separação, a partir de outros passos de processo. O teor de tais componentes pesados é, de um modo preferido, não superior a cerca de 1% em peso. A fase líquida rica em ácido monocarboxílico solvente condensada a partir da fase de vapor na zona de separação é uma fonte valiosa de solvente para a oxidação em fase líquida. Como descrito acima, pode também incluir subprodutos de oxidação do material de alimentação aromático e outros componentes adequados para serem retornados para a oxidação e convertidos no desejado ácido carboxílico aromático. Outras utilizações adequadas para o condensado líquido incluem líquidos de lavagem para filtros rotativos de vácuo ou outros dispositivos utilizados para 48 separações sólido-líquido de produtos sólidos recuperados de uma oxidação em fase líquida a partir de águas-mãe de oxidação ou solventes de cristalização e reabastecimento aos sistemas de limpeza, tais como sistemas de limpeza secadores de oxidação se utilizados no processo. Numa forma de realização preferida do processo da invenção, pelo menos, uma porção e, de um modo mais preferido, toda ou substancialmente toda a fase líquida separada condensada a partir da fase de vapor de alta pressão introduzida na da zona de separação é retornada para a oxidação em fase líquida, directamente para um vaso reaccional ou para vasos de retenção utilizados para fornecer o reabastecimento de solvente a uma zona reaccional. Em tais formas de realização, água e ácido monocarboxilico solvente na fase de vapor de alta pressão introduzida na zona de separação são, de um modo preferido, separados de forma a que a fase líquida resultante da separação contenha cerca de 15 a cerca de 30% em peso de água e, de um modo mais preferido, de forma a que o teor de água do líquido separado em conjunto com a água retornada para a oxidação noutras correntes liquidas a partir do processo esteja substancialmente em equilíbrio com o vapor de água removido da oxidação na fase de vapor de alta pressão da parte superior e água líquida removida a partir da oxidação para recuperação e separação do produto de ácido carboxílico aromático da oxidação. O gás de alta pressão que resulta de uma separação compreende um volume substancial de água e é relativamente isento de ácido monocarboxilico solvente. De um modo preferido, o gás compreende, pelo menos, cerca de 55% em volume e, de um modo mais preferido, cerca de 65% em volume de água. O teor de ácido monocarboxilico solvente do gás é geralmente inferior a cerca de 5 e, de um modo preferido, inferior a cerca de 3% em peso. Tipicamente o gás pressurizado também contém material de 49 alimentação aromático por reagir e subprodutos da oxidação em fase liquida, tipicamente em quantidades que variam a cerca de 1% em peso. 0 teor de oxigénio gasoso do gás pressurizado da separação varia, tipicamente, de cerca de 4% vol, de um modo preferido, de cerca de 1 a cerca de 4% vol. Os componentes do gás inerte da fonte de oxigénio que tipicamente incluem azoto e óxidos de carbono, podem constituir até cerca de 45% vol do gás pressurizado; quando se utiliza ar como fonte de oxigénio gasoso, o teor de azoto do gás pressurizado varia tipicamente de cerca de 30 a cerca de 40% vol.

Geralmente a pressão do gás resultante da separação é de até cerca de 1 kg/cm2 inferior à pressão na reacção de oxidação em fase liquida. A temperatura do gás de alta pressão da separação é, de um modo preferido, a cerca de 20 °C inferior à temperatura da reacção de oxidação em fase liquida e, de um modo mais preferido, cerca de 5 °C a cerca de 15 °C inferior à temperatura da reacção de oxidação. De um modo preferido, o gás de alta pressão da separação está a uma temperatura superior a cerca de 100 °C, de um modo mais preferido superior a cerca de 120 °C e menor do que cerca de 250 °C, de um modo mais preferido inferior a cerca de 230 °C. A pressão do gás pressurizado que permanece após a separação é de cerca de 4 a cerca de 40 kg/cm2. O gás de alta pressão removido da zona de separação após separação substancial de água e ácido monocarboxilico solvente na fase de vapor de alta pressão da oxidação é direccionado continuamente para uma zona de condensação sem tratamento para remover impurezas orgânicas para condensar a partir do gás um condensado liquido compreendendo água substancialmente isenta de impurezas orgânicas, tal como ácido monocarboxilico solvente e subprodutos do material de alimentação aromático e solvente da 50 oxidação. A zona de condensação pode compreender qualquer meio eficaz para condensar água substancialmente isenta de impurezas orgânicas a partir do gás de alta pressão introduzido na zona de condensação. De um modo preferido, este inclui um ou mais meios condensadores ou permutadores de calor eficazes para proporcionar transferência indirecta de calor entre o gás de alta pressão e um material dissipador de calor e, de um modo preferido, um fluido permutador de calor. Pode ser empregue um dispositivo único ou uma pluralidade de dispositivos em série. Permutadores de calor de carcaça e tubo e condensadores tipo caldeira são exemplos de dispositivos preferidos. De um modo preferido, todo ou substancialmente todo o gás de alta pressão da separação é dirigido para a zona de condensação para permitir uma recuperação substancial da energia calorífica e dos materiais deste. 0 arrefecimento é, de um modo preferido, realizado sob condições de forma a que um gás de exaustão da zona de condensação sob pressão não reduzido substancialmente em relação ao gás de alta pressão introduzido na zona de condensação permaneça após a condensação do condensado líquido e seja retirado do meio de condensação. 0 tal gás de exaustão da zona de condensação pressurizada compreende componentes não condensáveis do gás de alta pressão a partir da zona de separação, subprodutos reaccionais gasosos e também quantidades menores do material de alimentação aromático e está, de um modo muito preferido, a uma temperatura de cerca de 50 a cerca de 150 °C e sob uma pressão que não é mais do que cerca de 3 kg/cm2 inferior à pressão do gás de entrada para a zona de condensação. De um modo mais preferido, a pressão diferencial entre um gás removido do dispositivo de separação e o gás de exaustão da zona de condensação após condensação do condensado líquido é de cerca de 2 kg/cm2 ou menos e, de um modo muito preferido, de cerca de 0,5 a cerca de 1 kg/cm2. 51 0 arrefecimento do gás de alta pressão por permuta de calor com um material permutador de calor na zona de condensação serve também para aquecer o material permutador de calor. 0 material permutador de calor é, de um modo preferido, um fluido de permuta de calor e, de um modo muito preferido, água. Quando se utiliza água como fluido de permuta de calor, a permuta de calor com o gás de alta pressão da separação converte a água em vapor que pode ser dirigido para outras partes do processo da invenção para aquecer ou para utilizações fora do processo. De um modo semelhante, a permuta de calor entre o gás pressurizado e os líquidos de outros passos do processo pode ser utilizado para aquecer tais líquidos. Numa forma de realização do processo da invenção, a permuta de calor entre o gás de alta pressão da zona de separação introduzido na zona de condensação e o fluido de permuta de calor compreendendp água é realizada numa série de permutadores de calor operados a temperaturas sucessivamente mais baixas de forma a que é gerado vapor a diferentes pressões a partir da água do permutador de calor. 0 vapor a diferentes pressões é, de um modo preferido, dirigido para um ou mais passos do processo em que o vapor sob a pressão ou pressões correspondentes é útil para aquecimento, enquanto que o condensado líquido compreendendo água a temperaturas sucessivamente inferiores é gerado a partir do gás pressurizado.

Energia pode ser recuperada a partir do gás de exaustão da zona de condensação sob a forma de calor, sob a forma de trabalho ou como ambos. A recuperação da energia como calor para o processo pode reduzir o consumo de combustível que de outro modo seria necessário para aquecer o processo. A energia recuperada como trabalho pode ser convertida em electricidade para utilização no processo, reduzindo assim o consumo da 52 electricidade a partir de fontes externas se utilizada no processo.

Embora formas de realização preferidas da invenção compreendam a condensação de todo ou substancialmente todo o gás de alta pressão transferido para a zona de condensação sem tratamento para remover impurezas orgânicas, nalgumas formas de realização, a condensação do gás de alta pressão removido da zona de separação é realizada extraindo a energia calorífica do gás de forma a que apenas uma porção do teor de água do gás seja condensada. A eficácia da permuta de calor como método de recuperação de energia diminui à medida que incrementos adicionais de água são condensados. Consequentemente, a condensação parcial pode ser utilizada em formas de realização da invenção para aumentar a recuperação de energia total, embora habitualmente com menor recuperação de materiais do que noutras formas de realização evitando a gama em que a eficácia do permutador de calor é substancialmente reduzida. A condensação parcial permite a recuperação de um condensado líquido compreendendo água substancialmente pura com um baixo teor de impurezas orgânicas e recuperação da energia calorífica transferida para um fluido de permuta de calor no arrefecimento do gás de alta pressão para condensar o condensado liquido, enquanto deixa também a água por condensar num gás de exaustão da zona de condensação de alta pressão para mais recuperação de energia na forma de trabalho.

Em formas de realização da invenção em que o gás de alta pressão direccionado para a zona de condensação sem tratamento para remover impurezas orgânicas de forma a que os seus componentes condensáveis não fiquem completamente condensados, a condensação parcial é, de um modo preferido, realizado de forma 53 a que cerca de 50 a cerca de 85% do teor de água do gás de alta pressão à entrada para a zona de condensação seja condensado. De um modo muito preferido, em tais formas de realização, cerca de 70 a cerca de 80% do teor de água do gás pressurizado à entrada removido por condensação. O gás de exaustão em tais formas de realização é adequado para extracção de energia na forma de calor, tal como por permuta de calor ou como trabalho, tal como com um expansor.

De acordo com outras formas de realização da invenção, todo ou substancialmente todo o gás de alta pressão da separação de ácido monocarboxilico e água na fase de vapor de alta pressão da oxidação é condensado através de permuta de calor com um fluido de permuta de calor. A condensação de todos ou substancialmente todos os componentes condensáveis do gás de alta pressão da separação reduz o caudal do gás remanescente após condensação para os passos subsequentes e permite a utilização de metais com uma resistência à corrosão apenas baixa a moderada, tal como os aços inox, aços macios ou aços duplex, como alternativas a metais ou ligas altamente resistentes à corrosão mais caros em equipamento para os passos subsequentes de tratamento dos efluentes gasosos que podem ser incluídos no processo. Uma condensação substancialmente completa de componentes condensáveis de um gás de alta pressão removido da separação aumenta também o volume do condensado líquido compreendendo água substancialmente isenta de impurezas orgânicas geradas de acordo com o processo da invenção e podem facilitar uma melhor recuperação do material de alimentação aromático e ácido monocarboxilico solvente ou seus subprodutos de oxidação em fase líquida permanecendo em gases não condensados, permanecendo após condensação. 54 A condensação pode ser conduzida num único passo. Esta pode ser também conduzida em passos múltiplos em que uma corrente gasosa compreendendo gás de alta pressão removido de uma zona de separação sem mais tratamento para remover impurezas orgânicas é arrefecida a uma primeira temperatura, num primeiro passo, para originar um liquido condensado no primeiro passo e uma porção não condensada do gás que é subsequentemente condensada a uma temperatura inferior, num segundo passo, para proporcionar um liquido condensado num segundo passo e uma porção não condensada do gás introduzido no segundo passo e, opcionalmente, um ou mais passos adicionais em que uma porção não condensada de gás de um passo anterior é condensada a uma temperatura inferior à do passo prévio para formar um condensado liquido e uma porção gasosa não condensada remanescente. A permuta de calor entre o gás pressurizado e as suas porções não condensadas nos condensadores em passos proporciona um fluido de permuta de calor a diferentes temperaturas ou pressões, por exemplo, vapor de moderada ou baixa pressão, que pode ser utilizado para aquecimento noutros passos do processo ou fora do processo. Em formas de realização preferidas da invenção, dois ou mais níveis de vapor são produzidos para recuperação de energia, o que é adequadamente conseguido utilizando uma turbina de vapor de condensação ou outra de baixa pressão. Em tais formas de realização, o líquido condensado removido a diferentes temperaturas pode ser dirigido para outras utilizações no processo com temperaturas correspondentes, evitando assim aquecimento ou arrefecimento adicional das porções condensadas e, nalguns casos, limitando a acumulação de determinadas impurezas em passos para os quais os líquidos condensados são reciclados. Por exemplo, os líquidos condensados removidos a temperaturas nas gamas de cerca de 90 a cerca de 130 °C podem ser direccionados, de uma forma preferida, para utilização em um 55 ou mais passos de um processo de purificação tal como mistura de ácido carboxilico aromático impuro em liquido compreendendo água para formar uma solução reaccional de purificação ou como solvente de cristalização para produtos de ácido carboxilico aromático purificados. Os líquidos condensados recuperados a temperaturas mais elevadas, por exemplo, na gama de cerca de 130 a cerca de 160 °C, são bem adequados, com pouco ou sem adicional fornecimento de calor adicional, como refluxo para a separação como tal ou em combinação com líquidos aquosos de outros passos de processo, tal como a água-mãe remanescente após recuperação e/ou separação de ácido carboxilico aromático purificado num passo de purificação. Os tais líquidos condensados a alta temperatura podem proporcionar benefícios adicionais quando utilizados como refluxo para a separação devido ao seu teor inferior de componentes leves, tais como álcoois inferiores e seus ésteres de ácido monocarboxílico solvente que são gerados como subprodutos de solvente na oxidação em fase líquida e tendem a condensar com maiores concentrações em líquidos condensados a temperatura inferior. Os condensados a temperatura inferior, por exemplo, aqueles na gama de cerca de 60 a cerca de 90 °C, são também bem adequados para utilizações de condensados quentes, tais como líquidos de lavagem para separações de produto e líquidos para substituição contínua dos fluidos envolventes na oxidação em fase líquida, purificação ou ambos e condensado ainda mais frio, por exemplo, na gama de cerca de 40 a cerca de 50 °C, para utilizações de condensado frio tais como em depuradores. Embora a condensação a diferentes temperaturas de forma a que o líquido condensado possa ser dirigido para outras utilizações no processo com temperaturas compatíveis proporcione opções para uma favorável gestão da energia no processo da invenção, será entendido que as porções ou correntes de condensados líquidos condensados a temperatura 56 mais altas ou mais baixas do que as que podem ser necessárias ou preferidas para utilização noutros passos podem ser arrefecidas ou aquecidas como possa ser desejado, por exemplo, através de um permutador de calor, para utilização nos tais outros passos. 0 gás de exaustão da zona de condensação está sob pressão e, embora substancialmente isento de vapor de água de acordo com formas de realização preferidas da invenção, pode reter uma porção da água do gás pressurizado da separação dependendo da extensão da condensação no passo de condensação. Além do tal vapor de água que pode estar presente no gás de exaustão, o gás pode compreender componentes não condensáveis do efluente gasoso da oxidação em fase liquida, tais como oxigénio por reagir da oxidação, azoto, óxidos de carbono e outros componentes de gás inerte se presentes na fonte de oxigénio para oxidação e óxidos de carbono, e quantidades menores de outros subprodutos da oxidação do material de alimentação e do ácido monocarboxílico solvente, material de alimentação por reagir e vestígios do ácido monocarboxílico solvente do efluente gasoso não removido noutros passos. Mesmo quando a água no gás de exaustão está, substancialmente, completamente condensada no condensado líquido, de forma a que o gás de exaustão não condensado permanecendo após condensação esteja substancialmente isento de água, a pressão do gás de exaustão é também suficientemente elevada e, especialmente quando a fonte de oxigénio gasoso para a oxidação em fase liquida é o ar ou outra mistura gasosa com um teor significativo de gás inerte de forma a que a fase de vapor removida da oxidação e, por seu lado, os gases pressurizados das zonas de separação e condensação contêm um teor substancial de gás inerte, o volume do gás de exaustão da zona de condensação é tal que este pode ser uma fonte útil para a recuperação de energia. 57

De acordo com aalgumas formas de realização da invenção a energia é recuperadaa partir do gás de exaustão pressurizado da condensação. De um modo preferido a energia é recuperada sob a forma de trabalho. Nestas formas de realização, uma corrente de gás pressurizado compreendendo gás de exaustão da zona de condensação é transferida, directa ou indirectamente, para um dispositivo para a recuperação de energia como trabalho. Um dispositivo de recuperação de energia preferido é um expansor ou um dispositivo semelhante adaptado para receber um fluxo de gás sob pressão e equipado com lâminas capazes de serem rodadas pelo gás que flui, gerando-se assim trabalho útil noutros passos do processo ou fora do processo e um gás arrefecido sob pressão reduzida. 0 trabalho extraído a partir do gás pressurizado pode ser utilizado, por exemplo, para gerar electricidade utilizando um gerador ou para operar um compressor utilizado para comprimir ar ou fontes de oxigénio gasoso na oxidação em fase líquida ou outro equipamento que requer trabalho mecânico. Essa energia extraída pode ser utilizada em qualquer lado no processo ou em outros processos. Alternativamente, esta pode ser armazenada ou introduzida numa rede eléctrica para transmissão a outras localizações. 0 gás de exaustão que permanece após a recuperação da energia como trabalho pode ser ventilado, de um modo preferido, após ser submetido a tratamentos adicionais, por exemplo, condensação para remover água se presente em quantidades apreciáveis no gás de exaustão da zona de condensação, e depuração cáustica para remover bromo ou outros compostos que podem ser indesejáveis para libertação atmosférica. Se desejado, a recuperação da energia pode ser efectuada após depuração ou de outro modo tratamento do gás para remoção de componentes corrosivos. A remoção de componentes corrosivos antes da recuperação de energia pode ser benéfica ao deixar os componentes internos de um expansor ou outro 58 dispositivo de recuperação de energia a ser construído de materiais menos resistentes à corrosão que podem de outro modo ser preferidos; contudo, o tratamento para a remoção de tais componentes pode também reduzir a energia recuperável a partir do gás.

Como uma alternativa para recuperar energia a partir de um gás de exaustão de alta pressão da zona de condensação ou, de um modo mais preferido, como um passo adicional que precede a recuperação da energia como na forma de trabalho, como descrito acima, o gás de exaustão da condensação pode ser tratado para a remoção de compostos orgânicos e outros compostos combustíveis e componentes corrosivos. Esses tratamentos, nalgumas formas de realização, são particularmente úteis para recuperar quantidades menores de produtos de material de alimentação de por reagir e produtos reaccionais do ácido monocarboxílico solvente da oxidação que podem permanecer no gás de exaustão. Nas formas de realização da invenção em que a condensação do gás de alta pressão da separação inclui uma ou mais condensações a uma temperatura suficientemente baixa de forma a que a água no gás seja substancialmente e, de um modo preferido, de pelo menos 80%, as impurezas condensadas e voláteis, tais como álcoois inferiores e produtos reaccionais de ésteres do ácido monocarboxílico solvente são substancialmente retidos numa fase gasosa de exaustão por condensar que é suficientemente arrefecida, de um modo preferido, até uma temperatura na gama de cerca de 40 a cerca de 90 °C, o tratamento para recuperação de tais impurezas é facilitado porque o gás de exaustão não condensado da condensação está suficientemente arrefecido para utilização de agentes de depuração líquidos para recuperação. Noutras formas de realização o tratamento é benéfico para reduzir ou eliminar espécies orgânicas, tais como material de 59 alimentação por reagir e subprodutos de solvente se não removidos de outro modo, assim como subprodutos reaccionais de brometo de alquilo corrosivos de oxidações em fase liquida em que uma fonte de bromo é utilizada como promotor para o catalisador de oxidação em fase liquida e transportada para a fase de vapor de alta pressão gerada na oxidação em fase liquida e, por seu lado, para o gás de alta pressão removido da separação e o gás de exaustão removido da condensação. Será entendido que esses tratamentos possam afectar a quantidade de energia recuperável do gás de exaustão após condensação. Consequentemente, em formas de realização da invenção em que o gás de exaustão da zona de condensação é tratado antes da recuperação da energia na forma de trabalho, os tratamentos preferidos são realizados sem perda substancial de pressão ou volume do gás. Quando o gás de exaustão da zona de condensação tem um teor de água apreciável também é preferido que qualquer tal tratamento seja realizado sem condensação apreciável de água a partir do gás ou arrefecimento numa tal exensão que a recuperação de energia na forma de trabalho resulta numa significativa condensação de água. Em tais formas de realização o pré-aquecimento do gás tratado antes da recuperação da energia pode ser benéfico.

Em formas de realização da invenção compreendendo o tratamento de um gás de exaustão pressurizado da condensação para remoção de material de alimentação por reagir e subprodutos de solvente gerados na oxidação em fase liquida, tal como ésteres alquílicos inferiores do ácido monocarboxilico solvente, o tratamento é benéfico ao deixar retornar tais componentes à oxidação. 0 tratamento pode também reduzir a presença de tais impurezas em correntes de reciclagem do processo e níveis de equilíbrio em estado estacionário deste na operação global do 60 processo. 0 gás sob pressão não condensado removido da condensação pode ser feito contactar, de um modo preferido, a uma temperatura de cerca de 35 a cerca de 60 °C, com um agente de depuração liquido para proporcionar uma fase gasosa depurada com níveis reduzidos de material de alimentação aromático, solvente ou subprodutos de solvente e um produto líquido compreendendo o agente de depuração e enriquecida em, pelo menos, um de material de alimentação aromático por reagir e produtos de ácido monocarboxílico solvente ou os seus produtos reaccionais da oxidação em fase líquida tais como os seus álcoois e ésteres correspondentes com o solvente. 0 produto líquido é, de um modo preferido, feito retornar à zona reaccional num passo de oxidação em fase líquida. A depuração pode ser conseguida utilizando qualquer dispositivo de depuração e agentes de depuração adequados para entrar em contacto com uma corrente gasosa compreendendo o gás de exaustão de alta pressão da condensação para remover componentes voláteis, tais como material de alimentação por reagir, ácido monocarboxílico solvente e/ou seus subprodutos da oxidação do gás para uma fase líquida. Colunas de absorção de alta pressão com estrutura interna, tal como tabuleiros ou peças de enchimento, para promover o contacto entre os gases a serem depurados e o agente de depuração líquido são correntemente utilizados. Agentes de depuração adequados são materiais que são líquidos à temperatura do gás a ser depurado e, em que os materiais a serem recuperados possuem uma solubilidade substancial. Exemplos incluem álcoois inferiores de ácidos carboxí licosCi_8, tais como ácido acético, ácido propiónico, ácido butírico e semelhantes. Um agente de depuração preferido é o ácido monocarboxílico utilizado como solvente para a oxidação em fase líquida e suas misturas com água. Agentes de depuração adequados, equipamento e sua utilização para recuperação de componentes de efluente gasoso da 61 oxidação em fase líquida de materiais de alimentação aromáticos em ácidos carboxílicos aromáticos são descritos com mais detalhe no documento US 6143925. 0 gás de exaustão pressurizado do condensador, com ou sem tratamento prévio, como depuração de material de alimentação por reagir ou subprodutos de solvente como descrito acima, pode ser também tratado para remover materiais corrosivos ou outros materiais combustíveis. Embora possa ser empregue qualquer meio para essa remoção sem perda substancial da pressão e volume do gás, o gás é, de um modo preferido, submetido a um processo de oxidação e, de um modo muito preferido, a um processo de oxidação catalítica para a remoção de componentes orgânicos, combustíveis e corrosivos. Tais tratamentos compreendem, de um modo geral, o aquecimento de um gás não condensado sob pressão e compreendendo gás de exaustão sob pressão, removido da condensação ou após depuração ou outro tratamento, e oxigénio gasoso numa zona de combustão sob pressão não substancialmente inferior ao do gás pressurizado e a uma temperatura elevada eficaz para oxidar componentes orgânicos, combustíveis e corrosivos até um gás menos corrosivo ou mais ambientalmente compatível compreendendo dióxido de carbono e água. 0 aquecimento sob pressão com oxigénio gasoso é, de um modo preferido, conduzido na presença de um catalisador de oxidação adequado disposto dentro da zona de combustão, de modo a não interromper o fluxo do gás pressurizado através desta. 0 gás pressurizado pode, opcionalmente, ser submetido a pré-aquecimento antes da oxidação. 0 pré-aquecimento pode ser conseguido através de qualquer meio adequado, tal como por permuta de calor, injecção directa de vapor ou outros meios adequados. Opcionalmente, o tratamento de combustão pode também incluir a depuração de um gás pressurizado removido da combustão 62 para remover materiais acídicos, inorgânicos, tais como bromo e brometo de hidrogénio que são gerados por oxidação de brometos de alquilo presentes no gás de exaustão do condensador quando uma fonte de bromo é utilizada para oxidação em fase liquida como referido atrás.

Os catalisadores para a oxidação catalítica compreendem, de um modo geral, pelo menos, um elemento do grupo de transição da Tabela Periódica (IUPAC). Os metais do Grupo VIII são preferidos, com a platina, paládio e suas combinações e com um ou mais metais adicionais ou adjuvantes sendo especialmente preferidos. Esses metais catalisadores podem ser utilizados em formas compósitas, tal como óxidos. Tipicamente, os metais catalisadores estão dispostos num material de suporte ou portador de menor ou sem actividade catalítica mas com resistência e estabilidade suficientes para suportar o ambiente de oxidação de alta temperatura e pressão da zona de combustão. Materiais de suporte de catalisadores adequados incluem óxidos metálicos compreendendo um ou mais metais, exemplos dos quais incluem, mulite, espinelas, areia, sílica, alumina, alumina sílica alumina, titânia e zircónia. Várias formas cristalinas de tais materiais podem ser utilizadas, tais como alfa, gama, delta e eta aluminas, e rutiloanatásio titânias. As cargas de metal catalisador sobre composições de suporte são fracções adequadamente com várias percentagens em peso, com as cargas mais elevadas a serem preferidas para utilização quando se tratam gases com um teor significativo de vapor de água, tal como cerca de 20% vol ou mais. Podem ser utilizados catalisadores em qualquer configuração forma e dimensão adequadas. Por exemplo, o catalisador pode estar sob a forma de peletes, grânulos, anéis, esferas e semelhantes e, de um modo preferido, podem ser formados em ou dispostos numa configuração 63 estrutural rígida celular, em favo de mel, perfurada ou porosa para promover o contacto com os gases presentes na zona de combustão sem prejudicar o fluxo do gás através da zona. Exemplos específicos de catalisadores de oxidação catalíticos para o tratamento da combustão do gás de exaustão removido da condensação no tratamento do efluente gasoso de acordo com a invenção compreende cerca de um meio a cerca de um % em peso de paládio suportado num suporte monolítico de alumina.

Em formas de realização da invenção em que energia na forma de trabalho é recuperada de gás compreendendo gás de exaustão removido de uma zona de condensação e, especialmente, quando tal gás compreende água apreciável, e. g., pelo menos cerca de 5% vol, o gás pode opcionalmente ser aquecido para se precaver contra a presença de água liquida no gás dirigido para a recuperação de energia. Esse aquecimento pode ocorrer antes, após ou em combinação com outros tratamentos ou passos de tratamento, tais como oxidações térmicas ou catalíticas. Em tais formas de realização, o aquecimento pode ser conseguido através de qualquer técnica adequada, tal como por permuta de calor ou injecção directa de vapor ou outro gás aquecido. 0 aquecimento a cerca de 200 °C ou mais é eficaz para evitar a condensação da água, sendo preferidas temperaturas de cerca de 250 a cerca de 350 °C.

Além do gás de exaustão da zona de condensação que permanece após a condensação do gás de alta pressão removido da zona de separação, a condensação de acordo com um passo de tratamento do efluente gasoso do processo da invenção resulta na condensação de um líquido a partir do gás pressurizado. O líquido condensado compreende água de pureza substancial. Além da água, o condensado contém impurezas orgânicas compreendendo quantidades menores de ácido monocarboxilico solvente e vestígios de produtos reaccionais de álcool de baixo peso molecular e do ácido monocarboxilico solvente, ésteres de ácido monocarboxilico solvente e subprodutos de oxidação parcial ou intermédia do material de alimentação aromático. Os teores de água e de impurezas do condensado podem variar de certo modo dependendo da escolha e composições das correntes de reciclagem em várias formas de realização do processo da invenção. De um modo geral, contudo, o teor de água do líquido condensado é de, pelo menos, 94% em peso e, de um modo preferido, 96 a cerca de 98% em peso. 0 teor de ácido monocarboxilico solvente do condensado líquido é de cerca de 5% em peso ou menos e, de um modo preferido, não mais do que cerca de Ιέ a cerca de 3% em peso. Impurezas, tais como álcoois alifáticos inferiores e os seus ésteres do ácido monocarboxilico solvente formadas como ou a partir de produtos da reacção de oxidação do ácido monocarboxilico solvente e subprodutos de oxidação do material de alimentação aromático estão tipicamente a níveis a cerca de 1% em peso e, de um modo preferido, não superiores a cerca de 500 ppm em peso.

Os elevados níveis de água e baixos níveis de impurezas orgânicas do condensado líquido tornam o líquido adequado, mesmo sem necessidade de purificação adicional ou outro tratamento para reduzir os níveis de impurezas, para outras utilizações, incluindo não apenas líquidos de lavagens para separações sólido-líquido e refluxo ou líquidos de lavagem em separação de água e ácido monocarboxilico solvente numa fase de vapor de alta pressão a partir da oxidação em fase líquida, mas também como líquido compreendendo água em processos para produzir ácidos carboxílicos aromáticos purificados. Surpreendentemente, o condensado líquido é adequado, mesmo em processos à escala 65 comercial e sem tratamento ou purificação adicional, não apenas como um solvente de cristalização ou líquidos de lavagem para recuperações e separações de formas puras do produto de ácido carboxílico aromático, mas mesmo como solvente para soluções reaccionais de purificação compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezas dissolvidas num líquido compreendendo água. Consequentemente, em formas de realização preferidas no processo da invenção, o condensado líquido condensado a partir do gás de exaustão do condensador pressurizado sem o seu tratamento para remover impurezas orgânicas e compreendendo água e sendo substancialmente isento de impurezas orgânicas é direccionado para um processo ou passo de purificação de ácido carboxílico aromático e utilizado como solvente fresco ou de reposição para dissolver o produto de ácido carboxílico aromático em bruto ou impuro a ser purificado. Em tais formas de realização o processo da invenção não apenas reduz ou pode mesmo eliminar os requisitos de água desmineralizada ou outras fontes de água de elevada pureza utilizados em processos conhecidos de purificação de ácido carboxílico aromático, mas reduz também volumes dos líquidos efluentes do processo que de outro modo seriam tratados ou deitados fora como resíduos líquidos.

Em formas de realização da invenção compreendendo purificação ou produção de ácidos carboxílicos aromáticos purificados, pelo menos um passo de purificação compreende o contacto com hidrogénio a temperatura e pressão elevadas na presença de um catalisador compreendendo um metal catalisador de hidrogenação, uma solução reaccional de purificação compreendendo um líquido que compreende água e tem aí dissolvido ácido carboxílico aromático e impurezas para formar uma mistura reaccional liquida de purificação compreendendo o ácido carboxílico aromático e impurezas hidrogenadas dissolvidas num líquido compreendendo água. Em formas de realização preferidas, uma solução de reacção de purificação é formada dissolvendo num líquido compreendendo água um produto sólido em bruto recuperado da oxidação em fase líquida compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezas compreendendo subprodutos de oxidação do material de alimentação aromático para a oxidação. As formas puras do produto de ácido carboxílico aromático contendo níveis reduzidos de impurezas podem ser recuperadas a partir da mistura reaccional do líquido de purificação, de um modo preferido por cristalização e a forma pura resultante do produto pode ser separada de uma água-mãe de purificação líquida que permanece após recuperação da forma pura do produto e/ou de um ou mais líquidos compreendendo água, tais como solventes de cristalização e líquidos de lavagem. Pelo menos, um líquido compreendendo água que é utilizado na purificação compreende um líquido condensado compreendendo água, substancialmente isenta de impurezas orgânicas, recuperado a partir de uma zona de condensação no tratamento do efluente gasoso, como aqui descrito. De acordo com outra forma de realização preferida da invenção, a água-mãe da purificação a partir de, pelo menos, uma purificação é dirigida para o tratamento do efluente gasoso onde é utilizada como refluxo ou líquido de lavagem para uma zona de separação para separação substancial de ácido monocarboxílico solvente e vapores de água numa fase de vapor de alta pressão removida de uma oxidação em fase líquida.

Como indicado acima, os produtos de ácido carboxílico aromático obtidos por oxidação em fase líquida dos materiais de alimentação compreendendo compostos aromáticos com substituintes oxidáveis, também por vezes referidos como produto em bruto de ácido carboxílico aromático ou produto em bruto da oxidação em fase líquida, compreende ácido carboxílico aromático e um ou 67 mais intermediários ou subprodutos de oxidação. Embora composições químicas específicas de intermediários e subprodutos variem dependendo da composição do material de alimentação da oxidação, as condições reaccionais de oxidação e outros factores e, mesmo, para dados materiais de alimentação podem não ser totalmente conhecidas, estas são conhecidos como compreendendo um ou mais compostos carbonílicos aromáticos, tais como benzaldeídos, carboxibenzaldeídos, fluorenonas e antraquinonas, que provocam ou estão correlacionados com uma cor indesejável dos desejados produtos de ácido carboxílico aromático ou de poliésteres feitos destes e podem ser hidrogenados em espécies mais solúveis em solução aquosa do que os compostos carbonílicos aromáticos e ácido carboxílico aromático ou em espécies com menos cor ou tendências para formação de cor. Os produtos de ácido carboxílico aromático impuros preferidos a serem purificados de acordo com a invenção são produtos em bruto compreendendo ácido carboxílico aromático e subprodutos produzidos pela oxidação em fase líquida de material de alimentação numa oxidação em fase líquida e, de um modo muito preferido, processos contínuos em que a oxidação em fase líquida e os passos de purificação são integrados de forma a que um produto sólido em bruto da oxidação em fase líquida seja um material de partida para a purificação. Contudo, será também entendido que o material de partida para a purificação possa ser ou inclua um produto impuro compreendendo um ácido carboxílico aromático e impurezas de carbonilo aromático como descrito acima, quer esteja presente quer seja gerado como subprodutos de uma oxidação em fase líquida integrada ou não integrada de material de alimentação aromático ou de outros processos ou fontes. Deste modo, a invenção inclui formas de realização em que um material de partida de um produto de ácido carboxílico aromático impuro para purificação compreende ácido carboxílico 68 aromático e, pelo menos, uma impureza de carbonilo aromático que forma um produto aromático hidrogenado substituído com carbonilo com maior solubilidade na solução aquosa ou menos cor ou tendência para a formação de cor do que a impureza de carbonilo aromático não hidrogenado.

Quantidades menores de ácido monocarboxilico solvente, tal como o solvente residual que permanece no produto em bruto a partir de um passo de oxidação em fase liquida podem também estar presentes no produto de ácido carboxilico aromático impuro submetido a purificação. Quantidades que variam de várias centenas a milhares de ppm em peso como correntemente presentes em produtos de oxidações em fase liquida à escala comercial não afectam negativamente a purificação de acordo com o processo da invenção. De um modo muito preferido, o teor de ácido monocarboxilico solvente de um produto de ácido monocarboxilico aromático a ser purificado não excede cerca de 10% em peso.

Com maior detalhe, um passo de purificação preferido de acordo com a invenção compreende a dissolução num liquido compreendendo água de, pelo menos, uma porção que, de um modo muito preferido, compreende um líquido condensado que foi condensado a partir do tratamento do efluente gasoso, como aqui descrito e compreendendo água substancialmente isenta de impurezas orgânicas, um produto sólido compreendendo ácido carboxilico aromático e impurezas para formar uma solução de reacção de purificação, o contacto da solução de purificação a temperatura e pressão elevadas com hidrogénio na presença de um catalisador de hidrogenação para formar uma mistura reaccional líquida de purificação, recuperação a partir da mistura reaccional líquida de purificação de um produto sólido purificado compreendendo ácido carboxilico aromático com níveis 69 reduzidos de impurezas e separação de uma água-mãe de purificação liquida aquosa compreendendo subprodutos de oxidação, seus produtos de hidrogenação e suas combinações a partir do produto purificado sólido recuperado. A hidrogenação dos ácidos carboxilicos aromáticos impuros para reduzir os níveis de impureza é realizada com o ácido impuro em solução aquosa. 0 líquido condensado que foi condensado a partir do gás de alta pressão da separação sem tratamento para remvoer as impurezas orgânicas em, pelo menos, um passo de tratamento do efluente gasoso, como aqui descrito, é um solvente preferido para a solução de purificação. 0 fornecimento do líquido condensado directamente a partir da condesação e sem tratamentos adicionados ou intermédios para a remoção de subprodutos ou outras impurezas é preferido em operações em contínuo e de processo integrado para evitar custos, complexicidades e equipamento adicional para manuseamento adicional, armazenamento ou tratamento do líquido condensado, embora seja entendido que tais tratamentos adicionados do condensado líquido, embora desnecessários para tornar o condensado líquido adequado como solvente para a purificação, não sejam excluídos. De um modo semelhante, embora desnecessário para obter um líquido com pureza suficiente para utilização como solvente de purificação de acordo com a invenção, será entendido que a invenção contemple a utilização de condensado líquido da condensação em combinação com água desmineralizada ou outras fontes de água purificada. De um modo preferido o condensado líquido recuperado da condensação de um gás de alta pressão a partir da separação sem o seu tratamento para remover impurezas orgânicas de acordo com a invenção constitui até, pelo menos, cerca de 50% do solvente para a 70 solução da reacção de purificação e, de um modo mais preferido, de cerca de 80 a cerca de 100%.

As concentrações no solvente de purificação do ácido carboxilico aromático impuro a ser tratado num passo de purificação são, geralmente, suficientemente baixas de forma a que o ácido impuro seja suficientemente dissolvido e suficientemente elevadas para operações de processo práticas e utilização e manuseamento eficientes do liquido utilizado como solvente e permanecendo como água-mãe da purificação após recuperação de uma forma pura do ácido carboxilico aromático com reduzidas impurezas a partir de misturas reaccionais de purificação. Adequadamente, soluções compreendendo de cerca de 5 a cerca de 50 partes em peso de ácido carboxilico aromático impuro por cem partes em peso da solução a temperaturas de processo proporcionam uma solubilidade adequada para operações práticas. Soluções reaccionais de purificação preferidas contêm de cerca de 10 a cerca de 40% em peso e, de um modo mais preferido, cerca de 20 a cerca de 35% em peso, de ácido carboxilico aromático impuro às temperaturas utilizadas para purificação através de hidrogenação catalítica.

Catalisadores adequados para utilização em reacções de hidrogenação de purificação compreendem um ou mais metais possuindo actividade catalítica para hidrogenação de impurezas em produtos de ácido carboxilico aromático impuro, tais como intermediários de oxidação e subprodutos e/ou espécies carbonílicas aromáticas. O catalisador metálico é, de um modo preferido, suportado ou transformado num material de suporte que é insolúvel em água e não reactivo com ácidos carboxílicos aromáticos sob condições do processo de purificação. Metais catalisadores adequados são os metais do Grupo VIII da Tabela 71

Periódica dos Elementos (versão IUPAC), incluindo paládio, platina, ródio, ósmio, ruténio, irido e suas combinações. Paládio ou combinações desses metais que incluam paládio são muito preferidos. Carbonos e carvões com áreas superficiais de várias centenas ou milhares de m2/g de área superficial e suficiente resistência física e resistência ao atrito para utilização prolongada sob condições operacionais são suportes preferidos. As cargas de metal não são críticas mas cargas preferidas a nível prático são de cerca de 0,1% em peso a cerca de 5% em peso com base no peso total do suporte e metal ou metais catalisadores. Catalisadores preferidos para a conversão das impurezas em produtos de ácido carboxílico aromático impuros compreendendo ácido tereftálico em bruto obtidos pela oxidação em fase líquida de um material de alimentação compreendendo para-xileno contêm de cerca de 0,1 a cerca de 3% em peso e, de um modo mais preferido, de cerca de 0,2 a cerca de 1% em peso de metal de hidrogenação. Para tais casos o metal compreende, de um modo muito preferido, paládio.

Para aplicações práticas, o catalisador é, de um modo muito preferido, utilizado em forma de partículas, por exemplo, em peletes, extrudidos, esferas ou grânulos, embora outras formas sólidas possam também ser adequadas. A dimensão de partícula do catalisador é seleccionada de forma a que um leito de partículas de catalisador seja facilmente mantido num reactor de purificação adequado mas permita o fluxo da mistura reaccional de purificação através do leito sem queda de pressão indesejável. Dimensões de partícula médias preferidas são tais que as partículas catalíticas passem através de um peneiro de malha 2 mas sejam retidos num peneiro de malha 24 (Série de Peneiros U.S.) e, de um modo mais preferido, através de um 72 peneiro de malha 4 mas com retenção num peneiro de malha 12 e, de um modo muito preferido, um peneiro de malha 8. 0 contacto da solução aquosa reaccional da purificação com hidrogénio na presença de catalisador para purificação é realizado a temperaturas e pressões elevadas. As temperaturas variam de cerca de 200 a cerca de 370 °C, com cerca de 225 a cerca de 325 °C sendo preferido e cerca de 240 a cerca de 300 °C sendo muito preferido. A pressão está a um nivel suficiente para manter uma fase liquida compreendendo a solução aquosa reaccional. A pressão total é, pelo menos, igual a, e de um modo preferido excede, a soma das pressões parciais do hidrogénio gasoso introduzido no processo e do vapor de água que é removida por ebulição da solução reaccional aquosa à temperatura de operação. Pressões preferidas são de cerca de 35 e, de um modo mais preferido, cerca de 70 a cerca de 105 kg/cm2. A solução reaccional aquosa de purificação é feita contactar com hidrogénio gasoso sob condições de hidrogenação como descrito acima num vaso reaccional adequado capaz de suportar temperaturas e pressões reaccionais e também a natureza acidica do seu conteúdo liquido. Uma configuração de reactor preferida é um reactor cilíndrico com um eixo substancialmente central que, quando o reactor é posicionado para utilização no processo, é verticalmente disposto. Podem ser utilizados reactores de fluxo ascendente e descendente. O catalisador está tipicamente presente no reactor em um ou mais leitos fixos de partículas mantidos com um suporte mecânico para manter as partículas do catalisador no leito ao mesmo tempo que se permite uma passagem nestas relativamente livre da solução reaccional. Um leito de catalisador único é frequentemente preferido embora leitos múltiplos do mesmo ou diferente catalisador ou um leito 73 único em camadas com diferentes catalisadores, por exemplo, no que respeita ao tamanho de partícula, metais catalisadores de hidrogenação ou cargas metálicas, ou com catalisador e outros materiais, tais como abrasivos para proteger o catalisador, podem ser também utilizados e podem proporcionar benefícios. Suportes mecânicos na forma de malhas planas ou uma rede formada a partir de arames paralelos adequadamente espaçados são correntemente empregues. Outros meios de retenção do catalisador adequados incluem, por exemplo, uma malha Johnson tubular ou uma placa perfurada. Os componentes internos e as superfícies do reactor e do suporte mecânico para o leito do catalisador são construídos de materiais que são adequadamente resistentes à corrosão por contacto com a solução reaccional acídica e a mistura de produto da reacção. Muito adequadamente, suportes para os leitos de catalisador têm aberturas de cerca de 1 mm ou menos e são construídos de metais, tais como aço inox, titânio e Hastelloy C.

Em formas de realização preferidas da invenção, a solução aquosa de ácido carboxílico aromático impuro a ser purificada é adicionada ao vaso reaccional a temperatura e pressão elevadas numa posição no ou próximo do topo do vaso reaccional e a solução flui descendentemente através do leito catalisador contido no vaso reaccional na presença de hidrogénio gasoso, em que as impurezas são reduzidas com hidrogénio, em muitos casos em produtos hidrogenados com maior solubilidade na mistura reaccional do que o ácido carboxílico aromático desejado ou com menos cor ou tendência de formação de cor. Num tal modo preferido, uma mistura reaccional de purificação líquida compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezas hidrogenadas é removida do vaso reaccional numa posição em ou próxima da parte inferior do reactor. 74

Os reactores utilizados para purificação podem ser operados de vários modos. Num modo, um nível pré-determinado de líquido é mantido no reactor e, para uma dada pressão do reactor, é alimentado hidrogénio com um caudal suficiente para manter o nível pré-determinado de líquido. A diferença entre a pressão real do reactor e a pressão de vapor da solução de purificação vaporizada presente no espaço da cabeça do reactor é a pressão parcial de hidrogénio no espaço da cabeça. Alternativamente, o hidrogénio pode ser alimentado misturado com gás inerte, tal como azoto ou vapor de água, caso em que a diferença entre a pressão real do reactor e a pressão de vapor da solução de purificação vaporizada presente, é a pressão parcial combinada do hidrogénio e do gás inerte misturado com este. Em tais casos a pressão parcial de hidrogénio pode ser calculada a partir das quantidades relativas conhecidas de hidrogénio e gás inerte presente na mistura.

Noutro modo operacional, o reactor pode ser cheio com a solução reaccional líquida aquosa, pelo que, não existe essencialmente espaço para vapor mas borbulha-se hidrogénio no topo ou na cabeça do reactor que se expande ou contrai em dimensão para proporcionar volume na cabeça do reactor de forma a que o hidrogénio adicionado ao reactor seja dissolvido na solução reaccional de purificação que entra. Numa tal forma de realização, o reactor funciona como um sistema hidraulicamente cheio com hidrogénio dissolvido sendo alimentado ao reactor por um controlo de fluxo. A concentração do hidrogénio em solução pode ser modulada ajustando o caudal de hidrogénio fornecido ao reactor. Se desejado, um pseudo-valor da pressão parcial do hidrogénio pode ser calculado a partir da concentração do hidrogénio na solução que, por sua vez, pode ser correlacionada com o caudal de hidrogénio para o reactor. 75

Quando se trabalha de forma a que o controlo do processo seja efectuado ajustando a pressão parcial do hidrogénio, a pressão parcial do hidrogénio no reactor está, de um modo preferido, na gama de cerca de meio a cerca 15 kg/cm2 ou superior, dependendo da pressão do reactor, dos niveis de impurezas do ácido carboxilico aromático impuro, actividade e idade do catalisador e outras considerações conhecidas pelos especialistas na matéria. Em modos de funcionamento envolvendo o ajuste directo da concentração de hidrogénio na solução de alimentação, a solução é habitualmente inferior à de saturação no que respeita ao hidrogénio, e o próprio reactor está hidraulicamente cheio. Deste modo, um ajuste do caudal de hidrogénio ao reactor resultará no controlo desejado da concentração de hidrogénio na solução. A velocidade espacial, expressa em peso de ácido aromático impuro na solução reaccional de purificação por peso de catalisador por hora, durante a hidrogenação é tipicamente de cerca de 1 hora-1 a cerca de 25 horas-1 e, de um modo preferido, cerca de 2 horas-1 a cerca de 15 horas-1. 0 tempo de residência da corrente liquida de purificação no leito de catalisador varia dependendo da velocidade espacial.

As formas puras de produto de ácido carboxilico aromático com niveis reduzidos de impurezas em relação ao produto de ácido carboxilico aromático bruto ou impuro utilizado para preparação da solução de purificação são recuperadas da mistura reaccional de purificação liquida. A mistura reaccional de purificação, compreendendo o solvente reaccional aquoso tendo ai dissolvido ácido carboxilico aromático e impurezas aromáticas hidrogenadas possuindo maior solubilidade no liquido reaccional aquoso que os seus precursores desidrogenados, é arrefecido para separar uma 76 forma pura do ácido carboxílico aromático sólido com impurezas reduzidas a partir da mistura reaccional, deixando água-mãe de purificação líquida possuindo impurezas hidrogenadas aí dissolvidas. A separação é correntemente conseguida arrefecendo até uma temperatura de cristalização que seja suficientemente baixa para que ocorra a cristalização do ácido carboxílico aromático, produzindo-se assim cristais dentro da fase líquida. A temperatura de cristalização é suficientemente elevada de forma a que as impurezas dissolvidas e os seus produtos de redução que resultam da hidrogenação permaneçam dissolvidos na fase líquida. As temperaturas de cristalização variam geralmente até 160 °C e, de um modo preferido, a cerca de 150 °C. Em operações contínuas, a separação compreende normalmente a remoção da mistura reaccional de purificação líquida a partir do reactor de purificação e cristalização do ácido carboxílico aromático em um ou ou mais vasos de cristalização. Quando realizada numa série de passos ou em vasos de cristalização separados, as temperaturas nos diferentes passos ou vasos podem ser as mesmas ou diferentes e, de um modo preferido, diminuem de um dado passo ou vaso para o seguinte. A cristalização resulta também tipicamente na expansão do líquido da mistura reaccional do líquido de purificação que pode ser recuperado por condensação e reciclado para uma ou mais purificações, um ou mais passos de cristalização a montante ou, em formas de realização preferidas da invenção, para a separação do ácido monocarboxílico solvente e vapor de água numa fase de vapor de alta pressão a partir da oxidação em fase líquida. O líquido compreendendo água, que compreende, de um modo preferido, líquido condensado compreendendo água, substancialmente isenta de impurezas orgânicas, recuperado de um gás de alta pressão a partir da separação do ácido monocarboxílico solvente e vapores de água numa fase de vapor de alta pressão de uma oxidação em 77 fase líquida sem o tratamento do referido gás de alta pressão para remover as impurezas orgânicas é, de um modo preferido, adicionado ao produto cristalizado recuperado a partir de uma mistura reaccional líquida de purificação recuperada em cristalizações em vários passos directamente ou, de um modo mais preferido, indirectamente em um ou mais líquidos de lavagem para o produto cristalizado.

Depois disto, o produto de ácido carboxilico aromático purificado cristalizado é separado da água-mãe da purificação, incluindo impurezas hidrogenadas aí dissolvidas. A separação do produto cristalizado é, correntemente, conduzida por centrifugação ou por filtração. Uma separação preferida compreende a filtração com pressão de uma pasta aquosa de formas puras de ácido carboxilico aromárico e lavagem do bolo de filtração que resulta da filtração com um líquido compreendendo água, como descrito o documento US 5175355. 0 líquido condensado do tratamento do efluente gasoso como aqui descrito é um líquido compreendendo água preferido para utilização como líquido de lavagem da forma pura de ácido carboxilico aromático. A purificação da água-mãe que permanece após recuperação do ácido carboxilico aromático purificado sólido a partir da mistura reaccional de purificação compreende água e derivados hidrogenados de subprodutos ou impurezas presentes no material de partida de ácido carboxilico aromático impuro. A água-mãe inclui também correntemente quantidades menores de ácido carboxilico aromático que permanecem em solução. Esses derivados hidrogenados incluem compostos adequados para conversão em ácido carboxilico aromático por oxidação em fase líquida e, consequentemente, em formas de realização preferidas da invenção, pelo menos uma porção desses derivados hidrogenados é 78 transferida directa ou indirectamente para uma oxidação em fase liquida. 0 ácido carboxilico aromático residual presente na água-mãe pode também ser transferido directa ou indirectamente para a oxidação de fase liquida após separação de, ou de um modo mais preferido, em conjunto com, tais derivados hidrogenados. A transferência de tais derivados e ácido carboxilico aromático para a oxidação é adequadamente conseguida dirigindo, pelo menos, uma porção de uma água-mãe da purificação que permanece após separação de uma forma pura sólida de ácido carboxilico aromático para um passo de oxidação em fase liquida. 0 teor de água da água-mãe de purificação pode perturbar o equilíbrio da água na oxidação a menos que a água da água-mãe da purificação dirigidas para oxidação seja contabilizada noutras correntes que podem ser retornadas para a oxidação. A transferência das impurezas hidrogenadas numa água-mãe de purificação só ou, de um modo preferido, em combinação com ácido carboxilico aromático presente na água-mãe, para a oxidação em fase líquida é, de um modo preferido, conseguida sem perturbar o equilíbrio da água na oxidação. De um modo mais preferido, pelo menos, uma porção e, de um modo muito preferido, substancialmente toda a água-mãe líquida que permanece após separação do ácido carboxilico aromático purificado sólido da mistura reaccional de purificação líquida é transferida directa ou indirectamente para uma zona de separação do tratamento de efluente gasoso de uma fase de vapor de alta pressão removida da oxidação de acordo com a invenção, em que é utilizada como líquido de refluxo. Por exemplo, se uma ou mais colunas de destilação são utilizadas para separação do ácido monocarboxílico solvente numa fase de vapor de alta pressão gerada por oxidação em fase líquida do material de alimentação aromático, a água-mãe de purificação pode ser utilizada na totalidade ou em parte como refluxo para uma ou mais colunas. A água presente na água-mãe adicionada como 79 refluxo é substancialmente vaporizada, entrando na fase de vapor na torre, com a água retida na fase de vapor que sai da torre a tornar-se parte do gás pressurizado da separação. Os componentes de alto teor de ebulição da água-mãe, incluindo impurezas hidrogenadas, tais como subprodutos da oxidação em fase liquida do material de alimentação aromático para a oxidação e ácido carboxilico aromático se presente, permanecem substancialmente na fase liquida e podem ser feitos retornar directamente ou indirectamente para uma mistura reaccional de oxidação em fase liquida, por exemplo, como parte da fase liquida rica em ácido monocarboxilico solvente que resulta da separação ou numa corrente separadamente removida da separação.

As configurações do reactor de purificação e do leito de catalisador e os detalhes de funcionamento e de cristalização e as técnicas de recuperação do produto e equipamento útil no processo de acordo com a invenção são descritos com mais detalhe nos documentos US 3584039, US 4626598, US 4629715, US 4783181, US 4892972, US 5175355, US 5354898, US 5362908 e US 5616792. A Fig. 1 ilustra com mais detalhe um dispositivo de acordo com a invenção e para operação de processos para a produção de ácidos carboxilicos aromáticos de acordo com a invenção. O dispositivo compreende um vaso reaccional possuindo um ventilador para remover vapor da cabeça do reactor; um dispositivo de separação capaz de separar substancialmente ácido monocarboxílicoCi-s e vapores de água numa mistura gasosa sob pressão compreendendo o ácido monocarboxilico e água, estando o dispositivo de separação em comunicação de fluido com o vaso reaccional de modo a receber uma fase de vapor de alta pressão removida a partir do ventilador no vaso reaccional; o meio de condensação em comunicação de fluido com o dispositivo de 80 separação adaptado para extrair energia a partir de um gás de alta pressão condensando, pelo menos, uma porção do gás de alta pressão sem o seu tratamento para remover impurezas orgânicas e permutando calor com, pelo menos, um material dissipador de calor; e meio para direccionar líquido condensado que foi condensado do gás de alta pressão a partir do meio de condensação para, pelo menos, um vaso de um dispositivo de purificação de ácido carboxílico aromático. A figura apresenta também uma forma de realização preferida em que o dispositivo inclui também um expansor em comunicação de fluido com o meio de condensação para recuperar energia a partir de um gás de exaustão sob pressão removido do meio de condensação.

Uma forma preferida do dispositivo, representada também na figura, compreende um vaso reaccional preparado para uma pressão que define um volume interior substancialmente encerrado adaptado para conter uma mistura reaccional líquida e um vapor da cabeça e compreendendo, pelo menos, uma coluna compreendendo, pelos menos, uma entrada para introduzir um líquido no volume interior, pelo menos, uma entrada para introduzir um gás compreendendo oxigénio e sob pressão no volume interior, pelo menos, uma saída de produto líquido para remover do volume interior um produto compreendendo um líquido ou pasta de um sólido num líquido e, pelo menos, um ventilador para remover um efluente gasoso de alta pressão do volume interior; um dispositivo de separação em comunicação de fluido com o vaso reaccional para receber no dispositivo um efluente gasoso de alta pressão removido a partir de, pelo menos, um ventilador ao vaso reaccional e compreendendo, pelo menos, uma entrada de vapor adaptada para receber um efluente gasoso de alta pressão na coluna numa fase de vapor de alta pressão que aí passa, pelo menos uma entrada de líquido adaptada para receber líquido de 81 refluxo num fluxo de líquido refluxante na coluna em contra-corrente para o fluxo de vapor de alta pressão, meios dentro da coluna e entradas de vapor e líquido posicionadas intermediamente e proporcionando uma superfície para o contacto das fases de vapor e líquida dentro da coluna de forma a que uma fase de vapor de alta pressão compreendendo ácido monocarboxílicoCi-s gasoso e vapor de água recebido na coluna é separado numa fase líquida rica no ácido monocarboxílicoCi-s mas pobre em água e um gás de alta pressão compreendendo água e não mais do que, cerca de 10% do ácido monocarboxí licoCi-8 no efluente gasoso de alta pressão recebido na coluna, pelo menos uma saída de líquido para remover o líquido e, pelo menos, um ventilador localizado acima da entrada de líquido para remoção da coluna do gás de alta pressão compreendendo água; pelo menos um meio de condensação em comunicação de fluido com o dispositivo de separação para receber um gás de alta pressão compreendendo água compreendendo, pelo menos, uma entrada de gás adaptada para receber o gás de alta pressão compreendendo água, pelo menos um ventilador adaptado para remover um gás de exaustão de alta pressão do meio de condensação, meio de transferência de calor para permutar calor entre um gás de alta pressão introduzido no meio de condensação e um meio de transferência de calor e condensar a partir do gás um líquido compreendendo água; e meio para direccionar o líquido compreendendo água recuperado no meio de condensação para um ou mais receptáculos de líquido num dispositivo para purificar ácido carboxílico aromático.

Referindo à Fig. 1, o vaso 10 da reacção de oxidação compreende um invólucro substancialmente cilíndrico que define um volume interior substancialmente encerrado. Em utilização, uma porção inferior do volume interior contém um corpo 82 reaccional líquido enquanto um efluente gasoso reaccional da cabeça é contido numa porção do volume interior acima do nível do líquido. 0 volume interior está em comunicação com o exterior do vaso reaccional através de uma pluralidade de entradas, tais como as representadas em 12a, b, c e d através das quais o material de alimentação aromático liquido, solvente e formas solúveis de catalisador são introduzidos a partir dos vasos de carga líquidos (não mostrado) e ar comprimido ou outra fonte de oxigénio gasoso é introduzido a partir de um compressor ou outro dispositivo adequado (não mostrado) através de linhas de transferência adequadas (como em 13 que está em comunicação de fluido com a entrada 12a). As entradas estão, de um modo preferido, dispostas de forma a que os componentes líquidos e gasosos sejam introduzidos por baixo do nível do líquido no interior do vaso. 0 vaso reaccional inclui também, pelo menos, uma saída, como em 14, para remover do interior uma mistura reaccional em fase líquida que inclui um produto em bruto compreendendo ácido carboxílico aromático e subprodutos de oxidação, estando o mesmo tipicamente presente em solução no líquido ou como partículas sólidas suspensas ou misturadas no líquido ou ambos, dissolvidas e suspensas no líquido. 0 vaso 10 reaccional compreende também, pelo menos, um ventilador ou saída 16 para a remoção do interior do vaso uma fase de vapor de alta pressão evaporada a partir do corpo reaccional líquido. 0 ventilador 16 é, de um modo preferido, posicionado para corresponder a uma porção superior do vaso quando este está em posição para utilização no processo.

Uma concepção de vaso reaccional preferido é um vaso substancialmente cilíndrico possuindo um eixo central que se prolonga substancialmente verticalmente quando o vaso está posicionado para utilização no processo. 0 vaso é adaptado para 83 utilização com um mecanismo de agitação, tal como o representado em 18 com o veio 20 possuindo um ou mais impulsores 22 e 24 montados neste e capazes de serem rodados dentro do interior do vaso reaccional para agitar a mistura reaccional liquida presente no vaso, durante a utilização do processo. Em formas de realização preferidas da invenção, pelo menos dois impulsores ou características de mistura são montados no veio para misturar os componentes gasosos e líquidos dentro do corpo reaccional líquido sem afectar negativamente a sedimentação dos sólidos em porções inferiores do vaso. Os impulsores axiais de fluxo, geralmente configurados como propulsores, misturadores radiais de fluxo, tais como turbinas de disco com lâminas planas e discos dispersores, elementos de mistura de faixa helicoidal, turbinas de lâminas inclinadas com lâminas inclinadas para fluxo ascendente ou descendente, misturadores do tipo âncora proporcionando predominantemente fluxo tangencial e outras configurações, são adequados para misturar o sistema reaccional da reacção de oxidação em fase líquida e, de um modo preferido, são utilizados em várias combinações para contar com o maior teor de sólidos nas regiões mais baixas da mistura reaccional líquida, o maior teor de gás nas regiões superiores e outras características da mistura reaccional em fase líquida que podem variar ao longo do corpo líquido. Outras concepções são descritas no documento US 5198156, que descreve elementos de mistura com lâminas rotativas que se prolongam radialmente montadas num rotor plano e possuindo uma configuração em lâmina oca com um bordo de ataque descontínuo, um bordo de fuga contínuo, ausência de superfícies côncavas externas e uma extremidade exterior aberta e, de um modo preferido, utilizada em conjunção com um tubo ou um aspersor de gás perfurado vertical para a distribuição de gás e no documento US 5904423, que descreve um misturador em que os elementos de agitação são 84 montados num ângulo a jusante num veio rotativo central e têm a forma de cunha na direcção do movimento através do líquido, com extremidades interiores radiais do bordo de fuga das lâminas inclinadas para fora na direcção do movimento das lâminas e utilizado com características para introduzir um gás por baixo dos elementos de agitação numa cavidade central formada por um disco cónico numa extremidade do veio.

Pelo menos, aquelas porções do vaso reaccional, veio agitador e elementos de mistura que contactam a mistura reaccional líquida e o gás da cabeça na utilização do processo são construídas de materiais substancialmente resistes à corrosão. Exemplos incluem metal titânio, e ligas e aços inox duplex. 0 metal titânio é preferido. 0 vaso reaccional está em comunicação de fluido com um dispositivo de separação de forma a que um gás da cabeça de alta pressão removido do vaso através de, pelo menos, um ventilador do gás da cabeça como em 16, é recebido no dispositivo de separação. 0 dispositivo de separação é concebido de forma a que em operação seja capaz de separar substancialmente vapor de ácido monocarboxílicoCi_8 de vapor de água no gás da cabeça do reactor de oxidação de alta pressão introduzido no dispositivo, de forma a que uma fase líquida rica em ácido monocarboxílico e um gás da cabeça da separação de alta pressão substancialmente isentos do ácido mas ricos em vapor de água são formados. Uma coluna ou torre projectada para suportar pressão ou uma série de colunas ou torres, equipadas com, pelo menos, uma entrada para receber um gás de alta pressão, pelo menos uma entrada para introdução de líquido de refluxo, pelo menos uma saída para remover um gás 85 de alta pressão da separação e uma zona de fraccionamento compreendendo uma estrutura interna proporcionando superfície para promover a transferência de massa entre o gás que flui em contra-corrente e as fases líquidas suficiente para proporcionar pratos teóricos de equilíbrio adequados para separação do ácido monocarboxí lico solvente e água na fase de vapor é um dispositivo de separação preferido. De um modo preferido, o dispositivo é concebido para introdução de uma entrada de gás numa porção inferior da coluna ou torre e introdução de líquido de refluxo em uma ou mais localização superior em relação à entrada de gás e com uma zona de f raccionamento posicionada intermediamente de forma a que o fluxo em contra-corrente através desta, resulte numa passagem ascendente da fase de vapor e num fluxo descendente, por acção da força da gravidade, de líquido fornecido como refluxo e condensado a partir da fase de vapor ascendente. Características adicionais de uma tal torre ou coluna pode compreender um ou mais orifícios de saída ou entrada para remoção ou adição de uma ou mais correntes gasosas ou líquidas, por exemplo, remoção de um líquido rico em ácido monocarboxílico solvente separado da fase de vapor. 0 dispositivo de separação pode ser também proporcionado com um sistema de reaquecimento ou outro meio adequado para fornecer calor suplementar, embora tal meio não seja normalmente necessário quando uma fase de vapor de alta pressão a partir de um vaso reaccional de oxidação em fase líquida é introduzida substancialmente directamente no dispositivo ou, de outro modo, sem arrefecimento apreciável por causa do reactor de oxidação servir eficazmente como sistema de reaquecimento devido à natureza exotérmica da reacção de oxidação. Em formas de realização preferidas, a associação directa ou uma ligação próxima do reactor de oxidação e de um dispositivo de separação 86 são efectuadas por ligação directa ou por tubagem preparada para pressão adequada ou outras condutas, entre um ou mais ventiladores no vaso reaccional de oxidação e uma ou mais entradas de gás para um dispositivo de separação, de forma a que a fase de vapor sob condições reaccionais em fase liquida seja removida do vaso reaccional e introduzida no dispositivo de separação às mesmas ou, substancialmente, às mesmas, temperatura e pressão que na zona reaccional.

De um modo preferido, o dispositivo de separação é capaz de separar vapores de água e de ácido monocarboxilico solvente no gás de alta pressão introduzido no dispositivo, de forma a que a fase liquida com, pelo menos cerca de 60 a 85 partes em peso de ácido monocarboxilico solvente por cem partes em peso do liquido e um gás de alta pressão contendo cerca de 45 a 65 partes em peso de água por cem partes em peso do gás, sejam formados. Para se conseguir tal separação, a zona de fraccionamento do dispositivo de separação é configurada com uma pluralidade de pratos de equilíbrio teóricos, tal como pode ser proporcionado por tabuleiros internos, enchimento estruturado, combinações de tabuleiros e leitos de enchimento ou outra estrutura ou suas combinações proporcionando superfícies dentro do interior do dispositivo para transferência de massa entre as fases gasosa e líquida presentes no dispositivo. Pelo menos 20 pratos teóricos de equilíbrio são preferidos para tais separações. A eficiência da separação aumenta com o aumento de pratos teóricos de equilíbrio, sendo as outras coisas iguais, pelo que não existe um limite superior teórico para o número de pratos de equilíbrio que podem ser incluídos no dispositivo de separação utilizado de acordo com a invenção. Contudo, para fins práticos, a separação de forma a que um gás de saída do dispositivo de separação contém 10% em peso ou menos do teor de ácido monocarboxilico 87 solvente da entrada da fase de vapor no dispositivo pode ser conseguida com, pelo menos cerca de 20 pratos teóricos de equilíbrio, e níveis de separação para lá dos proporcionados por cerca de 70 dos tais pratos tornam os pratos adicionais não práticos ou economicamente ineficientes.

Um dispositivo de separação preferido com enchimento estruturado tem, pelo menos, cerca de 3 leitos ou zonas de enchimento e, de um modo mais preferido, cerca de 4 a cerca de 6 de desses leitos, para proporcionar uma superfície adequada e pratos teóricos de equilíbrio para separação. Um exemplo de um material de enchimento adequado é o enchimento estruturado Flexipac, que é disponibilizado pela KGGP LLC sob a forma de folhas finas de metal ondulado disposto numa disposição cruzada para criar canais de fluxo e de forma a que as suas intersecções criem pontos de mistura para as fases líquida e vapor. Um dispositivo de separação preferido com tabuleiros inclui 30 a cerca de 90 tabuleiros, pelo menos, cerca de 70% dos quais estão posicionados entre uma entrada para o gás de alta pressão introduzido no dispositivo de separação a partir do vaso reaccional, e uma entrada de líquido de refluxo. Tabuleiros sob a forma de peneiro ou pratos de campânula são preferidos e, de um modo preferido, possuem eficiências de separação de cerca de 30 a cerca de 60%. O número de tabuleiros para um dado número de pratos teóricos de equilíbrio pode ser calculado dividindo o número de pratos pela eficiência dos tabuleiros.

Na utilização do processo, as fases gasosa e líquida introduzidas no dispositivo de separação de aí presentes estão a temperaturas elevadas e incluem água, ácido monocarboxílico solvente e outros componentes corrosivos, por exemplo, compostos de bromo e seus produtos de desassociação, tal como brometo de hidrogénio que estão presentes num gás da cabeça da reacção de oxidação quando o catalisador utilizado para a oxidação inclui uma fonte de bromo. Por isso, em formas de realização preferidas da invenção, a estrutura interna e outras caracteristicas do dispositivo de separação que contactam gases e líquidos durante a operação do processo são construídas com metais adequados para resistirem à corrosão e outros danos devidos a esse contacto. 0 metal titânio é um material preferido de construção dessas superfícies, incluindo tabuleiros, enchimento ou outras estruturas da zona de fraccionamento. As superfícies de titânio dessa estrutura podem ser submetidas à acumulação indesejada de depósitos sólidos compreendendo óxidos de ferro de impurezas presentes em líquidos do processo que circulam através do equipamento. Processos para controlar as acumulações de depósitos de óxido de ferro ou o teor de impurezas de ferro solúveis em líquidos do processo são descritos nas patentes US 6852879 e US 2002/374719 do mesmo titular.

Na forma de realização da invenção representada na Fig. 1, o dispositivo de separação é uma coluna 30 de destilação de alta pressão possuindo uma entrada 34 de gás para receber efluente gasoso removido do reactor 10 de oxidação e uma pluralidade de tabuleiros, cujos exemplos individuais são ilustrados em 31, 33, 35 e 37. A coluna de destilação compreende, pelo menos, uma saída inferior, como em 32, para remoção de uma corrente líquida da coluna, por exemplo para o reactor 10 de oxidação através da linha 60, opcionalmente através de um ou mais tanques ou reservatórios de retenção (não mostrados). A coluna inclui também, pelo menos, uma entrada de líquido, como em 36, que está disposta numa porção superior da coluna em relação à saída 32 de líquido e acima de todos ou a maior parte dos tabuleiros para adicionar líquido de refluxo à torre, de forma a que ao bombear 89 líquido a partir de um reservatório de refluxo ou directamente a partir de vasos adequados uilizados nos passos de purificação (não mostrado) através da linha 61. A coluna inclui também, pelo menos, uma saída 38 de gás para remover da coluna um gás de alta pressão a partir da separação. A coluna 30 de destilação pode ser configurada com uma ou mais entradas adicionais de líquido como em 44, para introduzir um líquido de refluxo, além do líquido de refluxo adicionado como na entrada 36. A introdução de líquido de refluxo em localizações separadas umas das outras através de um ou mais e, de um modo preferido, cerca de 2 a cerca de 10 pratos teóricos de equilíbrio, pode ser benéfica no caso de correntes líquidas de refluxo contendo certos subprodutos de oxidação e, especialmente, subprodutos da alimentação de hidrocarboneto aromático à oxidação em fase líquida e/ou seus derivados hidrogenados, tal como podem ser introduzidos em líquidos de refluxo compreendendo uma água-mãe de purificação ou outras correntes de reciclagem. Refluxo adicional fornecido como na entrada 44 pode servir para evitar tais subprodutos de entrarem na fase de vapor que se eleva acima do ponto 44 de introdução, diminuindo assim a sua presença no gás de alta pressão que resulta da separação e é removido da coluna 30. O dispositivo de separação de acordo com este aspecto da invenção está em comunicação de fluido com meio de condensação. O meio de condensação é adaptado para receber uma corrente gasosa compreendendo gás de alta pressão removido do dispositivo de separação e para condensar a partir da corrente gasosa um condensado líquido compreendendo água, substancialmente isenta de impurezas orgânicas, deixando também um gás de exaustão do condensador de alta pressão que compreende componentes não 90 condensáveis do gás introduzido no dispositivo de separação e pode também incluir vapor de água não substancialmente completamente condensado a partir do gás à entrada de alta pressão para o meio de condensação. 0 meio de condensação compreende também, pelo menos, uma saída para remover líquido condensado do gás aí introduzido e gás não condensado sob pressão a partir desse e meio de permuta de calor indirecto para transferir calor entre o gás que entra e um fluido de permuta de calor que é introduzido no dispositivo a uma temperatura ou pressão mais baixas e removido a temperatura ou pressão superiores. 0 meio de condensação inclui também um meio para direccionar líquido condensado para o equipamento de purificação, com tal meio estando, de um modo preferido, em comunicação de fluido com, pelo menos, um vaso ou meio de recepção de líquido num dispositivo de processo de purificação, de forma a que o líquido condensado removido através de uma saída para remoção do condensado pode ser transferido directamente para o equipamento de purificação. 0 meio de condensação pode também incluir meio para direccionar líquido condensado para a separação para utilização como líquido de refluxo. 0 meio de condensação pode compreender um único ou uma série de dispositivos de permuta de calor, tais como permutadores de calor de carcaça e tubo, permutadores de calor de placa e estrutura ou outros dispositivos de permuta de calor adequados, em que o calor do gás de entrada é transferido para o meio de permuta de calor, tal como água, vapor ou outros fluidos de transferência de calor, para aumentar a temperatura ou a pressão do fluido de permuta de calor. A utilização de dispositivos de permuta múltiplos em série pode ser vantajosa para gerar vapor ou outros fluidos de permuta de calor a diferentes pressões ou temperaturas e líquido condensado a diferentes temperaturas, para utilizações com diferentes 91 requisitos ou preferências de pressão de vapor e temperatura do liquido. 0 condensador é construído com metais ou ligas caracterizados por uma resistência à corrosão adequadas à natureza das correntes gasosas de alta temperatura e líquidos arrefecidos presentes circulados ou aí presentes durante o processo de utilização. Superfícies internas de aço inox são preferidas, embora outros metais e ligas sejam também adequados.

Novamente com referência à Fig. 1, o dispositivo de separação como representado pela coluna 30 de destilação, está em comunicação de fluido através do ventilador 38 e linhas de transferência associadas, como em 39, com meio 50 de condensação. Na figura, o meio 50 de condensação é constituído por dois condensadores, 52 e 62 em série, cada uma configurado com entradas de gás adequado, como em 54 e 64, respectivamente, e saídas para remover gases e líquidos destes, como em 56 e 66, respectivamente. 0 efluente do condensador, incluindo líquido condensado e gás de exaustão não condensado sob pressão líquida é passado através da conduta 67 para o tambor 68 para separação do gás não condensado a partir de liquido condensado. 0 gás de exaustão é direccionado do tambor 68 para mais processamento através da linha 69 e o líquido condensado é removido para a linha 71 para transferência para um ou mais vasos para purificação de ácido carboxilico aromático por hidrogenação de uma solução reaccional de purificação compreendendo um líquido compreendendo água tendo aí dissolvido ácido carboxilico aromático e subprodutos de oxidação em fase líquida ou impurezas carbonílicas aromáticas adequado para conversão em derivados hidrogenados mais solúveis do que as impurezas em solução aquosa. 92

Na forma de realização preferida do dispositivo inventado apresentado na Fig. 1, o dispositvo inclui também um sistema de recuperação de energia, tal como um expansor 90, para gerar energia sob a forma de trabalho a partir de uma corrente gasosa sob pressão compreendendo gás de exaustão pressurizado não condensado removido do meio de condensação, como num tambor 68 de separação através da linha 69. O dispositivo de recuperação de energia é, de um modo preferido, um expansor de gás ou turbina adaptado para expansão do volume do gás introduzido no dispositivo reduzindo a pressão da corrente gasosa e translação da expansão para trabalho mecânico, tal como a rotação de uma turbina. O expansor pode estar em comunicação directa com o meio de condensação, como ilustrado na Fig. 1. Alternativamente, o meio de condensação pode comunicar indirectamente com o dispositivo de recuperação de enrgia de forma a que antes de ser introduzido no dispositivo de recuperação de energia, o gás sob pressão é transferido para um ou mais meios intermédios (não mostrados) para tratar o gás sem perda substancial de pressão, tal como num depurador de alta pressão ou torre de absorção para remoção selectiva ou recuperação de vestígios de produtos químicos do processo ou subprodutos que permanecem no gás ou em sistemas térmicos ou de oxidação catalítica ou outro dispositivo de controlo da poluição para remover componentes corrosivos ou combustíveis do gás.

As correntes líquidas e gasosas e materiais utilizados e presentes no processo são tipicamente direccionados e transferidos através de linhas de transferência, condutas e tubagens adequados, construídos com materiais adequados à utilização e segurança do processo. Será entendido que elementos particulares podem ser fisicamente justapostos e podem, quando adequado, possuir regiões flexíveis, regiões rígidas ou ambas. 93

Ao direccionar correntes ou compostos, podem ser incluídos dispositivos ou tratamentos opcionais intermédios. Por exemplo, bombas, válvulas, tubulações, medidores de caudais de gases e líquidos e distribuidores, dispositivos de amostragem e sensores adeaquados e outro equipamento para monitorizar, controlar, ajustar e alterar pressões, fluxos e os outros parâmetros operacionais podem estar presentes.

Aspectos de formas de realização da invenção são ainda ilustrados na Fig. 2 e na sua discussão seguinte. Embora a figura seja descrita com referência específica à produção de um ácido carboxílico aromático seleccionado, ácido tereftálico, através de oxidação em fase líquida de para-xileno como matéria-prima preferida numa mistura reaccional em fase líquida compreendendo água e ácido acético como ácido monocarboxílico solvente para a oxidação, tratamento de efluente gasoso para a separação de ácido acético e água a partir de uma fase de vapor de alta pressão removida da oxidação e condensação de um gás de alta pressão removido da separação sem o seu tratamento para remover impurezas orgânicas para recuperar líquido condensado compreendendo água e um passo de purificação para hidrogenação de uma solução reaccional de purificação compreendendo um produto de ácido tereftálico em bruto da oxidação em fase líquida dissolvido em solvente reaccional de purificação, será entendido que formas de realização específicas, características e detalhes e preferências são descritos para auxiliar a compreensão da invenção mas não para limitar a invenção ou as suas características em qualquer aspecto ou forma de realização. 0 processo ilustrado na Fig. 2 reflete também formas de realização do processo da invenção em que a fase de oxidação líquida, o tratamento do efluente gasoso e a purificação são 94 integrados de forma a que o produto de ácido carboxilico aromático em bruto da oxidação em fase liquida é direccionado para purificação para utilização para formar a solução de purificação, um efluente gasoso de alta pressão da oxidação é direccionado para o tratamento do efluente gasoso e um liquido condensado a partir do tratamento de efluente gasoso é direccionado para a purificação para utilização como solvente para a solução de purificação e outras utilizações; contudo, será entendido que a invenção não será considerada limitada ao particular esquema de integração representado na figura e que várias configurações em trem múltiplo, trem partilhado ou outras estão contemplados de acordo com a invenção. Através de exemplos ilustrativos, o produto compreendendo ácido carboxilico aromático e subprodutos reaccionais a partir de oxidações em fase liquida múltipla podem ser direccionados para um passo de purificação simples em que o condensado liquido a partir de um gás de alta pressão de um tratamento de efluente gasoso de uma fase de vapor de alta pressão de uma ou mais daquelas ou outras oxidações em fase líquida é direccionada para utilização como líquido compreendendo água. Adicionalmente a tais exemplos, o produto em bruto de uma oxidação em fase líquida simples pode ser purificado em trens de purificação separados operados em paralelo, com fase de vapor de alta pressão a partir de oxidação em fase líquida submetida a tratamento do efluente gasoso para recuperação do líquido condensado e sua transferência para cada um ou ambos os tais trens de purificação ou, como alternativa ou adicionalmente, para um processo em que ácido carboxilico aromático impuro de uma oxidação ou processo separados é purificado num processo de purificação ou passos de processo tal como aqui descrito. 95

Com referência à Fig. 2, material de alimentação de para-xileno liquido compreendendo, pelo menos, cerca de 99% em peso de para-xileno, solução aquosa de ácido acético contendo, de um modo preferido, cerca de 70 a cerca de 95% em peso de ácido acético, compostos solúveis de cobalto e manganês, tal como os seus acetatos respectivos, como fontes de metais catalisadores de oxidação e de bromo, tal como brometo de hidrogénio como promotor para o catalisador e ar são continuamente carregados para o vaso 110 reaccional de oxidação, que é um reactor continuo com agitação preparado para trabalhar com pressão, através de entradas, uma das quais é apresentada para fins de ilustração como 112. A alimentação de solvente e para-xileno é carregada com caudais que proporcionem uma razão em peso de solvente em relação à alimentação de cerca de 2:1 a cerca de 5:1. As fontes de cobalto e manganês são, de um modo preferido, utilizadas em quantidades que proporcionam cerca de 100 a cerca de 800 ppm em peso cada, com base no peso do material de alimentação de para-xileno. De um modo preferido, bromo é utilizado numa quantidade de forma a que a razão atómica de bromo em relaçao aos metais catalisadores é de cerca de 0,1:1 a cerca de 1,5:1. A agitação é proporcionada por rotação do veio 120, accionado através de uma fonte de energia externa (não mostrado) provocando que os impulsores montados no veio e localizados dentro do corpo liquido no reactor para proporcionar forças para misturar líquidos e dispersão de gases dentro do corpo do líquido e evitando a deposição dos sólidos nas suas regiões inferiores. O catalisador e promotor, cada, de um modo preferido, como uma solução em solvente de ácido acético, são introduzidos no corpo líquido no vaso reaccional. O ar é fornecido por baixo e dentro da zona de varrimento de um 96 impulsor inferior com uma quantidade eficaz para proporcionar, pelo menos, cerca de 3 moles de oxigénio molecular por mole de material de alimentação aromático. 0 para-xileno oxida-se na mistura reaccional liquida agitada no reactor 110, predominantemente em ácido tereftálico, mas também reage para formar subprodutos incluindo produtos de oxidação parcial e intermédios, tais como o 4-carboxibenzaldeido, ácido 1,4-hidroximetilbenzóico e ácido ρ-toluico e outros, tal como ácido benzóico. Os produtos de reacção sólidos compreendendo ácido tereftálico e subprodutos de oxidação de para-xileno precipitam a partir da mistura reaccional liquida, com quantidades inferiores deste que permanecem dissolvidas no liquido. 0 teor de sólidos da mistura liquida varia tipicamente até cerca de 40% em peso e, de um modo preferido, de cerca de 20 a cerca de 35% em peso. A água é também gerada como produto de oxidação. A reacção de oxidação é exotérmica e o calor gerado pela reacção provoca a ebulição da mistura reaccional em fase liquida e a formação de uma fase de vapor da cabeça compreendendo ácido acético vaporizado, vapor de água e subprodutos gasosos da reacção de oxidação, óxidos de carbono, azoto do ar carregado para a reacção e oxigénio por reagir. 0 volume interior do reactor 110 é mantido sob pressão suficiente para manter a natureza de fase liquida da mistura reaccional, de um modo preferido, de cerca de 5 a cerca de 21 kg/cm2. 0 vapor da cabeça é removido do reactor através do ventilador 116. 0 conteúdo do reactor é mantido a uma temperatura operacional na gama de cerca de 160 a cerca de 225 °C com base na quantidade de remoção da fase de vapor também tendo em conta temperaturas e caudais de correntes removidas de e feitas retornar para o reactor, tal como descrito abaixo. 97

Um efluente líquido que compreende produtos de oxidação sólidos de para-xileno, incluindo ácido tereftálico, misturados na mistura reaccional em fase líquida, que também contém para-xileno dissolvido, subprodutos de oxidação e metais catalisadores, é removido do vaso 110 reaccional através da saída de pasta como em 114 e dirigido na corrente 115 para uma zona de cristalização para recuperação de um produto sólido da oxidação compreendendo ácido tereftálico e subprodutos de oxidação da matéria-prima de para-xileno.

Na forma de realização da invenção ilustrada na Fig. 2, a cristalização é realizada em vasos 152 e 156 de cristalização agitados múltiplos, em série e em comunicação de fluido para transferir a pasta de produto a partir de um vaso 152 para o vaso 156. 0 arrefecimento nos vasos de cristalização é conseguido através da libertação da pressão, com a pasta arrefecida no vaso 152 até uma temperatura na gama de 150-190 °C e então ainda mais a cerca de 110-150 °C no vaso 156. Um ou mais dos vasos de cristalização são ventilados como em 154 e 158, respectivamente, para remoção de meios de permuta de calor (não mostrados) do vapor que resulta do abaixamento de pressão e geração de vapor a partir da expansão do vapor. 0 vapor removido de um ou mais vasos de cristalização a montante, tal como o vaso 152, para o meio de permuta de calor (não mostrado) é, de um modo preferido, condensado e o condensado líquido compreendendo água, solvente de ácido acético e produtos solúveis e subprodutos da oxidação pode ser dirigido para um ou mais vasos de cristalização a jusante como em 156, para permitir a recuperação de componentes cristalizáveis, tais como ácido tereftálico e subprodutos de oxidação que entram e condensados a partir dos vapores expandidos de um ou mais vasos a montante. 98 0 vaso 156 de cristalização está em comunicação de fluido com um dispositivo 190 de separação sólido-líquido, que está adaptado para receber do vaso de cristalização uma pasta de produto sólido compreendendo ácido tereftálico e subprodutos de oxidação numa água-mãe da oxidação compreendendo ácido acético e água, e para separar um produto sólido em bruto compreendendo ácido tereftálico e subprodutos do líquido. 0 dispositivo 190 de separação é uma centrífuga, filtro rotativo de vácuo ou filtro de pressão. Em formas de realização preferidas da invenção, o dispositivo de separação é um filtro de pressão adaptado para permuta de solvente através de deslocamento positivo sob pressão da água-mãe num bolo de filtração com líquido de lavagem compreendendo água. A água-mãe da oxidação que resulta da separação sai do dispositivo 190 de separação na corrente 191 para transferir para o tambor 192 da água-mãe. Uma porção importante da água-mãe é transferida desde o tambor 192 para o reactor 110 de oxidação para retornar à reacção de oxidação em fase líquida de ácido acético, água, catalisador e subprodutos da reacção de oxidação dissolvidos ou presentes como partículas finas sólidas na água-mãe. O produto sólido bruto compreendendo ácido tereftálico e impurezas compreendendo subprodutos de oxidação da matéria-prima de para-xileno é transportado, com ou sem secagem e armazenamento intermédios, do dispositivo 190 de separação para o vaso 202 de reposição de solução de purificação na corrente 197. O produto sólido em bruto é misturado no vaso 202 de reposição em solvente reaccional de purificação, todo ou, pelo menos, uma porção, e de um modo preferido, cerca de 60 a cerca de 100% em peso do qual compreende condensado líquido da secção 300 de tratamento do efluente gasoso recuperado por condensação nas zonas 350 de condensação do gás pressurizado removido do dispositivo 330 de separação e direccionado em série para os condensadores 352 e 362. Se utilizado, solvente de 99 reposição, tal como água doce desmineralizada ou correntes de reciclagem adeguadas, tal como condensado liguido a partir de vapores gue resultam da gueda de pressão na cristalização do produto de ácido tereftálico purificado, como discutido abaixo, pode ser dirigido para o tangue 202 de reposição a partir do vaso 204. A temperatura da pasta no tanque de reposição é, de um modo preferido, de cerca de 80 a cerca de 100 °C. O produto em bruto é dissolvido para formar uma solução reaccional de purificação por aquecimento, por exemplo, de a cerca de 260 a cerca de 290 °C num tanque 202 de reposição ou através de passagem em permutadores de calor (não mostrados) quando é transferido para o reactor 210 de purificação. No reactor 210, a solução da reacção de purificação é feita contactar com hidrogénio sob pressão, de um modo preferido, variando de cerca de 85 a cerca de 95 kg/cm2.

Uma porção da mistura reaccional liquida de purificação é continuamente removida do reactor 210 de hidrogenação na corrente 211 para o vaso 220 de cristalização, em que o ácido tereftálico e níveis reduzidos de impurezas são cristalizados a partir da mistura reaccional reduzindo a pressão no líquido. A pasta resultante de ácido tereftálico purificado e o líquido formado no vaso 220 são dirigidos para o dispositivo 230 de separação sólido-líquido na linha 221 de corrente. Os vapores que resultam do abaixamento de pressão no reactor de cristalização podem ser condensados por passagem por permutadores de calor (não mostrados) para arrefecimento e o líquido condensado resultante redireccionado para o processo, por exemplo como reciclagem para o tanque 202 de reposição da alimentação da purificação, através de linhas de transferência adequadas (não mostradas). 0 ácido tereftálico purificado sai do 100 dispositivo 230 de separação sólido-líquido na corrente 231. 0 dispositivo de separação pode ser uma centrífuga, filtro rotativo de vácuo, um filtro de pressão ou combinações de um ou mais destes. Líquido condensado recuperado no meio 350 de condensação pode ser direccionado para o dispositivo de separação como líquido de lavagem para a separação para substituição ou redução dos requisitos de água desmineralizada para a lavagem final do produto purificado. A água-mãe da purificação a partir das quais o ácido tereftálico purificado sólido é separado no separador 230 sólido-líquido compreende água, quantidades menores de ácido tereftálico dissolvido e suspenso e impurezas incluindo subprodutos de oxidação hidrogenados dissolvidos ou suspensos na água-mãe. De acordo com uma forma de realização preferida do processo ilustrada na Fig. 2, pelo menos, uma porção e, de um modo preferido, toda ou substancialmente toda a água-mãe da purificação é dirigida na corrente 233 para o sistema 330 de tratamento do efluente gasoso da reacção de oxidação onde é introduzido na coluna 330 de destilação de alta pressão utilizada para a separação de água e ácido acético solvente num vapor de alta pressão removido do reactor 110 de oxidação. A água-mãe da purificação dirigida para a coluna 330 é introduzida na coluna numa sua porção inferior, como em 336, para proporcionar refluxo líquido para separação. A transferência da água-mãe da purificação do dispositivo 230 de separação sólido-líquido para a coluna de destilação de alta pressão, também permite a reciclagem do ácido tereftálico e impurezas na água-mãe para o reactor 110 de oxidação em que estes são oxidados ou convertidos em ácido tereftálico, enquanto o teor de água da água-mãe da purificação vaporiza e refluxa na coluna de destilação, saindo numa fase de gás pressurizado e/ou uma 101 removido da coluna, sem impactar significativamente o equilíbrio de água na oxidação. A transferência da água-mãe de purificação do dispositivo 230 de separação sólido-líquido para a coluna de destilação reduz também o volume do efluente líquido que necessita ser direccionado para o tratamento do resíduo líquido e proporciona o retorno de ácido tereftálico valioso para a oxidação e, por seu lado, a remoção deste em cristalizadores 152 e 156 de oxidação. 0 efluente gasoso da reacção gerado pela oxidação em fase líquida da matéria-prima de para-xileno no vaso 110 reaccional é removido do reactor através do ventilador 116 e dirigido na corrente 111 para o dispositivo 330 de separação que, nas formas de realização apresentadas na Fig. 2, é uma coluna de destilação de alta pressão possuindo uma pluralidade de tabuleiros, de um modo preferido, proporcionando cerca de 30 a cerca de 50 pratos teóricos e à qual é fornecido líquido para refluxo através da entrada 336. A corrente de vapor da oxidação é introduzida na coluna 330, de um modo preferido a uma temperatura e sob uma pressão de cerca de 150 a cerca de 225 °C e de cerca de 4 a cerca de 21 kg/cm2, respectivamente, e não substancialmente menos do que no reactor 110 de oxidação. Como descrito atrás, a Fig. 2 ilustra uma forma de realização preferida da invenção em que o líquido de refluxo introduzido na coluna compreende água-mãe da purificação a partir da qual um ácido tereftálico purificado sólido é separado num dispositivo 230 de separação sólido-líquido. A coluna 330 inclui, por exemplo, 80 tabuleiros (não mostrados). Na forma de realização apresentada na Figura, cerca de 50 a derca de 80 dos tabuleiros estão dispostos abaixo da entrada 336 de refluxo para separação substancial do ácido acético solvente e água no efluente gasoso de alta pressão de oxidação introduzido na coluna. Como discutido mais abaixo, 102 cerca de 10 a cerca de 30 tabuleiros adicionais estão posicionados acima da entrada 336 de refluxo mas abaixo da introdução de um segundo liquido 344 de refluxi para lavagem dos subprodutos de oxidação da fase de vapor na coluna.

Como apresentado na Fig. 2, a coluna 330 de destilação inclui também, como caracteristica opcional preferida, pelo menos, uma entrada adicional de liquido de refluxo como em 344 para fornecer uma porção do refluxo total e, de um modo preferido, cerca de 30 a cerca de 70% do caudal volumétrico, para a coluna. A entrada 344 está posicionada de forma a que o liquido de refluxo adicional fornecido à coluna seja introduzido numa localização que é separada da entrada 336 de refluxo através de tabuleiros correspondendo a um ou mais pratos teóricos de equilíbrio e, de um modo preferido, cerca de 2 a cerca de 10 de tais pratos. Na figura, as entradas 336 e 344 são, de um modo preferido, separadas por cerca de 10 a cerca de 30 tabuleiros. O refluxo adicional para a coluna pode ser fornecido a partir da mesma ou diferentes fontes como refluxo fornecido na entrada 336, tal como água-mãe da recuperação de sólidos compreendendo uma forma pura de ácido carboxílico aromático a partir de uma mistura reaccional líquida de purificação ou, como na forma de realização da Fig. 2, uma porção de líquido condensado recuperado por condensação de um gás de alta pressão a partir da coluna 330 e destilação na zona 350 de condensação. Na configuração ilustrada na Fig. 2, o refluxo fornecido à coluna 330 na entrada 344 tem tabuleiros que proporcionam pratos de equilíbrio acima desta que permite a lavagem dos subprodutos de oxidação de para-xileno incluindo seus derivados hidrogenados introduzidos no refluxo da água-mãe de purificação, tal como ácido p-toluico e ácido benzóico, para 103 baixo na torre para o reactor 110 de oxidaçao através da corrente 331.

Os vapores de água e ácido acético na fase de vapor de alta pressão introduzidos na coluna de destilação são separados de forma a que sejam formadas uma fase liquida pobre em água, rica em ácido acético e um gás que sai do separador sob pressão. Pelo menos 95% em peso do ácido acético no vapor de alta pressão da oxidação é separado para a fase líquida. A fase líquida compreende, de um modo preferido, cerca de 60 a cerca de 85% em peso de ácido acético e, de um modo preferido, não mais do que cerca de 25% em peso de água. Esta também compreende quantidades menores de outros componentes menos voláteis do que o ácido acético, tais como ácido tereftálico e subprodutos da oxidação de para-xileno, tais como ácido p-toluico e ácido benzóico introduzidos com o refluxo da água-mãe de purificação e podem também incluir outros componentes, tais como subprodutos de solvente da oxidação. Um gás de alta pressão da separação compreende principalmente vapor de água e contém também oxigénio gasoso por reagir, quantidades menores de vapores de ácido acético solvente, para-xileno por reagir, subprodutos da oxidação, óxidos de carbono e azoto introduzidos a partir do ar utilizado como fonte de oxigénio para oxidação. A fase líquida que resulta da separação na coluna 330 de destilação sai da coluna numa porção inferior desta e, de um modo preferido, é retornada directa ou indirectamente ao reactor 110 de oxidação, como na corrente 331. O retorno da fase líquida à oxidação proporciona a reposição de ácido acético solvente à reacção de oxidação e pode reduzir as perdas de matéria-prima permitindo a conversão em produtos desejados dos intermediários e subprodutos condensados da fase de vapor de oxidação assim 104 como os reciclados a partir do refluxo da água-mãe de purificação para a coluna. 0 gás de alta pressão que resulta da separação dos vapores de água e ácido acético na coluna 330 de destilação é removido da coluna e dirigido para o meio 350 de condensação, que é apresentado na Fig. 2, inclui condensadores 352 e 362 e o tambor 372 de libertação. De um modo preferido a condensação é realizada de forma a que a água condensada líquida a uma temperatura de cerca de 40 a cerca de 60 °C é recuperada em pelo menos um passo. Na forma de realização ilustrada na figura, a condensação é realizada por permuta indirecta de calor num meio 352 de condensação com água a uma temperatura de cerca de 120 a cerca de 170 °C, com efluente do condensador 352 dirigido para o condensador 362 na corrente 361 para condensação utilizando água de arrefecimento a cerca de 30 a cerca de 40 °C. O gás e o efluente líquido do condensador 362 é dirigido na corrente 363 para o tambor 372 em que o líquido condensado compreendendo água é recolhido e removido na corrente 373, e a partir da qual um gás de exaustão do condensador sob pressão é retirado na corrente 375. O líquido condensado recuperado a partir do gás de saída pressurizado da coluna de destilação 330 por condensação num meio 350 de condensação é, pelo menos, 95% em peso de água e compreende também uma quantidade menor de impurezas orgânicas. O líquido condensado é transferido na corrente 373 para um ou mais vasos ou receptáculos de líquido utilizados em ou para os passos de purificação. Na forma de realização ilustrada na Fig. 2, pelo menos uma porção e, de um modo preferido, uma porção substancial do líquido condensado é transferido para o tanque 202 de reposição da solução de purificação para utilização na formação da pasta de produto em bruto e solução reaccional de purificação que é dirigida para o reactor 210 de purificação. Outros vasos 105 de purificação e equipamento de recepção de liquido e utilizações para os quais o líquido condensado pode ser dirigido incluem o vaso 220 de cristalização para utilização como solvente de reposição limpo para substituir o líquido reaccional de purificação vaporizado no cristalizador e o dispositivo 230 de separação sólido-líquido para utilização como líquido de lavagem ou de nivelamento. 0 líquido condensado é adequado para utilizações fora da purificação, tais como refluxo para a coluna 330 de destilação e líquido de lavagem para filtros de permuta de solvente para separar produtos sólidos recuperados da água-mãe da oxidação. A água utilizada como fluido permutador de calor para a condensação do gás pressurizado da coluna 330 de destilação é aquecida por permuta de calor no meio 350 de condensação para gerar uma corrente pressurizada que pode ser dirigida para um dispositivo de recuperação de energia tal como uma turbina 450 de vapor na forma de realização do processo apresentada na Fig. 2. Como descrito acima com referência à Fig. 1, a condensação do gás pressurizado da separação do ácido acético solvente e água na fase de vapor de alta pressão da oxidação pode ser realizada utilizando dois ou mais condensadores em série, utilizando fluidos de permuta de calor a temperaturas sucessivamente inferiores. Em tais formas de realização o vapor gerado a partir da condensação a temperaturas decrescentes está sob pressões decrescentes, permitindo assim eficiências na utilização do vapor a diferentes pressões correspondendo a diferentes fornecimentos de calor ou energia para as operações em que o vapor é utilizado. O gás de exaustão não condensado da condensação removido na corrente 375 compreende componentes não condensáveis, tais como 106 oxigénio não consumido a partir da oxidação, azoto do ar utilizado como fonte de oxigénio para a oxidação, óxidos de carbono a partir desse ar, assim como, de reacções em oxidação e vestígios de para-xileno por reagir e os seus subprodutos de oxidação, acetato de metilo e metanol, e brometo de metilo formado a partir do promotor de bromo utilizado na oxidação. Na forma de realização ilustrada na figura, o gás não condensado é substancialmente isento de vapor de água devido a condensação substancialmente completa no líquido condensado recuperado no meio de condensação. 0 gás de exaustão não condensado do meio 350 de condensação está sob pressão de cerca de 10 a cerca de 15 kg/cm2 e pode ser transferido directamente para um dispositivo de recuperação de energia ou para um dispositivo de controlo da poluição para remover espécies corrosivas e combustíveis antes da recuperação da energia. Como apresentado na Fig. 1, o gás não condensado é em primeiro lugar dirigido para tratamento para remover materiais de alimentação por reagir e vestígios de ácido acético solvente e/ou seus produtos da reacção que permanecem no gás. Deste modo, o gás não condensado é transferido na corrente 375 para um absorsor 380 de alta pressão para absorver para-xileno, ácido acético, metanol e acetato de metilo sem perda substancial de pressão. A torre 380 de absorção é adaptada para receber o gás substancialmente isento de água que permanece após a condensação e para separação de para-xileno, ácido acético solvente e os seus produtos reaccionais da oxidação a partir do gás por contacto com um ou mais agentes de depuração líquidos. Uma configuração de absorsor preferido, ilustrada na figura, compreende a torre 380 possuindo uma pluralidade de tabuleiros ou leitos dispostos internamente ou um enchimento estruturado (não mostrado) para proporcionar superfície para a transferência 107 de massa entre as fases gasosa e líquida. Entradas (não mostradas) para a adição de agente de depuração ao absorsor nas correntes 381 e 383, respectivamente, estão dispostas em uma ou mais porções superiores e uma ou mais porções inferiores da torre. 0 absorsor inclui também um ventilador 382 superior a partir do qual um gás depurado sob pressão compreendendo componentes não condensáveis do gás de entrada para o absorsor é removido na corrente 385 e uma saída 384 inferior para remoção de uma corrente de ácido acético líquido em que os componentes da fase gasosa compreendendo um ou mais de para-xileno, ácido acético, metanol e/ou acetato de metilo foram depurados. Um líquido de fundo é removido a partir de uma porção inferior da torre e dirigido para o vaso 110 reaccional para reutilização dos componentes recuperados. 0 gás pressurizado removido do meio 350 de condensação ou, em formas de realização como descrito na Fig. 2, a partir do ventilador 382 do absorsor de alta pressão, pode ser dirigido para meios de controlo de poluição, como em 390, para converter componentes orgânicos e monóxido de carbono no gás pressurizado do condensador ou do absorsor de dióxidos de carbono e água. Um meio de controlo da poluição preferido é uma unidade de oxidação catalítica adaptada para receber o segundo gás, pressurizado, opcionalmente aquecendo para promover a combustão e dirigindo o gás para contacto com um catalisador estável a alta temperatura disposto num suporte celular ou outro substancialmente poroso de forma a que o fluxo do gás através do dispositivo seja substancialmente não afectado. O gás da cabeça do absorsor 380 é dirigido para o sistema 390 de controlo da poluição que inclui o pré-aquecedor 392 e a unidade 394 de oxidação catalítica. 0 gás é aquecido a cerca de 250 a 450 °C no pré-aquecedor e feito passar sob pressão a cerca de 10 a 15 kg/cm2 para a unidade 394 108 de oxidação em que os componentes orgânicos e os subprodutos são oxidados em compostos mais adequados para uma gestão ambiental benéfica.

Um gás de alta pressão oxidado é dirigido da unidade 394 de oxidação catalítica para o expansor 400 que está ligado a um gerador 420. A energia do gás de alta pressão oxidado é convertida em trabalho no expansor 400 e esse trabalho é convertido em energia eléctrica pelo gerador 420. 0 gás expandido sai do expansor e pode ser libertado para a atmosfera, de um modo preferido, após depuração cáustica e/ou outros tratamentos para a gestão adequada de tais libertações.

Lisboa, 20 de Outubro de 2010 109

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a produção de ácido carboxílico aromático compreendendo o contacto de um material de alimentação compreendendo, pelo menos, um hidrocarboneto aromático substituído em uma ou mais posições com, pelo menos, um grupo que é oxidável num grupo ácido carboxílico com oxigénio gasoso numa mistura reaccional em fase líquida, compreendendo solvente de ácido monocarboxílico e água, e na presença de uma composição catalisadora compreendendo, pelo menos, um componente de metal pesado numa zona reaccional a temperatura e pressão elevadas eficazes para manter uma mistura reaccional de oxidação em fase líquida e formar um ácido carboxílico aromático, e impurezas compreendendo subprodutos da oxidação do hidrocarboneto aromático substituído dissolvidos ou suspensos na fase líquida e uma fase de vapor de alta pressão compreendendo ácido monocarboxílico solvente, água e quantidades menores do hidrocarboneto aromático substituído e subprodutos; transferência de uma fase de vapor de alta pressão removida da zona reaccional para uma zona de separação fornecida com refluxo líquido compreendendo água e capaz de separar substancialmente solvente de ácido monocarboxílico e água na fase de vapor de alta pressão para formar um líquido pobre em água e rico em ácido monocarboxílico solvente e um gás de alta pressão compreendendo vapor de água; transferência de um gás de alta pressão compreendendo vapor de água removido da zona de separação para uma zona de condensação sem tratamento para remover impurezas orgânicas e condensação do gás de alta pressão para formar um condensado líquido compreendendo água e substancialmente 1 isento de impurezas orgânicas e um gás de exaustão da zona de condensação sob pressão compreendendo componentes não condensáveis do gás de alta pressão transferido para a zona de condensação sem tratamento para remover impurezas orgânicas; recuperação de líquido condensado da zona de condensação que compreende água substancialmente isenta de impurezas orgânicas e que é adequado, sem tratamento adicional, para utilização como, pelo menos, um líquido compreendendo água num processo para a purificação de ácidos carboxílicos aromáticos; e direccionamento do líquido condensado compreendendo água substancialmente isenta de impurezas orgânicas recuperado da zona de condensação para um processo de purificação de ácido carboxílico aromático em que, pelo menos, um passo do qual compreende: (a) formação de uma solução de reacção de purificação compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezas dissolvidas ou misturadas num líquido compreendendo água; (b) contacto de uma solução de reacção de purificação compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezas num líquido compreendendo água a temperatura e pressão elevadas com hidrogénio, na presença de um catalisador de hidrogenação para formar uma mistura reaccional líquida de purificação; (c) recuperação de um produto purificado sólido compreendendo ácido carboxílico aromático com níveis reduzidos de impurezas a partir de uma mistura reaccional líquida de purificação compreendendo o ácido carboxílico aromático e impurezas num líquido compreendendo água; e 2 (d) lavagem com, pelo menos, um líquido compreendendo água, um produto de ácido carboxílico aromático purificado sólido recuperado a partir de uma mistura reaccional líquida de purificação compreendendo o ácido carboxílico aromático, impurezas e um líquido compreendendo água. de forma a que um líquido compreendendo água em, pelo menos, um passo do processo de purificação compreende o líquido condensado compreendendo água substancialmente isenta de impurezas orgânicas.
2. Processo da reivindicação 1, em que o processo de purificação compreende cada um dos passos (a) , (b) , (c) e (d) .
3. Processo da reivindicação 2, em que a solução reaccional de purificação compreende líquido condensado recuperado a partir de uma zona de condensação e compreendendo água substancialmente isenta de impurezas orgânicas.
4. Processo da reivindicação 2, em que a mistura reaccional líquida da reacção de purificação compreende o líquido condensado recuperado a partir de uma zona de condensação e compreendendo água substancialmente isenta de impurezas orgânicas.
5. Processo da reivindicação 2, em que o produto de ácido carboxílico aromático purificado sólido recuperado a partir de uma mistura reaccional líquida de purificação é lavado com o líquido condensado recuperado de uma zona de condensação e compreendendo água substancialmente isenta de impurezas orgânicas. 3
6. Processo da reivindicação 5, em que o ácido carboxilico aromático compreende ácido tereftálico e o hidrocarboneto aromático substituído é para-xileno.
7. Processo da reivindicação 6, em que um produto impuro compreendendo ácido tereftálico e impurezas compreendendo subprodutos de oxidação do para-xileno é recuperado da mistura reaccional de oxidação em fase líquida e diriqido para o processo de purificação de ácido carboxilico aromático.
8. Processo da reivindicação 2, em que um produto impuro compreendendo ácido carboxilico aromático e impurezas compreendendo subprodutos do hidrocarboneto aromático substituído é recuperado da mistura reaccional de oxidação em fase líquida e dirigido para o processo de purificação do ácido carboxilico aromático.
9. Processo da reivindicação 1, em que o ácido carboxilico aromático compreende ácido tereftálico e o hidrocarboneto aromático substituído é para-xileno.
10. Processo de qualquer reivindicação anterior compreendendo ainda o direccionamento de uma água-mãe de purificação a partir da qual o produto sólido purificado compreendendo ácido carboxilico aromático com níveis reduzidos de impurezas é recuperado no passo (c) para a zona de purificação de forma a que o líquido de refluxo para a separação compreende a água-mãe de purificação. 4
11. Processo da reivindicação 10 compreendendo adicionalmente a recuperação de energia a partir de um gás de exaustão do condensador de alta pressão de um meio de condensação.
12. Processo da reivindicação 11, em que a energia é recuperada por permuta de calor com um fluido de permuta de calor.
13. Processo da reivindicação 11, em que a energia é recuperada como trabalho.
14. Processo da reivindicação 11, em que o gás de alta pressão removido de uma zona de separação é condensado numa zona de condensação por permuta indirecta de calor com um fluido de permuta de calor compreendendo água para gerar vapor a uma ou mais pressões.
15. Processo de qualquer das reivindicações 1-9, compreendendo além disso a recuperação de energia a partir do gás de exaustão do condensador de alta pressão a partir de um meio de condensação.
16. Processo de qualquer das reivindicações 1-9, em que em que o gás de alta pressão removido de uma zona de separação é condensado numa zona de condensação por permuta indirecta de calor com um fluido de permuta de calor compreendendo água para gerar vapor a uma ou mais pressões.
17. Processo para a produção de ácido carboxilico aromático compreendendo, em passos, pelo menos um passo de oxidação em fase líquida compreendendo o contacto com um material de alimentação 5 compreendendo, pelo menos, um hidrocarboneto aromático substituído em que os substituintes são oxidáveis em grupos ácido carboxílico com oxigénio gasoso numa mistura reaccional de oxidação em fase liquida compreendendo solvente de ácido monocarboxilico e água e na presença de uma composição catalisadora compreendendo, pelo menos, um componente de metal pesado numa zona reaccional a temperatura e pressão elevadas, eficaz para manter uma mistura reaccional de oxidação em fase líquida e formar um ácido carboxílico aromático e impurezas compreendendo subprodutos de reacção dissolvidos ou suspensos na mistura reaccional de oxidação em fase líquida e uma fase de vapor de alta pressão compreendendo água, ácido monocarboxilico, hidrocarboneto aromático substituído por reagir, oxigénio e subprodutos de reacção; e pelo menos, um passo de purificação compreendendo o contacto com hidrogénio a temperatura e pressão elevadas na presença de um catalisador compreendendo um metal catalisador de hidrogenação, uma solução reaccional de purificação compreendendo um líquido que compreende água e tem aí dissolvido ácido carboxílico aromático e impurezas recuperadas a partir da mistura reaccional de oxidação em fase líquida a partir de, pelo menos, um passo de oxidação em fase líquida para formar uma mistura reaccional líquida de purificação compreendendo o ácido carboxílico aromático e impurezas hidrogenadas dissolvidas num líquido compreendendo água; e pelo menos um passo de separação de efluente gasoso compreendendo a separação substancial de ácido monocarboxilico solvente e água numa fase de vapor de alta 6 pressão removida da zona reaccional em, pelo menos, um passo de oxidação em fase líquida para formar um líquido compreendendo ácido monocarboxílico solvente e um qás de alta pressão compreendendo áqua, material de alimentação por reagir, subprodutos da reacção, oxigénio e quantidades menores de ácido monocarboxílico solvente e condensando directamente a partir do gás de alta pressão sem tratamento para remover impurezas orgânicas, um líquido condensado compreendendo água e substancialmente isento de impurezas orgânicas; e pelo menos um passo compreendendo o direccionamento do líquido condensado compreendendo água e substancialmente isento de impurezas orgânicas, condensado a partir do gás de alta pressão sem tratamento para remover impurezas orgânicas em, pelo menos, um passo de tratamento de efluente gasoso para, pelo menos, um passo de purificação de forma a que um líquido compreendendo água no passo de purificação compreenda o líquido condensado.
18. Processo da reivindicação 17, em que, pelo menos, um passo de purificação compreende, pelo menos, um dos seguintes passos adicionais em que um líquido compreendendo água é utilizado: (a) um passo compreendendo a suspensão ou dissolução num líquido compreendendo água de um produto sólido compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezas recuperadas da mistura reaccional líquida em, pelo menos, um passo de oxidação em fase líquida para formar a solução reaccional de purificação; 7 (b) um passo compreendendo a formação de uma pasta num líquido compreendendo água de um produto sólido compreendendo o ácido carboxílico aromático e níveis reduzidos de impurezas recuperadas da mistura reaccional líquida e purificação: (c) um passo compreendendo a lavagem com um liquido compreendendo água de um sólido compreendendo o ácido carboxílico aromático com níveis reduzidos de impurezas recuperado da mistura reaccional líquida e purificação. Processo da reivindicação 17, em que, pelo menos, um passo de purificação compreende um passo compreendendo a dissolução num líquido compreendendo água, o produto sólido compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezas compreendendo subprodutos de oxidação recuperados da mistura reaccional de oxidação em fase líquida em, pelo menos, um passo de oxidação em fase líquida para formar a solução de purificação e o líquido compreendendo água que compreende líquido condensado que foi condensado a partir do gás de alta pressão em, pelo menos, um passo de tratamento de efluente gasoso. Processo da reivindicação 17, em que, pelo menos, um passo de purificação compreende um passo compreendendo a formação de uma pasta num líquido compreendendo água de um produto sólido compreendendo ácido carboxílico aromático e níveis reduzidos de impurezas recuperada da mistura reaccional líquida de purificação e o líquido compreendendo água que compreende líquido condensado que foi condensado a partir do gás de alta pressão em, pelo menos, um passo de tratamento de efluente gasoso.
21. Processo da reivindicação 17, em que, pelo menos, um passo de purificação compreende um passo compreendendo a lavagem com um liquido compreendendo água de um produto sólido compreendendo ácido carboxilico aromático e níveis reduzidos de impurezas recuperado da mistura reaccional líquida de purificação e o líquido compreendendo água que compreende líquido condensado que foi condensado a partir do gás de alta pressão em, pelo menos, um passo de tratamento de efluente gasoso.
22. Processo da reivindicação 17, em que, pelo menos, um passo de tratamento de efluente gasoso compreende a separação substancial de ácido monocarboxílico solvente e água numa fase de vapor de alta pressão removida da zona reaccional em, pelo menos, um passo de oxidação em fase líquida num dispositivo de separação fornecido com um líquido de refluxo compreendendo água-mãe de purificação a partir do qual é recuperado ácido carboxilico aromático com níveis reduzidos de impurezas em, pelo menos, um passo de purificação.
23. Processo da reivindicação 17, em que a solução reaccional de purificação em, pelo menos, um passo de purificação compreende um produto em bruto compreendendo ácido carboxilico aromático e impurezas recuperados da mistura reaccional de oxidação em fase líquida em, pelo menos, um passo de oxidação e dirigido para o passo de purificação.
24. Processo da reivindicação 17, em que o ácido carboxilico aromático que compreende ácido tereftálico e um hidrocarboneto aromático substituído é para-xileno. 9
25. Processo da reivindicação 17 compreendendo, em passos, (a) o contacto de um material de alimentação compreendendo um hidrocarboneto aromático substituído em uma ou mais posições com, pelo menos, um grupo que é oxidável num grupo ácido carboxílico e oxigénio gasoso numa mistura reaccional de oxidação em fase líquida compreendendo solvente de ácido monocarboxílico e água e na presença de uma composição catalisadora compreendendo um componente de metal pesado numa zona reaccional a temperatura e pressão elevadas eficazes para manter uma mistura reaccional líquida e para formar um ácido carboxílico aromático e impurezas compreendendo subprodutos reaccionais, dissolvidos ou suspensos na mistura reaccional de oxidação em fase líquida e uma fase de vapor de alta pressão que compreende ácido monocarboxílico, água, hidrocarboneto aromático substituído por reagir, oxigénio gasoso e subprodutos reaccionais, (b) recuperação a partir mistura reaccional de oxidação em fase líquida de um produto sólido compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezas compreendendo subprodutos da reacção; (c) dissolução ou suspensão do produto sólido recuperado a partir da mistura reaccional de oxidação em fase líquida compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezas compreendendo subprodutos reaccionais num líquido compreendendo água, pelo menos, uma porção do qual compreende um líquido condensado que foi condensado de acordo com o passo (h), para formar uma solução de purificação; 10 (d) contacto da solução de purificação a temperatura e pressão elevadas com hidrogénio na presença de um catalisador de hidrogenação para formar uma mistura reaccional liquida de purificação; (e) recuperação a partir da mistura reaccional liquida de purificação de um produto purificado sólido compreendendo ácido carboxilico aromático com reduzidos níveis de impurezas e uma água-mãe de purificação líquida compreendendo água e quantidades menores de hidrocarboneto aromático substituído oxidado, seus derivados hidrogenados ou suas combinações; (f) transferência de uma fase de vapor de alta pressão do passo (a) compreendendo ácido monocarboxílico solvente, vapor de água, material de alimentação por reagir, oxigénio e subprodutos da reacção em fase líquida para uma zona de separação fornecida com líquido de refluxo e capaz de separar substancialmente ácido monocarboxílico solvente e água na fase de vapor de alta pressão; (g) separação substancial de ácido monocarboxílico solvente e água na fase de vapor de alta pressão na zona de separação a temperatura e pressão elevada num líquido compreendendo ácido monocarboxílico solvente e pobre em água e um gás de alta pressão substancialmente isento de ácido monocarboxílico solvente compreendendo água, material de alimentação aromático, subprodutos do passo da oxidação e uma quantidade menor do solvente de ácido monocarboxílico; 11 (h) transferência de uma fase de vapor de alta pressão removida a partir da zona de separação sem tratamento para remover impurezas orgânicas para uma zona de condensação e transferência de calor entre o gás pressurizado e fluido de permuta de calor para condensar o gás de alta pressão num líquido condensado compreendendo água substancialmente isenta de impurezas orgânicas e formar um gás de exaustão da zona de condensação de alta pressão; e (i) direccionamento de, pelo menos, uma porção do líquido condensado que foi condensado a partir do gás pressurizado no passo (h) para o passo (c).
26. Processo da reivindicação 25 compreendendo ainda a recuperação a partir do gás de exaustão da zona de condensação de alta pressão de, pelo menos, um de hidrocarboneto aromático substituído, ácido monocarboxílico solvente e seus subprodutos da reacção em fase líquida.
27. Processo da reivindicação 26 compreendendo ainda o retorno para o vaso reaccional de, pelo menos, um de hidrocarboneto aromático substituído, ácido monocarboxílico solvente e seus subprodutos da reacção em fase líquida recuperado do gás de exaustão de alta pressão.
28. Processo da reivindicação 26 compreendendo ainda a recuperação de energia a partir de um gás de exaustão da zona de condensação de alta pressão removido da zona de condensação no passo (h) após recuperação de um líquido compreendendo, pelo menos, um de hidrocarboneto aromático substituído, ácido monocarboxílico solvente e seus subprodutos da reacção em fase líquida. 12
29. Dispositivo para a produção de ácidos carboxilicos aromáticos compreendendo um vaso reaccional possuindo um ventilador para remover vapor da cabeça do reactor; um dispositivo de separação capaz de separar substancialmente um gás de ácido monocarboxílicoCi_s e vapores de água numa mistura gasosa de alta pressão compreendendo o ácido monocarboxilico e água e em comunicação de fluido com o vaso reaccional de modo a receber uma fase de vapor de alta pressão removida do vaso reaccional; meio de condensação em comunicação de fluido com o dispositivo de separação adaptado para extrair energia de um gás de alta pressão recebido a partir do dispositivo de separação por condensação de, pelo menos, uma porção do gás de alta pressão sem tratamento deste para remover impurezas orgânicas e permuta de calor com um material dissipador de calor; e meio para dirigir um liquido condensado que foi condensado a partir do gás de alta pressão até, pelo menos, um vaso de um dispositivo para purificar um ácido carboxilico aromático.
30. Dispositivo da reivindicação 29, compreendendo ainda um meio em comunicação de fluido com o meio de condensação para receber um gás de exaustão de alta pressão a partir do meio de condensação e recuperação de energia mecânica do gás de alta pressão.
31. Dispositivo da reivindicação 29, em que o dispositivo de separação compreende uma ou mais colunas de destilação.
32. Dispositivo da reivindicação 29, em que o meio de condensação compreende um ou mais permutadores de calor. 13
33. Dispositivo da reivindicação 29, em que o meio de condensação compreende um ou mais condensadores em série.
34. Dispositivo da reivindicação 29, em que o dispositivo de separação está em comunicação de fluido com o vaso reaccional para dirigir um líquido separado no dispositivo de separação para o vaso reaccional.
35. Dispositivo da reivindicação 29, em que o dispositivo de separação proporciona, pelo menos, 20 pratos teóricos de equilíbrio para separação de um ácido monocarboxílicoCi-8 e vapores de água numa mistura gasosa de alta pressão compreendendo o ácido monocarboxílico e água.
36. Dispositivo da reivindicação 29 ou reivindicação 36, em que o dispositivo de separação é capaz de separar ácido monocarboxílicoCi-8 e vapores de água numa mistura gasosa de alta pressão compreendendo o ácido monocarboxílico e água numa fase líquida compreendendo, pelo menos, 95% de ácido monocarboxílico da mistura gasosa e uma fase gasosa pressurizada compreendendo água.
37. Dispositivo da reivindicação 29 compreendendo (a) um vaso reaccional dimensionado para uma primeira pressão e adequado para oxidação em fase líquida de um material de alimentação aromático com oxigénio gasoso numa mistura reaccional em fase líquida compreendendo solvente de ácido monocarboxílico e água sob condições eficazes para manter uma mistura reaccional em fase líquida e gerarem uma fase de vapor de alta pressão e compreendendo, pelo menos, 14 um ventilador para remover uma fase líquida de alta pressão do vaso; (b) um dispositivo de separação preparado para uma segunda pressão que não é substancialmente inferior à primeira pressão e compreendendo, pelo menos, uma entrada de gás em comunicação de fluido com o vaso reaccional para receber uma fase de vapor de alta pressão removida a partir de, pelo menos, um ventilador do vaso reaccional, pelo menos uma entrada de líquido para introduzir líquido de refluxo no dispositivo, pelo menos uma saída de gás para remover gás pressurizado do dispositivo, pelo menos uma saída de líquido para remover uma corrente líquida do dispositivo e uma zona de fraccionamento disposta numa posição intermédia, pelo menos, uma entrada de gás e, pelo menos uma saída de gás e capaz de separar substancialmente ácido monocarboxílico solvente e água no gás da fase de vapor de alta pressão recebido no dispositivo de forma a que seja formada uma corrente de líquido compreendendo ácido monocarboxílico solvente e substancialmente isenta de água e gás de alta pressão compreendendo água e livre de ácido monocarboxílico solvente; (c) meio de condensação compreendendo, pelo menos, uma entrada de gás para receber um gás de alta pressão removido de, pelo menos, uma saída de gás do dispositivo de separação sem o seu tratamento para remover impurezas orgânicas, meio de permuta de calor para transferência de calor a partir de um gás de alta pressão no meio de condensação para o fluido de permuta de calor de forma a que um líquido condensado seja condensado a partir do gás de alta pressão e um fluido de permuta de calor a uma 15 temperatura ou pressão aumentada, pelo menos, uma saída para remover do meio de condensação um gás de exaustão de alta pressão e, pelo menos, uma saída para remover líquido condensado do meio de condensação; e (d) meio para dirigir o líquido condensado removido de, pelo menos, uma saida do meio de condensação para, pelo menos, um vaso de um dispositivo de purificação do ácido carboxílico aromático.
38. Dispositivo da reivindicação 36, em que a zona de fraccionamento do dispositivo de separação proporciona, pelo menos, cerca de 20 pratos teóricos para separação de água e ácido monocarboxí lico numa fase de vapor de alta pressão compreendendo uma mistura de água e o ácido monocarboxilico.
39. Dispositivo da reivindicação 29 ou reivindicação 36, em que o dispositivo de separação compreende uma ou mais colunas, em que uma zona de fraccionamento compreende uma pluralidade de tabuleiros ou uma pluralidade de leitos com enchimento estruturado.
40. Dispositivo da reivindicação 29 ou reivindicação 36, em que o dispositivo de separação compreende uma ou mais colunas, em que uma zona de fraccionamento compreende, pelo menos, um tabuleiro e, pelo menos, um leito de enchimento estruturado.
41. Dispositivo de acordo com a reivindicação 29 ou reivindicação 36, em que, pelo menos, uma saída para remover líquido do meio de condensação está em comunicação 16 de fluido com o meio para transferir um liquido directa ou indirectamente mas sem tratamento para remover impurezas orgânicas para, pelo menos, um de (e) um tanque de pasta adaptado para dissolver um sólido compreendendo ácido carboxilico aromático num liquido compreendendo água, (f) um vaso reaccional de purificação adaptado para hidrogenação a temperatura e pressão elevadas de uma solução compreendendo ácido carboxilico aromático dissolvido num líquido compreendendo água, (g) um vaso de cristalização adaptado para recuperar de uma mistura reaccional líquida obtida por hidrogenação a temperatura e pressão elevada de uma solução compreendendo ácido carboxilico aromático dissolvido num líquido compreendendo água, um sólido compreendendo ácido carboxilico aromático e quantidades menores de impurezas e uma água-mãe de purificação substancialmente isenta de ácido carboxilico aromático e (h) um dispositivo de separação sólido-líquido adaptado para separar um sólido compreendendo ácido carboxilico aromático e quantidades menores de impurezas de uma água-mãe de purificação. Lisboa, 20 de Outubro de 2010 17