RU2393146C2 - Optimised liquid-phase oxidation - Google Patents

Optimised liquid-phase oxidation Download PDF

Info

Publication number
RU2393146C2
RU2393146C2 RU2007111959/02A RU2007111959A RU2393146C2 RU 2393146 C2 RU2393146 C2 RU 2393146C2 RU 2007111959/02 A RU2007111959/02 A RU 2007111959/02A RU 2007111959 A RU2007111959 A RU 2007111959A RU 2393146 C2 RU2393146 C2 RU 2393146C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reaction medium
reactor
oxidation
reaction
specified
Prior art date
Application number
RU2007111959/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007111959A (en
Inventor
Алан Джордж УАНДЕРЗ (US)
Алан Джордж УАНДЕРЗ
Ли Рейнолдс ПЭРТИН (US)
Ли Рейнолдс ПЭРТИН
Уэйн Скотт СТРАССЕР (US)
Уэйн Скотт СТРАССЕР
ВРЕДЭ Марсель ДЕ (NL)
ВРЕДЭ Марсель ДЕ
Original Assignee
Истман Кемикал Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Истман Кемикал Компани filed Critical Истман Кемикал Компани
Publication of RU2007111959A publication Critical patent/RU2007111959A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2393146C2 publication Critical patent/RU2393146C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method for liquid-phase catalytic oxidation of an aromatic compound and can be used for oxidation of aldehydes to acids, alkylaromatic compounds to alcohols, acids or diacids. The method involves feeding starting material to be oxidised into the reaction zone of an initial reactor, feeding the gaseous phase stream of the oxidising agent containing molecular oxygen, oxidation of the compound to be oxidised into the liquid phase of the reaction medium contained in an agitated reactor, where the said reaction medium has gas content of at least approximately 0.6 averaged on time and averaged on volume.
EFFECT: technology provides a highly efficient reaction at relatively low temperatures, where if the oxidised compound is para-xylene and the oxidation reaction product is crude terephthalic acid, such a product can be purified and extracted using technologies cheaper than those that could have been used if the product was obtained using a traditional high-temperature oxidation method.
30 cl, 58 dwg, 10 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится, в целом, к способу жидкофазного каталитического окисления ароматического соединения. Один из аспектов настоящего изобретения относится к частичному окислению диалкилароматического соединения (например, параксилола) для получения сырой ароматической дикарбоновой кислоты (например, сырой терефталевой кислоты), которая после этого может подвергаться очистке и разделению. Другой аспект настоящего изобретения относится к усовершенствованной барботажной колонне реакторного типа, которая обеспечивает более эффективный и экономичный способ жидкофазного окисления.The present invention relates generally to a process for the liquid phase catalytic oxidation of an aromatic compound. One aspect of the present invention relates to the partial oxidation of a dialkyl aromatic compound (e.g., paraxylene) to produce a crude aromatic dicarboxylic acid (e.g., crude terephthalic acid), which can then be purified and separated. Another aspect of the present invention relates to an improved reactor-type bubble column which provides a more efficient and economical liquid phase oxidation process.

Уровень техникиState of the art

Жидкофазные реакции окисления используются во множестве существующих промышленных процессов. Например, жидкофазное окисление используется в настоящее время для окисления альдегидов до кислот (например, пропиональдегида до пропионовой кислоты), для окисления циклогексана до адипиновой кислоты и для окисления алкилароматических соединений до спиртов, кислот или дикислот. Особенно важный промышленный способ окисления в последней категории (окисление алкилароматических соединений) представляет собой жидкофазное каталитическое частичное окисление параксилола до терефталевой кислоты. Терефталевая кислота является важным соединением с множеством применений. Первичное использование терефталевой кислоты представляет собой использование в качестве исходных материалов при получении полиэтилентерефталата (PET). PET является хорошо известным пластиком, используемым в больших количествах в мире для изготовления таких продуктов, как бутылки, волокна и упаковка.Liquid phase oxidation reactions are used in many existing industrial processes. For example, liquid phase oxidation is currently used to oxidize aldehydes to acids (e.g. propionaldehyde to propionic acid), to oxidize cyclohexane to adipic acid and to oxidize alkyl aromatic compounds to alcohols, acids or diacids. A particularly important industrial method of oxidation in the latter category (oxidation of alkyl aromatic compounds) is a liquid-phase catalytic partial oxidation of paraxylene to terephthalic acid. Terephthalic acid is an important compound with many uses. The primary use of terephthalic acid is to use polyethylene terephthalate (PET) as starting materials. PET is a well-known plastic used in large quantities in the world for the manufacture of products such as bottles, fibers and packaging.

В типичном способе жидкофазного окисления, включая частичное окисление параксилола до терефталевой кислоты, жидкофазный поток исходных материалов и газофазный поток окислителя вводятся в реактор и образуют многофазную реакционную среду в реакторе. Жидкофазный поток исходных материалов, введенный в реактор, содержит, по меньшей мере, одно окисляемое органическое соединение (например, параксилол), в то время как газофазный поток окислителя содержит молекулярный кислород. По меньшей мере, часть молекулярного кислорода, введенного в реактор в виде газа, растворяется в жидкой фазе реакционной среды, обеспечивая доступность кислорода для жидкофазной реакции. Если жидкая фаза многофазной реакционной среды содержит недостаточную концентрацию молекулярного кислорода (например, если определенные части реакционной среды являются "обедненными кислородом"), нежелательные побочные реакции могут вызывать образование примесей и/или целевые реакции могут замедляться по скорости. Если жидкая фаза реакционной среды содержит слишком мало окисляемого соединения, скорость реакции может быть нежелательно медленной. Кроме того, если жидкая фаза реакционной среды содержит избыточную концентрацию окисляемого соединения, дополнительные нежелательные побочные реакции могут вызывать образование примесей.In a typical liquid phase oxidation process, including partial oxidation of paraxylene to terephthalic acid, a liquid phase feed stream and a gas phase oxidizer stream are introduced into the reactor and form a multiphase reaction medium in the reactor. The liquid phase feed stream introduced into the reactor contains at least one oxidizable organic compound (e.g., paraxylene), while the gas phase oxidizer stream contains molecular oxygen. At least a portion of the molecular oxygen introduced into the reactor as a gas is dissolved in the liquid phase of the reaction medium, making oxygen available for the liquid phase reaction. If the liquid phase of the multiphase reaction medium contains an insufficient concentration of molecular oxygen (for example, if certain parts of the reaction medium are "oxygen depleted"), undesirable side reactions can cause the formation of impurities and / or target reactions can slow down in speed. If the liquid phase of the reaction medium contains too little oxidizable compound, the reaction rate may be undesirably slow. In addition, if the liquid phase of the reaction medium contains an excess concentration of the oxidizable compound, additional undesirable side reactions can cause the formation of impurities.

Обычные реакторы жидкофазного окисления снабжаются средствами перемешивания многофазной реакционной среды, содержащейся в них. Перемешивание реакционной среды производится для облегчения растворения молекулярного кислорода в жидкой фазе реакционной среды, поддержания относительно однородных концентраций растворенного кислорода в жидкой фазе реакционной среды и поддержания относительно однородных концентраций окисляемого органического соединения в жидкой фазе реакционной среды.Conventional liquid phase oxidation reactors are equipped with means for mixing the multiphase reaction medium contained therein. Stirring of the reaction medium is done to facilitate the dissolution of molecular oxygen in the liquid phase of the reaction medium, to maintain relatively uniform concentrations of dissolved oxygen in the liquid phase of the reaction medium, and to maintain relatively uniform concentrations of oxidizable organic compound in the liquid phase of the reaction medium.

Перемешивание реакционной среды, подвергающейся жидкофазному окислению, часто обеспечивается с помощью механических средств перемешивания в емкостях, таких, например, как проточные реакторы смешения (CSTR). Хотя CSTR могут обеспечить тщательное перемешивание реакционной среды, CSTR имеют ряд недостатков. Например, CSTR имеют относительно высокую капитальную стоимость из-за необходимости в них в дорогостоящих двигателях, непроницаемых для текучих сред подвесах и приводных валах и/или сложных механизмах перемешивания. Кроме того, вращающиеся и/или осциллирующие механические компоненты обычных CSTR требуют регулярного обслуживания. Затраты труда и время остановки, связанные с таким обслуживанием, увеличивают стоимость работы CSTR. Однако даже при регулярном обслуживании системы механического перемешивания, используемые в CSTR, склонны к механическим отказам и могут потребовать замены через относительно короткие периоды времени.Mixing of the reaction medium subjected to liquid phase oxidation is often achieved by mechanical means of mixing in containers, such as, for example, flow mixing reactors (CSTR). Although CSTRs can provide thorough mixing of the reaction medium, CSTRs have several disadvantages. For example, CSTRs have a relatively high capital cost due to their need for expensive engines, fluid tight suspensions and drive shafts and / or complex mixing mechanisms. In addition, the rotating and / or oscillating mechanical components of conventional CSTRs require regular maintenance. The labor and shutdown times associated with this service add to the cost of the CSTR. However, even with regular maintenance, the mechanical agitation systems used in the CSTR are prone to mechanical failure and may require replacement after relatively short periods of time.

Барботажные колонны реакторного типа обеспечивают привлекательную альтернативу CSTR и другим механически перемешиваемым реакторам окисления. Барботажные колонны реакторного типа обеспечивают перемешивание реакционной среды, не требуя дорогостоящего и ненадежного механического оборудования. Барботажные колонны реакторного типа, как правило, содержат вытянутую снизу вверх реакционную зону, в которой содержится реакционная среда. Перемешивание реакционной среды в реакционной зоне обеспечивается, прежде всего, естественным всплыванием газовых пузырьков, восходящих через жидкую фазу реакционной среды. Это перемешивание под действием естественной плавучести, обеспечиваемое в барботажных колоннах реакторного типа, уменьшает капитальные затраты и затраты на обслуживание по сравнению с механически перемешиваемыми реакторами. Кроме того, отсутствие, по существу, подвижных механических деталей, ассоциируемое с барботажными колоннами реакторного типа, обеспечивает систему окисления, которая менее склонна к механическому отказу, чем механически перемешиваемые реакторы.Reactor bubble columns provide an attractive alternative to CSTR and other mechanically stirred oxidation reactors. Reactor bubble columns provide mixing of the reaction medium without requiring expensive and unreliable mechanical equipment. Reactor bubbler columns typically comprise a reaction zone elongated from bottom to top in which the reaction medium is contained. Stirring of the reaction medium in the reaction zone is ensured, first of all, by the natural emergence of gas bubbles ascending through the liquid phase of the reaction medium. This natural buoyancy mixing provided in bubble column reactors reduces capital and maintenance costs compared to mechanically stirred reactors. In addition, the absence of essentially movable mechanical parts, associated with bubble column reactors, provides an oxidation system that is less prone to mechanical failure than mechanically stirred reactors.

Когда жидкофазное частичное окисление параксилола осуществляют в обычном реакторе окисления (CSTR или барботажной колонне), продукт, извлекаемый из реактора, как правило, представляет собой суспензию, содержащую сырую терефталевую кислоту (CTA) и маточную жидкость. CTA содержит относительно высокие уровни примесей (например, 4-карбоксибензальдегида, паратолуиловой кислоты, флуоренонов и других окрашенных частиц), которые делают ее непригодной в качестве исходных материалов для получения PET. Таким образом, CTA, получаемая в обычных реакторах окисления, как правило, подвергается процессу очистки, который преобразует CTA в очищенную терефталевую кислоту (PTA), пригодную для получения PET.When the liquid phase partial oxidation of paraxylene is carried out in a conventional oxidation reactor (CSTR or bubble column), the product recovered from the reactor is typically a suspension containing crude terephthalic acid (CTA) and mother liquor. CTA contains relatively high levels of impurities (for example, 4-carboxybenzaldehyde, paratoluylic acid, fluorenones and other colored particles), which render it unsuitable as starting materials for making PET. Thus, the CTA obtained in conventional oxidation reactors is typically subjected to a purification process that converts the CTA to purified terephthalic acid (PTA) suitable for producing PET.

Один из типичных способов очистки для преобразования CTA в PTA включает в себя следующие стадии: (1) замену маточной жидкости CTA-содержащей суспензии водой, (2) нагрев суспензии CTA/вода для растворения CTA в воде, (3) каталитическое гидрирование раствора CTA/вода для преобразования примесей в более желательные и/или легко отделяемые соединения, (4) осаждение полученной PTA из гидрированного раствора посредством множества стадий кристаллизации и (5) выделение кристаллизованной PTA из остающихся жидкостей. Несмотря на эффективность, этот тип обычного способа очистки может быть очень дорогостоящим. Индивидуальные факторы, вносящие вклад в высокую стоимость обычных способов очистки CTA, включают в себя, например, тепловую энергию, необходимую для облегчения растворения CTA в воде, катализатор, необходимый для гидрирования, поток водорода, необходимый для гидрирования, потери выхода, вызываемые гидрированием части терефталевой кислоты, и множество емкостей, необходимое для многостадийной кристаллизации. Таким образом, было бы желательным получение продукта CTA, который мог бы очищаться без необходимости в растворении, которое облегчается при нагревании в воде, гидрировании и/или многостадийной кристаллизации.One typical purification method for converting CTA to PTA involves the following steps: (1) replacing the mother liquor of the CTA-containing suspension with water, (2) heating the CTA / water suspension to dissolve the CTA in water, (3) catalytic hydrogenation of the CTA / solution water to convert impurities into more desirable and / or readily separable compounds, (4) precipitating the resulting PTA from the hydrogenated solution through multiple crystallization steps, and (5) recovering crystallized PTA from the remaining liquids. Although effective, this type of conventional cleaning method can be very expensive. Individual factors contributing to the high cost of conventional CTA purification methods include, for example, the thermal energy needed to facilitate the dissolution of CTA in water, the catalyst required for hydrogenation, the hydrogen stream required for hydrogenation, yield losses caused by the hydrogenation of a portion of the terephthalic acid, and many containers required for multi-stage crystallization. Thus, it would be desirable to obtain a CTA product that could be purified without the need for dissolution, which is facilitated by heating in water, hydrogenation and / or multi-stage crystallization.

Цели изобретенияOBJECTS OF THE INVENTION

Следовательно, целью настоящего изобретения является создание более эффективного и экономичного реактора и способа жидкофазного окисления.Therefore, the aim of the present invention is to provide a more efficient and economical reactor and method of liquid phase oxidation.

Другой целью настоящего изобретения является создание более эффективного и экономичного реактора и способа жидкофазного каталитического частичного окисления параксилола до терефталевой кислоты.Another objective of the present invention is to provide a more efficient and economical reactor and process for the liquid phase catalytic partial oxidation of paraxylene to terephthalic acid.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание барботажной колонны реакторного типа, которая облегчает улучшенные жидкофазные реакции окисления при уменьшении образования примесей.Another objective of the present invention is the creation of a bubble column reactor type, which facilitates improved liquid-phase oxidation reactions while reducing the formation of impurities.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание более эффективной и экономичной системы получения чистой терефталевой кислоты (PTA) посредством жидкофазного окисления параксилола, с получением сырой терефталевой кислоты (CTA), а в впоследствии очистки CTA до PTA.Another objective of the present invention is to provide a more efficient and economical system for producing pure terephthalic acid (PTA) by liquid phase oxidation of paraxylene, to obtain crude terephthalic acid (CTA), and subsequently purifying CTA to PTA.

Кроме того, целью настоящего изобретения является создание барботажной колонны реакторного типа для окисления параксилола и получения продукта CTA, который можно очищать без необходимости в растворении, которое облегчается при нагревании CTA в воде, гидрировании растворенной CTA и/или многостадийной кристаллизации гидрированной PTA.In addition, it is an object of the present invention to provide a reactor type bubble column to oxidize paraxylene and produce a CTA product that can be purified without the need for dissolution, which is facilitated by heating the CTA in water, hydrogenating the dissolved CTA and / or multi-stage crystallization of hydrogenated PTA.

Необходимо отметить, что рамки настоящего изобретения, как определяется в прилагаемой формуле изобретения, не ограничиваются способами или устройствами, которые могут реализовать все цели, перечисленные выше. Скорее рамки заявляемого изобретения могут охватывать разнообразные системы, которые не достигают всех перечисленных выше целей или какой-либо из них. Дополнительные цели и преимущества настоящего изобретения будут легко понятны специалисту в данной области при просмотре следующего далее подробного описания и прилагаемых чертежей.It should be noted that the scope of the present invention, as defined in the attached claims, is not limited to methods or devices that can realize all the goals listed above. Rather, the scope of the claimed invention may cover a variety of systems that do not achieve all of the above objectives or any of them. Additional objectives and advantages of the present invention will be readily apparent to those skilled in the art upon viewing the following detailed description and the annexed drawings.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Один из вариантов осуществления настоящего изобретения относится к способу, включающему в себя окисление окисляемого соединения в жидкой фазе реакционной среды, содержащейся в перемешиваемом реакторе, при этом реакционная среда имеет содержание газа, по меньшей мере, примерно 0,6, усредненное по времени и по объему.One embodiment of the present invention relates to a method comprising oxidizing an oxidizable compound in a liquid phase of a reaction medium contained in a stirred reactor, wherein the reaction medium has a gas content of at least about 0.6, averaged over time and volume .

Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу получения терефталевой кислоты, включающему в себя следующие стадии: (a) окисления параксилола в жидкой фазе трехфазной реакционной среды, содержащейся внутри барботажной колонны реакторного типа, с образованием при этом сырой терефталевой кислоты, где реакционная среда имеет содержание газа, по меньшей мере, примерно 0,6, усредненное по времени и усредненное по объему; и (b) окисления, по меньшей мере, части сырой терефталевой кислоты во вторичном реакторе окисления, с образованием при этом более чистой терефталевой кислоты.Another embodiment of the present invention relates to a method for producing terephthalic acid, comprising the following steps: (a) oxidizing paraxylene in the liquid phase of a three-phase reaction medium contained within a bubble column reactor type, with the formation of crude terephthalic acid, where the reaction medium contains a gas of at least about 0.6, averaged over time and averaged over volume; and (b) oxidizing at least a portion of the crude terephthalic acid in the secondary oxidation reactor, thereby producing cleaner terephthalic acid.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описываются подробно ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.Preferred embodiments of the present invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings.

Фиг.1 представляет собой вид сбоку реактора окисления, сконструированного в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, в частности, иллюстрирующий введение потоков исходных материалов, окислителя и флегмы в реактор, присутствие многофазной реакционной среды в реакторе и извлечение газа и суспензии из верхней и нижней частей реактора соответственно;Figure 1 is a side view of an oxidation reactor constructed in accordance with one embodiment of the present invention, in particular, illustrating the introduction of feed streams, an oxidizing agent and reflux into the reactor, the presence of a multiphase reaction medium in the reactor, and the extraction of gas and slurry from the top and lower parts of the reactor, respectively;

Фиг.2 представляет собой увеличенный вид в разрезе сбоку нижней части барботажной колонны реакторного типа по линии 2-2 на фиг.3, в частности, иллюстрирующий расположение и конфигурацию устройства распределения окислителя, используемого для введения потока окислителя в реактор;FIG. 2 is an enlarged cross-sectional side view of the bottom of the reactor type bubble column along line 2-2 of FIG. 3, in particular illustrating the location and configuration of the oxidizing agent distribution device used to introduce the oxidizing agent stream into the reactor;

Фиг.3 представляет собой вид сверху устройства распределения окислителя на фиг.2, в частности, иллюстрирующий отверстия для окислителя в верхней части устройства распределения окислителя;FIG. 3 is a top view of the oxidizing agent distribution device of FIG. 2, in particular illustrating the holes for the oxidizing agent in the upper part of the oxidizing agent distribution;

Фиг.4 представляет собой вид снизу устройства распределения окислителя на фиг.2, в частности, иллюстрирующий отверстия для окислителя в нижней части устройства распределения окислителя;FIG. 4 is a bottom view of the oxidizer distribution device of FIG. 2, in particular illustrating the holes for the oxidizer in the lower part of the oxidizer distribution device;

Фиг.5 представляет собой вид в разрезе сбоку устройства распределения окислителя по линии 5-5 на фиг.3, в частности, иллюстрирующий ориентацию отверстий для окислителя в верхней и нижней части устройства распределения окислителя;FIG. 5 is a side sectional view of the oxidizer distribution device along line 5-5 of FIG. 3, in particular illustrating the orientation of the oxidizer holes in the upper and lower parts of the oxidizer distribution device;

Фиг.6 представляет собой увеличенный вид сбоку нижней части барботажной колонны реакторного типа, в частности, иллюстрирующий систему для введения потока исходных материалов в реактор во множестве положений, отделенных друг от друга некоторым расстоянием по вертикали;6 is an enlarged side view of the lower part of the bubble column reactor type, in particular, illustrating a system for introducing a stream of raw materials into the reactor in a variety of positions, separated from each other by a certain vertical distance;

Фиг.7 представляет собой вид сверху в разрезе по линии 7-7 на фиг.6, в частности, иллюстрирующий как система введения исходных материалов, показанная на фиг.6, распределяет поток исходных материалов внутри, в предпочтительной радиальной зоне ввода (FZ) и в более чем одном азимутальном квадранте (Q1, Q2, Q3, Q4);FIG. 7 is a top sectional view taken along line 7-7 of FIG. 6, particularly illustrating how the feed system shown in FIG. 6 distributes the flow of feed materials within, in a preferred radial inlet (FZ) zone, and in more than one azimuthal quadrant (Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 );

Фиг.8 представляет собой вид сверху в разрезе, подобный фиг.7, но иллюстрирующий альтернативные средства для высвобождения потока исходных материалов в реакторе с использованием байонетных (быстросъемных) труб, каждая из которых имеет множество малых входных отверстий;Fig. 8 is a sectional top view similar to Fig. 7, but illustrating alternative means for releasing a feed stream in a reactor using bayonet (quick-detachable) tubes, each of which has a plurality of small inlets;

Фиг.9 представляет собой изометрический вид альтернативной системы для введения потока исходных материалов в реакционную зону во множестве положений, отделенных друг от друга некоторым расстоянием по вертикали, без необходимости во множестве прохождений через стенку емкости, в частности, иллюстрирующий, что система распределения исходных материалов может, по меньшей мере, частично, поддерживаться на устройстве для распределения окислителя;Fig. 9 is an isometric view of an alternative system for introducing a feed stream into the reaction zone in a plurality of positions separated by a certain vertical distance, without the need for multiple passes through the vessel wall, in particular illustrating that a feed distribution system can at least partially supported on an oxidizer distribution device;

Фиг.10 представляет собой вид сбоку системы распределения исходных материалов с одним прохождением через стенку и устройства распределения окислителя, иллюстрируемых на фиг.9;Figure 10 is a side view of the distribution system of raw materials with one passage through the wall and the distribution device of the oxidizer, illustrated in figure 9;

Фиг.11 представляет собой вид сверху в разрезе по линии 11-11 на фиг.10, дополнительно иллюстрирующий систему распределения исходных материалов с одним прохождением, поддерживаемую на устройстве для распределения окислителя;11 is a top sectional view taken along line 11-11 of FIG. 10, further illustrating a one-pass feed distribution system supported on an oxidizer distribution device;

Фиг.12 представляет собой изометрический вид альтернативного устройства распределения окислителя, имеющего все отверстия для окислителя, расположенные в нижней части кольцевого элемента;12 is an isometric view of an alternative oxidizing agent distribution device having all oxidizing holes located at the bottom of the annular element;

Фиг.13 представляет собой вид сверху альтернативного устройства распределения окислителя фиг.12;Fig.13 is a top view of an alternative oxidizing agent distribution device of Fig.12;

Фиг.14 представляет собой вид снизу альтернативного устройства распределения окислителя на фиг.12, в частности, иллюстрирующий расположение отверстий в нижней части для введения потока окислителя в реакционную зону;Fig. 14 is a bottom view of the alternative oxidizing agent distribution device of Fig. 12, in particular illustrating the arrangement of openings in the lower portion for introducing an oxidizing agent stream into the reaction zone;

Фиг.15 представляет собой вид в разрезе сбоку устройства распределения окислителя по линии 15-15 на фиг.13, в частности, иллюстрирующий ориентацию нижних отверстий для окислителя;Fig. 15 is a side sectional view of the oxidizer distribution device along line 15-15 of Fig. 13, in particular illustrating the orientation of the lower oxidant openings;

Фиг.16 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, снабженной внутренней деаэрационной емкостью вблизи нижнего выхода реактора;Fig is a side view of a bubble column reactor type equipped with an internal deaeration tank near the lower outlet of the reactor;

Фиг.17 представляет собой увеличенный вид в разрезе сбоку нижней части барботажной колонны реакторного типа на фиг.16 по линии 17-17 на фиг.18, в частности, иллюстрирующий конфигурацию внутренней деаэрационной емкости, расположенной на нижнем выходе барботажной колонны реакторного типа;FIG. 17 is an enlarged cross-sectional side view of the bottom of the reactor type bubble column of FIG. 16 taken along line 17-17 of FIG. 18, in particular illustrating the configuration of an internal deaeration vessel located at the bottom outlet of the reactor type bubble column;

Фиг.18 представляет собой вид сверху в разрезе по линии 18-18 на фиг.16, в частности, иллюстрирующий гаситель вихрей, расположенный в деаэрационной емкости;Fig. 18 is a sectional top view taken along line 18-18 of Fig. 16, in particular illustrating a vortex quencher located in a deaeration vessel;

Фиг.19 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, снабженной наружной деаэрационной емкостью, иллюстрирующий способ, в соответствии с которым часть деаэрированной суспензии, покидающей нижнюю часть деаэрационной емкости, может использоваться для прочистки отводной линии, соединенной с нижней частью реактора;Fig is a side view of a bubble column reactor equipped with an external deaeration tank, illustrating the method in which part of the deaerated suspension leaving the lower part of the deaeration tank can be used to clean the discharge line connected to the lower part of the reactor;

Фиг.20 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, снабженной гибридной внутренней/наружной деаэрационной емкостью для отделения газовой фазы реакционной среды, извлеченной из приподнятого бокового положения в реакторе;FIG. 20 is a side view of a reactor type bubble column equipped with a hybrid internal / external deaeration vessel for separating a gas phase of a reaction medium extracted from an elevated lateral position in a reactor; FIG.

Фиг.21 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, снабженной альтернативной гибридной деаэрационной емкостью вблизи нижней части реактора;Fig is a side view of a bubble column reactor type equipped with an alternative hybrid deaeration tank near the bottom of the reactor;

Фиг.22 представляет собой увеличенный вид сбоку в разрезе нижней части барботажной колонны реакторного типа на фиг.21, в частности, иллюстрирующий использование альтернативного устройства распределения окислителя, использующего входные проходы, которые принимают поток окислителя через нижнюю головку реактора;Fig is an enlarged side view in section of the lower part of the bubble column reactor type in Fig.21, in particular, illustrating the use of an alternative oxidizer distribution device using inlet passages that receive the flow of oxidant through the lower head of the reactor;

Фиг.23 представляет собой увеличенный вид сбоку в разрезе, подобный фиг.22, в частности, иллюстрирующий альтернативные средства для введения потока окислителя в реактор через множество отверстий внизу реактора, необязательно использующие пластины отбойников для более однородного распределения потока окислителя в реакторе;FIG. 23 is an enlarged cross-sectional side view similar to FIG. 22, in particular, illustrating alternative means for introducing an oxidizer stream into the reactor through a plurality of openings at the bottom of the reactor, optionally using fenders plates to more uniformly distribute the oxidizer stream in the reactor;

Фиг.24 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, использующей внутренний проход для потока, чтобы помочь в улучшении диспергирования окисляемого соединения посредством рециркулирования части реакционной среды из верхней части реактора в нижнюю часть реактора;Fig is a side view of a bubble column reactor using an internal flow passage to help improve dispersion of the oxidizable compound by recycling a portion of the reaction medium from the top of the reactor to the bottom of the reactor;

Фиг.25 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, использующей наружный проход для потока, чтобы помочь улучшению диспергирования окисляемого соединения посредством рециркулирования части реакционной среды из верхней части реактора в нижнюю часть реактора;Fig is a side view of a bubble column reactor using an external flow passage to help improve dispersion of the oxidizable compound by recycling a portion of the reaction medium from the top of the reactor to the bottom of the reactor;

Фиг.26 представляет собой вид в разрезе сбоку горизонтального эжектора, который может использоваться для улучшения диспергирования окисляемого соединения в реакторе окисления, в частности, иллюстрирующий эжектор, который использует поступающие жидкие исходные материалы для нагнетания реакционной среды в эжектор и высвобождает смесь исходных материалов и реакционной среды в реакционной зоне при высокой скорости;FIG. 26 is a side cross-sectional view of a horizontal ejector that can be used to improve dispersion of an oxidizable compound in an oxidation reactor, in particular, illustrating an ejector that uses incoming liquid feed to pump the reaction medium into the ejector and releases a mixture of the starting materials and the reaction medium in the reaction zone at high speed;

Фиг.27 представляет собой вид в разрезе сбоку вертикального эжектора, который может использоваться для улучшения диспергирования окисляемого соединения в реакторе окисления, в частности, иллюстрирующий эжектор, который объединяет жидкие исходные материалы и входной газ и использует объединенную двухфазную текучую среду для нагнетания реакционной среды в эжектор и высвобождения смеси жидких исходных материалов, входного газа и реакционной среды в реакционной зоне при высокой скорости;FIG. 27 is a side cross-sectional view of a vertical ejector that can be used to improve dispersion of an oxidizable compound in an oxidation reactor, in particular illustrating an ejector that combines liquid feed materials and an inlet gas and uses a combined two-phase fluid to pump the reaction medium into an ejector and releasing a mixture of liquid starting materials, a feed gas and a reaction medium in the reaction zone at high speed;

Фиг.28 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, содержащей многофазную реакционную среду, в частности, иллюстрирующий реакционную среду, которая является теоретически распределенной на 30 горизонтальных участков равного объема для количественного определения градиентов определенных параметров в реакционной среде;Fig. 28 is a side view of a bubble column reactor containing a multiphase reaction medium, in particular illustrating a reaction medium that is theoretically distributed over 30 horizontal sections of equal volume to quantify the gradients of certain parameters in the reaction medium;

Фиг.29 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, содержащей многофазную реакционную среду, в частности, иллюстрирующий первый и второй дискретные 20-процентные непрерывные объемы реакционной среды, которые имеют, по существу, различные концентрации кислорода и/или скорости его расходования;Fig is a side view of a bubble column reactor containing a multiphase reaction medium, in particular, illustrating the first and second discrete 20 percent continuous volumes of the reaction medium, which have essentially different oxygen concentrations and / or rates of its consumption;

Фиг.30 представляет собой вид сбоку двух расположенных друг над другом реакционных емкостей, с необязательным механическим перемешиванием или без него, содержащих многофазную реакционную среду, в частности, иллюстрирующий, что емкости содержат дискретные 20% сплошные объемы реакционной среды, имеющей, по существу, различные концентрации кислорода и/или скорости его расходования;FIG. 30 is a side view of two reaction tanks arranged one above the other, with or without mechanical stirring, containing a multiphase reaction medium, in particular illustrating that the containers contain discrete 20% continuous volumes of the reaction medium having substantially different oxygen concentration and / or its consumption rate;

Фиг.31 представляет собой вид сбоку трех расположенных бок о бок реакционных емкостей, с необязательным механическим перемешиванием или без него, содержащих многофазную реакционную среду, в частности, иллюстрирующий, что емкости содержат дискретные 20% сплошные объемы реакционной среды, имеющей, по существу, различные концентрации кислорода и/или скорости его расходования;FIG. 31 is a side view of three reaction containers located side by side, with or without mechanical stirring, containing a multiphase reaction medium, in particular illustrating that the containers contain discrete 20% continuous volumes of the reaction medium having substantially different oxygen concentration and / or its consumption rate;

Фиг.32 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа со ступенчатым изменением скорости, имеющей широкую нижнюю реакционную зону и узкую верхнюю реакционную зону;Fig is a side view of a bubble column reactor type with a step change in speed, having a wide lower reaction zone and a narrow upper reaction zone;

Фиг.33 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, снабженной расположенной вертикально разделительной стенкой для добавления расположенной вертикально площади поверхности, которая вступает в контакт с реакционной средой;Fig. 33 is a side view of a bubble column reactor equipped with a vertically spaced separation wall to add a vertically spaced surface area that comes into contact with the reaction medium;

Фиг.34 представляет собой вид в разрезе по линии 34-34 на фиг.33, в частности, иллюстрирующий, что разделительная стенка представляет собой планарный элемент, разделяющий реакционную зону на две, по существу, равные секции;Fig. 34 is a sectional view taken along line 34-34 in Fig. 33, in particular illustrating that the dividing wall is a planar element dividing the reaction zone into two substantially equal sections;

Фиг.35 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, снабженной укороченной расположенной вертикально разделительной стенкой для добавления расположенной вертикально площади поверхности, которая вступает в контакт с реакционной средой;Fig. 35 is a side view of a bubble column reactor equipped with a shortened vertically arranged dividing wall to add a vertically located surface area that comes into contact with the reaction medium;

Фиг.36 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, снабженной укороченной и искривленной расположенной вертикально разделительной стенкой для добавления расположенной вертикально площади поверхности, которая вступает в контакт с реакционной средой;Fig. 36 is a side view of a bubble column reactor equipped with a shortened and curved vertically arranged separation wall to add a vertically located surface area that comes into contact with the reaction medium;

Фиг.37 представляет собой вид в разрезе по линии 37-37 на фиг.36, в частности, иллюстрирующий, что искривленная расположенная вертикально разделительная стенка в целом представляет собой S-образный элемент, разделяющий часть реакционной зоны на две, по существу, равные секции;Fig. 37 is a sectional view taken along line 37-37 of Fig. 36, in particular, illustrating that the curved vertically dividing wall as a whole is an S-shaped element dividing a portion of the reaction zone into two substantially equal sections ;

Фиг.38 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, снабженной укороченным расположенным вертикально внутренним элементом для добавления расположенной вертикально площади поверхности, которая вступает в контакт с реакционной средой;Fig. 38 is a side view of a bubble column reactor equipped with a shortened vertically disposed inner member to add a vertically disposed surface area that comes into contact with the reaction medium;

Фиг.39 представляет собой вид в разрезе по линии 39-39 на фиг.38, в частности, иллюстрирующий, что расположенный вертикально внутренний элемент имеет форму "X" и края внутреннего элемента не доходят везде до боковой стенки реактора;Fig. 39 is a sectional view taken along line 39-39 of Fig. 38, in particular, illustrating that the vertically disposed inner element is in the form of an "X" and that the edges of the inner element do not extend everywhere to the side wall of the reactor;

Фиг.40 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, снабженной перемежающимися, имеющими различную конфигурацию, расположенными вертикально внутренними элементами для добавления расположенной вертикально площади поверхности, которая вступает в контакт с реакционной средой;Fig. 40 is a side view of a bubble column reactor equipped with intermittent, variously configured, vertically disposed internal elements to add a vertically disposed surface area that comes into contact with the reaction medium;

Фиг.41 представляет собой вид в разрезе по линии 41-41 на фиг.40, в частности, иллюстрирующий одну из конфигураций расположенных вертикально элементов, которые имеют форму "X" и разделяют часть реакционной зоны на четыре, по существу, равных квадранта;Fig. 41 is a sectional view taken along line 41-41 in Fig. 40, in particular illustrating one of the configurations of vertically arranged elements that are in the form of an "X" and divide a portion of the reaction zone into four substantially equal quadrants;

Фиг.42 представляет собой вид в разрезе по линии 42-42 на фиг.40, в частности, иллюстрирующий другую конфигурацию расположенных вертикально элементов, которые разделяют часть реакционной зоны на восемь, по существу, равных клинообразных секций;Fig. 42 is a sectional view taken along line 42-42 of Fig. 40, in particular illustrating another configuration of vertically arranged elements that divide a portion of the reaction zone into eight substantially equal wedge-shaped sections;

Фиг.43 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, снабженной множеством внутренних элементов винтообразной формы, для добавления расположенной вертикально площади поверхности, которая вступает в контакт с реакционной средой;Fig. 43 is a side view of a bubble column reactor equipped with a plurality of screw-shaped internal elements to add a vertically arranged surface area that comes into contact with the reaction medium;

Фиг.44 представляет собой вид в разрезе по линии 44-44 на фиг.43, в частности, иллюстрирующий форму одного из внутренних элементов винтообразной формы;Fig. 44 is a sectional view taken along line 44-44 in Fig. 43, in particular illustrating the shape of one of the screw-shaped internal elements;

Фиг.45 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, снабженной множеством дефлекторов, каждый из которых содержит множество цилиндрических стержней для вступления в контакт с реакционной средой;Fig. 45 is a side view of a bubble column reactor equipped with a plurality of deflectors, each of which comprises a plurality of cylindrical rods for coming into contact with the reaction medium;

Фиг.46 представляет собой увеличенный изометрический вид дефлекторов на фиг.45, в частности, иллюстрирующий способ, которым цилиндрические стержни соседних дефлекторов повернуты на 90° по отношению друг к другу;Fig. 46 is an enlarged isometric view of the deflectors in Fig. 45, in particular illustrating the manner in which the cylindrical rods of adjacent deflectors are rotated 90 ° with respect to each other;

Фиг.47 представляет собой вид в разрезе по линии 47-47 на фиг.45, в частности, иллюстрирующий один из дефлекторов в отдельности;Fig. 47 is a sectional view taken along line 47-47 of Fig. 45, in particular illustrating one of the deflectors individually;

Фиг.48 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, снабженной множеством дефлекторов, каждый из которых содержит множество элементов L-образного сечения для вступления в контакт с реакционной средой;Fig. 48 is a side view of a bubble column reactor equipped with a plurality of deflectors, each of which contains a plurality of L-shaped elements for coming into contact with the reaction medium;

Фиг.49 представляет собой увеличенный вид сбоку дефлекторов на фиг.48, в частности, иллюстрирующий способ, которым элементы L-образного сечения соседних дефлекторов повернуты на 90° по отношению друг к другу;Fig. 49 is an enlarged side view of the deflectors in Fig. 48, in particular illustrating the way in which the L-shaped elements of adjacent deflectors are rotated 90 ° with respect to each other;

Фиг.50 представляет собой вид в разрезе по линии 50-50 на фиг.48, в частности, иллюстрирующий один из дефлекторов в отдельности;Fig. 50 is a sectional view taken along line 50-50 of Fig. 48, in particular illustrating one of the deflectors individually;

Фиг.51 представляет собой вид сбоку барботажной колонны реакторного типа, снабженной отдельным монолитным цилиндрическим дефлектором ромбической формы для вступления в контакт с реакционной средой;Fig is a side view of a bubble column reactor type, equipped with a separate monolithic cylindrical baffle rhombic shape for contact with the reaction medium;

Фиг.52 представляет собой увеличенный вид сбоку монолитного дефлектора на фиг.51;Fig.52 is an enlarged side view of the monolithic baffle in Fig.51;

Фиг.53 представляет собой вид в разрезе по линии 53-53 на фиг.51, иллюстрирующий цилиндрическую форму монолитного дефлектора;Fig. 53 is a sectional view taken along line 53-53 of Fig. 51, illustrating the cylindrical shape of a monolithic deflector;

Фиг. 54A и 54B представляют собой увеличенные виды частиц сырой терефталевой кислоты (CTA), полученных в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, в частности, иллюстрирующие, что каждая частица CTA представляет собой частицу с низкой плотностью, большой площадью поверхности, состоящую из множества непрочно связанных субчастиц CTA;FIG. 54A and 54B are enlarged views of crude terephthalic acid (CTA) particles obtained in accordance with one embodiment of the present invention, in particular illustrating that each CTA particle is a low density, large surface area particle consisting of a plurality of fragile related subparticles of CTA;

Фиг.55A и 55B представляют собой увеличенные виды получаемой обычно CTA, в частности, иллюстрирующие, что обычная частица CTA имеет больший размер частицы, более низкую плотность и меньшую площадь поверхности, чем частицы CTA по настоящему изобретению на фиг. 54A и 54B;55A and 55B are enlarged views of a typically produced CTA, in particular illustrating that a conventional CTA particle has a larger particle size, lower density and lower surface area than the CTA particles of the present invention in FIG. 54A and 54B;

Фиг.56 представляет собой упрощенную блок-схему способа, известного из литературы, для получения очищенной терефталевой кислоты (PTA);56 is a simplified flowchart of a method known from the literature for producing purified terephthalic acid (PTA);

Фиг.57 представляет собой упрощенную блок-схему способа, для способа получения PTA в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения; иFig. 57 is a simplified flowchart of a method for producing a PTA in accordance with one embodiment of the present invention; and

Фиг.58 представляет собой таблицу, суммирующую различные рабочие параметры барботажной колонны реакторного типа окисления, в которой некоторые рабочие параметры устанавливаются в соответствии с описанием, приведенным в разделе «Примеры».Fig. 58 is a table summarizing various operating parameters of an oxidation reactor type bubble column, in which some operating parameters are set in accordance with the description given in the Examples section.

Подробное описаниеDetailed description

Один из вариантов осуществления настоящего изобретения относится к жидкофазному частичному окислению окисляемого соединения. Такое окисление предпочтительно осуществляют в жидкой фазе многофазной реакционной среды, содержащейся в одном или нескольких перемешиваемых реакторах. Пригодные для использования перемешиваемые реакторы включают в себя, например, реакторы, перемешиваемые с помощью барботирования (например, барботажные колонны реакторного типа), механически перемешиваемые реакторы (например, проточные реакторы смешения) и реакторы, перемешиваемые потоком (например, струйные реакторы). В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения жидкофазное окисление осуществляют в одной барботажной колонне реакторного типа.One embodiment of the present invention relates to a liquid phase partial oxidation of an oxidizable compound. Such oxidation is preferably carried out in the liquid phase of a multiphase reaction medium contained in one or more stirred reactors. Suitable stirred reactors include, for example, bubbling stirred reactors (e.g. reactor type bubble columns), mechanically stirred reactors (e.g. flow mixing reactors) and stream stirred reactors (e.g. jet reactors). In one of the embodiments of the present invention, the liquid phase oxidation is carried out in a single bubble column reactor type.

Как здесь используется, термин "барботажная колонна реакторного типа" должен обозначать реактор для облегчения химических реакций в многофазной реакционной среде, где перемешивание реакционной среды обеспечивается, прежде всего, посредством перемещения снизу вверх газовых пузырьков через реакционную среду. Как здесь используется, термин "перемешивание" должен обозначать работу, диссипируемую в реакционной среде, вызывая поток текучей среды и/или перемешивание. Как здесь используется, термины "большинство", "в основном" и "преобладающе" должны обозначать больше чем 50%. Как здесь используется, термин "механическое перемешивание" должен обозначать перемешивание реакционной среды, вызываемое физическим перемещением жесткого или гибкого элемента (элементов) по отношению к реакционной среде или внутри нее. Например, механическое перемешивание может обеспечиваться посредством вращения, колебания и/или вибрации внутренних мешалок, лопастей, вибраторов или акустических диафрагм, расположенных в реакционной среде. Как здесь используется, термин "перемешивание потоком" должен обозначать перемешивание реакционной среды, вызываемое высокоскоростной инжекцией и/или рециркуляцией одной или нескольких текучих сред в реакционную среду. Например, перемешивание потоком может обеспечиваться соплами, эжекторами и/или эжекционными устройствами.As used here, the term "reactor-type bubbler column" is intended to mean a reactor to facilitate chemical reactions in a multiphase reaction medium, where mixing of the reaction medium is ensured primarily by moving gas bubbles from the bottom up through the reaction medium. As used here, the term "mixing" should mean work dissipated in the reaction medium, causing a flow of fluid and / or mixing. As used here, the terms "majority", "mainly" and "predominantly" should mean more than 50%. As used here, the term "mechanical mixing" should mean the mixing of the reaction medium caused by the physical movement of a rigid or flexible element (s) with respect to the reaction medium or inside it. For example, mechanical mixing can be achieved by rotating, oscillating and / or vibrating internal mixers, vanes, vibrators or acoustic diaphragms located in the reaction medium. As used here, the term "flow mixing" should mean the mixing of the reaction medium caused by high-speed injection and / or recirculation of one or more fluids into the reaction medium. For example, flow mixing may be provided by nozzles, ejectors, and / or ejection devices.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, меньше, примерно, чем 40% перемешивания реакционной среды в барботажной колонне реакторного типа во время окисления обеспечивается посредством механического перемешивания и/или перемешивания потоком, более предпочтительно, меньше, примерно, чем 20% перемешивания обеспечивается посредством механического перемешивания и/или перемешивания потоком, и наиболее предпочтительно, меньше, чем 5% перемешивания обеспечивается посредством механического перемешивания и/или перемешивания потоком. Предпочтительно, величина механического перемешивания и/или перемешивания потоком, придаваемого многофазной реакционной среде во время окисления, меньше, примерно, чем 3 кВт/м3 реакционной среды, более предпочтительно, меньше, примерно, чем 2 кВт/м3, и наиболее предпочтительно, меньше, чем 1 кВт/м3.In a preferred embodiment of the present invention, less than about 40% of the stirring of the reaction medium in a bubble column reactor during oxidation is provided by mechanical stirring and / or flow stirring, more preferably less than about 20% of the stirring is provided by mechanical stirring and / or mixing with a stream, and most preferably, less than 5% of the mixing is provided by mechanical mixing and / or Ivanov stream. Preferably, the amount of mechanical stirring and / or stream stirring imparted to the multiphase reaction medium during oxidation is less than about 3 kW / m 3 of the reaction medium, more preferably less than about 2 kW / m 3 , and most preferably less than 1 kW / m 3 .

Обращаясь теперь к фиг.1, предпочтительная барботажная колонна реакторного типа 20 иллюстрируется как содержащая корпус 22, имеющая реакционную секцию 24 и секцию отделения 26. Реакционная секция 24 определяет внутреннюю реакционную зону 28, в то время как секция отделения 26 определяет внутреннюю зону отделения 30. В основном жидкофазный поток исходных материалов вводится в реакционную зону 28 через входы для исходных материалов 32a,b,c,d. В основном газофазный поток окислителя вводится в реакционную зону 28 через устройство распределения окислителя 34, расположенное в нижней части реакционной зоны 28. Жидкофазный поток исходных материалов и газофазный поток окислителя совместно образуют многофазную реакционную среду 36 в пределах реакционной зоны 28. Многофазная реакционная среда 36 содержит жидкую фазу и газовую фазу. Более предпочтительно, многофазная реакционная среда 36 содержит трехфазную среду, имеющую твердофазные, жидкофазные и газофазные компоненты. Твердофазный компонент реакционной среды 36 предпочтительно осаждается в пределах реакционной зоны 28, в результате реакции окисления, осуществляемой в жидкой фазе реакционной среды 36. Барботажная колонна реакторного типа 20 содержит выход для суспензии 38, расположенный вблизи нижней части реакционной зоны 28, и выход для газа 40, расположенный вблизи верхней части зоны отделения 30. Выходящий поток суспензии, содержащий жидкофазные и твердофазные компоненты реакционной среды 36, извлекается из реакционной зоны 28 через выход для суспензии 38, в то время как преимущественно газообразный выходящий поток извлекается из зоны отделения 30 через выход для газа 40.Turning now to FIG. 1, a preferred reactor type bubble column 20 is illustrated as comprising a housing 22 having a reaction section 24 and a separation section 26. The reaction section 24 defines the internal reaction zone 28, while the separation section 26 defines the internal zone of the separation 30. Basically, a liquid phase feed stream is introduced into the reaction zone 28 through feed inlets 32a, b, c, d. Basically, a gas phase oxidant stream is introduced into the reaction zone 28 through an oxidizer distribution device 34 located at the bottom of the reaction zone 28. The liquid phase feed stream and the gas phase oxidizer stream together form a multiphase reaction medium 36 within the reaction zone 28. The multiphase reaction medium 36 contains a liquid phase and gas phase. More preferably, the multiphase reaction medium 36 comprises a three-phase medium having solid phase, liquid phase and gas phase components. The solid-phase component of the reaction medium 36 is preferably deposited within the reaction zone 28 as a result of the oxidation reaction carried out in the liquid phase of the reaction medium 36. The bubble column reactor 20 contains a slurry outlet 38 located near the bottom of the reaction zone 28 and a gas outlet 40 located near the upper part of the separation zone 30. The effluent stream of the suspension containing the liquid-phase and solid-phase components of the reaction medium 36 is removed from the reaction zone 28 through the outlet for the suspension 38, While predominantly gaseous effluent is withdrawn from separation zone 30 via gas outlet 40.

Жидкофазный поток исходных материалов, вводимый в барботажную колонну реакторного типа 20 через входы для исходных материалов 32a,b,c,d, предпочтительно содержит окисляемое соединение, растворитель и систему катализаторов.The liquid phase feed stream introduced into the reactor bubbler 20 through feed ports 32a, b, c, d preferably contains an oxidizable compound, a solvent, and a catalyst system.

Окисляемое соединение, присутствующее в жидкофазном потоке исходных материалов, предпочтительно содержит, по меньшей мере, одну углеводородную группу. Более предпочтительно, окисляемое соединение представляет собой ароматическое соединение. Еще более предпочтительно окисляемое соединение представляет собой ароматическое соединение, по меньшей мере, с одной присоединенной углеводородной группой, или, по меньшей мере, одной присоединенной замещенной углеводородной группой, или, по меньшей мере, одним присоединенным гетероатомом, или, по меньшей мере, одной присоединенной функциональной группой карбоновой кислоты (-COOH). Еще более предпочтительно окисляемое соединение представляет собой ароматическое соединение, по меньшей мере, с одной присоединенной углеводородной группой или, по меньшей мере, одной присоединенной замещенной углеводородной группой, при этом каждая присоединенная группа содержит от 1 до 5 атомов углерода. Еще более предпочтительно окисляемое соединение представляет собой ароматическое соединение, имеющее точно две присоединенные группы, при этом каждая присоединенная группа содержит точно один атом углерода и состоит из метильных групп и/или замещенных метильных групп, и/или, самое большее, одной группы карбоновой кислоты. Еще более предпочтительно окисляемое соединение представляет собой параксилол, метаксилол, паратолуальдегид, метатолуальдегид, паратолуиловую кислоту, метатолуиловую кислоту и/или ацетальдегид. Наиболее предпочтительно окисляемое соединение представляет собой параксилол.The oxidizable compound present in the liquid phase feed stream preferably contains at least one hydrocarbon group. More preferably, the oxidizable compound is an aromatic compound. Even more preferably, the oxidizable compound is an aromatic compound with at least one attached hydrocarbon group, or at least one attached substituted hydrocarbon group, or at least one attached heteroatom, or at least one attached carboxylic acid functional group (-COOH). Even more preferably, the oxidizable compound is an aromatic compound with at least one attached hydrocarbon group or at least one attached substituted hydrocarbon group, with each attached group containing from 1 to 5 carbon atoms. Even more preferably, the oxidizable compound is an aromatic compound having exactly two attached groups, with each attached group containing exactly one carbon atom and consisting of methyl groups and / or substituted methyl groups, and / or at most one carboxylic acid group. Even more preferably, the oxidizable compound is paraxylene, metaxylene, paratolualdehyde, metatolualdehyde, paratoluylic acid, metatoluyl acid and / or acetaldehyde. Most preferably, the oxidizable compound is paraxylene.

"Углеводородная группа", как здесь определено, представляет собой, по меньшей мере, один атом углерода, который соединен только с атомами водорода или с другими атомами углерода. "Замещенная углеводородная группа", как здесь определено, представляет собой, по меньшей мере, один атом углерода, соединенный, по меньшей мере, с одним гетероатомом и, по меньшей мере, с одним атомом водорода. "Гетероатомы", как здесь определено, представляют собой все атомы, иные, чем атомы углерода и водорода. Ароматические соединения, как здесь определено, содержат ароматическое кольцо, предпочтительно, имеющее, по меньшей мере, 6 атомов углерода, еще более предпочтительно имеющее только атомы углерода в качестве части кольца. Соответствующие примеры таких ароматических колец включают в себя, но не ограничиваясь этим, бензол, бифенил, терфенил, нафталин и другие слитые ароматические кольца на основе углерода.A “hydrocarbon group” as defined herein is at least one carbon atom that is bonded only to hydrogen atoms or to other carbon atoms. A “substituted hydrocarbon group,” as defined herein, is at least one carbon atom bonded to at least one heteroatom and at least one hydrogen atom. “Heteroatoms,” as defined herein, are all atoms other than carbon and hydrogen atoms. Aromatic compounds, as defined here, contain an aromatic ring, preferably having at least 6 carbon atoms, even more preferably having only carbon atoms as part of the ring. Suitable examples of such aromatic rings include, but are not limited to, benzene, biphenyl, terphenyl, naphthalene, and other carbon-based fused aromatic rings.

Соответствующие примеры окисляемого соединения включают в себя алифатические углеводороды (например, алканы, разветвленные алканы, циклические алканы, алифатические алкены, разветвленные алкены и циклические алкены); алифатические альдегиды (например, ацетальдегид, пропиональдегид, изобутиральдегид и н-бутиральдегид); алифатические спирты (например, этанол, изопропанол, н-пропанол, н-бутанол и изобутанол); алифатические кетоны (например, диметилкетон, этилметилкетон, диэтилкетон и изопропилметилкетон); сложные алифатические эфиры (например, метилформиат, метилацетат, этилацетат); алифатические пероксиды, перкислоты и гидропероксиды (например, трет-бутилгидропероксид, перуксусную кислоту и ди-трет-бутилгидропероксид); алифатические соединения с группами, которые представляют собой сочетания указанных выше алифатических видов, плюс другие гетероатомы (например, алифатические соединения, содержащие один или несколько молекулярных сегментов углеводородов, альдегидов, спиртов, кетонов, сложных эфиров, пероксидов, перкислот и/или гидропероксидов в сочетании с натрием, бромом, кобальтом, марганцем и цирконием); различные бензольные кольца, нафталиновые кольца, бифенилы, терфенилы и другие ароматические группы с одной или несколькими присоединенными углеводородными группами (например, толуол, этилбензол, изопропилбензол, н-пропилбензол, неопентилбензол, параксилол, метаксилол, ортоксилол, все изомеры триметилбензолов, все изомеры тетраметилбензолов, пентаметилбензол, гексаметилбензол, все изомеры этилметилбензолов, все изомеры диэтилбензолов, все изомеры этилдиметилбензолов, все изомеры диметилнафталинов, все изомеры этилметилнафталинов, все изомеры диэтилнафталинов, все изомеры диметилбифенилов, все изомеры этилметилбифенилов и все изомеры диэтилбифенилов, стильбен, и он же с одной или несколькими присоединенными углеводородными группами, флуорен, и он же с одной или несколькими присоединенными углеводородными группами, антрацен, и он же с одной или несколькими присоединенными углеводородными группами, и дифенилэтан, и он же с одной или несколькими присоединенными углеводородными группами); различные бензольные кольца, нафталиновые кольца, бифенилы, терфенилы и другие ароматические группы с одной или несколькими присоединенными углеводородными группами и/или с одним или несколькими присоединенными гетероатомами, которые могут соединяться с другими атомами или группами атомов (например, фенолом, всеми изомерами метилфенолов, всеми изомерами диметилфенолов, всеми изомерами нафтолов, простым бензилметиловым эфиром, всеми изомерами бромфенолов, бромбензолом, всеми изомерами бромтолуолов, включая альфа-бромтолуол, дибромбензолом, кобальт нафтенатом, и всеми изомерами бромбифенилов); различные бензольные кольца, нафталиновые кольца, бифенилы, терфенилы и другие ароматические группы с одной или несколькими присоединенными углеводородными группами, и/или одним или несколькими присоединенными гетероатомами, и/или с одной или несколькими присоединенными замещенными углеводородными группами (например, бензальдегидом, всеми изомерами бромбензальдегидов, всеми изомерами бромированных толуальдегидов, включая все изомеры альфа-бромтолуальдегидов, всеми изомерами гидроксибензальдегидов, всеми изомерами бромгидроксибензальдегидов, всеми изомерами бензолдикарбоксальдегидов, всеми изомерами бензолтрикарбоксоальдегидов, паратолуальдегидом, метатолуальдегидом, ортотолуальдегидом, всеми изомерами толуолдикарбоксальдегидов, всеми изомерами толуолтрикарбоксальдегидов, всеми изомерами толуолтетракарбоксальдегидов, всеми изомерами диметилбензолдикарбоксальдегидов, всеми изомерами диметилбензол трикарбоксальдегидов, всеми изомерами диметилбензол тетракарбоксальдегидов, всеми изомерами триметилбензол трикарбоксальдегидов, всеми изомерами этилтолуальдегидов, всеми изомерами триметилбензол дикарбоксальдегидов, тетраметилбензол дикарбоксальдегидом, гидроксиметилбензолом, всеми изомерами гидроксиметилтолуолов, всеми изомерами гидроксиметилбромтолуолов, всеми изомерами гидроксиметилтолуальдегидов, всеми изомерами гидроксиметилбромтолуальдегидов, бензил гидропероксидом, бензоил гидропероксидом, всеми изомерами толилметилгидропероксидов и всеми изомерами метилфенол метилгидропероксидов); различные бензольные кольца, нафталиновые кольца, бифенилы, терфенилы и другие ароматические группы с одной или несколькими присоединенными выбранными группами, выбранные группы означают углеводородные группы и/или присоединенные гетероатомы, и/или замещенные углеводородные группы, и/или группы карбоновых кислот, и/или группы пероксикислот (например, бензойной кислоты, паратолуиловой кислоты, метатолуиловой кислоты, ортотолуиловой кислоты, всех изомеров этилбензойных кислот, всех изомеров пропилбензойных кислот, всех изомеров бутилбензойных кислот, всех изомеров пентилбензойных кислот, всех изомеров диметилбензойных кислот, всех изомеров этилметилбензойных кислот, всех изомеров триметилбензойных кислот, всех изомеров тетраметилбензойных кислот, всех изомеров пентаметилбензойных кислот, всех изомеров диэтилбензойных кислот, всех изомеров бензолдикарбоновых кислот, всех изомеров бензолтрикарбоновых кислот, всех изомеров метилбензолдикарбоновых кислот, всех изомеров диметилбензолдикарбоновых кислот, всех изомеров метилбензолтрикарбоновых кислот, всех изомеров бромбензойных кислот, всех изомеров дибромбензойных кислот, всех изомеров бромтолуиловых кислот, включая альфа-бромтолуиловые кислоты, толилуксусной кислоты, всех изомеров гидроксибензойных кислот, всех изомеров гидроксиметилбензойных кислот, всех изомеров гидрокситолуиловых кислот, всех изомеров гидроксиметилтолуиловых кислот, всех изомеров гидроксиметилбензолдикарбоновых кислот, всех изомеров гидроксибромбензойных кислот, всех изомеров гидроксибромтолуиловых кислот, всех изомеров гидроксиметилбромбензойных кислот, всех изомеров карбоксибензальдегидов, всех изомеров дикарбоксибензальдегидов, пербензойной кислоты, всех изомеров гидропероксиметилбензойных кислот, всех изомеров гидропероксиметилгидроксибензойных кислот, всех изомеров гидропероксикарбонилбензойных кислот, всех изомеров гидропероксикарбонилтолуолов, всех изомеров метилбифенилкарбоновых кислот, всех изомеров диметилбифенилкарбоновых кислот, всех изомеров метилбифенилдикарбоновых кислот, всех изомеров бифенилтрикарбоновых кислот, всех изомеров стильбена с одной или несколькими присоединенными выбранными группами, всех изомеров флуоренона с одной или несколькими присоединенными выбранными группами, всех изомеров нафталина с одной или несколькими присоединенными выбранными группами, бензила, всех изомеров бензила с одной или несколькими присоединенными выбранными группами, бензофенона, всех изомеров бензофенона с одной или несколькими присоединенными выбранными группами, антрахинона, всех изомеров антрахинона с одной или несколькими присоединенными выбранными группами, всех изомеров дифенилэтана с одной или несколькими присоединенными выбранными группами, бензокумарина, и всех изомеров бензокумарина с одной или несколькими присоединенными выбранными группами).Suitable examples of an oxidizable compound include aliphatic hydrocarbons (eg, alkanes, branched alkanes, cyclic alkanes, aliphatic alkenes, branched alkenes, and cyclic alkenes); aliphatic aldehydes (e.g. acetaldehyde, propionaldehyde, isobutyraldehyde and n-butyraldehyde); aliphatic alcohols (e.g. ethanol, isopropanol, n-propanol, n-butanol and isobutanol); aliphatic ketones (e.g. dimethyl ketone, ethyl methyl ketone, diethyl ketone and isopropyl methyl ketone); aliphatic esters (e.g. methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate); aliphatic peroxides, peracids and hydroperoxides (for example, tert-butyl hydroperoxide, peracetic acid and di-tert-butyl hydroperoxide); aliphatic compounds with groups that are combinations of the above aliphatic species, plus other heteroatoms (for example, aliphatic compounds containing one or more molecular segments of hydrocarbons, aldehydes, alcohols, ketones, esters, peroxides, peracids and / or hydroperoxides in combination with sodium, bromine, cobalt, manganese and zirconium); various benzene rings, naphthalene rings, biphenyls, terphenyls and other aromatic groups with one or more attached hydrocarbon groups (for example, toluene, ethylbenzene, isopropylbenzene, n-propylbenzene, neopentylbenzene, paraxylene, methaxylene, orthoxylene, all isomers of trimethylbenzenes, all pentamethylbenzene, hexamethylbenzene, all isomers of ethyl methylbenzenes, all isomers of diethylbenzenes, all isomers of ethyl dimethylbenzenes, all isomers of dimethylnaphthalenes, all isomers of ethylmethylnaphthalenes, all isomers of diethylnaphthalenes, all isomers of dimethylbiphenyls, all isomers of ethylmethylbiphenyls and all isomers of diethylbiphenyls, stilbene, and it is with one or more attached hydrocarbon groups, fluorene, and it is with one or more attached hydrocarbon groups, anthracene, and it is also with one or several attached hydrocarbon groups, and diphenylethane, and it is with one or more attached hydrocarbon groups); various benzene rings, naphthalene rings, biphenyls, terphenyls and other aromatic groups with one or more attached hydrocarbon groups and / or with one or more attached heteroatoms that can combine with other atoms or groups of atoms (e.g. phenol, all methyl phenol isomers, all isomers of dimethylphenols, all isomers of naphthols, simple benzyl methyl ether, all isomers of bromophenols, bromobenzene, all isomers of bromotoluene, including alpha-bromtoluene, dibrombe nzol, cobalt naphthenate, and all isomers of bromobiphenyls); various benzene rings, naphthalene rings, biphenyls, terphenyls and other aromatic groups with one or more attached hydrocarbon groups, and / or one or more attached heteroatoms, and / or with one or more attached substituted hydrocarbon groups (for example, benzaldehyde, all isomers of bromobenzaldehyde , all isomers of brominated tolualdehydes, including all isomers of alpha-bromotolualdehydes, all isomers of hydroxybenzaldehydes, all isomers of bromohydroxy nzaldegidov, all isomers benzenedicarboxaldehyde, all isomers benzoltrikarboksoaldegidov, paratolualdegidom, metatolualdegidom, ortotolualdegidom, all isomers toluoldikarboksaldegidov, all isomers toluoltrikarboksaldegidov, all isomers toluoltetrakarboksaldegidov, all isomers dimetilbenzoldikarboksaldegidov, all isomers of dimethylbenzene trikarboksaldegidov, all isomers of dimethylbenzene tetrakarboksaldegidov, all isomers of trimethylbenzene trikarboksaldegidov, all isomers of ethyl olualdegidov, all isomers of trimethylbenzene dicarboxaldehyde, tetramethylbenzene dicarboxaldehyde, hydroxymethylbenzene, gidroksimetiltoluolov all isomers, all isomers gidroksimetilbromtoluolov, gidroksimetiltolualdegidov all isomers, all isomers gidroksimetilbromtolualdegidov, benzyl hydroperoxide, benzoyl hydroperoxide, all isomers tolilmetilgidroperoksidov and all isomers of methylphenol methyl hydroperoxide); various benzene rings, naphthalene rings, biphenyls, terphenyls and other aromatic groups with one or more attached selected groups, selected groups mean hydrocarbon groups and / or attached heteroatoms, and / or substituted hydrocarbon groups, and / or carboxylic acid groups, and / or groups of peroxyacids (e.g., benzoic acid, paratoluic acid, metatoluilic acid, orthotoluic acid, all isomers of ethylbenzoic acids, all isomers of propylbenzoic acids, all isomers of butyl benzoic acids, all isomers of pentylbenzoic acids, all isomers of dimethylbenzoic acids, all isomers of ethylmethylbenzoic acids, all isomers of trimethylbenzoic acids, all isomers of tetramethylbenzoic acids, all isomers of pentamethylbenzoic acids, all isomers of benzene isomers methylbenzene dicarboxylic acids, all isomers of dimethylbenzene dicarboxylic acids, all isomers of methyl benzene tricarboxylic acids, all isome of bromobenzoic acid, all isomers of dibromobenzoic acids, all isomers of bromotoluic acids, including alpha bromotoluic acids, tolyl acetic acid, all isomers of hydroxybenzoic acids, all isomers of hydroxymethylbenzoic acids, all isomers of hydroxymethylbenzoic acids, all hydroxybromobenzoic acids, all isomers of hydroxybromotoluenoic acids, all isomers of hydroxymethyl bromobenzoic acids, all and Zomer carboxybenzaldehyde, all isomers dikarboksibenzaldegidov, perbenzoic acid, all isomers gidroperoksimetilbenzoynyh acids, all isomers gidroperoksimetilgidroksibenzoynyh acids, all isomers gidroperoksikarbonilbenzoynyh acids, all isomers gidroperoksikarboniltoluolov, all isomers metilbifenilkarbonovyh acids, all isomers dimetilbifenilkarbonovyh acids, all isomers metilbifenildikarbonovyh acids, all isomers bifeniltrikarbonovyh acids, all stilbene isomers with one or more and connected selected groups, all isomers of fluorenone with one or more attached selected groups, all isomers of naphthalene with one or more attached selected groups, benzyl, all isomers of benzyl with one or more attached selected groups, benzophenone, all isomers of benzophenone with one or more attached selected groups, anthraquinone, all isomers of anthraquinone with one or more attached selected groups, all isomers of diphenylethane with one sludge and several attached selected groups, benzocoumarin, and all benzocoumarin isomers with one or more attached selected groups).

Если окисляемое соединение, присутствующее в жидкофазном потоке исходных материалов, представляет собой твердое соединение при нормальных условиях (то есть является твердым при стандартной температуре и давлении), является предпочтительным, чтобы окисляемое соединение, по существу, растворялось в растворителе, когда вводится в реакционную зону 28. Является предпочтительным, чтобы температура кипения окисляемого соединения при атмосферном давлении составляла, по меньшей мере, примерно 50°C. Более предпочтительно, температура кипения окисляемого соединения находится в пределах примерно от 80 примерно до 400°C, а наиболее предпочтительно в пределах от 125 до 155°C. Количество окисляемого соединения, присутствующее в жидкофазных исходных материалах, предпочтительно находится в пределах примерно от 2 примерно до 40% мас., более предпочтительно в пределах примерно от 4 примерно до 20% мас., и наиболее предпочтительно в пределах от 6 до 15% мас.If the oxidizable compound present in the liquid phase feed stream is a solid compound under normal conditions (i.e., solid at standard temperature and pressure), it is preferable that the oxidizable compound substantially dissolves in the solvent when introduced into the reaction zone 28 It is preferred that the boiling point of the oxidizable compound at atmospheric pressure is at least about 50 ° C. More preferably, the boiling point of the oxidizable compound is in the range of about 80 to about 400 ° C, and most preferably in the range of 125 to 155 ° C. The amount of oxidizable compound present in the liquid phase starting materials is preferably in the range of about 2 to about 40% by weight, more preferably in the range of about 4 to about 20% by weight, and most preferably in the range of 6 to 15% by weight.

Теперь отметим, что окисляемое соединение, присутствующее в жидкофазных исходных материалах, может содержать сочетание из двух или более различных окисляемых химических сондинений. Эти два или более различных химических материалов могут вводиться смешанные в жидкофазном потоке исходных материалов или могут вводиться по отдельности во множестве потоков исходных материалов. Например, окисляемое соединение, содержащее параксилол, метаксилол, паратолуальдегид, паратолуиловую кислоту и ацетальдегид, может вводиться в реактор через один вход или множество отдельных входов.Now note that the oxidizable compound present in the liquid-phase starting materials may contain a combination of two or more different oxidizable chemical compounds. These two or more different chemical materials may be introduced mixed in a liquid phase feed stream, or may be introduced separately in a plurality of feed streams. For example, an oxidizable compound containing paraxylene, metaxylene, paratolualdehyde, paratoluylic acid and acetaldehyde can be introduced into the reactor through one inlet or multiple separate inlets.

Растворитель, присутствующий в жидкофазном потоке исходных материалов, предпочтительно содержит компонент кислоты и компонент воды. Растворитель предпочтительно присутствует в жидкофазном потоке исходных материалов при концентрации в пределах примерно от 60 примерно до 98% мас., более предпочтительно в пределах примерно от 80 примерно до 96% мас., и наиболее предпочтительно в пределах от 85 до 94% мас. Компонент кислоты растворителя предпочтительно представляет собой в основном органическую низкомолекулярную монокарбоновую кислоту, имеющую 1-6 атомов углерода, более предпочтительно 2 атома углерода. Наиболее предпочтительно, компонент кислоты растворителя представляет собой в основном уксусную кислоту. Предпочтительно, компонент кислоты составляет, по меньшей мере, примерно 75% мас. растворителя, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 80% мас. растворителя, и наиболее предпочтительно от 85 до 98% мас. растворителя, остаток представляет собой в основном воду. Растворитель, вводимый в барботажную колонну реакторного типа 20, может содержать малые количества примесей, таких, например, как паратолуальдегид, терефтальдегид, 4-карбоксибензальдегид (4-CBA), бензойную кислоту, паратолуиловую кислоту, паратолуиловый альдегид, альфа-бромпаратолуиловую кислоту, изофталевую кислоту, фталевую кислоту, тримеллитовую кислоту, полиароматические соединения и/или суспендированные частицы. Является предпочтительным, чтобы общее количество примесей в растворителе, вводимом в барботажную колонну реакторного типа 20, было меньше, примерно, чем 3% мас.The solvent present in the liquid phase feed stream preferably contains an acid component and a water component. The solvent is preferably present in the liquid phase feed stream at a concentration in the range of about 60 to about 98% by weight, more preferably in the range of about 80 to about 96% by weight, and most preferably in the range of 85 to 94% by weight. The solvent acid component is preferably essentially an organic low molecular weight monocarboxylic acid having 1-6 carbon atoms, more preferably 2 carbon atoms. Most preferably, the solvent acid component is mainly acetic acid. Preferably, the acid component is at least about 75% wt. solvent, more preferably at least about 80% wt. solvent, and most preferably from 85 to 98% wt. solvent, the remainder is mainly water. The solvent introduced into the bubbler column reactor type 20 may contain small amounts of impurities, such as, for example, paratolualdehyde, terephthaldehyde, 4-carboxybenzaldehyde (4-CBA), benzoic acid, paratoluylic acid, paratoluyl aldehyde, alpha-isofromobaltol , phthalic acid, trimellitic acid, polyaromatic compounds and / or suspended particles. It is preferred that the total amount of impurities in the solvent introduced into the bubble column reactor 20 is less than about 3% by weight.

Система катализаторов, присутствующая в жидкофазном потоке исходных материалов, предпочтительно представляет собой гомогенную жидкофазную систему катализаторов, которая может облегчать окисление (включая частичное окисление) окисляемого соединения. Более предпочтительно, система катализаторов содержит, по меньшей мере, один переходной металл переменной валентности. Еще более предпочтительно, переходной металл переменной валентности включает в себя кобальт. Еще более предпочтительно, система катализаторов включает в себя кобальт и бром. Наиболее предпочтительно, система катализаторов включает в себя кобальт, бром и марганец.The catalyst system present in the liquid phase feed stream is preferably a homogeneous liquid phase catalyst system that can facilitate the oxidation (including partial oxidation) of the oxidizable compound. More preferably, the catalyst system contains at least one transition metal of variable valency. Even more preferably, the transition metal of variable valency includes cobalt. Even more preferably, the catalyst system includes cobalt and bromine. Most preferably, the catalyst system includes cobalt, bromine and manganese.

Когда в системе катализаторов присутствует кобальт, является предпочтительным, чтобы количество кобальта, присутствующего в жидкофазном потоке исходных материалов, было таким, чтобы концентрация кобальта в жидкой фазе реакционной среды 36 поддерживалась в пределах примерно от 300 примерно до 6000 миллионных долей мас. (м.д. мас.), более предпочтительно в пределах примерно от 700 примерно до 4200 м.д. мас., и наиболее предпочтительно в пределах от 1200 до 3000 м.д. мас. Когда бром присутствует в системе катализаторов, является предпочтительным, чтобы количество брома, присутствующего в жидкофазном потоке исходных материалов, было таким, чтобы концентрация брома в жидкой фазе реакционной среды 36 поддерживалась в пределах примерно от 300 примерно до 5000 м.д. мас., более предпочтительно в пределах примерно от 600 примерно до 4000 м.д. мас., и наиболее предпочтительно в пределах от 900 до 3000 м.д. мас. Когда в системе катализаторов присутствует марганец, является предпочтительным, чтобы количество марганца, присутствующего в жидкофазном потоке исходных материалов, было таким, чтобы концентрация марганца в жидкой фазе реакционной среды 36 поддерживалась в пределах примерно от 20 примерно до 1000 м.д. мас., более предпочтительно в пределах примерно от 40 примерно до 500 м.д. мас., наиболее предпочтительно в пределах от 50 до 200 м.д. мас.When cobalt is present in the catalyst system, it is preferred that the amount of cobalt present in the liquid phase feed stream is such that the cobalt concentration in the liquid phase of reaction medium 36 is maintained in the range of about 300 to about 6,000 ppm. (ppm wt.), more preferably in the range of from about 700 to about 4200 ppm. wt., and most preferably in the range from 1200 to 3000 ppm. wt. When bromine is present in the catalyst system, it is preferred that the amount of bromine present in the liquid phase feed stream is such that the bromine concentration in the liquid phase of reaction medium 36 is maintained in the range of about 300 to about 5000 ppm. wt., more preferably in the range of from about 600 to about 4000 ppm. wt., and most preferably in the range from 900 to 3000 ppm. wt. When manganese is present in the catalyst system, it is preferred that the amount of manganese present in the liquid phase feed stream is such that the concentration of manganese in the liquid phase of reaction medium 36 is maintained in the range of about 20 to about 1000 ppm. wt., more preferably in the range of from about 40 to about 500 ppm. wt., most preferably in the range from 50 to 200 ppm wt.

Концентрации кобальта, брома и/или марганца в жидкой фазе реакционной среды 36, приведенные выше, выражаются как усредненные по времени и усредненные по объему. Как здесь используется, термин "усредненный по времени" должен обозначать усреднение, по меньшей мере, по 10 измерениям, осуществляемым через равные промежутки времени за непрерывный период работы, по меньшей мере, 100 секунд. Как здесь используется, термин "усредненный по объему" должен обозначать усреднение, по меньшей мере, по 10 измерениям, осуществляемым на однородных 3-мерных промежутках в определенном объеме.The concentrations of cobalt, bromine and / or manganese in the liquid phase of the reaction medium 36 above are expressed as time averaged and volume averaged. As used here, the term "time averaged" should mean averaging of at least 10 measurements taken at regular intervals over a continuous period of operation of at least 100 seconds. As used here, the term "volume averaged" should mean averaging over at least 10 measurements carried out at uniform 3-dimensional gaps in a certain volume.

Массовое отношение кобальта к брому (Co:Br) в системе катализаторов, вводимых в реакционную зону 28, предпочтительно находится в пределах примерно от 0,25:1 примерно до 4:1, более предпочтительно в пределах примерно от 0,5:1 примерно до 3:1, и наиболее предпочтительно в пределах от 0,75:1 до 2:1. Массовое отношение кобальта к марганцу (Co:Mn) в системе катализаторов, вводимых в реакционную зону 28, предпочтительно находится в пределах примерно от 0,3:1 примерно до 40:1, более предпочтительно в пределах примерно от 5:1 примерно до 30:1, и наиболее предпочтительно в пределах от 10:1 до 25:1.The mass ratio of cobalt to bromine (Co: Br) in the system of catalysts introduced into reaction zone 28 is preferably in the range of about 0.25: 1 to about 4: 1, more preferably in the range of about 0.5: 1 to about 3: 1, and most preferably in the range of 0.75: 1 to 2: 1. The mass ratio of cobalt to manganese (Co: Mn) in the system of catalysts introduced into reaction zone 28 is preferably in the range of about 0.3: 1 to about 40: 1, more preferably in the range of about 5: 1 to about 30: 1, and most preferably in the range from 10: 1 to 25: 1.

Жидкофазный поток исходных материалов, вводимый в барботажную колонну реакторного типа 20, может содержать малые количества примесей, таких, например, как толуол, этилбензол, паратолуальдегид, терефтальдегид, 4-карбоксибензальдегид (4-CBA), бензойная кислота, паратолуиловая кислота, паратолуиловый альдегид, альфа-бромпаратолуиловая кислота, изофталевая кислота, фталевая кислота, тримеллитовая кислота, полиароматические соединения и/или суспендированные частицы. Когда барботажная колонна реакторного типа 20 используется для получения терефталевой кислоты, метаксилол и ортоксилол также рассматриваются как примеси. Является предпочтительным, чтобы общее количество примесей в жидкофазном потоке исходных материалов, вводимом в барботажную колонну реакторного типа 20, было меньше, примерно, чем 3% мас.The liquid phase feed stream introduced into the bubble column reactor 20 may contain small amounts of impurities, such as, for example, toluene, ethylbenzene, paratolualdehyde, terephthaldehyde, 4-carboxybenzaldehyde (4-CBA), benzoic acid, paratoluylic acid, paratoluidyl, alpha-bromo-paratoluic acid, isophthalic acid, phthalic acid, trimellitic acid, polyaromatic compounds and / or suspended particles. When a bubble column reactor type 20 is used to produce terephthalic acid, methaxylene and orthoxylene are also considered impurities. It is preferred that the total amount of impurities in the liquid phase feed stream introduced into the bubble column reactor type 20 is less than about 3% by weight.

Хотя фиг.1 иллюстрирует вариант осуществления, где окисляемое соединение, растворитель и система катализаторов смешиваются вместе и вводятся в барботажную колонну реакторного типа 20 как единый поток исходных материалов, в альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения окисляемое соединение, растворитель и катализатор могут в барботажную колонну реакторного типа 20 вводиться раздельно. Например, является возможным введение чистого потока параксилола в барботажную колонну реакторного типа 20 через вход, отдельный от входа (входов) для растворителя и катализаторов.Although FIG. 1 illustrates an embodiment where the oxidizable compound, solvent, and catalyst system are mixed together and introduced into the reactor type bubbler 20 as a single feed stream, in an alternative embodiment of the present invention, the oxidizable compound, solvent and catalyst may be in the reactor type bubbler. 20 entered separately. For example, it is possible to introduce a clean stream of paraxylene into the bubble column reactor 20 through an inlet separate from the inlet (s) for the solvent and catalysts.

В основном газофазный поток окислителя, вводимый в барботажную колонну реакторного типа 20 через устройство распределения окислителя 34, содержит молекулярный кислород (O2). Предпочтительно, поток окислителя содержит в пределах примерно от 5 примерно до 40 мол.% молекулярного кислорода, более предпочтительно в пределах примерно от 15 примерно до 30 мол.% молекулярного кислорода, а наиболее предпочтительно в пределах от 18 до 24 мол.% молекулярного кислорода. Является предпочтительным, чтобы оставшаяся часть потока окислителя состояла в основном из газа или газов, таких как азот, которые являются инертными для окисления. Более предпочтительно, поток окислителя состоит, по существу, из молекулярного кислорода и азота. Наиболее предпочтительно, поток окислителя представляет собой сухой воздух, который содержит примерно 21 мол.% молекулярного кислорода и примерно от 78 примерно до 81 мол.% азота. В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения поток окислителя может содержать, по существу, чистый кислород.Basically, the gas-phase oxidant stream introduced into the bubble column reactor 20 through the oxidizer distribution device 34 contains molecular oxygen (O 2 ). Preferably, the oxidizing agent stream contains from about 5 to about 40 mol% of molecular oxygen, more preferably from about 15 to about 30 mol% of molecular oxygen, and most preferably from 18 to 24 mol% of molecular oxygen. It is preferred that the remainder of the oxidizing stream consist mainly of gas or gases, such as nitrogen, which are inert to oxidation. More preferably, the oxidizing agent stream consists essentially of molecular oxygen and nitrogen. Most preferably, the oxidizing agent stream is dry air that contains about 21 mol% of molecular oxygen and from about 78 to about 81 mol% of nitrogen. In an alternative embodiment of the present invention, the oxidizing agent stream may comprise substantially pure oxygen.

Обращаясь опять к фиг.1, барботажная колонна реакторного типа 20 предпочтительно снабжена распределителем флегмы 42, расположенным над верхней поверхностью 44 реакционной среды 36. Распределитель флегмы 42 работает вводя капли в основном жидкофазного потока флегмы в зону отделения 30 с помощью любых средств образования капель, известных в данной области. Более предпочтительно, распределитель флегмы 42 производит спрей из капель, направленный вниз по направлению к верхней поверхности 44 реакционной среды 36. Предпочтительно, это направленный вниз спрей из капель оказывает воздействие (то есть перекрывает и влияет), по меньшей мере, примерно на 50% максимальной площади горизонтального поперечного сечения зоны отделения 30. Более предпочтительно, спрей капель оказывает воздействие, по меньшей мере, примерно на 75% максимальной площади горизонтального поперечного сечения зоны отделения 30. Наиболее предпочтительно, спрей капель оказывает воздействие, по меньшей мере, на 90% максимальной площади горизонтального поперечного сечения зоны отделения 30. Этот направленный вниз спрей жидкой флегмы может помочь в предотвращении пенообразования на верхней поверхности 44 реакционной среды 36 или над ней и может также помочь при отделении любых капель жидкости или суспензии, захваченных в движущемся снизу вверх газе, который протекает по направлению к выходу для газа 40. Кроме того, жидкая флегма может служить для уменьшения количества частиц и потенциально оседающих соединений (например, растворенной бензойной кислоты, паратолуиловой кислоты, 4-CBA, терефталевой кислоты и каталитических солей металлов), выходящих в газовом выходящем потоке, извлекаемом из зоны отделения 30 через выход для газа 40. В дополнение к этому, введение капель флегмы в зону отделения 30 может, посредством дистилляционного воздействия, использоваться для регулировки композиции газового выходящего потока, извлекаемого через выход для газа 40.Referring again to FIG. 1, the reactor type bubbler column 20 is preferably provided with a reflux dispenser 42 located above the top surface 44 of the reaction medium 36. The reflux sparger 42 operates by introducing droplets of a substantially liquid phase reflux stream into the separation zone 30 using any means of droplet formation known in this area. More preferably, the reflux dispenser 42 produces a droplet spray directed downward towards the upper surface 44 of the reaction medium 36. Preferably, this downward directed spray of droplets has an effect (i.e., overlaps and affects) of at least about 50% of the maximum the horizontal cross-sectional area of the separation zone 30. More preferably, the droplet spray has an effect of at least about 75% of the maximum horizontal cross-sectional area of the separation zone 30. The most more preferably, the droplet spray has an effect of at least 90% of the maximum horizontal cross-sectional area of the separation zone 30. This downward-directed liquid phlegm spray can help prevent foaming on or above the top surface 44 of reaction medium 36 and can also help with separating any droplets of liquid or suspension trapped in the gas moving from the bottom up, which flows towards the outlet for the gas 40. In addition, liquid reflux can serve to reduce the number of particles and potentially precipitating compounds (for example, dissolved benzoic acid, paratoluylic acid, 4-CBA, terephthalic acid and metal catalytic salts) leaving the gas effluent recovered from the separation zone 30 through the gas outlet 40. In addition, the introduction of reflux drops into the separation zone 30 can, through distillation, be used to adjust the composition of the gas effluent recovered through the gas outlet 40.

Поток жидкой флегмы, вводимый в барботажную колонну реакторного типа 20 через распределитель флегмы 42, предпочтительно имеет примерно такой же состав, как и компонент растворителя жидкофазного потока исходных материалов, вводимого в барботажную колонну реакторного типа 20 через входы для исходных материалов 32a,b,c,d. Таким образом, является предпочтительным, чтобы поток жидкой флегмы содержал компонент кислоты и воду. Компонент кислоты потока флегмы предпочтительно представляет собой низкомолекулярную органическую монокарбоновую кислоту, имеющую 1-6 атомов углерода, более предпочтительно 2 атома углерода. Наиболее предпочтительно, компонент кислоты потока флегмы представляет собой уксусную кислоту. Предпочтительно, компонент кислоты составляет, по меньшей мере, примерно 75% мас. потока флегмы, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 80% мас. потока флегмы, а наиболее предпочтительно от 85 до 98% мас. потока флегмы, при этом остаток представляет собой воду. Поскольку поток флегмы, как правило, имеет, по существу, такой же состав, как и растворитель в жидкофазном потоке исходных материалов, когда это описание относится к "общему количеству растворителя", вводимому в реактор, такое "общее количество растворителя" должно включать в себя как часть потока исходных материалов в потоке флегмы, так и часть их в растворителе.The liquid reflux stream introduced into the bubble column reactor 20 through the reflux dispenser 42 preferably has approximately the same composition as the solvent component of the liquid phase feed stream introduced into the bubble column reactor 20 through the feed inlets 32a, b, c, d. Thus, it is preferred that the liquid reflux stream contains an acid component and water. The acid component of the reflux stream is preferably a low molecular weight organic monocarboxylic acid having 1-6 carbon atoms, more preferably 2 carbon atoms. Most preferably, the acid component of the reflux stream is acetic acid. Preferably, the acid component is at least about 75% wt. a reflux stream, more preferably at least about 80% wt. flow of reflux, and most preferably from 85 to 98% wt. reflux stream, with the remainder being water. Since the reflux stream generally has substantially the same composition as the solvent in the liquid phase feed stream, when this description refers to the “total amount of solvent” introduced into the reactor, such a “total amount of solvent” should include as part of the feed stream in the reflux stream, and part of them in the solvent.

Во время жидкофазного окисления в барботажной колонне реакторного типа 20 является предпочтительным, чтобы потоки исходных материалов, окислителя и флегмы, по существу, непрерывно вводились в реакционную зону 28, в то время как выходящие потоки газа и суспензии, по существу, непрерывно извлекаются из реакционной зоны 28. Как здесь используется, термин "по существу, непрерывно" должен обозначать в течение периода, по меньшей мере, 10 часов с перерывами, меньшими, чем 10 минут. Во время окисления является предпочтительным, чтобы окисляемое соединение (например, параксилол), по существу, непрерывно вводилось в реакционную зону 28 со скоростью, по меньшей мере, примерно 8000 кг/ч, более предпочтительно со скоростью в пределах примерно от 13000 примерно до 80000 кг/ч, еще более предпочтительно в пределах примерно от 18000 примерно до 50000 кг/ч, и наиболее предпочтительно в пределах от 22000 до 30000 кг/ч. Хотя, как правило, является предпочтительным, чтобы скорости потока для поступающих потоков исходных материалов, окислителя и флегмы были, по существу, стационарными, сейчас отмечено, что один из вариантов осуществления настоящего изобретения предполагает пульсации поступающего потока исходных материалов, окислителя и/или флегмы для улучшения перемешивания и массопереноса. Когда поступающие потоки исходных материалов, окислителя и/или флегмы вводятся в импульсном режиме, является предпочтительным, чтобы их скорости потока изменялись в пределах примерно от 0 примерно до 500% от стационарных скоростей потоков, упоминаемых здесь, более предпочтительно в пределах примерно от 30 примерно до 200% от стационарных скоростей потоков, упоминаемых здесь, и наиболее предпочтительно в пределах от 80 до 120% от стационарных скоростей потоков, упоминаемых здесь.During liquid phase oxidation in a bubble column reactor 20, it is preferable that the feed streams, oxidizing agent and reflux are substantially continuously introduced into the reaction zone 28, while the effluent gas and slurry streams are substantially continuously withdrawn from the reaction zone 28. As used here, the term "essentially continuous" should mean for a period of at least 10 hours with interruptions of less than 10 minutes. During oxidation, it is preferred that the oxidizable compound (e.g., paraxylene) is substantially continuously introduced into reaction zone 28 at a rate of at least about 8000 kg / h, more preferably at a rate in the range of from about 13,000 to about 80,000 kg / h, even more preferably in the range of about 18,000 to about 50,000 kg / h, and most preferably in the range of 22,000 to 30,000 kg / h. Although it is generally preferred that the flow rates for the feed streams of the starting materials, oxidizing agent and reflux are substantially stationary, it has now been noted that one embodiment of the present invention involves pulsating the feed stream of the starting materials, oxidizing agent and / or reflux for improved mixing and mass transfer. When the feed streams of the starting materials, oxidizing agent and / or reflux are introduced in a pulsed manner, it is preferred that their flow rates range from about 0 to about 500% of the steady-state flow rates mentioned here, more preferably from about 30 to about 200% of the stationary flow rates mentioned here, and most preferably in the range of 80 to 120% of the stationary flow rates mentioned here.

Усредненная по пространству и времени скорость реакции (STR) в барботажной колонне реакторного типа окисления 20 определяется как масса окисляемого соединения, вводимого на единицу объема реакционной среды 36 на единицу времени (например, килограммы параксилола, вводимого на кубический метр в час). При обычном использовании количество окисляемого соединения, не преобразованного в продукт, должно, как правило, вычитаться из количества окисляемого соединения в потоке исходных материалов перед вычислением STR. Однако степени преобразования и выходы, как правило, для многих окисляемых соединений, предпочтительных здесь (например, параксилола), являются высокими, и здесь является обычным определение термина, как сформулировано выше. По причинам капитальных затрат и стоимости работы, среди прочего, как правило, является предпочтительным, чтобы реакция осуществлялась с высокими STR. Однако осуществление реакции при все более высоких STR может повлиять на качество или выход частичного окисления. Барботажная колонна реакторного типа 20 является особенно пригодной для использования, когда STR окисляемого соединения (например, параксилола) находится в пределах примерно от 25 кг/м3×ч примерно до 400 кг/м3×ч, более предпочтительно в пределах примерно от 30 кг/м3×ч примерно до 250 кг/м3×ч, еще более предпочтительно примерно от 35 кг/м3×ч примерно до 150 кг/м3×ч, а наиболее предпочтительно в пределах от 40 кг/м3×ч до 100 кг/м3×ч.The space and time-averaged reaction rate (STR) in a bubble column of an oxidation type reactor 20 is defined as the mass of an oxidizable compound introduced per unit volume of the reaction medium 36 per unit time (e.g., kilograms of paraxylene introduced per cubic meter per hour). In normal use, the amount of oxidizable compound not converted to the product should, as a rule, be subtracted from the amount of oxidizable compound in the feed stream before calculating STR. However, the degrees of conversion and yields, as a rule, are high for many of the oxidizable compounds preferred here (for example, paraxylene), and the definition of the term as set forth above is common here. For reasons of capital and work costs, among other things, it is generally preferred that the reaction be carried out with high STR. However, the reaction at ever higher STRs may affect the quality or yield of partial oxidation. The reactor type bubbler column 20 is particularly suitable when the STR of an oxidizable compound (e.g., paraxylene) is in the range of about 25 kg / m 3 × h to about 400 kg / m 3 × h, more preferably in the range of about 30 kg / m 3 × h up to about 250 kg / m 3 × h, even more preferably from about 35 kg / m 3 × h to about 150 kg / m 3 × h, and most preferably in the range from 40 kg / m 3 × h up to 100 kg / m 3 × h

STR по кислороду в барботажной колонне реакторного типа окисления 20 определяется как масса молекулярного кислорода, потребляемая на единицу объема реакционной среды 36 в единицу времени (например, килограммы молекулярного кислорода, потребляемого на кубический метр в час). По причинам капитальных затрат и расхода растворителя на окисление, среди прочего, является, как правило, предпочтительным, чтобы реакция осуществлялась при больших STR по кислороду. Однако осуществление реакции при все более высоких STR по кислороду может снизить качество или выход продуктов частичного окисления. Не ограничиваясь теорией, видно, что это, возможно, связано со скоростью переноса молекулярного кислорода из газовой фазы в жидкую на площади поверхности границы раздела, и, следовательно, в объем жидкости. Слишком высокая STR по кислороду, возможно, приводит к слишком низкому содержанию растворенного кислорода в объеме жидкой фазы реакционной среды.The oxygen STR in the bubble column of the oxidation type reactor 20 is defined as the mass of molecular oxygen consumed per unit volume of the reaction medium 36 per unit time (for example, kilograms of molecular oxygen consumed per cubic meter per hour). For reasons of capital cost and solvent consumption for oxidation, among other things, it is generally preferable that the reaction is carried out at large oxygen STRs. However, carrying out the reaction at increasingly high STRs in oxygen may reduce the quality or yield of the partial oxidation products. Without being limited by theory, it can be seen that this is possibly related to the rate of transfer of molecular oxygen from the gas phase to the liquid over the surface area of the interface, and, therefore, to the volume of the liquid. Too high STR in oxygen, possibly leads to too low dissolved oxygen in the volume of the liquid phase of the reaction medium.

Общая усредненная STR по кислороду определяется здесь как масса всего кислорода, потребленного во всем объеме реакционной среды 36 в единицу времени (например, килограммы молекулярного кислорода, потребленные на кубический метр в час). Барботажная колонна реакторного типа 20 является особенно пригодной для использования, когда общая усредненная STR по кислороду находится в пределах примерно от 25 кг/м3×ч примерно до 400 кг/м3×ч, более предпочтительно, в пределах примерно от 30 кг/м3×ч примерно до 250 кг/м3×ч, еще более предпочтительно примерно от 35 кг/м3×ч примерно до 150 кг/м3×ч, и наиболее предпочтительно в пределах от 40 кг/м3×ч до 100 кг/м3×ч.The total oxygen averaged STR is defined here as the mass of all oxygen consumed in the entire volume of the reaction medium 36 per unit time (for example, kilograms of molecular oxygen consumed per cubic meter per hour). The reactor type bubbler column 20 is particularly suitable when the total oxygen averaged STR is in the range of about 25 kg / m 3 × h to about 400 kg / m 3 × h, more preferably in the range of about 30 kg / m 3 × h up to about 250 kg / m 3 × h, even more preferably from about 35 kg / m 3 × h to about 150 kg / m 3 × h, and most preferably in the range from 40 kg / m 3 × h to 100 kg / m 3 × h

Во время окисления в барботажной колонне реакторного типа 20 является предпочтительным, чтобы отношение массовой скорости потока общего количества растворителя (как из потока исходных материалов, так и из потока флегмы) к массовой скорости потока окисляемого соединения, поступающего в реакционную зону 28, поддерживалось в пределах примерно от 2:1 примерно до 50:1, более предпочтительно в пределах примерно от 5:1 примерно до 40:1, и наиболее предпочтительно в пределах от 7,5:1 до 25:1. Предпочтительно, отношение массовой скорости потока растворителя, вводимого как часть потока исходных материалов, к массовой скорости потока растворителя, вводимого как часть потока флегмы, поддерживается в пределах примерно от 0,5:1 до полного отсутствия потока флегмы, более предпочтительно в пределах примерно от 0,5:1 примерно до 4:1, еще более предпочтительно в пределах примерно от 1:1 примерно до 2:1, и наиболее предпочтительно в пределах от 1,25:1 до 1,5:1.During oxidation in a bubble column reactor 20, it is preferable that the ratio of the mass flow rate of the total amount of solvent (both from the feed stream and from the reflux stream) to the mass flow rate of the oxidizable compound entering reaction zone 28 is maintained within about from 2: 1 to about 50: 1, more preferably in the range of about 5: 1 to about 40: 1, and most preferably in the range of 7.5: 1 to 25: 1. Preferably, the ratio of the mass flow rate of the solvent introduced as part of the feed stream to the mass flow rate of the solvent introduced as part of the reflux stream is maintained in the range of about 0.5: 1 to the complete absence of the reflux stream, more preferably in the range of about 0 , 5: 1 to about 4: 1, even more preferably in the range of about 1: 1 to about 2: 1, and most preferably in the range of 1.25: 1 to 1.5: 1.

Во время жидкофазного окисления в барботажной колонне реакторного типа 20 является предпочтительным, чтобы поток окислителя вводился в барботажную колонну реакторного типа 20 в количестве, которое обеспечивает молекулярный кислород, несколько превосходящий стехиометрическую потребность в кислороде. Величина избытка молекулярного кислорода, необходимого для наилучших результатов с конкретным окисляемым соединением, влияет на общие экономические показатели жидкофазного окисления. Во время жидкофазного окисления в барботажной колонне реакторного типа 20 является предпочтительным, чтобы отношение массовой скорости потока для потока окислителя к массовой скорости потока окисляемого органического соединения (например, параксилола), поступающего в реактор 20, поддерживалось в пределах примерно от 0,5:1 примерно до 20:1, более предпочтительно в пределах примерно от 1:1 примерно до 10:1, и наиболее предпочтительно в пределах от 2:1 до 6:1.During liquid phase oxidation in a reactor type 20 bubbler column, it is preferable that the oxidizing stream is introduced into the reactor type 20 bubbler column in an amount that provides molecular oxygen slightly exceeding the stoichiometric oxygen demand. The amount of excess molecular oxygen needed for best results with a particular oxidizable compound affects the overall economic performance of liquid phase oxidation. During liquid phase oxidation in a bubble column reactor 20, it is preferable that the ratio of the mass flow rate for the oxidizing stream to the mass flow rate of the oxidizable organic compound (e.g., paraxylene) entering the reactor 20 is maintained in the range of about 0.5: 1 to about up to 20: 1, more preferably in the range of about 1: 1 to about 10: 1, and most preferably in the range of 2: 1 to 6: 1.

Обращаясь опять к фиг.1, потоки исходных материалов, окислителя и флегмы, вводимые в барботажную колонну реакторного типа 20, совместно образуют, по меньшей мере, часть многофазной реакционной среды 36. Реакционная среда 36 представляет собой предпочтительно трехфазную среду, содержащую твердую фазу, жидкую фазу и газовую фазу. Как рассмотрено выше, окисление окисляемого соединения (например, параксилола) имеет место в основном в жидкой фазе реакционной среды 36. Таким образом, жидкая фаза реакционной среды 36 содержит растворенный кислород и окисляемое соединение. Экзотермическая природа реакции окисления, которая имеет место в барботажной колонне реакторного типа 20, вызывает кипение/испарение части растворителя (например, уксусной кислоты и воды), вводимого через входы для исходных материалов 32a,b,c,d. Таким образом, газовая фаза реакционной среды 36 в реакторе 20 формируется в основном из испаренного растворителя и нерастворенной, непрореагировавшей части потока окислителя. Определенные, известные из литературы реакторы окисления используют теплообменные трубы/ребра для нагрева или охлаждения реакционной среды. Однако такие структуры теплообмена могут быть нежелательными в реакторе по настоящему изобретению и в способе, описываемом здесь. Таким образом, является предпочтительным, чтобы барботажная колонна реакторного типа 20, по существу, не содержала никаких поверхностей, контактирующих с реакционной средой 36, и усредненный по времени тепловой поток, больший, чем 30000 Вт/м2.Referring again to FIG. 1, the feed streams, oxidizing agent and reflux introduced into the bubble column reactor 20 together form at least a portion of the multiphase reaction medium 36. The reaction medium 36 is preferably a three-phase medium containing a solid phase, a liquid phase and gas phase. As discussed above, the oxidation of an oxidizable compound (eg, paraxylene) takes place mainly in the liquid phase of the reaction medium 36. Thus, the liquid phase of the reaction medium 36 contains dissolved oxygen and an oxidizable compound. The exothermic nature of the oxidation reaction, which takes place in a bubble column reactor type 20, causes the boiling / evaporation of a portion of the solvent (e.g., acetic acid and water) introduced through the feed inlets 32a, b, c, d. Thus, the gas phase of the reaction medium 36 in the reactor 20 is formed mainly from the evaporated solvent and the undissolved, unreacted part of the oxidizing stream. Certain oxidation reactors known from the literature use heat exchange tubes / fins to heat or cool the reaction medium. However, such heat transfer structures may not be desirable in the reactor of the present invention and in the method described herein. Thus, it is preferable that the bubble column reactor type 20 essentially does not contain any surfaces in contact with the reaction medium 36, and a time-averaged heat flux greater than 30,000 W / m 2 .

Концентрация растворенного кислорода в жидкой фазе реакционной среды 36 представляет собой результат динамического равновесия между скоростью массопереноса из газовой фазы и скоростью реакционного расхода в жидкой фазе (то есть она не регулируется просто парциальным давлением молекулярного кислорода в поступающей газовой фазе, хотя оно и является одним из факторов для скорости подачи растворенного кислорода, и оно не влияет на предельную верхнюю концентрацию растворенного кислорода). Количество растворенного кислорода изменяется локально, будучи более высоким вблизи границы раздела пузырьков. В целом, количество растворенного кислорода зависит от равновесия факторов накопления и расхода в различных областях реакционной среды 36. Моментально, количество растворенного кислорода зависит от однородности смешивания газа и жидкости относительно скоростей химического расхода. При конструировании, для соответствующего согласования подачи и расхода в растворенном кислороде в жидкой фазе реакционной среды 36, является предпочтительным, чтобы усредненная по времени и усредненная по объему концентрация кислорода в жидкой фазе реакционной среды 36 поддерживалась примерно выше 1 м.д. мол., более предпочтительно в пределах примерно от 4 примерно до 1000 м.д. мол., еще более предпочтительно в пределах примерно от 8 примерно до 500 м.д. мол., и наиболее предпочтительно в пределах от 12 до 120 м.д. мол.The concentration of dissolved oxygen in the liquid phase of the reaction medium 36 is the result of a dynamic equilibrium between the mass transfer rate from the gas phase and the reaction rate in the liquid phase (that is, it is not controlled simply by the partial pressure of molecular oxygen in the incoming gas phase, although it is one of the factors for the feed rate of dissolved oxygen, and it does not affect the maximum upper concentration of dissolved oxygen). The amount of dissolved oxygen varies locally, being higher near the bubble interface. In general, the amount of dissolved oxygen depends on the equilibrium of accumulation and flow factors in various areas of the reaction medium 36. Instantly, the amount of dissolved oxygen depends on the uniformity of gas and liquid mixing with respect to chemical flow rates. In the design, in order to suitably match the supply and flow rate in dissolved oxygen in the liquid phase of the reaction medium 36, it is preferable that the time-averaged and volume-averaged oxygen concentration in the liquid phase of the reaction medium 36 is maintained above about 1 ppm. mol., more preferably in the range of from about 4 to about 1000 ppm. mol., even more preferably in the range of from about 8 to about 500 ppm. mol., and most preferably in the range from 12 to 120 ppm. pier

Жидкофазная реакция окисления, осуществляемая в барботажной колонне реакторного типа 20, предпочтительно представляет собой реакцию осаждения, которая образует твердые продукты. Более предпочтительно, жидкофазное окисление, осуществляемое в барботажной колонне реакторного типа 20, заставляет, по меньшей мере, примерно 10% мас. окисляемого соединения (например, параксилола), вводимого в реакционную зону 28, образовывать твердое соединение (например, частицы сырой терефталевой кислоты) в реакционной среде 36. Еще более предпочтительно, жидкофазное окисление заставляет, по меньшей мере, примерно 50% мас. окисляемого соединения образовывать твердые соединения в реакционной среде 36. Наиболее предпочтительно, жидкофазное окисление заставляет, по меньшей мере, 90% мас. окисляемого соединения образовывать твердые соединения в реакционной среде 36. Является предпочтительным, чтобы общее количество твердых продуктов в реакционной среде 36 было большим, примерно, чем 3% мас., усредненное по времени и усредненное по объему. Более предпочтительно, общее количество твердых продуктов в реакционной среде 36 поддерживается в пределах примерно от 5 примерно до 40% мас., еще более предпочтительно в пределах примерно от 10 примерно до 35% мас., и наиболее предпочтительно в пределах от 15 до 30% мас. Является предпочтительным, чтобы существенная часть продукта окисления (например, терефталевой кислоты), получаемого в барботажной колонне реакторного типа 20, присутствовала в реакционной среде 36 в виде твердых продуктов, вместо того, чтобы оставаться растворенной в жидкой фазе реакционной среды 36. Количество твердофазного продукта окисления, присутствующего в реакционной среде 36, предпочтительно составляет, по меньшей мере, примерно 25% мас. от общего количества продукта окисления (твердой и жидкой фазы) в реакционной среде 36, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 75% мас. от общего количества продукта окисления в реакционной среде 36, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 95% мас. от общего количества продукта окисления в реакционной среде 36. Численные диапазоны, приведенные выше для количества твердых продуктов в реакционной среде 36, относятся к стационарной, по существу, работе барботажной колонны 20 в течение, по существу, непрерывного периода времени, но не к пуску, остановке или неоптимальному режиму работы барботажной колонны реакторного типа 20. Количество твердых продуктов в реакционной среде 36 определяется гравиметрическим способом. При этом гравиметрическом способе представительный образец суспензии извлекается из реакционной среды и взвешивается. При условиях, которые эффективно поддерживают общее распределение твердые продукты - жидкость, присутствующее в реакционной среде, свободная жидкость удаляется из части твердых продуктов седиментацией или фильтрацией, эффективно, без потерь осажденных твердых продуктов и с менее, примерно, чем 10% от начальной массы жидкости, остающимися в виде твердых продуктов. Оставшаяся жидкость на твердых продуктах выпаривается досуха, эффективно, без сублимации твердых продуктов. Оставшаяся часть твердых продуктов взвешивается. Отношение массы части твердых продуктов к массе исходной части суспензии представляет собой долю твердых продуктов, как правило, выражаемую в процентах.The liquid phase oxidation reaction carried out in a bubble column reactor type 20 is preferably a precipitation reaction that forms solid products. More preferably, liquid phase oxidation carried out in a bubble column reactor type 20 causes at least about 10% wt. an oxidizable compound (eg, paraxylene) introduced into the reaction zone 28 to form a solid compound (eg, crude terephthalic acid particles) in the reaction medium 36. Even more preferably, the liquid phase oxidation causes at least about 50 wt. oxidizable compounds to form solid compounds in the reaction medium 36. Most preferably, liquid phase oxidation causes at least 90% wt. the oxidizable compound to form solid compounds in the reaction medium 36. It is preferred that the total amount of solid products in the reaction medium 36 is greater than about 3% by weight, time averaged and volume averaged. More preferably, the total amount of solid products in reaction medium 36 is maintained in the range of about 5 to about 40% by weight, even more preferably in the range of about 10 to about 35% by weight, and most preferably in the range of 15 to 30% by weight. . It is preferred that a substantial portion of the oxidation product (eg, terephthalic acid) obtained in the bubble column reactor type 20 is present in the reaction medium 36 as solid products, rather than remaining dissolved in the liquid phase of the reaction medium 36. The amount of solid phase oxidation product present in the reaction medium 36, preferably is at least about 25% wt. from the total amount of the oxidation product (solid and liquid phase) in the reaction medium 36, more preferably at least about 75% wt. from the total amount of oxidation product in the reaction medium 36, and most preferably at least 95% wt. of the total amount of oxidation product in the reaction medium 36. The numerical ranges given above for the amount of solid products in the reaction medium 36 relate to stationary, essentially continuous operation of the bubble column 20 for a substantially continuous period of time, but not to start-up, the shutdown or suboptimal mode of operation of the bubble column reactor type 20. The amount of solid products in the reaction medium 36 is determined gravimetrically. In this gravimetric method, a representative sample of the suspension is removed from the reaction medium and weighed. Under conditions that effectively support the overall distribution of solid products — the liquid present in the reaction medium, free liquid is removed from part of the solid products by sedimentation or filtration, effectively without loss of precipitated solid products and with less than about 10% of the initial liquid mass, remaining as solid products. The remaining liquid on solid products is evaporated to dryness, efficiently, without sublimation of solid products. The remainder of the solid products are weighed. The ratio of the mass of a part of the solid products to the mass of the initial part of the suspension is the proportion of solid products, usually expressed as a percentage.

Реакция осаждения, осуществляемая в барботажной колонне реакторного типа 20, может вызвать образование осадка (то есть отложение твердых продуктов) на поверхности определенных жестких структур, контактирующих с реакционной средой 36. Таким образом, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения является предпочтительным, чтобы барботажная колонна реакторного типа 20, по существу, не содержала внутренних структур теплообмена, перемешивания или дефлекторов в реакционной зоне 28, поскольку такие структуры склонны к образованию осадка. Если внутренние структуры присутствуют в реакционной зоне 28, является желательным исключение внутренних структур, имеющих наружные поверхности, которые содержат значительную площадь плоской поверхности, обращенной вверх, поскольку такие смотрящие вверх плоские поверхности были бы в высшей степени склонными к образованию осадка. Таким образом, если какие-либо внутренние структуры присутствуют в реакционной зоне 28, является предпочтительным, чтобы меньше, примерно, чем 20% от общей площади открытой наружной поверхности, обращенной вверх, у таких внутренних структур формировалась бы посредством, по существу, плоских поверхностей, наклоненных под углом, меньше, примерно, чем 15° от горизонтали.The deposition reaction carried out in a bubble column reactor type 20 can cause the formation of a precipitate (that is, the deposition of solid products) on the surface of certain rigid structures in contact with the reaction medium 36. Thus, in one embodiment of the present invention, it is preferable that the bubble column reactor type 20, essentially, did not contain internal structures of heat transfer, mixing or baffles in the reaction zone 28, since such structures are prone to the formation of adka. If internal structures are present in the reaction zone 28, it is desirable to exclude internal structures having external surfaces that contain a significant area of the flat surface facing up, since such looking up flat surfaces would be highly prone to sedimentation. Thus, if any internal structures are present in the reaction zone 28, it is preferable that less than about 20% of the total surface area of the open outer surface facing upwards, such internal structures would be formed by essentially flat surfaces, tilted at an angle less than about 15 ° from the horizontal.

Обращаясь опять к фиг.1, физическая конфигурация барботажной колонны реакторного типа 20 помогает обеспечить оптимизированное окисление окисляемого соединения (например, параксилола) при минимальном образовании примесей. Является предпочтительным, чтобы удлиненная реакционная секция 24 корпуса 22 содержала, по существу, цилиндрический главный корпус 46 и низ 48. Верхний уровень поверхности реакционной зоны 28 определяется горизонтальной плоскостью 50, простирающейся по верхней части цилиндрического главного корпуса 46. Нижний уровень поверхности 52 реакционной зоны 28 определяется самой нижней внутренней поверхностью низа 48. Как правило, нижний уровень поверхности 52 реакционной зоны 28 располагается вблизи отверстия 38 для выхода суспензии. Таким образом, удлиненная реакционная зона 28, определенная внутри барботажной колонны реакторного типа 20, имеет максимальную длину "L", измеряемую от верхнего уровня поверхности 50 до нижнего уровня поверхности 52 реакционной зоны 28 вдоль продольной оси цилиндрического главного корпуса 46. Длина "L" реакционной зоны 28 предпочтительно находится в пределах примерно от 10 примерно до 100 м, более предпочтительно в пределах примерно от 20 примерно до 75 м, и наиболее предпочтительно в пределах от 25 до 50 м. Реакционная зона 28 имеет максимальный диаметр (ширину) "D", которая, как правило, равна максимальному внутреннему диаметру цилиндрического главного корпуса 46. Максимальный диаметр "D" реакционной зоны 28 предпочтительно находится в пределах примерно от 1 примерно до 12 м, более предпочтительно в пределах примерно от 2 примерно до 10 м, еще более предпочтительно в пределах примерно от 3,1 примерно до 9 м, и наиболее предпочтительно в пределах от 4 до 8 м. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения реакционная зона 28 имеет отношение длины к диаметру "L:D" в пределах примерно от 6:1 примерно до 30:1. Еще более предпочтительно, реакционная зона 28 имеет отношение L:D в пределах примерно от 8:1 примерно до 20:1. Наиболее предпочтительно, реакционная зона 28 имеет отношение L:D в пределах от 9:1 до 15:1.Referring again to FIG. 1, the physical configuration of the bubble column reactor 20 helps to provide optimized oxidation of the oxidizable compound (eg, paraxylene) with minimal formation of impurities. It is preferred that the elongated reaction section 24 of the housing 22 comprises a substantially cylindrical main body 46 and a bottom 48. The upper surface level of the reaction zone 28 is defined by a horizontal plane 50 extending along the upper part of the cylindrical main body 46. The lower surface level 52 of the reaction zone 28 determined by the lowest inner surface of the bottom 48. Typically, the lower level of the surface 52 of the reaction zone 28 is located near the opening 38 for the exit of the suspension. Thus, the elongated reaction zone 28 defined inside the bubble column reactor 20 has a maximum length "L", measured from the upper level of surface 50 to the lower level of surface 52 of reaction zone 28 along the longitudinal axis of the cylindrical main body 46. The length "L" of the reaction zone 28 is preferably in the range of about 10 to about 100 m, more preferably in the range of about 20 to about 75 m, and most preferably in the range of 25 to 50 m. The reaction zone 28 has a maximum diameter ( irin) "D", which is usually equal to the maximum inner diameter of the cylindrical main body 46. The maximum diameter "D" of the reaction zone 28 is preferably in the range of about 1 to about 12 m, more preferably in the range of about 2 to about 10 m, even more preferably in the range of about 3.1 to about 9 m, and most preferably in the range of 4 to 8 m. In a preferred embodiment of the present invention, the reaction zone 28 has a length to diameter "L: D" in the range of about from 6 : 1 to about 30: 1. Even more preferably, reaction zone 28 has an L: D ratio in the range of about 8: 1 to about 20: 1. Most preferably, reaction zone 28 has an L: D ratio of from 9: 1 to 15: 1.

Как обсуждалось выше, реакционная зона 28 барботажной колонны реакторного типа 20 принимает многофазную реакционную среду 36. Реакционная среда 36 имеет нижний уровень поверхности, совпадающий с нижним краем 52 реакционной зоны 28, и верхний уровень поверхности, расположенный на верхней поверхности 44. Верхняя поверхность 44 реакционной среды 36 определяется вдоль горизонтальной плоскости, которая пересекает реакционную зону 28 в вертикальном положении, где содержимое реакционной зоны 28 переходит из сплошного газообразного состояния в сплошное жидкофазное состояние. Верхняя поверхность 44 предпочтительно располагается в вертикальном положении, где локальное усредненное по времени содержание газа тонкого горизонтального участка содержимого реакционной зоны 28 равно 0,9.As discussed above, the reaction zone 28 of the bubble column reactor 20 accepts a multiphase reaction medium 36. The reaction medium 36 has a lower surface level coinciding with the lower edge 52 of the reaction zone 28 and an upper surface level located on the upper surface 44. The upper surface 44 of the reaction medium 36 is determined along a horizontal plane that intersects the reaction zone 28 in a vertical position, where the contents of the reaction zone 28 passes from a continuous gaseous state to a continuous liquid-phase state. The upper surface 44 is preferably located in a vertical position, where the local time-averaged gas content of the thin horizontal portion of the contents of the reaction zone 28 is 0.9.

Реакционная среда 36 имеет максимальную высоту "H", измеренную между ее верхним и нижним уровнями поверхности. Максимальная ширина "W" реакционной среды 36, как правило, равна максимальному диаметру "D" цилиндрического главного корпуса 46. Во время жидкофазного окисления в барботажной колонне реакторного типа 20 является предпочтительным, чтобы H поддерживалось как примерно от 60 примерно до 120% от L, более предпочтительно примерно как от 80 примерно до 110% от L, и наиболее предпочтительно как от 85 до 100% от L. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения реакционная среда 36 имеет отношение высоты к ширине "H:W", большее, примерно, чем 3:1. Более предпочтительно, реакционная среда 36 имеет отношение H:W в пределах примерно от 7:1 примерно до 25:1. Еще более предпочтительно, реакционная среда 36 имеет отношение H:W в пределах примерно от 8:1 примерно до 20:1. Наиболее предпочтительно, реакционная среда 36 имеет отношение H:W в пределах от 9:1 до 15:1. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения L=H и D=W, так что различные размеры или отношения, приведенные здесь для L и D, применяются также к H и W, и наоборот.The reaction medium 36 has a maximum height "H", measured between its upper and lower surface levels. The maximum width “W” of the reaction medium 36 is typically equal to the maximum diameter “D” of the cylindrical main body 46. During liquid phase oxidation in a bubble column reactor type 20, it is preferred that H is maintained from about 60 to about 120% of L, more preferably from about 80 to about 110% of L, and most preferably from 85 to 100% of L. In a preferred embodiment of the present invention, the reaction medium 36 has a height to width "H: W" ratio greater than about 3: 1. More preferably, reaction medium 36 has an H: W ratio in the range of about 7: 1 to about 25: 1. Even more preferably, reaction medium 36 has an H: W ratio in the range of about 8: 1 to about 20: 1. Most preferably, reaction medium 36 has an H: W ratio in the range of 9: 1 to 15: 1. In one embodiment of the present invention, L = H and D = W, so that the various sizes or ratios given here for L and D apply also to H and W, and vice versa.

Относительно высокие отношения L:D и H:W, предусмотренные в соответствии с одним из вариантом осуществления настоящего изобретения, могут вносить вклад в несколько важных преимуществ системы по настоящему изобретению. Как обсуждается более подробно ниже, обнаружено, что более высокие отношения L:D и H:W, а также некоторые другие особенности, обсуждаемые ниже, могут способствовать созданию выгодных градиентов по высоте концентраций молекулярного кислорода и/или окисляемого соединения (например, параксилола) в реакционной среде 36. В противоположность общепринятой концепции, которая склоняется к хорошо перемешиваемой реакционной среде с относительно однородными концентрациями в ней, обнаружено, что вертикальное ступенчатое изменение концентрации кислорода и/или окисляемого соединения способствует более эффективной и экономичной реакции окисления. Сведение к минимуму концентраций кислорода и окисляемого соединения вблизи верхней части реакционной среды 36 может помочь предотвратить потери непрореагировавшего кислорода и непрореагировавшего окисляемого соединения через верхний выход для газа 40. Однако если концентрации окисляемого соединения и непрореагировавшего кислорода являются низкими по всей реакционной среде 36, тогда скорость и/или селективность окисления снижаются. Таким образом, является предпочтительным, чтобы концентрации молекулярного кислорода и/или окисляемого соединения были значительно выше вблизи нижней части реакционной среды 36, чем вблизи верхней части реакционной среды 36.The relatively high L: D and H: W ratios provided in accordance with one embodiment of the present invention can contribute to several important advantages of the system of the present invention. As discussed in more detail below, it has been found that higher L: D and H: W ratios, as well as some other features discussed below, can contribute to creating advantageous gradients in the elevation of molecular oxygen and / or oxidizable concentrations (e.g., paraxylene) in reaction medium 36. In contrast to the generally accepted concept, which tends to a well-mixed reaction medium with relatively uniform concentrations in it, it was found that a vertical stepwise change in the concentration of acid ode and / or the oxidizable compound facilitates a more effective and economical oxidation reaction. Minimizing the concentrations of oxygen and the oxidizable compound near the top of the reaction medium 36 can help prevent the loss of unreacted oxygen and unreacted oxidizable compounds through the upper gas outlet 40. However, if the concentrations of the oxidizable compound and unreacted oxygen are low throughout the reaction medium 36, then the rate and / or oxidation selectivity is reduced. Thus, it is preferable that the concentrations of molecular oxygen and / or the oxidizable compound are significantly higher near the lower part of the reaction medium 36 than near the upper part of the reaction medium 36.

В дополнение к этому, высокие отношения L:D и H:W делают давление в нижней части реакционной среды 36 существенно более высоким, чем давление в верхней части реакционной среды 36. Этот градиент давления по высоте является результатом большой высоты и плотности реакционной среды 36. Одно из преимуществ этого градиента по высоте давления заключается в том, что повышенное давление в нижней части емкости обеспечивает большую растворимость кислорода и больший массоперенос, чем те, которые достигались бы в противном случае при сравнимых температурах и давлениях в верхней части колонны в реакторах меньшего объема. Таким образом, реакция окисления может осуществляться при более низких температурах, чем потребовались бы в реакторах меньшего объема. Когда барботажная колонна реакторного типа 20 используется для частичного окисления параксилола до сырой терефталевой кислоты (CTA), способность в работе при более низких температурах реакции, при тех же или лучших скоростях массопереноса кислорода, имеет ряд преимуществ. Например, низкотемпературное окисление параксилола уменьшает количество растворителя, сжигаемого во время реакции. Как обсуждается более подробно ниже, низкотемпературное окисление также благоприятствует образованию малых, имеющих высокую площадь поверхности, непрочно связанных, легко растворяющихся частиц CTA, которые могут подвергаться воздействию более экономичных технологий очистки, чем большие, имеющие низкую площадь поверхности, плотные частицы CTA, получаемые с помощью обычных высокотемпературных способов окисления.In addition, the high L: D and H: W ratios make the pressure in the lower part of the reaction medium 36 substantially higher than the pressure in the upper part of the reaction medium 36. This pressure gradient in height is the result of the high height and density of the reaction medium 36. One of the advantages of this gradient in pressure height is that the increased pressure in the lower part of the tank provides greater oxygen solubility and greater mass transfer than those that would otherwise be achieved at comparable temperatures x and pressures in the upper part of the column in smaller reactors. Thus, the oxidation reaction can be carried out at lower temperatures than would be required in smaller reactors. When a bubble column reactor type 20 is used to partially oxidize paraxylene to crude terephthalic acid (CTA), the ability to operate at lower reaction temperatures, at the same or better oxygen mass transfer rates, has several advantages. For example, the low temperature oxidation of paraxylene reduces the amount of solvent burned during the reaction. As discussed in more detail below, low temperature oxidation also favors the formation of small, high surface area, loosely bonded, readily soluble CTA particles that can be exposed to more economical cleaning technologies than large, low surface area, dense CTA particles produced by conventional high temperature oxidation processes.

Во время окисления в реакторе 20 является предпочтительным, чтобы усредненная по времени и усредненная по объему температура реакционной среды 36 поддерживалась в пределах примерно от 125 примерно до 200°C, более предпочтительно в пределах примерно от 140 примерно до 180°C, и наиболее предпочтительно в пределах от 150 до 170°C. Давление в верхней части колонны над реакционной средой 36 предпочтительно поддерживается в пределах примерно от 1 примерно до 20 бар в датчике (бар), более предпочтительно в пределах примерно от 2 примерно до 12 бар, и наиболее предпочтительно в пределах от 4 до 8 бар. Предпочтительно, разность давлений между верхней частью реакционной среды 36 и нижней частью реакционной среды 36 находится в пределах примерно от 0,4 примерно до 5 бар, более предпочтительно разность давлений находится в пределах примерно от 0,7 примерно до 3 бар, и наиболее предпочтительно разность давлений составляет от 1 до 2 бар. Хотя, как правило, является предпочтительным, чтобы давление в верхней части колонны над реакционной средой 36 поддерживалось при относительно постоянном значении, один из вариантов осуществления настоящего изобретения предполагает импульсный режим давления в верхней части колонны для облегчения улучшенного перемешивания и/или массопереноса в реакционной среде 36. Когда давление в верхней части колонны пульсирует, является предпочтительным, чтобы импульсный режим давления находились в пределах между примерно 60 и примерно 140% от стационарного давления в верхней части колонны, упоминаемого здесь, более предпочтительно, в пределах между примерно 85 и примерно 115% от стационарного давления в верхней части колонны, упоминаемого здесь, и наиболее предпочтительно в пределах между 95 и 105% от стационарного давления в верхней части колонны, упоминаемого здесь.During oxidation in the reactor 20, it is preferable that the time-averaged and volume-averaged temperature of the reaction medium 36 is maintained in the range of about 125 to about 200 ° C, more preferably in the range of about 140 to about 180 ° C, and most preferably ranges from 150 to 170 ° C. The pressure at the top of the column above the reaction medium 36 is preferably maintained in the range of about 1 to about 20 bar in the sensor (bar), more preferably in the range of about 2 to about 12 bar, and most preferably in the range of 4 to 8 bar. Preferably, the pressure difference between the upper part of the reaction medium 36 and the lower part of the reaction medium 36 is in the range of about 0.4 to about 5 bar, more preferably the pressure difference is in the range of about 0.7 to about 3 bar, and most preferably the difference pressure ranges from 1 to 2 bar. Although it is generally preferred that the pressure in the top of the column above the reaction medium 36 is maintained at a relatively constant value, one embodiment of the present invention provides a pulsed pressure mode in the upper part of the column to facilitate improved mixing and / or mass transfer in the reaction medium 36 When the pressure at the top of the column is pulsating, it is preferable that the pulsed pressure mode be between about 60 and about 140% of the steady state. the pressure at the top of the column mentioned here, more preferably between about 85 and about 115% of the stationary pressure at the top of the column mentioned here, and most preferably between 95 and 105% of the stationary pressure at the top of the column mentioned here.

Дополнительное преимущество высокого отношения L:D реакционной зоны 28 заключается в том, что это может вносить вклад в увеличение средней поверхностной скорости реакционной среды 36. Термин "поверхностная скорость" и "поверхностная скорость газа", как здесь используется по отношению к реакционной среде 36, должен обозначать объемную скорость потока газовой фазы реакционной среды 36 на некоторой высоте в реакторе, разделенную на площадь горизонтального поперечного сечения реактора на этой высоте. Увеличенная поверхностная скорость, обеспечиваемая высоким отношением L:D реакционной зоны 28, может ускорять локальное перемешивание и увеличивать содержание газа в реакционной среде 36. Усредненные по времени поверхностные скорости реакционной среды 36 на одной четвертой высоты, на половине высоты и/или на трех четвертях высоты реакционной среды 36 предпочтительно больше, примерно, чем 0,3 м/с, более предпочтительно находятся в пределах примерно от 0,8 примерно до 5 м/с, еще более предпочтительно в пределах примерно от 0,9 примерно до 4 м/с, и наиболее предпочтительно в пределах от 1 до 3 м/с.An additional advantage of the high L: D ratio of reaction zone 28 is that this can contribute to an increase in the average surface velocity of the reaction medium 36. The terms “surface velocity” and “surface velocity of gas”, as used herein with respect to reaction medium 36, should denote the volumetric flow rate of the gas phase of the reaction medium 36 at a certain height in the reactor, divided by the horizontal cross-sectional area of the reactor at this height. The increased surface velocity provided by the high L: D ratio of reaction zone 28 can accelerate local mixing and increase the gas content in reaction medium 36. The time-averaged surface velocities of reaction medium 36 are at one fourth height, half height and / or three quarters of height reaction medium 36 is preferably greater than about 0.3 m / s, more preferably in the range of about 0.8 to about 5 m / s, even more preferably in the range of about 0.9 to about 4 m / s, and nai olee preferably in the range of 1 to 3 m / s.

Обращаясь опять к фиг.1, секция отделения 26 барботажной колонны реакторного типа 20 представляет собой просто расширенную часть корпуса 22, расположенную непосредственно над реакционной секцией 24. Секция отделения 26 уменьшает скорость текущей снизу вверх газовой фазы в барботажной колонне реакторного типа 20, когда газовая фаза поднимается выше верхнего уровня поверхности 44 реакционной среды 36 и достигает выхода для газа 40. Это уменьшение скорости движения снизу вверх газовой фазы помогает облегчить удаление захваченных жидких и/или твердых продуктов в текущей снизу вверх газовой фазе и тем самым уменьшает нежелательные потери определенных компонентов, присутствующих в жидкой фазе реакционной среды 36.Referring again to FIG. 1, the reactor-type bubble column separation section 26 is simply an expanded portion of the housing 22 located directly above the reaction section 24. The separation section 26 section reduces the speed of the bottom-up gas phase in the bubble-type column of the reactor type 20 when the gas phase rises above the upper level of surface 44 of reaction medium 36 and reaches an outlet for gas 40. This decrease in the bottom-up velocity of the gas phase helps to facilitate the removal of trapped liquid and / or solid 's products in the current bottom-up gas phase and thereby reduces undesirable loss of certain components present in the liquid phase of reaction medium 36.

Секция отделения 26 предпочтительно содержит в целом расходящуюся коническую переходную стенку 54, в целом цилиндрическую широкую боковую стенку 56 и верхнюю головку 58. Узкий нижний уровень поверхности переходной стенки 54 соединен с верхней частью цилиндрического главного корпуса 46 реакционной секции 24. Широкий верхний уровень поверхности переходной стенки 54 соединен с нижней частью широкой боковой стенки 56. Является предпочтительным, чтобы переходная стенка 54 простиралась вверх и наружу от ее узкого нижнего края под углом в пределах примерно от 10 примерно до 70° от вертикали, более предпочтительно в пределах примерно 15 примерно до 50° от вертикали, а наиболее предпочтительно в пределах от 15 до 45° от вертикали. Широкая боковая стенка 56 имеет максимальный диаметр "X", который, как правило, больше, чем максимальный диаметр "D" реакционной секции 24, хотя, когда верхняя часть реакционной секции 24 имеет диаметр, меньший, чем максимальный диаметр реакционной секции 24 в целом, тогда X может реально быть меньшим, чем D. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения отношение диаметра широкой боковой стенки 56 к максимальному диаметру реакционной секции 24 "X:D" находится в пределах примерно от 0,8:1 примерно до 4:1, наиболее предпочтительно в пределах от 1,1:1 до 2:1. Верх 58 соединен с верхней частью широкой боковой стенки 56. Верх 58 предпочтительно представляет собой, в целом, эллиптический элемент крышки, определяющий центральное отверстие, которое позволяет газу уходить из зоны отделения 30 через выход для газа 40. Альтернативно, верх 58 может иметь любую форму, включая коническую. Зона отделения 30 имеет максимальную высоту "Y", измеренную от верхней части 50 реакционной зоны 28 до самой верхней части зоны отделения 30. Отношение длины реакционной зоны 28 к высоте зоны отделения 30 "L:Y" предпочтительно находится в пределах примерно от 2:1 примерно до 24:1, более предпочтительно в пределах примерно от 3:1 примерно до 20:1, и наиболее предпочтительно в пределах от 4:1 до 16:1.The separation section 26 preferably comprises a generally diverging conical transition wall 54, a generally cylindrical wide side wall 56 and an upper head 58. A narrow lower surface level of the transition wall 54 is connected to the upper part of the cylindrical main body 46 of the reaction section 24. A wide upper level of the surface of the transition wall 54 is connected to the bottom of the wide side wall 56. It is preferable that the transition wall 54 extends up and out from its narrow lower edge at an angle within from about 10 to about 70 ° from the vertical, more preferably from about 15 to about 50 ° from the vertical, and most preferably from about 15 to 45 ° from the vertical. The wide side wall 56 has a maximum diameter "X", which is usually larger than the maximum diameter "D" of the reaction section 24, although when the upper part of the reaction section 24 has a diameter smaller than the maximum diameter of the reaction section 24 as a whole, then X may actually be less than D. In a preferred embodiment of the present invention, the ratio of the diameter of the wide side wall 56 to the maximum diameter of the reaction section 24 "X: D" is in the range from about 0.8: 1 to about 4: 1, most preferably in pre elah from 1.1: 1 to 2: 1. The top 58 is connected to the top of the wide side wall 56. The top 58 is preferably a generally elliptical cap element defining a central opening that allows the gas to escape from the separation zone 30 through the gas outlet 40. Alternatively, the top 58 may be of any shape including conical. The separation zone 30 has a maximum height "Y", measured from the upper part 50 of the reaction zone 28 to the uppermost part of the separation zone 30. The ratio of the length of the reaction zone 28 to the height of the separation zone 30 "L: Y" is preferably in the range from about 2: 1 up to about 24: 1, more preferably in the range of about 3: 1 to about 20: 1, and most preferably in the range of 4: 1 to 16: 1.

Обращаясь к фиг. 1-5, теперь будут обсуждаться более подробно положение и конфигурация устройства распределения окислителя 34. Фиг. 2 и 3 показывают, что устройство распределения окислителя 34 может содержать кольцевой элемент 60, диаметральный элемент 62 и пару проходов 64a,b для накопления окислителя. Удобно, чтобы эти проходы 64a,b для накопления окислителя могли входить в емкость несколько выше кольцевого элемента 60, а потом поворачивать вниз, как показано на фиг. 2 и 3. Альтернативно, проход 64a,b для накопления окислителя может входить в емкость ниже кольцевого элемента 60 или примерно в той же горизонтальной плоскости, что и кольцевой элемент 60. Каждый проход 64a,b для накопления окислителя содержит первый уровень поверхности, соединенный с соответствующим входом для окислителя 66a,b, сформированный в корпусе 22, и второй уровень поверхности, соединенный с сообщением текучих сред с кольцевым элементом 60. Кольцевой элемент 60 предпочтительно формируется из проходов, более предпочтительно из множества прямых секций проходов, и наиболее предпочтительно из множества прямых трубных секций, жестко соединенных друг с другом, с образованием трубчатого многоугольного кольца. Предпочтительно, кольцевой элемент 60 формируется, по меньшей мере, из 3 прямых трубных секций, более предпочтительно из 6-10 трубных секций, а наиболее предпочтительно из 8 трубных секций. Соответственно, когда кольцевой элемент 60 формируется из 8 трубных секций, он имеет, в целом, восьмиугольную конфигурацию. Диаметральный элемент 62 предпочтительно формируется, по существу, из прямой трубной секции, которая соединена с сообщением текучих сред с противоположными трубными секциями кольцевого элемента 60 и простирается по диагонали между ними. Трубная секция, используемая для диаметрального элемента 62, предпочтительно имеет, по существу, такой же диаметр, как и трубные секции, используемые для формирования кольцевого элемента 60. Является предпочтительным, чтобы трубные секции, которые составляют проходы 64a,b, для накопления окислителя, кольцевой элемент 60 и диаметральный элемент 62, имели номинальный диаметр, больший, примерно, чем 0,1 м, более предпочтительно, находящийся в пределах примерно от 0,2 примерно до 2 м, а наиболее предпочтительно в пределах от 0,25 до 1 м. Как лучше всего, вероятно, иллюстрируется на фиг.3, кольцевой элемент 60 и диаметральный элемент 62, каждый, предоставляют множество верхних отверстий 68 для окислителя, для высвобождения потока окислителя снизу вверх в реакционную зону 28. Как лучше всего, вероятно, иллюстрируется на фиг.4, кольцевой элемент 60 и/или диаметральный элемент 62 могут предоставлять одно или несколько нижних отверстий 70 для окислителя для высвобождения потока окислителя вниз, в реакционную зону 28. Нижние отверстия 70 для окислителя могут также использоваться для высвобождения жидкости и/или твердых продуктов, которые могли бы поступать в кольцевой элемент 60 и/или диаметральный элемент 62. Для предотвращения осаждения твердых продуктов внутри устройства распределения окислителя 34 поток жидкости может непрерывно или периодически проходить через устройства для распределения 34, смывая любые аккумулированные твердые продукты.Turning to FIG. 1-5, the position and configuration of the oxidizer distribution device 34 will now be discussed in more detail. FIG. 2 and 3 show that the oxidizer distribution device 34 may comprise an annular element 60, a diametrical element 62, and a pair of passages 64a, b for accumulating the oxidizing agent. It is convenient that these passages 64a, b for accumulating the oxidizing agent can enter the vessel slightly higher than the annular element 60, and then turn down, as shown in FIG. 2 and 3. Alternatively, the oxidizer accumulation passage 64a, b may extend into the vessel below the annular element 60 or in approximately the same horizontal plane as the annular element 60. Each oxidizer accumulation passage 64a, b contains a first surface level connected to a corresponding oxidant inlet 66a, b, formed in the housing 22, and a second surface level connected to the fluid communication with the annular element 60. The annular element 60 is preferably formed from passages, more preferably from many straight x passes sections, and most preferably a plurality of straight pipe sections, rigidly connected to each other to form a tubular polygonal ring. Preferably, the annular element 60 is formed of at least 3 straight pipe sections, more preferably from 6-10 pipe sections, and most preferably from 8 pipe sections. Accordingly, when the annular element 60 is formed of 8 tube sections, it has a generally octagonal configuration. The diametral element 62 is preferably formed essentially from a straight pipe section, which is connected to the fluid communication with the opposite pipe sections of the annular element 60 and extends diagonally between them. The tube section used for the diametric element 62 preferably has substantially the same diameter as the tube sections used to form the ring element 60. It is preferred that the tube sections, which comprise the passages 64a, b, for the accumulation of oxidizing agent, ring element 60 and diametral element 62 had a nominal diameter greater than about 0.1 m, more preferably in the range of about 0.2 to about 2 m, and most preferably in the range of 0.25 to 1 m. As best ver clearly, illustrated in FIG. 3, the annular element 60 and the diametrical element 62 each provide a plurality of upper oxidant openings 68 for releasing the oxidant stream from bottom to top in the reaction zone 28. As best illustrated in FIG. 4, the annular element 60 and / or diametral element 62 may provide one or more lower oxidant openings 70 for releasing the oxidant stream down into the reaction zone 28. The lower oxidant openings 70 may also be used to release liquid and / or solid products that could enter ring element 60 and / or diametral element 62. To prevent solid products from precipitating inside oxidizer distribution device 34, fluid flow can continuously or periodically pass through distribution devices 34, washing off any accumulated solid products.

Обращаясь опять к фиг. 1-4, во время окисления в барботажной колонне реакторного типа 20 потоки окислителя нагнетаются через входы для окислителя 66a,b и в проходы 64a,b для накопления окислителя соответственно. Затем потоки окислителя переносятся через проходы 64a,b для накопления окислителя в кольцевой элемент 60. Когда поток окислителя поступает в кольцевой элемент 60, поток окислителя распределяется по внутренним объемам кольцевого элемента 60 и диаметрального элемента 62. Затем поток окислителя принудительно выводится из устройства распределения окислителя 34 и в реакционную зону 28 через верхние и нижние отверстия 68, 70 для окислителя кольцевого элемента 60 и диаметрального элемента 62.Referring again to FIG. 1-4, during oxidation in a bubble column reactor 20, oxidizer streams are pumped through oxidizer inlets 66a, b and into passageways 64a, b for oxidizer accumulation, respectively. Then, the oxidizer streams are transferred through passages 64a, b for accumulating the oxidizing agent in the ring element 60. When the oxidant stream enters the ring element 60, the oxidizer stream is distributed among the internal volumes of the ring element 60 and the diametrical element 62. Then, the oxidizer stream is forcibly removed from the oxidizer distribution device 34 and into the reaction zone 28 through the upper and lower holes 68, 70 for the oxidizing agent of the ring element 60 and the diametrical element 62.

Выходы верхних отверстий 68 для окислителя отделены друг от друга латерально на некоторое расстояние и располагаются, по существу, на одной и той же высоте в реакционной зоне 28. Таким образом, выходы верхних отверстий 68 для окислителя располагаются в целом вдоль, по существу, горизонтальной плоскости, определенной верхней частью устройства распределения окислителя 34. Выходы нижних отверстий 70 для окислителя отделены друг от друга латерально на некоторое расстояние и располагаются, по существу, на одной и той же высоте в реакционной зоне 28. Таким образом, выходы нижних отверстий 70 для окислителя располагаются в целом вдоль, по существу, горизонтальной плоскости, определенной нижней частью устройства распределения окислителя 34.The outputs of the upper oxidant openings 68 are laterally separated from each other and are located at substantially the same height in the reaction zone 28. Thus, the outputs of the upper oxidant openings 68 are generally located along a substantially horizontal plane defined by the upper part of the oxidizing agent distribution device 34. The outputs of the lower oxidizing holes 70 are laterally separated from each other and are located at substantially the same height in the reaction zone 28. Thus, the outlets of the bottom openings 70 for the oxidizing agent are generally arranged along a substantially horizontal plane defined by the lower part of the oxidizing agent distribution device 34.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство распределения окислителя 34 имеет, по меньшей мере, примерно 20 верхних отверстий 68 для окислителя, сформированных в нем. Более предпочтительно, устройство распределения окислителя 34 имеет в пределах примерно от 40 примерно до 800 верхних отверстий для окислителя, сформированных в нем. Наиболее предпочтительно, устройство распределения окислителя 34 имеет в пределах от 60 до 400 верхних отверстий 68 для окислителя, сформированных в нем. Устройство распределения окислителя 34 предпочтительно имеет, по меньшей мере, примерно 1 нижнее отверстие 70 для окислителя, сформированное в нем. Более предпочтительно, устройство распределения окислителя 34 имеет в пределах примерно от 2 примерно до 40 нижних отверстий 70 для окислителя, сформированных в нем. Наиболее предпочтительно, устройство распределения окислителя 34 имеет в пределах от 8 до 20 нижних отверстий 70 для окислителя, сформированных в нем. Отношение количества верхних отверстий для окислителя 68 к нижним отверстиям 70 для окислителя в устройстве для распределения окислителя 34 предпочтительно находится в пределах примерно от 2:1 примерно до 100:1, более предпочтительно, в пределах примерно от 5:1 примерно до 25:1, и наиболее предпочтительно, в пределах от 8:1 до 15:1. Диаметры, по существу, всех верхних и нижних отверстий 68, 70 для окислителя предпочтительно являются, по существу, одинаковыми, так что отношение объемной скорости потока окислителя из верхних и нижних отверстий 68, 70 является, по существу, таким же, как и отношения, приведенные выше, для относительного количества верхних и нижних отверстий 68, 70 для окислителя.In one embodiment of the present invention, the oxidizing agent distribution device 34 has at least about 20 upper oxidizing holes 68 formed therein. More preferably, the oxidizer distribution device 34 has in the range of about 40 to about 800 upper oxidant openings formed therein. Most preferably, the oxidizer distribution device 34 has from 60 to 400 upper oxidant openings 68 formed therein. The oxidizer distribution device 34 preferably has at least about 1 lower oxidant hole 70 formed therein. More preferably, the oxidizer distribution device 34 has in the range of about 2 to about 40 lower oxidant openings 70 formed therein. Most preferably, the oxidizer distribution device 34 has from 8 to 20 lower oxidant holes 70 formed therein. The ratio of the number of upper oxidant openings 68 to the lower oxidant openings 70 in the oxidizing agent distribution device 34 is preferably in the range of about 2: 1 to about 100: 1, more preferably in the range of about 5: 1 to about 25: 1, and most preferably in the range from 8: 1 to 15: 1. The diameters of essentially all of the upper and lower oxidizing holes 68, 70 are preferably substantially the same, so that the ratio of the volumetric flow rate of the oxidizing agent from the upper and lower holes 68, 70 is substantially the same as the ratio above, for the relative number of upper and lower holes 68, 70 for the oxidizing agent.

Фиг.5 иллюстрирует направление высвобождения окислителя из верхних и нижних отверстий 68, 70 для окислителя. При упоминании верхних отверстий 68 для окислителя является предпочтительным, чтобы, по меньшей мере, часть из них располагалась для высвобождения потока окислителя под углом "A", то есть под углом к вертикали. Является предпочтительным, чтобы процент верхних отверстий 68 для окислителя, которые отклоняются от вертикали на угол "A" находился в пределах примерно от 30 примерно до 90%, более предпочтительно, в пределах примерно от 50 примерно до 80%, еще более предпочтительно, в пределах от 60 до 75%, а наиболее предпочтительно, составлял примерно 67%. Угол "A" предпочтительно находится в пределах примерно от 5 примерно до 60°, более предпочтительно в пределах примерно от 10 примерно до 45°, а наиболее предпочтительно в пределах от 15 до 30°. Относительно нижних отверстий 70 для окислителя является предпочтительным, чтобы, по существу, все нижние отверстия 70 для окислителя располагались вблизи самой нижней части кольцевого элемента 60 и/или диаметрального элемента 62. Таким образом, любые жидкие и/или твердые продукты, которые могут ненамеренно поступать в устройство распределения окислителя 34, могут легко высвобождаться из устройства распределения окислителя 34 через нижние отверстия 70 для окислителя. Предпочтительно, нижние отверстия для окислителя 70 высвобождают поток окислителя вниз, по существу, под вертикальным углом. Для целей настоящего описания верхнее отверстие для окислителя может представлять собой любое отверстие, которое высвобождает поток окислителя в направлении в целом снизу вверх (то есть под углом выше горизонтали), и нижнее отверстие для окислителя может представлять собой любое отверстие, которое высвобождает поток окислителя в направлении в целом сверху вниз (то есть под углом ниже горизонтали).Figure 5 illustrates the direction of release of the oxidizing agent from the upper and lower oxidizing holes 68, 70. When mentioning the upper oxidizing holes 68, it is preferred that at least a portion of them are arranged to release the oxidizing stream at an angle “A”, that is, at an angle to the vertical. It is preferable that the percentage of upper oxidant openings 68 that deviate from the vertical by an angle “A” is in the range of about 30 to about 90%, more preferably in the range of about 50 to about 80%, even more preferably in the range from 60 to 75%, and most preferably, was about 67%. The angle “A” is preferably in the range of about 5 to about 60 °, more preferably in the range of about 10 to about 45 °, and most preferably in the range of 15 to 30 °. With respect to the lower oxidizing holes 70, it is preferable that substantially all of the lower oxidizing holes 70 are located near the lowermost part of the annular element 60 and / or the diametrical element 62. Thus, any liquid and / or solid products that may inadvertently enter into the oxidizer distribution device 34, can be easily released from the oxidizer distribution device 34 through the lower oxidizer openings 70. Preferably, the lower openings for the oxidizing agent 70 release the oxidizing stream downward at a substantially vertical angle. For the purposes of the present description, the upper hole for the oxidizing agent may be any hole that releases the oxidizing stream in the direction generally from the bottom up (i.e., at an angle above the horizontal), and the lower opening for the oxidizing agent may be any hole that releases the oxidizing stream in the direction in general, from top to bottom (that is, at an angle below the horizontal).

Во многих обычных барботажных колоннах реакторного типа, содержащих многофазную реакционную среду, по существу, вся реакционная среда, находящаяся ниже устройства распределения окислителя (или другого механизма для введения потока окислителя в реакционную зону), имеет очень низкое значение содержания газа. Как известно в данной области, "содержание газа" представляет собой просто объемную долю многофазной среды, которая находится в газообразном состоянии. Зоны с низким содержанием газа в среде могут также упоминаться как "неаэрированные" зоны. Во многих обычных суспензионных барботажных колоннах реакторного типа значительная часть общего объема реакционной среды располагается ниже устройства распределения окислителя (или другого механизма для введения потока окислителя в реакционную зону). Таким образом, значительная часть реакционной среды, присутствующей в нижней части обычных барботажных колонн реакторного типа, является неаэрированной.In many conventional reactor-type bubblers containing a multiphase reaction medium, substantially all of the reaction medium below the oxidizer distribution device (or other mechanism for introducing the oxidizer stream into the reaction zone) has a very low gas content. As is known in the art, a “gas content” is simply the volume fraction of a multiphase medium that is in a gaseous state. Low gas zones in the medium may also be referred to as “unaerated” zones. In many conventional reactor type bubbler columns, a significant portion of the total volume of the reaction medium is located below the oxidizing agent distribution device (or other mechanism for introducing the oxidizing agent stream into the reaction zone). Thus, a significant portion of the reaction medium present in the lower portion of conventional bubble column columns of the reactor type is unaerated.

Обнаружено, что сведение к минимуму количества неаэрированных зон в реакционной среде, подвергающейся окислению в барботажной колонне реакторного типа, может свести к минимуму образование определенных типов нежелательных примесей. Неаэрированные зоны реакционной среды содержат относительно мало пузырьков окислителя. Этот малый объем пузырьков окислителя уменьшает количество молекулярного кислорода, доступного для растворения в жидкой фазе реакционной среды. Таким образом, жидкая фаза в неаэрированной зоне реакционной среды имеет относительно низкую концентрацию молекулярного кислорода. Эти обедненные кислородом, неаэрированные зоны реакционной среды имеют тенденцию к ускорению нежелательных побочных реакций, вместо желательной реакции окисления. Например, когда параксилол частично окисляется с образованием терефталевой кислоты, недостаточная доступность кислорода в жидкой фазе реакционной среды может вызывать образование нежелательно высоких количеств бензойной кислоты и связанных ароматических колец, в заметных количествах содержащих в высшей степени нежелательные окрашенные молекулы, известные как флуореноны и антрахиноны.It has been found that minimizing the number of unaerated zones in a reaction medium that undergoes oxidation in a bubble column reactor type reactor can minimize the formation of certain types of undesirable impurities. Unaerated zones of the reaction medium contain relatively few oxidizing bubbles. This small volume of oxidizer bubbles reduces the amount of molecular oxygen available for dissolution in the liquid phase of the reaction medium. Thus, the liquid phase in the non-aerated zone of the reaction medium has a relatively low concentration of molecular oxygen. These oxygen-depleted, unaerated zones of the reaction medium tend to accelerate undesirable side reactions, instead of the desired oxidation reaction. For example, when paraxylene is partially oxidized to form terephthalic acid, the insufficient availability of oxygen in the liquid phase of the reaction medium can cause the formation of undesirably high amounts of benzoic acid and associated aromatic rings, in appreciable quantities containing highly undesirable colored molecules known as fluorenones and anthraquinones.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения жидкофазное окисление осуществляют в барботажной колонне реакторного типа, сконфигурованной и работающей таким способом, что объемная доля реакционной среды с низкими значениями содержания газа сводится к минимуму. Это сведение к минимуму неаэрированных зон может количественно определяться посредством теоретического разделения всего объема реакционной среды на 2000 дискретных горизонтальных участков одного объема. За исключением самого верхнего и самого нижнего горизонтальных участков, каждый горизонтальный участок представляет собой дискретный объем, ограниченный на его сторонах боковой стенкой реактора и ограниченный сверху и снизу воображаемыми горизонтальными плоскостями. Самый высокий горизонтальный участок ограничен снизу воображаемой горизонтальной плоскостью, а сверху верхней поверхностью реакционной среды. Самый нижний горизонтальный участок ограничен сверху воображаемой горизонтальной плоскостью, а снизу нижним краем емкости. Когда реакционная среда теоретически разделяется на 2000 дискретных горизонтальных участков равного объема, могут быть определены усредненное по времени и усредненное по объему содержание газа каждого горизонтального участка. Когда используется этот способ количественного определения количества неаэрированных зон, является предпочтительным, чтобы количество горизонтальных участков, имеющих усредненное по времени и усредненное по объему содержание газа, меньшее, чем 0,1, было меньшим, чем 30, более предпочтительно, меньшим, чем 15, еще более предпочтительно, меньшим, чем 6, еще более предпочтительно, меньшим, чем 4, а наиболее предпочтительно, меньшим, чем 2. Является предпочтительным, чтобы количество горизонтальных участков, имеющих содержание газа, меньшее, чем 0,2, было меньшим, чем 80, более предпочтительно, меньшим, чем 40, еще более предпочтительно, меньшим, чем 20, еще более предпочтительно, меньшим, чем 12, а наиболее предпочтительно, меньшим, чем 5. Является предпочтительным, чтобы количество горизонтальных участков, имеющих содержание газа, меньшее, чем 0,3, было меньшим, чем 120, более предпочтительно, меньшим, чем 80, еще более предпочтительно, меньшим, чем 40, еще более предпочтительно, меньшим, чем 20, а наиболее предпочтительно, меньшим, чем 15.In accordance with one embodiment of the present invention, liquid phase oxidation is carried out in a bubble column reactor configured and operating in such a way that the volume fraction of the reaction medium with low gas contents is minimized. This minimization of unaerated zones can be quantified by theoretically dividing the entire volume of the reaction medium into 2000 discrete horizontal sections of the same volume. With the exception of the uppermost and lowest horizontal sections, each horizontal section represents a discrete volume bounded on its sides by the side wall of the reactor and bounded above and below by imaginary horizontal planes. The highest horizontal section is bounded below by an imaginary horizontal plane, and above by the upper surface of the reaction medium. The lowest horizontal section is bounded above by an imaginary horizontal plane, and below by the lower edge of the tank. When the reaction medium is theoretically divided into 2,000 discrete horizontal sections of equal volume, the time-averaged and volume-averaged gas contents of each horizontal section can be determined. When using this method of quantifying the number of unaerated zones, it is preferable that the number of horizontal sections having a time-averaged and volume-averaged gas content less than 0.1 is less than 30, more preferably less than 15, even more preferably less than 6, even more preferably less than 4, and most preferably less than 2. It is preferred that the number of horizontal sections having a gas content less than 0.2, was less than 80, more preferably less than 40, even more preferably less than 20, even more preferably less than 12, and most preferably less than 5. It is preferred that the number of horizontal sections having a gas content of less than 0.3 was less than 120, more preferably less than 80, even more preferably less than 40, even more preferably less than 20, and most preferably less than 15 .

Обращаясь опять к фиг. 1 и 2, обнаружено, что расположение устройства распределения окислителя 34 ниже в реакционной зоне 28 обеспечивает ряд преимуществ, включая уменьшение количества неаэрированных зон в реакционной среде 36. При данной высоте "H" реакционной среды 36, длине "L" реакционной зоны 28 и максимальном диаметре "D" реакционной зоны 28 является предпочтительным, чтобы большая часть (то есть >50% мас.) потока окислителя вводилась в реакционную зону 28 в пределах примерно 0,025H, 0,022L и/или 0,25D от нижнего уровня поверхности 52 реакционной зоны 28. Более предпочтительно, большая часть потока окислителя вводится в реакционную зону 28 в пределах примерно 0,02H, 0,018L и/или 0,2D от нижнего уровня поверхности 52 реакционной зоны 28. Наиболее предпочтительно, большая часть потока окислителя вводится в реакционную зону 28 в пределах 0,015H, 0,013L и/или 0,15D от нижнего уровня поверхности 52 реакционной зоны 28.Referring again to FIG. 1 and 2, it was found that the arrangement of the oxidizing agent distribution device 34 below in the reaction zone 28 provides several advantages, including reducing the number of unaerated zones in the reaction medium 36. At a given height “H” of the reaction medium 36, the length “L” of the reaction zone 28, and the maximum the diameter "D" of the reaction zone 28, it is preferable that most (i.e.> 50% by weight) of the oxidizing agent stream is introduced into the reaction zone 28 within about 0.025H, 0.022L and / or 0.25D from the lower surface level 52 of the reaction zone 28. More preferably, the bol most of the oxidant stream is introduced into reaction zone 28 within about 0.02H, 0.018L and / or 0.2D from the lower surface level 52 of reaction zone 28. Most preferably, most of the oxidant stream is introduced into reaction zone 28 within 0.015H, 0.013L and / or 0.15D from the lower level of surface 52 of reaction zone 28.

В варианте осуществления, иллюстрируемом на фиг.2, вертикальное расстояние "Y1" между нижним краем 52 реакционной зоны 28 и выходом верхних отверстий 68 для окислителя устройства распределения окислителя 34 является меньшим, примерно, чем 0,25H, 0,022L и/или 0,25D, так что, по существу, весь поток окислителя поступает в реакционную зону 28 в пределах примерно 0,25H, 0,022L и/или 0,25D от нижнего уровня поверхности 52 реакционной зоны 28. Более предпочтительно, Y1 меньше, примерно, чем 0,02H, 0,018L и/или 0,2D. Наиболее предпочтительно, Y1 меньше чем 0,015H, 0,013L и/или 0,15D, но больше чем 0,005H, 0,004L и/или 0,06D. Фиг.2 иллюстрирует линию начала изгиба 72 в положении, где нижний уровень поверхности цилиндрического главного корпуса 46 корпуса 22 соединяется с верхним краем эллиптического низа 48 корпуса 22. Альтернативно, низ 48 может иметь любую форму, включая коническую, и линия начала изгиба по-прежнему определяется как низ цилиндрического главного корпуса 46. Вертикальное расстояние "Y2" между линией начала изгиба 72 и верхней частью устройства распределения окислителя 34 предпочтительно равно, по меньшей мере, примерно 0,0012H, 0,001L и/или 0,01D; более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 0,005H, 0,004L и/или 0,05D; а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 0,01H, 0,008L и/или 0,1D. Вертикальное расстояние "Y3" между нижним краем 52 реакционной зоны 28 и выходом нижних отверстий 70 для окислителя устройства распределения окислителя 34 предпочтительно меньше, примерно, чем 0,015H, 0,013L и/или 0,15D; более предпочтительно, меньше, примерно, чем 0,012H, 0,01L и/или 0,1D; а наиболее предпочтительно, меньше, чем 0,01H, 0,008L и/или 0,075D, но больше, чем 0,003H, 0,002L и/или 0,025D.In the embodiment illustrated in FIG. 2, the vertical distance “Y 1 ” between the lower edge 52 of the reaction zone 28 and the outlet of the upper oxidizing holes 68 of the oxidizing agent distribution device 34 is less than about 0.25H, 0.022L and / or 0 25D, so that essentially the entire oxidant stream enters the reaction zone 28 within about 0.25H, 0.022L and / or 0.25D from the lower level of the surface 52 of the reaction zone 28. More preferably, Y 1 is less than than 0.02H, 0.018L and / or 0.2D. Most preferably, Y 1 is less than 0.015H, 0.013L and / or 0.15D, but more than 0.005H, 0.004L and / or 0.06D. Figure 2 illustrates the start line of the bend 72 in a position where the lower surface level of the cylindrical main body 46 of the housing 22 is connected to the upper edge of the elliptical bottom 48 of the housing 22. Alternatively, the bottom 48 can be of any shape, including a conical one, and the start line of the bend is still defined as the bottom of the cylindrical main body 46. The vertical distance "Y 2 " between the start line of the bend 72 and the upper part of the oxidizer distribution device 34 is preferably equal to at least about 0.0012 H, 0.001 L and / or 0.01 D; more preferably at least about 0.005H, 0.004L and / or 0.05D; and most preferably at least 0.01H, 0.008L and / or 0.1D. The vertical distance "Y 3 " between the lower edge 52 of the reaction zone 28 and the outlet of the lower oxidizer openings 70 for the oxidizer distribution device 34 is preferably less than about 0.015H, 0.013L and / or 0.15D; more preferably less than about 0.012H, 0.01L and / or 0.1D; and most preferably, less than 0.01H, 0.008L and / or 0.075D, but more than 0.003H, 0.002L and / or 0.025D.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения отверстия, которые высвобождают поток окислителя и поток исходных материалов в реакционной зоне, конфигурируются таким образом, что количество (по массе) потока окислителя или исходных материалов, высвобождаемого из отверстия, прямо пропорционально открытой площади отверстия. Таким образом, например, если 50% общей открытой площади, определяемой всеми отверстиями для окислителя, располагается в пределах 0,15D от нижней части реакционной зоны, тогда 50% мас. потока окислителя поступает в реакционную зону в пределах 0,15D от нижней части реакционной зоны, и наоборот.In a preferred embodiment of the present invention, the holes that release the oxidizing stream and the feed stream in the reaction zone are configured so that the amount (by weight) of the oxidizing agent or feed stream released from the hole is directly proportional to the open area of the hole. Thus, for example, if 50% of the total open area defined by all openings for the oxidizing agent is within 0.15D from the bottom of the reaction zone, then 50% wt. the oxidant stream enters the reaction zone within 0.15D from the bottom of the reaction zone, and vice versa.

В дополнение к преимуществам, обеспечиваемым посредством сведения к минимуму неаэрированных зон (то есть зон с низким содержанием газа) в реакционной среде 36, обнаружено, что окисление может быть улучшено посредством доведения до максимума содержания газа во всей реакционной среде 36. Реакционная среда 36 предпочтительно имеет усредненное по времени и усредненное по объему содержание газа, по меньшей мере, примерно 0,4, более предпочтительно в пределах примерно от 0,6 примерно до 0,9, а наиболее предпочтительно в пределах от 0,65 до 0,85. Несколько физических и рабочих атрибутов барботажной колонны реакторного типа 20 вносят вклад в высокое содержание газа, обсуждаемое выше. Например, для данного размера реактора и скорости потока для потока окислителя, высокое отношение L:D реакционной зоны 28 дает меньший диаметр, который увеличивает поверхностную скорость в реакционной среде 36, что, в свою очередь, увеличивает содержание газа. В дополнение к этому, реальный диаметр барботажной колонны и отношение L:D, как известно, влияют на среднее содержание газа даже для данной постоянной поверхностной скорости. В дополнение к этому, сведение к минимуму неаэрированных зон, в особенности в нижней части реакционной зоны 28, вносит вклад в увеличение значения содержания газа. Кроме того, давление в верхней части колонны и механическая конфигурация барботажной колонны реакторного типа могут влиять на стабильность работы при высоких поверхностных скоростях и значениях содержания газа, описываемых здесь.In addition to the advantages provided by minimizing unaerated zones (ie, low gas zones) in the reaction medium 36, it has been found that oxidation can be improved by maximizing the gas content in the entire reaction medium 36. The reaction medium 36 preferably has a time-averaged and volume-averaged gas content of at least about 0.4, more preferably in the range of about 0.6 to about 0.9, and most preferably in the range of 0.65 to 0.85. Several physical and operational attributes of the reactor type bubble column 20 contribute to the high gas content discussed above. For example, for a given reactor size and flow rate for an oxidizer stream, a high L: D ratio of reaction zone 28 gives a smaller diameter that increases the surface velocity in reaction medium 36, which in turn increases the gas content. In addition, the actual bubble column diameter and the L: D ratio are known to affect the average gas content even for a given constant surface velocity. In addition, minimizing unaerated zones, especially in the lower part of reaction zone 28, contributes to an increase in gas content. In addition, the pressure at the top of the column and the mechanical configuration of the bubble column reactor may affect stability at the high surface speeds and gas contents described herein.

Более того, авторы обнаружили важность работы с оптимизированным давлением в верхней части колонны для получения увеличенного содержания газа и увеличенного массопереноса. Может показаться, что работа при более низком избыточном давлении, которое уменьшает растворимость молекулярного кислорода в соответствии с законом Генри, уменьшала бы скорость массопереноса молекулярного кислорода из газа в жидкость. В механически перемешиваемой емкости так обычно и происходит, поскольку уровни аэрации и скорости массопереноса определяются конструкцией мешалки и давлением в верхней части колонны. Однако в барботажной колонне реакторного типа в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения обнаружено, как использовать более низкое давление в верхней части колонны для создания данной массы газофазного потока окислителя, занимая больший объем, увеличивая поверхностную скорость в реакционной среде 36 и, в свою очередь, увеличивая содержание газа и скорость переноса молекулярного кислорода.Moreover, the authors found the importance of working with optimized pressure in the upper part of the column to obtain an increased gas content and increased mass transfer. It might seem that working at a lower overpressure, which reduces the solubility of molecular oxygen in accordance with Henry's law, would reduce the rate of mass transfer of molecular oxygen from gas to liquid. In a mechanically stirred tank, this usually happens because the aeration levels and mass transfer rates are determined by the design of the mixer and the pressure in the upper part of the column. However, in a reactor bubbler column in accordance with a preferred embodiment of the present invention, it has been found how to use a lower pressure in the upper part of the column to create a given mass of a gas-phase oxidizer stream, occupying a larger volume, increasing the surface velocity in the reaction medium 36 and, in turn, increasing gas content and molecular oxygen transfer rate.

Равновесие между коалесценцией и разрушением пузырьков представляет собой исключительно сложное явление, приводя, с одной стороны, к тенденции к пенообразованию, которое уменьшает внутренние скорости циркуляции жидкой фазы и которое может потребовать весьма больших зон отделения, а с другой стороны - к тенденции к образованию нескольких очень больших пузырьков, которые дают более низкое содержание газа и более низкую скорость массопереноса из потока окислителя в жидкую фазу. Относительно жидкой фазы, ее состав, плотность, вязкость и поверхностное натяжение, среди других факторов, как известно, взаимодействуют очень сложным способом, с получением очень сложных результатов даже в отсутствие твердой фазы. Например, лабораторные исследователи находят полезным квалифицировать, представляет ли собой "вода" водопроводную воду, дистиллированную воду или деионизованную воду, когда они описывают и оценивают наблюдения даже для простых барботажных колонн в системе вода-воздух. Для сложных смесей в жидкой фазе и при добавлении твердой фазы степень сложности дополнительно возрастает. Неровность поверхности отдельных частиц твердых продуктов, средний размер твердых продуктов, распределение размеров частиц, количество твердых продуктов относительно жидкой фазы и способность жидкости смачивать поверхность твердых продуктов, среди других вещей, все они являются важными при их взаимодействии с жидкой фазой и потоком окислителя при установлении того, какое поведение пузырьков и какие структуры потока естественной конвекции получатся в результате.The balance between coalescence and bubble destruction is an extremely complex phenomenon, leading, on the one hand, to a tendency to foam, which reduces the internal circulation rates of the liquid phase and which may require very large separation zones, and, on the other hand, to the tendency to form several very large bubbles, which give a lower gas content and a lower rate of mass transfer from the oxidant stream to the liquid phase. Regarding the liquid phase, its composition, density, viscosity and surface tension, among other factors, are known to interact in a very complex way, with very complex results, even in the absence of a solid phase. For example, laboratory researchers find it useful to qualify whether tap water, distilled water, or deionized water is “water” when they describe and evaluate observations even for simple bubble columns in a water-air system. For complex mixtures in the liquid phase and with the addition of a solid phase, the degree of complexity increases further. The roughness of the surface of individual particles of solid products, the average size of the solid products, the distribution of particle sizes, the amount of solid products relative to the liquid phase and the ability of a liquid to wet the surface of solid products, among other things, are all important in their interaction with the liquid phase and the oxidizing stream when establishing what behavior of the bubbles and what structures of the flow of natural convection will result.

Таким образом, способность барботажной колонны реакторного типа эффективно функционировать при высоких поверхностных скоростях и высоких содержаниях газа, описанных здесь, зависит, например, от правильного выбора: (1) состава жидкой фазы реакционной среды; (2) количества и типа осаждаемых твердых продуктов, оба они могут регулироваться условиями реакции; (3) величины потока окислителя, вводимого в реактор; (4) давления в верхней части колонны, которое оказывает воздействие на объемную скорость потока, для потока окислителя, стабильность пузырьков, и, через баланс энергии, на температуру реакции; (5) самой температуры реакции, которая влияет на свойства текучей среды, свойства осаждаемых твердых продуктов и удельный объем потока окислителя; и (6) геометрии и механических деталей реакционной емкости, включая отношение L:D.Thus, the ability of a bubbler column reactor to function efficiently at the high surface speeds and high gas contents described herein depends, for example, on the right choice: (1) the composition of the liquid phase of the reaction medium; (2) the amount and type of precipitated solid products, both of which can be controlled by reaction conditions; (3) the magnitude of the flow of oxidizing agent introduced into the reactor; (4) the pressure at the top of the column, which affects the volumetric flow rate, for the oxidizer flow, bubble stability, and, through an energy balance, the reaction temperature; (5) the reaction temperature itself, which affects the properties of the fluid, the properties of the precipitated solid products, and the specific volume of the oxidizing stream; and (6) the geometry and mechanical details of the reaction vessel, including the L: D ratio.

Обращаясь опять к фиг.1, обнаружено, что улучшение распределения окисляемого соединения (например, параксилола) в реакционной среде 36 может быть обеспечено посредством введения жидкофазного потока исходных материалов в реакционную зону 28 во множестве положений, отделенных друг от друга некоторым расстоянием по вертикали. Предпочтительно, жидкофазный поток исходных материалов вводится в реакционную зону 28 посредством, по меньшей мере, 3 входных отверстий, более предпочтительно, по меньшей мере, 4 входных отверстий. Как здесь используется, термин "входные отверстия" должен обозначать отверстия, где жидкофазный поток исходных материалов высвобождается в реакционную зону 28 для смешивания с реакционной средой 36. Является предпочтительным, чтобы, по меньшей мере, 2 из входных отверстий были отделены друг от друга некоторым расстоянием по высоте, по меньшей мере, примерно 0,5D, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 1,5D, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 3D. Однако является предпочтительным, чтобы самое высокое входное отверстие было отделено некоторым расстоянием по высоте от самого нижнего отверстия для окислителя, не большим, примерно, чем 0,75H, 0,65L и/или 8D; более предпочтительно, не большим, примерно, чем 0,5H, 0,4L и/или 5D; и наиболее предпочтительно, не большим, чем 0,4H, 0,35L, и/или 4D.Turning again to FIG. 1, it has been found that an improvement in the distribution of an oxidizable compound (eg, paraxylene) in the reaction medium 36 can be achieved by introducing a liquid phase feed stream into the reaction zone 28 in a plurality of positions separated by a certain vertical distance. Preferably, a liquid phase feed stream is introduced into the reaction zone 28 through at least 3 inlets, more preferably at least 4 inlets. As used herein, the term “inlet openings” shall mean openings where a liquid-phase feed stream is released into the reaction zone 28 for mixing with the reaction medium 36. It is preferred that at least 2 of the inlet openings are separated by a certain distance. in height of at least about 0.5D, more preferably at least about 1.5D, and most preferably at least 3D. However, it is preferable that the tallest inlet is separated by a certain distance in height from the bottommost opening for the oxidizing agent, not greater than about 0.75H, 0.65L and / or 8D; more preferably not greater than about 0.5H, 0.4L and / or 5D; and most preferably, not greater than 0.4H, 0.35L, and / or 4D.

Хотя является желательным введение жидкофазного потока исходных материалов во множестве положений, расположенных вертикально, также обнаружено, что улучшенное распределение окисляемого соединения в реакционной среде 36 обеспечивается, если большая часть жидкофазного потока исходных материалов вводится в нижней половине реакционной среды 36 и/или реакционной зоны 28. Предпочтительно, по меньшей мере, примерно 75% мас. жидкофазного потока исходных материалов вводится в нижнюю половину реакционной среды 36 и/или реакционной зоны 28. Наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 90% мас. жидкофазного потока исходных материалов вводится в нижнюю половину реакционной среды 36 и/или реакционной зоны 28. В дополнение к этому, является предпочтительным, чтобы, по меньшей мере, примерно 30% мас. жидкофазного потока исходных материалов вводилось в реакционную зону 28 в пределах примерно 1,5D от самого нижнего вертикального положения, где поток окислителя вводится в реакционную зону 28. Это самое нижнее вертикальное положение, где поток окислителя вводится в реакционную зону 28, как правило, находится в нижней части устройства распределения окислителя; однако предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения рассматривается множество альтернативных конфигураций для введения потока окислителя в реакционную зону 28. Предпочтительно, по меньшей мере, примерно 50% мас. жидкофазных исходных материалов вводится в пределах примерно 2,5D от самого нижнего вертикального положения, где поток окислителя вводится в реакционную зону 28. Предпочтительно, по меньшей мере, примерно 75% мас. жидкофазного потока исходных материалов вводится в пределах примерно 5D от самого нижнего вертикального положения, где поток окислителя вводится в реакционную зону 28.Although it is desirable to introduce a liquid phase stream of starting materials in a plurality of vertically arranged positions, it has also been found that an improved distribution of the oxidizable compound in the reaction medium 36 is provided if most of the liquid phase stream of the starting materials is introduced in the lower half of the reaction medium 36 and / or reaction zone 28. Preferably, at least about 75% wt. a liquid phase feed stream is introduced into the lower half of the reaction medium 36 and / or reaction zone 28. Most preferably, at least 90% by weight. a liquid phase feed stream is introduced into the lower half of the reaction medium 36 and / or reaction zone 28. In addition, it is preferable that at least about 30% wt. a liquid phase feed stream was introduced into the reaction zone 28 within about 1.5 D from the lowest vertical position, where the oxidizing stream is introduced into the reaction zone 28. This is the lowest vertical position where the oxidizing stream is introduced into the reaction zone 28, as a rule the bottom of the oxidizer distribution device; however, a preferred embodiment of the present invention contemplates many alternative configurations for introducing an oxidizing agent stream into reaction zone 28. Preferably, at least about 50 wt. liquid-phase starting materials are introduced within about 2.5 D from the lowest vertical position, where the oxidant stream is introduced into the reaction zone 28. Preferably, at least about 75% wt. the liquid phase feed stream is introduced within about 5D from the lowest vertical position, where the oxidant stream is introduced into the reaction zone 28.

Каждое входное отверстие определяет открытую площадь, через которую высвобождаются исходные материалы. Является предпочтительным, чтобы, по меньшей мере, примерно 30% общей открытой площади всех входов для исходных материалов располагалось в пределах примерно 1,5D от самого нижнего вертикального положения, где поток окислителя вводится в реакционную зону 28. Предпочтительно, по меньшей мере, примерно 50% общей открытой площади всех входов для исходных материалов располагается в пределах примерно 2,5D от самого нижнего вертикального положения, где поток окислителя вводится в реакционную зону 28. Предпочтительно, по меньшей мере, примерно 75% общей открытой площади всех входов для исходных материалов располагается в пределах примерно 5D от самого нижнего вертикального положения, где поток окислителя вводится в реакционную зону 28.Each inlet defines an open area through which starting materials are released. It is preferred that at least about 30% of the total open area of all raw material inlets is within about 1.5 D from the lowest vertical position where the oxidant stream is introduced into reaction zone 28. Preferably, at least about 50 % of the total open area of all inputs for the starting materials is within about 2.5 D from the lowest vertical position, where the oxidant stream is introduced into the reaction zone 28. Preferably, at least about 75% of the total Access the square of all inputs for the starting material located within about 5D of the lowest vertical position, where the oxidant stream is introduced into reaction zone 28.

Обращаясь опять к фиг.1, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, входы для исходных материалов 32a,b,c,d представляют собой просто ряд расположенных по вертикали отверстий вдоль одной стороны корпуса 22. Эти входные отверстия предпочтительно имеют, по существу, сходные диаметры, меньшие, примерно, чем 7 см, более предпочтительно в пределах примерно от 0,25 примерно до 5 см, а наиболее предпочтительно в пределах от 0,4 до 2 см. Барботажная колонна реакторного типа 20 предпочтительно снабжается системой для контроля скорости потока, для жидкофазного потока исходных материалов из каждого входного отверстия. Такая система контроля потока предпочтительно содержит индивидуальный клапан контроля потока 74a,b,c,d для каждого соответствующего входа для исходных материалов 32a,b,c,d. В дополнение к этому, является предпочтительным, чтобы барботажная колонна реакторного типа 20 снабжалась системой контроля потока, которая дает возможность для введения, по меньшей мере, части жидкофазного потока исходных материалов в реакционную зону 28 при повышенной входной поверхностной скорости, по меньшей мере, примерно 2 м/с, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 5 м/с, еще более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 6 м/с, а наиболее предпочтительно в пределах от 8 до 20 м/с. Как здесь используется, термин "входная поверхностная скорость" обозначает усредненную по времени объемную скорость потока для потока исходных материалов из входного отверстия, деленную на площадь входного отверстия. Предпочтительно, по меньшей мере, примерно 50% мас. потока исходных материалов вводится в реакционную зону 28 при повышенной входной поверхностной скорости. Наиболее предпочтительно, по существу, почти весь поток исходных материалов вводится в реакционную зону 28 при повышенной входной поверхностной скорости.Referring again to FIG. 1, in one embodiment of the present invention, the inputs for raw materials 32a, b, c, d are simply a series of vertically arranged openings along one side of the housing 22. These inlet openings preferably have substantially similar diameters smaller than about 7 cm, more preferably in the range of about 0.25 to about 5 cm, and most preferably in the range of 0.4 to 2 cm. The bubble column reactor 20 is preferably provided with a system for controlling the flow rate,A liquid-phase feed stream out of each inlet. Such a flow control system preferably comprises an individual flow control valve 74a, b, c, d for each respective inlet for feed 32a, b, c, d. In addition, it is preferable that the bubble column reactor 20 is equipped with a flow control system that enables the introduction of at least a portion of the liquid-phase feed stream into the reaction zone 28 at an increased inlet surface velocity of at least about 2 m / s, more preferably at least about 5 m / s, even more preferably at least about 6 m / s, and most preferably in the range from 8 to 20 m / s. As used here, the term "inlet surface velocity" refers to the time-averaged volumetric flow rate for the flow of raw materials from the inlet divided by the area of the inlet. Preferably, at least about 50% wt. a feed stream is introduced into the reaction zone 28 at an increased input surface velocity. Most preferably, substantially all of the feed stream is introduced into reaction zone 28 at an increased inlet surface velocity.

Обращаясь теперь к фиг. 6-7, иллюстрируется альтернативная система для введения жидкофазного потока исходных материалов в реакционную зону 28. В этом варианте осуществления поток исходных материалов вводится в реакционную зону 28 на четырех различных уровнях по высоте. Каждый уровень по высоте снабжается соответствующей системой распределения исходных материалов 76a,b,c,d. Каждая система распределения исходных материалов 76 содержит главный проход 78 для исходных материалов и коллектор 80. Каждый коллектор 80 снабжается, по меньшей мере, двумя выходами 82, 84, соединенными с соответствующими вставными проходами 86, 88, которые простираются в реакционную зону 28 корпуса 22. Каждый проход 86, 88 предоставляет соответствующее входное отверстие 87, 89 для высвобождения потока исходных материалов в реакционную зону 28. Входные отверстия 87, 89 предпочтительно имеют, по существу, сходные диаметры, меньшие, примерно, чем 7 см, более предпочтительно, находящиеся в пределах примерно от 0,25 примерно до 5 см, и наиболее предпочтительно в пределах от 0,4 до 2 см. Является предпочтительным, чтобы входные отверстия 87, 89 каждой системы распределения исходных материалов 76a,b,c,d были диаметрально противоположными, с тем, чтобы ввести поток исходных материалов в реакционную зону 28 в противоположных направлениях. Кроме того, является предпочтительным, чтобы диаметрально противоположные входные отверстия 86, 88 соседних систем распределения исходных материалов 76 были ориентированы под углом поворота 90° по отношению друг к другу. При работе жидкофазный поток исходных материалов загружается через проход 78 для исходных материалов и впоследствии поступает в коллектор 80. Коллектор 80 распределяет поток исходных материалов равномерно для одновременного введения на противоположных сторонах реактора 20 через входные отверстия 87, 89.Turning now to FIG. 6-7, an alternative system for introducing a liquid phase feed stream into the reaction zone 28 is illustrated. In this embodiment, the feed stream is introduced into the reaction zone 28 at four different levels in height. Each level in height is equipped with an appropriate source distribution system 76a, b, c, d. Each source distribution system 76 comprises a main source passage 78 and a collector 80. Each collector 80 is provided with at least two outlets 82, 84 connected to respective insertion passages 86, 88, which extend into the reaction zone 28 of the housing 22. Each passage 86, 88 provides a corresponding inlet 87, 89 for releasing a feed stream into the reaction zone 28. The inlets 87, 89 preferably have substantially similar diameters of less than about 7 cm or more than preferably in the range of about 0.25 to about 5 cm, and most preferably in the range of 0.4 to 2 cm. It is preferred that the inlets 87, 89 of each feed distribution system 76a, b, c, d are diametrically opposed so as to introduce a feed stream into the reaction zone 28 in opposite directions. In addition, it is preferable that the diametrically opposite inlets 86, 88 of the adjacent feed distribution systems 76 are oriented at a 90 ° rotation angle with respect to each other. In operation, a liquid phase feed stream is charged through a feed passage 78 and subsequently flows into a manifold 80. A collector 80 distributes the feed stream evenly for simultaneous injection on opposite sides of the reactor 20 through inlets 87, 89.

Фиг.8 иллюстрирует альтернативную конфигурацию, где каждая система распределения исходных материалов 76 снабжена байонетными (быстросъемными) трубами 90, 92 вместо проходов 86, 88 (показанных на фиг.7). Байонетные трубы 90, 92 выступают в реакционную зону 28 и содержат множество малых входных отверстий 94, 96 для высвобождения жидкофазных исходных материалов в реакционную зону 28. Является предпочтительным, чтобы малые входные отверстия 94, 96 байонетных труб 90, 92 имели, по существу, одинаковые диаметры, меньшие, примерно, чем 50 мм, более предпочтительно примерно от 2 примерно до 25 мм, и наиболее предпочтительно от 4 до 15 мм.FIG. 8 illustrates an alternative configuration where each feed distribution system 76 is provided with bayonet (quick-release) tubes 90, 92 instead of passages 86, 88 (shown in FIG. 7). The bayonet tubes 90, 92 protrude into the reaction zone 28 and comprise a plurality of small inlets 94, 96 for releasing liquid phase feed materials into the reaction zone 28. It is preferred that the small inlets 94, 96 of the bayonet tubes 90, 92 have substantially the same diameters smaller than about 50 mm, more preferably from about 2 to about 25 mm, and most preferably from 4 to 15 mm.

Фиг. 9-11 иллюстрируют альтернативную систему распределения исходных материалов 100. Система распределения исходных материалов 100 вводит жидкофазный поток исходных материалов во множестве положений, отделенных друг от друга некоторым расстоянием по вертикали и отделенных друг от друга некоторым латеральным расстоянием, без необходимости во множестве прохождений через боковую стенку барботажной колонны реакторного типа 20. Система введения исходных материалов 100, как правило, содержит один входной проход 102, коллектор 104, множество расположенных вертикально распределительных труб 106, механизм латеральной поддержки 108 и механизм вертикальной поддержки 110. Входной проход 102 проходит через боковую стенку 46 корпуса 22. Входной проход 102 соединяется с сообщением текучих сред с коллектором 104. Коллектор 104 равномерно распределяет поток исходных материалов, принимаемый из входного прохода 102, среди расположенных вертикально распределительных труб 106. Каждая распределительная труба 106 имеет множество отделенных друг от друга некоторым расстоянием по вертикали входных отверстий 112a,b,c,d для высвобождения потока исходных материалов в реакционную зону 28. Механизм латеральной поддержки 108 соединен с каждой распределительной трубой 106 и затрудняет относительное латеральное перемещение распределительных труб 106. Механизм вертикальной поддержки 110 предпочтительно соединяется с механизмом латеральной поддержки 108 и с верхней частью устройства распределения окислителя 34. Механизм вертикальной поддержки 110, по существу, затрудняет вертикальное перемещение распределительных труб 106 в реакционной зоне 28. Является предпочтительным, чтобы входные отверстия 112 имели, по существу, одинаковые диаметры, меньшие, примерно, чем 50 мм, более предпочтительно примерно от 2 примерно до 25 мм, и наиболее предпочтительно от 4 до 15 мм. Вертикальное расстояние между соседними входными отверстиями 112 системы распределения исходных материалов 100, иллюстрируемой на фиг. 9-11, может быть, по существу, таким же, как описано выше, при упоминании системы распределения исходных материалов фиг.1.FIG. 9-11 illustrate an alternative source material distribution system 100. The source material distribution system 100 introduces a liquid phase stream of source materials in a plurality of positions, separated from each other by a certain vertical distance and separated from each other by a certain lateral distance, without the need for multiple passes through the side wall bubble column reactor type 20. The input system 100, as a rule, contains one inlet passage 102, a collector 104, many located vertically distributed distribution pipes 106, a lateral support mechanism 108 and a vertical support mechanism 110. The inlet passage 102 passes through the side wall 46 of the housing 22. The inlet passage 102 is connected to the fluid communication with the manifold 104. The manifold 104 evenly distributes the feed stream received from the input passage 102, among vertically arranged distribution pipes 106. Each distribution pipe 106 has a plurality of inlet openings 112a, b, c, d d separated from each other by a vertical distance I release the feed stream to reaction zone 28. The lateral support mechanism 108 is connected to each distribution pipe 106 and impedes the relative lateral movement of the distribution pipes 106. The vertical support mechanism 110 is preferably connected to the lateral support mechanism 108 and to the top of the oxidizer distribution device 34. The mechanism the vertical support 110, essentially makes it difficult to vertically move the distribution pipes 106 in the reaction zone 28. It is preferred th to the inlet openings 112 have substantially the same diameters of less than about 50 mm, more preferably from about 2 to about 25 mm, and most preferably from 4 to 15 mm. The vertical distance between adjacent inlets 112 of the feed distribution system 100 illustrated in FIG. 9-11 may be substantially the same as described above with reference to the feed distribution system of FIG. 1.

Обнаружено, что структуры потока реакционной среды во множестве барботажных колонн реакторного типа могут сделать возможным неравномерное азимутальное распределение окисляемого соединения в реакционной среде, особенно когда окисляемое соединение, в основном, вводится вдоль одной стороны реакционной среды. Как здесь используется, термин "азимутальный" должен обозначать угол или расстояние вокруг расположенной вертикально продольной оси реакционной зоны. Как здесь используется, "расположенный вертикально" должен обозначать: в пределах 45° от вертикали. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения поток исходных материалов, содержащий окисляемое соединение (например, параксилол), вводится в реакционную зону через множество отделенных друг от друга некоторым азимутальным расстоянием входных отверстий. Эти отделенные друг от друга некоторым азимутальным расстоянием входные отверстия могут помочь предотвратить возникновение областей избыточно высоких и избыточно низких концентраций окисляемого соединения в реакционной среде. Различные системы введения исходных материалов, иллюстрируемые на фиг. 6-11, представляют собой примеры систем, которые обеспечивают правильное азимутальное расстояние между входными отверстиями.It has been found that the flow patterns of the reaction medium in a plurality of bubble column columns of the reactor type can make possible an uneven azimuthal distribution of the oxidizable compound in the reaction medium, especially when the oxidizable compound is mainly introduced along one side of the reaction medium. As used here, the term "azimuthal" should mean the angle or distance around the vertically aligned longitudinal axis of the reaction zone. As used here, “vertically positioned” shall mean: within 45 ° of the vertical. In one embodiment of the present invention, a feed stream containing an oxidizable compound (e.g., paraxylene) is introduced into the reaction zone through a plurality of inlet openings separated by a certain azimuthal distance. These inlet openings separated by a certain azimuthal distance can help prevent the occurrence of regions of excessively high and excessively low concentrations of the oxidizable compound in the reaction medium. The various feed systems illustrated in FIG. 6-11 are examples of systems that provide the correct azimuthal distance between inlets.

Обращаясь опять к фиг.7, для количественного определения азимутально распределенного введения жидкофазного потока исходных материалов в реакционную среду реакционная среда может быть теоретически разделена на четыре расположенных вертикально азимутальных квадранта "Q1,Q2,Q3,Q4" приблизительно равного объема. Эти азимутальные квадранты "Q1,Q2,Q3,Q4" определяются посредством пары воображаемых пересекающихся перпендикулярных вертикальных плоскостей "P1, P2", простирающихся через максимальный вертикальный размер и максимальный радиальный размер реакционной среды. Когда реакционная среда содержится в цилиндрической емкости, линия пересечения воображаемых пересекающихся вертикальных плоскостей P1, P2 будет приблизительно совпадать с вертикальной центральной линией цилиндра, и каждый азимутальный квадрант Q1,Q2,Q3,Q4 будет представлять собой, в целом, клинообразный вертикальный объем, имеющий высоту, равную высоте реакционной среды. Является предпочтительным, чтобы существенная часть окисляемого соединения высвобождалась в реакционную среду через входные отверстия, расположенные, по меньшей мере, в двух различных азимутальных квадрантах.Referring again to FIG. 7, to quantitatively determine the azimuthally distributed introduction of a liquid-phase feed stream into the reaction medium, the reaction medium can theoretically be divided into four vertically arranged azimuthal quadrants "Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 " of approximately equal volume. These azimuthal quadrants "Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 " are determined by a pair of imaginary intersecting perpendicular vertical planes "P1, P2", extending through the maximum vertical size and maximum radial size of the reaction medium. When the reaction medium is contained in a cylindrical container, the intersection line of the imaginary intersecting vertical planes P1, P2 will approximately coincide with the vertical center line of the cylinder, and each azimuthal quadrant Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 will be a generally wedge-shaped vertical a volume having a height equal to the height of the reaction medium. It is preferred that a substantial portion of the oxidizable compound is released into the reaction medium through inlets located in at least two different azimuthal quadrants.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, не более, примерно, чем 80% мас. окисляемого соединения высвобождается в реакционную среду через входные отверстия, которые могут располагаться в одном азимутальном квадранте. Более предпочтительно, не более, примерно, чем 60% мас. окисляемого соединения высвобождается в реакционную среду через входные отверстия, которые могут располагаться в одном азимутальном квадранте. Наиболее предпочтительно, не более чем 40% мас. окисляемого соединения высвобождается в реакционную среду через входные отверстия, которые могут располагаться в одном азимутальном квадранте. Эти параметры для азимутального распределения окисляемого соединения измеряются, когда азимутальные квадранты азимутально ориентируются таким образом, что максимально возможное количество окисляемого соединения высвобождается в один из азимутальных квадрантов. Например, если весь поток исходных материалов высвобождается в реакционную среду через два входных отверстия, которые азимутально отделены друг от друга на 89°, для целей определения азимутального распределения в четырех азимутальных квадрантах, 100% мас. потока исходных материалов высвобождается в реакционную среду в одном азимутальном квадранте, поскольку азимутальные квадранты могут азимутально ориентироваться таким образом, что оба входных отверстия располагаются в одном азимутальном квадранте.In a preferred embodiment of the present invention, not more than about 80% wt. the oxidizable compound is released into the reaction medium through inlet openings, which may be located in one azimuthal quadrant. More preferably, not more than about 60% wt. the oxidizable compound is released into the reaction medium through inlet openings, which may be located in one azimuthal quadrant. Most preferably, not more than 40% wt. the oxidizable compound is released into the reaction medium through inlet openings, which may be located in one azimuthal quadrant. These parameters for the azimuthal distribution of the oxidizable compound are measured when the azimuthal quadrants are azimuthally oriented so that the maximum possible amount of oxidizable compound is released into one of the azimuthal quadrants. For example, if the entire feed stream is released into the reaction medium through two inlet openings, which are 89 ° azimuthally separated from each other, for the purpose of determining the azimuthal distribution in four azimuthal quadrants, 100% wt. the feed stream is released into the reaction medium in one azimuthal quadrant, since the azimuthal quadrants can be azimuthally oriented so that both inlets are located in the same azimuthal quadrant.

В дополнение к преимуществам, связанным с правильным азимутальным расстоянием между входными отверстиями, также обнаружено, что правильное радиальное расстояние между входными отверстиями в барботажной колонне реакторного типа также может быть важным. Является предпочтительным, чтобы существенная часть окисляемого соединения, вводимого в реакционную среду, высвобождалась через входные отверстия, которые радиально распределены внутрь от боковой стенки емкости. Таким образом, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения существенная часть окисляемого соединения поступает в реакционную зону через входные отверстия, расположенные в "предпочтительной радиальной входной зоне", которая распределена внутрь от расположенных вертикально боковых стенок, определяющих реакционную зону.In addition to the advantages associated with the correct azimuthal distance between the inlet openings, it has also been found that the correct radial distance between the inlet openings in the bubble column reactor type can also be important. It is preferred that a substantial portion of the oxidizable compound introduced into the reaction medium is released through inlets that are radially distributed inward from the side wall of the vessel. Thus, in one embodiment of the present invention, a substantial portion of the oxidizable compound enters the reaction zone through inlets located in the “preferred radial inlet zone”, which is distributed inward from the vertically arranged side walls defining the reaction zone.

Обращаясь опять к фиг.7, предпочтительная радиальная входная зона "FZ" может принимать форму теоретического расположенного вертикально цилиндра, с центром в реакционной зоне 28, и имеющего наружный диаметр "D0" в 0,9D, где "D" представляет собой диаметр реакционной зоны 28. Таким образом, определяется наружный кольцевой зазор "OA", имеющий толщину 0,05D между предпочтительной радиальной входной зоной FZ и внутренней стороной боковых стенок, определяющих реакционную зону 28. Является предпочтительным, чтобы или малое количество окисляемого соединения вводилось в реакционную зону 28 через входные отверстия, расположенные в этом наружном кольцевом зазоре OA, или оно вообще не вводилось.Referring again to FIG. 7, the preferred radial inlet zone “FZ” may take the form of a theoretical upright cylinder centered in the reaction zone 28 and having an outer diameter “D 0 ” of 0.9D, where “D” is the diameter of the reaction of zone 28. Thus, an outer OA gap is defined having a thickness of 0.05 D between the preferred radial inlet zone FZ and the inner side of the side walls defining reaction zone 28. It is preferable that either a small amount of oxidizable compound was introduced into the reaction zone 28 through inlets located in this outer annular gap OA, or it was not introduced at all.

В другом варианте осуществления является предпочтительным, чтобы малое количество окисляемого соединения вводилось в центр реакционной зоны 28 или оно вообще не вводилось. Таким образом, как иллюстрируется на фиг.8, предпочтительная радиальная входная зона FZ может принимать форму теоретического расположенного вертикально кольцевого зазора, с центром в реакционной зоне 28, имеющего наружный диаметр D0 0,9D и имеющего внутренний диаметр Di 0,2D. Таким образом, в настоящем варианте осуществления внутренний цилиндр IC, имеющий диаметр 0,2D, "вырезается" из центра предпочтительной радиальной входной зоны FZ. Является предпочтительным, чтобы малое количество окисляемого соединения вводилось в реакционную зону 28 через входные отверстия, расположенные в этом внутреннем цилиндре IC, или оно вообще не вводилось.In another embodiment, it is preferable that a small amount of the oxidizable compound is introduced into the center of the reaction zone 28 or not introduced at all. Thus, as illustrated in FIG. 8, the preferred radial inlet zone FZ may take the form of a theoretical vertically annular gap, centered in the reaction zone 28 having an outer diameter D 0 of 0.9 D and an inner diameter of D i of 0.2 D. Thus, in the present embodiment, the inner cylinder IC having a diameter of 0.2D is “cut out” from the center of the preferred radial inlet zone FZ. It is preferable that a small amount of the oxidizable compound is introduced into the reaction zone 28 through the inlets located in this inner cylinder IC, or it is not introduced at all.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения существенная часть окисляемого соединения вводится в реакционную среду 36 через входные отверстия, расположенные в предпочтительной радиальной входной зоне, независимо от того, имеет ли предпочтительная радиальная входная зона цилиндрическую или кольцевую форму, описанную выше. Более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 25% мас. окисляемого соединения высвобождается в реакционную среду 36 через входные отверстия, расположенные в предпочтительной радиальной входной зоне. Еще более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 50% мас. окисляемого соединения высвобождается в реакционную среду 36 через входные отверстия, расположенные в предпочтительной радиальной входной зоне. Наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 75% мас. окисляемого соединения высвобождается в реакционную среду 36 через входные отверстия, расположенные в предпочтительной радиальной входной зоне.In a preferred embodiment of the present invention, a substantial portion of the oxidizable compound is introduced into the reaction medium 36 through inlets located in the preferred radial inlet zone, regardless of whether the preferred radial inlet zone has the cylindrical or ring shape described above. More preferably at least about 25% wt. the oxidizable compound is released into the reaction medium 36 through inlets located in the preferred radial inlet zone. Even more preferably, at least about 50% wt. the oxidizable compound is released into the reaction medium 36 through inlets located in the preferred radial inlet zone. Most preferably, at least 75% wt. the oxidizable compound is released into the reaction medium 36 through inlets located in the preferred radial inlet zone.

Хотя теоретические азимутальные квадранты и теоретическая предпочтительная радиальная входная зона, иллюстрируемые на фиг. 7 и 8, описываются со ссылками на распределение жидкофазного потока исходных материалов, обнаружено, что правильное азимутальное и радиальное распределение газофазного потока окислителя может также обеспечить определенные преимущества. Таким образом, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения описание азимутального и радиального распределения жидкофазного потока исходных материалов, приведенное выше, также применимо к способу, которым газофазный поток окислителя вводится в реакционную среду 36.Although the theoretical azimuthal quadrants and the theoretical preferred radial inlet zone illustrated in FIG. 7 and 8 are described with reference to the distribution of the liquid-phase flow of the starting materials, it is found that the correct azimuthal and radial distribution of the gas-phase flow of the oxidizing agent can also provide certain advantages. Thus, in one embodiment of the present invention, the description of the azimuthal and radial distribution of the liquid-phase feed stream given above is also applicable to the method by which a gas-phase oxidizer stream is introduced into the reaction medium 36.

Обращаясь теперь к фиг. 12-15, иллюстрируется альтернативное устройство распределения окислителя 200, как содержащее в целом кольцевой элемент 202 и пару проходов 204, 206 для накопления окислителя. Устройство распределения окислителя 200 на фиг. 12-15 является сходным с устройством для распределения окислителя 34 на фиг. 1-11, при следующих трех основных отличиях: (1) устройство распределения окислителя 200 не содержит диагонального диаметрального элемента; (2) верхняя часть кольцевого элемента 202 не имеет отверстий для высвобождения окислителя в направлении снизу вверх и (3) устройство распределения окислителя 200 имеет гораздо больше отверстий в нижней части кольцевого элемента 202.Turning now to FIG. 12-15, an alternative oxidizer distribution device 200 is illustrated as containing a generally annular element 202 and a pair of passages 204, 206 for accumulating the oxidizing agent. The oxidizer distribution device 200 in FIG. 12-15 is similar to the oxidizer distribution device 34 in FIG. 1-11, with the following three main differences: (1) the oxidizer distribution device 200 does not contain a diagonal diametrical element; (2) the upper part of the annular element 202 does not have openings for releasing the oxidizing agent in the upward direction; and (3) the oxidizing agent distribution device 200 has much more openings in the lower part of the annular element 202.

Как, вероятно, лучше всего иллюстрируется на фиг. 14 и 15, нижняя часть кольца 202 устройства распределения окислителя предоставляет множество отверстий 208 для окислителя. Отверстия для окислителя 208 предпочтительно конфигурируются таким образом, что, по меньшей мере, примерно 1% общей открытой площади, определяемой отверстиями 208 для окислителя, располагается ниже центральной линии 210 (фиг.15) кольцевого элемента 202, где центральная линия 210 располагается на высоте объемного центроида кольцевого элемента 202. Более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 5% общей открытой площади, определяемой всеми отверстиями 208 для окислителя, располагается ниже центральной линии 210, при этом, по меньшей мере, примерно 2% общей открытой площади определяются отверстиями 208, которые высвобождают поток окислителя в направлении, в целом, вниз, в пределах примерно 30° от вертикали. Еще более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 20% общей открытой площади, определяемой всеми отверстиями для окислителя 208, располагается ниже центральной линии 210, при этом, по меньшей мере, примерно 10% общей открытой площади, определяется отверстиями 208, которые высвобождают поток окислителя в направлении, в целом, вниз, в пределах 30° от вертикали. Наиболее предпочтительно, по меньшей мере, примерно 75% общей открытой площади, определяемой всеми отверстиями 208 для окислителя, располагается ниже центральной линии 210, при этом, по меньшей мере, примерно 40% общей открытой площади определяется отверстиями 208, которые высвобождают поток окислителя в направлении, в целом, вниз, в пределах 30° от вертикали. Доля общей открытой площади, определяемой всеми отверстиями 208 для окислителя, которые располагаются выше центральной линии 210, предпочтительно является меньшей, примерно, чем 75%, более предпочтительно, меньшей, примерно, чем 50%, еще более предпочтительно, меньшей, примерно, чем 25%, и наиболее предпочтительно, меньшей, чем 5%.As probably best illustrated in FIG. 14 and 15, the lower portion of the oxidizer distribution device ring 202 provides a plurality of oxidizer holes 208. The holes for the oxidizer 208 are preferably configured so that at least about 1% of the total open area defined by the holes 208 for the oxidizer is located below the center line 210 (FIG. 15) of the ring element 202, where the center line 210 is located at the height of the volumetric the centroid of the annular element 202. More preferably, at least about 5% of the total open area defined by all of the oxidizing holes 208 is located below the center line 210, with at least about 2% of the total its open area is determined by openings 208, which release the flow of oxidizing agent in the direction, generally, downward, within about 30 ° from the vertical. Even more preferably, at least about 20% of the total open area defined by all openings for the oxidizing agent 208 is located below the center line 210, with at least about 10% of the total open area being determined by openings 208 that release the oxidant stream in the direction generally down, within 30 ° from the vertical. Most preferably, at least about 75% of the total open area defined by all of the oxidant openings 208 is located below the center line 210, with at least about 40% of the total open area defined by openings 208 that release the oxidant flow in the direction generally down, within 30 ° of the vertical. The fraction of the total open area defined by all oxidizer openings 208 that are located above the center line 210 is preferably less than about 75%, more preferably less than about 50%, even more preferably less than about 25 %, and most preferably less than 5%.

Как иллюстрируется на фиг. 14 и 15, отверстия 208 для окислителя содержат направленные вниз отверстия 208a и наклонные отверстия 208b. Направленные вниз отверстия 208a конфигурируются для высвобождения потока окислителя, в целом, вниз, под углом в пределах примерно 30° от вертикали, более предпочтительно в пределах примерно 15° от вертикали, и наиболее предпочтительно в пределах 5° от вертикали. Наклонные отверстия 208b конфигурируются для высвобождения потока окислителя, в целом, наружу и вниз, под углом "A", который находится в пределах примерно от 15 примерно до 75° от вертикали, более предпочтительно угол A находится в пределах примерно от 30 примерно до 60° от вертикали, и наиболее предпочтительно угол A находится в пределах от 40 до 50° от вертикали.As illustrated in FIG. 14 and 15, the oxidizer openings 208 comprise downwardly directed openings 208a and inclined openings 208b. The downwardly directed openings 208a are configured to release the oxidizing stream, generally downward, at an angle within about 30 ° from the vertical, more preferably within about 15 ° from the vertical, and most preferably within 5 ° from the vertical. The inclined openings 208b are configured to release the oxidizing stream, generally outward and downward, at an angle “A” that is in the range of about 15 to about 75 ° from the vertical, more preferably the angle A is in the range of about 30 to about 60 ° from the vertical, and most preferably, the angle A is in the range of 40 to 50 ° from the vertical.

Является предпочтительным, чтобы, по существу, все отверстия 208 для окислителя имели приблизительно одинаковый диаметр. Диаметр отверстий 208 для окислителя предпочтительно находится в пределах примерно от 2 примерно до 300 мм, более предпочтительно в пределах примерно от 4 примерно до 120 мм, а наиболее предпочтительно в пределах от 8 до 60 мм. Общее количество отверстий 208 для окислителя в кольцевом элементе 202 выбирается, чтобы удовлетворить критериям малого перепада давления, подробно описанным ниже. Предпочтительно, общее количество отверстий 208 для окислителя, сформированных в кольцевом элементе 202, равно, по меньшей мере, примерно 10, более предпочтительно общее количество отверстий 208 для окислителя находится в пределах примерно от 20 примерно до 200, а наиболее предпочтительно общее количество отверстий 208 для окислителя находится в пределах от 40 до 100.It is preferred that substantially all of the oxidizing holes 208 have approximately the same diameter. The diameter of the oxidizing holes 208 is preferably in the range of about 2 to about 300 mm, more preferably in the range of about 4 to about 120 mm, and most preferably in the range of 8 to 60 mm. The total number of oxidizer holes 208 in the ring member 202 is selected to satisfy the criteria for low pressure drop, described in detail below. Preferably, the total number of oxidizer holes 208 formed in the ring member 202 is at least about 10, more preferably the total number of oxidizer holes 208 is in the range of about 20 to about 200, and most preferably the total number of holes 208 for oxidizing agent ranges from 40 to 100.

Хотя фиг.12-15 иллюстрируют очень специфичную конфигурацию устройства распределения окислителя 200, заметим теперь, что для достижения преимуществ, описанных здесь, могут использоваться разнообразные конфигурации устройства распределения окислителя. Например, устройство распределения окислителя необязательно должно иметь конфигурацию восьмиугольного кольцевого элемента, иллюстрируемую на фиг.12-13. Скорее является возможным, чтобы устройство распределения окислителя был сформировано из любой конфигурации прохода (проходов) для потока, которые используют множество отделенных друг от друга некоторым расстоянием отверстий для высвобождения потока окислителя. Размер, количество и направление высвобождения отверстий для окислителя в проходе потока предпочтительно находятся в пределах, сформулированных выше. Кроме того, устройство распределения окислителя предпочтительно конфигурируется для обеспечения азимутального и радиального распределения молекулярного кислорода, описанного выше.Although FIGS. 12-15 illustrate a very specific configuration of the oxidizer distribution device 200, it is now noted that various configurations of the oxidizer distribution device can be used to achieve the advantages described herein. For example, the oxidizer distribution device does not need to have the configuration of an octagonal ring element illustrated in FIGS. 12-13. Rather, it is possible for the oxidizer distribution device to be formed from any flow path (s) that use a plurality of openings separated by a certain distance to release the flow of oxidant. The size, quantity, and direction of release of the oxidant openings in the flow passage are preferably within the ranges set forth above. In addition, the oxidizer distribution device is preferably configured to provide the azimuthal and radial distribution of molecular oxygen described above.

Независимо от конкретной конфигурации устройства распределения окислителя, является предпочтительным, чтобы устройство распределения окислителя было физически конфигурировано и работало способом, который сводит к минимуму перепад давления, связанный с высвобождением потока окислителя из прохода (проходов) для потока, через отверстия для окислителя, и в реакционную зону. Такой перепад давления вычисляется как усредненное по времени статическое давление потока окислителя внутри прохода для потока на входах для окислителя 66a,b устройства распределения окислителя минус усредненное по времени статическое давление в реакционной зоне на высоте, где половина потока окислителя вводится выше этого вертикального положения, и половина потока окислителя вводится ниже этого вертикального положения. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения усредненный по времени перепад давления, связанный с высвобождением потока окислителя из устройства распределения окислителя, является меньшим, примерно, чем 0,3 МПа, более предпочтительно, меньшим, примерно, чем 0,2 МПа, еще более предпочтительно, меньшим, примерно, чем 0,1 МПа, а наиболее предпочтительно, меньшим, чем 0,05 МПа. При предпочтительных рабочих условиях барботажной колонны реакторного типа, описанных здесь, давление потока окислителя внутри прохода (проходов) для потока в устройстве распределения окислителя предпочтительно находится в пределах примерно от 0,35 примерно до 1 МПа, более предпочтительно в пределах примерно от 0,45 примерно до 0,85 МПа, а наиболее предпочтительно в пределах от 0,5 до 0,7 МПа.Regardless of the specific configuration of the oxidizer distribution device, it is preferable that the oxidizer distribution device be physically configured and operate in a manner that minimizes the pressure drop associated with the release of the oxidizer stream from the passage (s) for the stream, through the openings for the oxidizer, and into the reaction zone. This pressure drop is calculated as the time-averaged static pressure of the oxidizer stream inside the flow passage at the inlet to the oxidizer 66a, b of the oxidizer distribution device minus the time-averaged static pressure in the reaction zone at a height where half of the oxidizer flow is introduced above this vertical position and half an oxidizing agent stream is introduced below this vertical position. In a preferred embodiment of the present invention, the time-averaged pressure drop associated with the release of the oxidizing agent stream from the oxidizing agent distribution device is less than about 0.3 MPa, more preferably less than about 0.2 MPa, even more preferably less than about 0.1 MPa, and most preferably less than 0.05 MPa. Under the preferred operating conditions of the reactor bubbler column described herein, the pressure of the oxidizer stream inside the passage (s) for the flow in the oxidizer distribution device is preferably in the range of about 0.35 to about 1 MPa, more preferably in the range of about 0.45 to up to 0.85 MPa, and most preferably in the range from 0.5 to 0.7 MPa.

Как указывалось ранее со ссылками на конфигурацию устройства распределения окислителя, иллюстрируемую на фиг. 2-5, может быть желательным непрерывно или периодически прочищать устройство распределения окислителя с помощью жидкости (например, уксусной кислоты, воды и/или параксилола), чтобы предотвратить образование осадка в устройстве для распределения окислителя из твердых продуктов. Когда используется такая прочистка жидкостью, является предпочтительным, чтобы эффективное количество жидкости (то есть не только малое количество жидких капель, которые могли бы естественным образом присутствовать в потоке окислителя) проходило через устройство распределения окислителя и из отверстий для окислителя, по меньшей мере, в течение одного периода, большего, чем одна минута, ежедневно. Когда жидкость непрерывно или периодически высвобождается из устройства распределения окислителя, является предпочтительным, чтобы усредненное по времени отношение массовой скорости потока жидкости через устройство распределения окислителя к массовой скорости потока молекулярного кислорода через устройство распределения окислителя находилось в пределах примерно от 0,05:1 примерно до 30:1, или в пределах примерно от 0,1:1 примерно до 2:1, или даже в пределах от 0,2:1 до 1:1.As indicated previously with reference to the configuration of the oxidizing agent distribution device illustrated in FIG. 2-5, it may be desirable to continuously or periodically clean the oxidizing agent distribution device with a liquid (e.g., acetic acid, water and / or paraxylene) to prevent the formation of a precipitate in the oxidizing agent distribution device from solid products. When such a liquid purge is used, it is preferable that an effective amount of liquid (i.e., not only a small amount of liquid droplets that might naturally be present in the oxidizer stream) pass through the oxidizer distribution device and from the oxidizer openings for at least one period more than one minute daily. When a liquid is continuously or periodically released from an oxidizer distribution device, it is preferable that the time-averaged ratio of the mass flow rate of the liquid through the oxidizer distribution device to the mass flow rate of molecular oxygen through the oxidizer distribution device is in the range of about 0.05: 1 to about 30 : 1, or in the range of about 0.1: 1 to about 2: 1, or even in the range of 0.2: 1 to 1: 1.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения значительная часть окисляемого соединения (например, параксилола) может вводиться в реакционную зону через устройство распределения окислителя. В такой конфигурации является предпочтительным, чтобы окисляемое соединение и молекулярный кислород высвобождались из устройства распределения окислителя через одни и те же отверстия в устройстве для распределения окислителя. Как отмечено выше, окисляемое соединение, как правило, представляет собой жидкость при STP (при стандартных температуре и давлении). Следовательно, в настоящем варианте осуществления двухфазный поток может высвобождаться из устройства распределения окислителя, при этом жидкая фаза содержит окисляемое соединение и газовая фаза содержит молекулярный кислород. Необходимо заметить, однако, что, по меньшей мере, часть окисляемого соединения может находиться в газообразном состоянии, когда высвобождается из устройства распределения окислителя. В одном из вариантов осуществления жидкая фаза, высвобождающаяся из устройства распределения окислителя, формируется в основном из окисляемого соединения. В другом варианте осуществления жидкая фаза, высвобождающаяся из устройства распределения окислителя, имеет, по существу, такой же состав, как поток исходных материалов, описанный выше. Когда жидкая фаза, высвобождающаяся из устройства распределения окислителя, имеет, по существу, такой же состав, как поток исходных материалов, такая жидкая фаза может содержать растворитель и/или систему катализаторов в количествах и при отношениях, описанных выше при упоминании состава потока исходных материалов.In one embodiment of the present invention, a significant portion of the oxidizable compound (e.g., paraxylene) can be introduced into the reaction zone through an oxidizer distribution device. In such a configuration, it is preferable that the oxidizable compound and molecular oxygen are released from the oxidizer distribution device through the same openings in the oxidizer distribution device. As noted above, the oxidizable compound is typically a liquid at STP (at standard temperature and pressure). Therefore, in the present embodiment, the two-phase stream can be released from the oxidizer distribution device, wherein the liquid phase contains an oxidizable compound and the gas phase contains molecular oxygen. It should be noted, however, that at least a portion of the oxidizable compound may be in a gaseous state when released from the oxidizer distribution device. In one embodiment, the liquid phase released from the oxidizer distribution device is formed primarily from the oxidizable compound. In another embodiment, the liquid phase released from the oxidizer distribution device has substantially the same composition as the feed stream described above. When the liquid phase released from the oxidizer distribution device has substantially the same composition as the feed stream, such a liquid phase may contain a solvent and / or catalyst system in the amounts and ratios described above with reference to the composition of the feed stream.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения является предпочтительным, чтобы, по меньшей мере, примерно 10% мас. всего окисляемого соединения, вводимого в реакционную зону, вводилось через устройство распределения окислителя, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 40% мас. окисляемого соединения вводилось в реакционную зону через устройство распределения окислителя, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 80% мас. окисляемого соединения вводилось в реакционную зону через устройство распределения окислителя. Когда все окисляемое соединение или его часть вводится в реакционную зону через устройство распределения окислителя, является предпочтительным, чтобы, по меньшей мере, примерно 10% мас. всего молекулярного кислорода, вводимого в реакционную зону, вводилось через то же устройство распределения окислителя, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 40% мас. окисляемого соединения вводилось в реакционную зону через то же устройство распределения окислителя, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 80% мас. окисляемого соединения вводилось в реакционную зону через то же устройство распределения окислителя. Когда значительная часть окисляемого соединения вводится в реакционную зону через устройство распределения окислителя, является предпочтительным, чтобы одно или несколько устройств, отслеживающих температуру (например, термопар), располагалось в устройстве для распределения окислителя. Эти температурные сенсоры могут использоваться, чтобы помочь удостовериться в том, что температура в устройстве для распределения окислителя не становится опасно высокой.In one of the embodiments of the present invention, it is preferred that at least about 10% wt. the entire oxidizable compound introduced into the reaction zone was introduced through an oxidizer distribution device, more preferably at least about 40 wt%. the oxidizable compound was introduced into the reaction zone through an oxidizing agent distribution device, and most preferably at least 80% by weight. the oxidizable compound was introduced into the reaction zone through an oxidizer distribution device. When all or part of the oxidizable compound is introduced into the reaction zone through an oxidizing agent distribution device, it is preferred that at least about 10% by weight. all of the molecular oxygen introduced into the reaction zone was introduced through the same oxidizer distribution device, more preferably at least about 40 wt%. the oxidizable compound was introduced into the reaction zone through the same oxidizer distribution device, and most preferably at least 80% by weight. the oxidizable compound was introduced into the reaction zone through the same oxidizer distribution device. When a significant portion of the oxidizable compound is introduced into the reaction zone through an oxidizer distribution device, it is preferable that one or more temperature monitoring devices (eg, thermocouples) be located in the oxidizer distribution device. These temperature sensors can be used to help make sure that the temperature in the oxidizer distribution device does not become dangerously high.

Обращаясь теперь к фиг. 16-18, барботажная колонна реакторного типа 20 иллюстрируется как содержащая внутреннюю деаэрационную емкость 300, расположенную в нижней части реакционной зоны 28 вблизи выхода для суспензии 38. Обнаружено, что побочные реакции, формирующие примеси, осуществляются при относительно высокой скорости во время деаэрации реакционной среды 36. Как здесь используется, "деаэрация" должна означать отделение газовой фазы из многофазной реакционной среды. Когда реакционная среда 36 является сильно аэрированной (содержание газа >0,3), образование примесей является минимальным. Когда реакционная среда 36 является сильно неаэрированной (содержание газа <0,01), образование примесей также является минимальным. Однако когда реакционная среда является частично аэрированной (содержание газа 0,01-0,3), нежелательные побочные реакции облегчаются и образуется больше примесей. Деаэрационная емкость 300 решает эту и другие проблемы посредством сведения к минимуму объема реакционной среды 36 в частично аэрированном состоянии и посредством сведения к минимуму времени, которое отнимает деаэрация реакционной среды 36. По существу, деаэрированная суспензия получается из нижней части деаэрационной емкости 300 и покидает реактор 20 через выход 38 для суспензии. По существу, деаэрированная суспензия предпочтительно содержит меньше, примерно, чем 5% объемных газовой фазы, более предпочтительно меньше, примерно, чем 2% объемных газовой фазы, и наиболее предпочтительно меньше чем 1% объемный газовой фазы.Turning now to FIG. 16-18, the reactor type bubbler column 20 is illustrated as containing an internal deaeration vessel 300 located in the lower part of the reaction zone 28 near the outlet for the slurry 38. Side reactions forming impurities were found to occur at a relatively high speed during deaeration of the reaction medium 36 As used here, "deaeration" should mean the separation of the gas phase from the multiphase reaction medium. When the reaction medium 36 is highly aerated (gas content> 0.3), the formation of impurities is minimal. When the reaction medium 36 is highly unaerated (gas content <0.01), the formation of impurities is also minimal. However, when the reaction medium is partially aerated (gas content 0.01-0.3), undesirable side reactions are facilitated and more impurities are formed. The deaeration vessel 300 solves this and other problems by minimizing the volume of the reaction medium 36 in a partially aerated state and by minimizing the time that deaeration of the reaction medium 36 takes. In essence, the deaerated suspension is obtained from the bottom of the deaeration vessel 300 and leaves the reactor 20 through outlet 38 for the suspension. Essentially, the deaerated suspension preferably contains less than about 5% by volume of the gas phase, more preferably less than about 2% by volume of the gas phase, and most preferably less than 1% by volume of the gas phase.

На фиг.16 барботажная колонна реакторного типа 20 иллюстрируется как содержащая контроллер уровня 302 и клапан контроля потока 304. Контроллер уровня 302 и клапан контроля потока 304 совместно поддерживают реакционную среду 36, по существу, при постоянной высоте в реакционной зоне 28. Контроллер уровня 302 работает, отслеживая (например, посредством отслеживания уровня по разнице давлений или посредством внутреннего отслеживания уровня) высоту верхнего уровня поверхности 44 реакционной среды 36 и генерируя контрольный сигнал 306, чувствительный к высоте реакционной среды 36. Клапан контроля потока 304 принимает контрольный сигнал 306 и регулирует скорость потока суспензии через проход для выхода суспензии 308. Таким образом, скорость потока суспензии из выхода 38 для суспензии может изменяться в пределах между максимальной объемной скоростью потока суспензии (Fmax), когда высота реакционной среды 36 является слишком большой, и минимальной объемной скоростью потока суспензии (Fmin), когда высота реакционной среды 36 является слишком низкой.In FIG. 16, a reactor type bubble column 20 is illustrated as comprising a level controller 302 and a flow control valve 304. The level controller 302 and the flow control valve 304 together support the reaction medium 36 at substantially constant height in the reaction zone 28. The level controller 302 operates by tracking (for example, by monitoring the level by pressure difference or by internal level monitoring) the height of the upper level of the surface 44 of the reaction medium 36 and generating a control signal 306 that is sensitive to height the reaction medium 36. The flow control valve 304 receives a control signal 306 and controls the flow rate of the suspension through the passage to exit the suspension 308. Thus, the flow rate of the suspension from the outlet 38 for the suspension can vary between the maximum volumetric flow rate of the suspension (F max ) when the height of the reaction medium 36 is too large, and the minimum volumetric flow rate of the suspension (F min ) when the height of the reaction medium 36 is too low.

Для удаления твердофазного продукта окисления из реакционной зоны 28 порция должна сначала пройти через деаэрационную емкость 300. Деаэрационная емкость 300 обеспечивает внутренний объем с низкой турбулентностью, который дает возможность газовой фазе реакционной среды 36 естественным образом подняться из жидкой и твердых фаз реакционной среды 36, когда жидкость и твердые продукты протекают вниз по направлению к выходу для суспензии 38. Подъем газовой фазы из жидкой и твердой фаз вызывается естественным положительным всплыванием газовой фазы в жидкой и твердой фазах. Когда используется деаэрационная емкость 300, переход реакционной среды 36 от полностью аэрированной трехфазной среды к полностью деаэрированной двухфазной суспензии является быстрым и эффективным.To remove the solid-state oxidation product from the reaction zone 28, the batch must first pass through the deaeration vessel 300. The deaeration vessel 300 provides an internal volume with low turbulence that allows the gas phase of the reaction medium 36 to naturally rise from the liquid and solid phases of the reaction medium 36 when the liquid and solid products flow down towards the outlet for slurry 38. The rise of the gas phase from the liquid and solid phases is caused by the natural positive rise of the gas phase s in liquid and solid phases. When a deaeration vessel 300 is used, the transition of the reaction medium 36 from a fully aerated three-phase medium to a fully deaerated two-phase suspension is quick and efficient.

Обращаясь теперь к фиг. 17 и 18, деаэрационная емкость 300 содержит, в целом, расположенную вертикально боковую стенку 308, определяющую внутри себя деаэрационную зону 312. Предпочтительно, боковая стенка 308 простирается снизу вверх в пределах примерно 30° от вертикали, более предпочтительно в пределах примерно 10° от вертикали. Наиболее предпочтительно, боковая стенка 308 является, по существу, вертикальной. Деаэрационная зона 312 является отдельной от реакционной зоны 28 и имеет высоту "h" и диаметр "d." Верхний уровень поверхности 310 боковой стенки 308 является открытым, таким образом, чтобы принимать реакционную среду из реакционной зоны 28 во внутренний объем 312. Нижний уровень поверхности боковой стенки 308 является соединенным с сообщением текучих сред с выходом для суспензии 38 через переходную секцию 314. В определенных случаях, например, когда отверстие выхода 38 для суспензии больше или когда диаметр "d" боковой стенки 308 маленький, переходная секция 314 может быть устранена. Как, вероятно, лучше всего иллюстрируется на фиг.18, деаэрационная емкость 300 может также содержать гаситель вихрей 316, расположенный в деаэрационной зоне 312. Гаситель вихрей 316 может иметь любую структуру, работающую для замедления образования вихрей, когда твердая и жидкая фазы протекают вниз по направлению к выходу 38 для суспензии.Turning now to FIG. 17 and 18, the deaeration vessel 300 comprises a generally vertically positioned side wall 308 defining a deaeration zone 312 within itself. Preferably, the side wall 308 extends from bottom to top within about 30 ° from the vertical, more preferably within about 10 ° from the vertical . Most preferably, the side wall 308 is substantially vertical. The deaeration zone 312 is separate from the reaction zone 28 and has a height "h" and a diameter of "d." The upper level of the surface 310 of the side wall 308 is open, so as to receive the reaction medium from the reaction zone 28 into the internal volume 312. The lower level of the surface of the side wall 308 is connected to the fluid communication with the outlet for the suspension 38 through the transition section 314. In certain cases, for example, when the opening of the outlet 38 for the suspension is larger or when the diameter "d" of the side wall 308 is small, the transition section 314 can be eliminated. As probably best illustrated in FIG. 18, the deaeration vessel 300 may also include a vortex quencher 316 located in the deaeration zone 312. The vortex quencher 316 may have any structure that works to slow the formation of vortices when the solid and liquid phases flow down towards exit 38 for the suspension.

Чтобы сделать возможным соответствующее отделение газовой фазы от твердой и жидкой фазы в деаэрационной емкости 300, высота "h" и горизонтальная площадь поперечного сечения внутренней деаэрационной зоны 312 тщательно подбираются. Высота "h" и горизонтальная площадь поперечного сечения внутренней деаэрационной зоны 312 должны обеспечивать достаточное расстояние и время, так что, даже когда извлекается максимальное количество суспензии (то есть когда суспензия извлекается при Fmax), по существу, весь объем газовых пузырьков может подняться из твердой и жидкой фаз до того, как газовые пузырьки достигнут нижнего выхода деаэрационной емкости 300. Таким образом, является предпочтительным, чтобы площадь поперечного сечения деаэрационной зоны 312 была такой, чтобы максимальная скорость движения вниз (Vdmax) жидкой и твердых фаз через деаэрационную зону 312 была существенно меньшей, чем скорость естественного подъема (Vu) пузырьков газовой фазы через жидкую и твердую фазы. Максимальная скорость движения вниз (Vdmax) жидкой и твердой фаз через деаэрационную зону 312 осуществляется при максимальной объемной скорости потока суспензии (Fmax), обсуждаемой выше. Естественная скорость подъема (Vu) пузырьков газа через жидкую и твердую фазу изменяется в зависимости от размера пузырьков; однако естественная скорость подъема (Vu0,5) газовых пузырьков диаметром 0,5 см через жидкую и твердую фазы может использоваться в качестве порогового значения, поскольку, по существу, весь объем пузырьков, изначально, в реакционной среде 36 будет большим, чем 0,5 см. Предпочтительно, площадь поперечного сечения деаэрационной зоны 312 является такой, что Vdmax является меньшей, примерно, чем 75% от Vu0,5, более предпочтительно Vdmax является меньшей, примерно, чем 40% от Vu0,5, наиболее предпочтительно Vdmax является меньшей, чем 20% от Vu0,5.To enable appropriate separation of the gas phase from the solid and liquid phases in the deaeration vessel 300, the height "h" and the horizontal cross-sectional area of the internal deaeration zone 312 are carefully selected. The height "h" and the horizontal cross-sectional area of the inner deaeration zone 312 should provide sufficient distance and time, so that even when the maximum amount of suspension is removed (that is, when the suspension is removed at F max ), essentially the entire volume of gas bubbles can rise from solid and liquid phases before gas bubbles reach the lower outlet of the deaeration vessel 300. Thus, it is preferable that the cross-sectional area of the deaeration zone 312 be such that the maximum I down speed (V dmax) of the liquid and solid phases through deaeration zone 312 was substantially less than the natural rise velocity (V u) of the gas phase bubbles through the liquid and solid phases. The maximum downward velocity (V dmax ) of the liquid and solid phases through the deaeration zone 312 is achieved at the maximum volumetric flow rate of the suspension (F max ), discussed above. The natural rate of rise (V u ) of gas bubbles through the liquid and solid phase varies depending on the size of the bubbles; however, the natural rate of rise (V u0.5 ) of gas bubbles with a diameter of 0.5 cm through the liquid and solid phases can be used as a threshold value, since essentially the entire volume of the bubbles, initially in the reaction medium 36, will be greater than 0, 5 cm. Preferably, the cross-sectional area of the deaeration zone 312 is such that V dmax is less than about 75% of V u0.5 , more preferably V dmax is less than about 40% of V u0.5 , most preferably V dmax is less than 20% of V u0.5 .

Скорость движения вниз жидкой и твердой фаз в деаэрационной зоне 312 деаэрационной емкости 300 вычисляется как объемная скорость потока деаэрированной суспензии через выход для суспензии 38, деленная на минимальную площадь поперечного сечения деаэрационной зоны 312. Скорость движения вниз жидкой и твердой фаз в деаэрационной зоне 312 деаэрационной емкости 300 предпочтительно меньше, примерно, чем 50 см/с, более предпочтительно меньше, примерно, чем 30 см/с, а наиболее предпочтительно меньше чем 10 см/с.The downward velocity of the liquid and solid phases in the deaeration zone 312 of the deaeration tank 300 is calculated as the volumetric flow rate of the deaerated suspension through the outlet for the slurry 38 divided by the minimum cross-sectional area of the deaeration zone 312. The downward velocity of the liquid and solid phases in the deaeration zone 312 300 is preferably less than about 50 cm / s, more preferably less than about 30 cm / s, and most preferably less than 10 cm / s.

Отметим сейчас, что, хотя расположенная вертикально боковая стенка 308 деаэрационной емкости 300 иллюстрируется как имеющая цилиндрическую конфигурацию, боковая стенка 308 может включать в себя множество боковых стенок, которые образуют множество конфигураций (например, треугольную, квадратную или овальную), постольку, поскольку стенки определяют внутренний объем, имеющий соответствующий объем, площадь поперечного сечения, ширину "d" и высоту "h". В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения "d" находится в пределах примерно от 0,2 примерно до 2 м, более предпочтительно в пределах примерно от 0,3 примерно до 1,5 м, а наиболее предпочтительно в пределах от 0,4 до 1,2 м. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения "h" находится в пределах примерно от 0,3 м примерно до 5 м, более предпочтительно в пределах примерно от 0,5 примерно до 3 м, а наиболее предпочтительно в пределах от 0,75 до 2 м.We note now that, although the vertically arranged side wall 308 of the deaeration vessel 300 is illustrated as having a cylindrical configuration, the side wall 308 may include a plurality of side walls that form a plurality of configurations (e.g., triangular, square, or oval), insofar as the walls define an internal volume having an appropriate volume, cross-sectional area, width "d" and height "h". In a preferred embodiment of the present invention, “d” is in the range of about 0.2 to about 2 m, more preferably in the range of about 0.3 to about 1.5 m, and most preferably in the range of 0.4 to 1, 2 m. In a preferred embodiment of the present invention, “h” is in the range of about 0.3 m to about 5 m, more preferably in the range of about 0.5 to about 3 m, and most preferably in the range of 0.75 to 2 m

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения боковая стенка 308 является, по существу, вертикальной, так что горизонтальная площадь поперечного сечения деаэрационной зоны 312 является, по существу, постоянной по всей высоте "h" деаэрационной зоны 312. Предпочтительно, максимальная горизонтальная площадь поперечного сечения деаэрационной зоны 312 меньше, примерно, чем 25% от максимальной горизонтальной площади поперечного сечения реакционной зоны 28. Более предпочтительно, максимальная горизонтальная площадь поперечного сечения деаэрационной зоны 312 находится в пределах примерно от 0,1 примерно до 10% от максимальной горизонтальной площади поперечного сечения реакционной зоны 28. Наиболее предпочтительно, максимальная горизонтальная площадь поперечного сечения деаэрационной зоны 312 находится в пределах от 0,25 до 4% от максимальной горизонтальной площади поперечного сечения реакционной зоны 28. Предпочтительно, максимальная горизонтальная площадь поперечного сечения деаэрационной зоны 312 находится в пределах от примерно 0,02 примерно до 3 м2, более предпочтительно в пределах примерно от 0,05 примерно до 2 м2, и наиболее предпочтительно в пределах от 0,1 до 1,2 м2. Объем деаэрационной зоны 312 предпочтительно меньше, примерно, чем 5% от общего объема реакционной среды 36 или реакционной зоны 28. Более предпочтительно, объем деаэрационной зоны 312 находится в пределах от примерно 0,01 примерно до 2% от общего объема реакционной среды 36 или реакционной зоны 28. Наиболее предпочтительно, объем деаэрационной зоны 312 находится в пределах от 0,05 примерно до 1% от общего объема реакционной среды 36 или реакционной зоны 28. Объем деаэрационной зоны 312 предпочтительно меньше, примерно, чем 2 м3, более предпочтительно находится в пределах примерно от 0,01 примерно до 1 м3, и наиболее предпочтительно находится в пределах от 0,05 до 0,5 м3.In a preferred embodiment of the present invention, the side wall 308 is substantially vertical, so that the horizontal cross-sectional area of the deaeration zone 312 is substantially constant over the entire height “h” of the deaeration zone 312. Preferably, the maximum horizontal cross-sectional area of the deaeration zone 312 is less than about 25% of the maximum horizontal cross-sectional area of the reaction zone 28. More preferably, the maximum horizontal cross-sectional area the cross section of the deaeration zone 312 is in the range of about 0.1 to about 10% of the maximum horizontal cross-sectional area of the reaction zone 28. Most preferably, the maximum horizontal cross-sectional area of the deaeration zone 312 is in the range of 0.25 to 4% of the maximum horizontal the cross-sectional area of the reaction zone 28. Preferably, the maximum horizontal cross-sectional area of the deaeration zone 312 is in the range from about 0.02 to about 3 m 2 , more preferred particularly in the range of about 0.05 to about 2 m 2 , and most preferably in the range of 0.1 to 1.2 m 2 . The volume of the deaeration zone 312 is preferably less than about 5% of the total volume of the reaction medium 36 or reaction zone 28. More preferably, the volume of the deaeration zone 312 is in the range from about 0.01 to about 2% of the total volume of the reaction medium 36 or reaction zone 28. Most preferably, the volume of deaeration zone 312 is in the range from 0.05 to about 1% of the total volume of reaction medium 36 or reaction zone 28. The volume of deaeration zone 312 is preferably less than about 2 m 3 , more preferably ranges from about 0.01 to about 1 m 3 , and most preferably ranges from 0.05 to 0.5 m 3 .

Обращаясь теперь к фиг.19, барботажная колонна реакторного типа 20 иллюстрируется как содержащая наружную деаэрационную емкость 400. В этой конфигурации аэрированная реакционная среда 36 извлекается из реакционной зоны 28 через приподнятое по высоте отверстие на боку корпуса 22. Извлеченная аэрированная среда переносится в наружную деаэрационную емкость 400 через выходной проход 402 для отделения газовой фазы от твердой и жидких фаз. Отделенная газовая фаза покидает деаэрационную емкость 400 через проход 404, в то время как, по существу, деаэрированная суспензия покидает деаэрационную емкость 400 через проход 406.Turning now to FIG. 19, the reactor type bubbler column 20 is illustrated as having an external deaeration vessel 400. In this configuration, the aerated reaction medium 36 is removed from the reaction zone 28 through an elevated opening on the side of the housing 22. The recovered aerated medium is transferred to the external deaeration vessel 400 through an outlet passage 402 to separate the gas phase from the solid and liquid phases. The separated gas phase leaves the deaeration vessel 400 through passage 404, while the substantially deaerated suspension leaves the deaeration vessel 400 through passage 406.

На фиг.19 выходной проход 402 показан как являющийся приблизительно прямым, горизонтальным и ортогональным корпусу 22. Это просто одна из удобных конфигураций; и выходной проход 402 может быть отличным в любом отношении, при условии, что он пригодным для использования образом соединяет барботажную колонну реакторного типа 20 с наружной деаэрационной емкостью 400. Обращаясь к проходу 404, является полезным, чтобы этот проход присоединялся сверху деаэрационной емкости 400 или вблизи ее верхней части для надежного контроля проблем, связанных с застойным газовым карманом, содержащим окисляемое соединение и окислитель. Более того, проходы 402 и 404 могут быть пригодными для содержания средств изоляции потоков, таких как клапаны.In FIG. 19, the exit passage 402 is shown as being approximately straight, horizontal, and orthogonal to the housing 22. This is simply one of the convenient configurations; and the outlet passage 402 can be excellent in any respect, provided that it is suitable for use to connect a bubble column reactor 20 to an external deaeration tank 400. Turning to the passage 404, it is useful that this passage is connected on top of or near the deaeration tank 400 its upper part for reliable control of problems associated with a stagnant gas pocket containing an oxidizable compound and an oxidizing agent. Moreover, passages 402 and 404 may be suitable for containing flow isolation means, such as valves.

Когда реакционная среда 36 извлекается из реактора 20 через приподнятый по высоте выход, как показано на фиг.19, является предпочтительным, чтобы барботажная колонна реакторного типа 20 была снабжена нижним выходом 408 вблизи нижней части 52 реакционной зоны 28. Нижний выход 408 и нижний проход 410, соединенный с ним, может использоваться для запасного (то есть пустого) реактора 20 во время выключений. Предпочтительно, один или несколько нижних выходов 408 предусматриваются в нижней трети высоты реакционной среды 36, более предпочтительно в нижней четверти реакционной среды 36, а наиболее предпочтительно в самой нижней точке реакционной зоны 28.When the reaction medium 36 is withdrawn from the reactor 20 through a heightened outlet, as shown in FIG. 19, it is preferable that the bubble column reactor 20 is provided with a lower outlet 408 near the lower part 52 of the reaction zone 28. The lower outlet 408 and the lower passage 410 connected to it can be used for a spare (i.e. empty) reactor 20 during shutdowns. Preferably, one or more lower exits 408 are provided in the lower third of the height of the reaction medium 36, more preferably in the lower quarter of the reaction medium 36, and most preferably at the lowest point of the reaction zone 28.

Для приподнятой системы извлечения суспензии и деаэрации, показанной на фиг.19, нижний проход 410 и выход 408 не используются для извлечения суспензии из реакционной зоны 28 во время окисления. В данной области известно, что твердые продукты имеют тенденцию к оседанию под действием силы тяжести в неаэрированных и не перемешиваемых другим образом частях суспензии, включая застойные зоны для потока. Кроме того, осажденные твердые продукты (например, терефталевая кислота) могут иметь тенденцию к отверждению в виде больших агломератов посредством продолжения осаждения и/или кристаллической реорганизации. Таким образом, для предотвращения забивания нижнего прохода для потока 410, часть деаэрированной суспензии из нижней части деаэрационной емкости 400 может использоваться для непрерывной или периодической прочистки нижнего прохода 410 во время нормальной работы реактора 20. Предпочтительные средства осуществления такой прочистки суспензией прохода 410 представляют собой периодическое открывание клапана 412 в проходе 410 и предоставление возможности части деаэрированной суспензии для протекания через проход 410 и в реакционную зону 28 через нижнее отверстие 408. Даже когда клапан 412 является полностью или частично открытым, только часть деаэрированной суспензии протекает через нижний проход 410 и назад в реакционную зону 28. Оставшаяся часть деаэрированной суспензии, не используемая для прочистки нижнего прохода 410, переносится через проход 414 из реактора 20 для дополнительной последующей переработки (например, очистки).For the elevated suspension and deaeration recovery system shown in FIG. 19, the lower passage 410 and outlet 408 are not used to extract the suspension from reaction zone 28 during oxidation. It is known in the art that solid products tend to settle by gravity in non-aerated and otherwise unmixed portions of the suspension, including stagnant flow zones. In addition, precipitated solid products (e.g. terephthalic acid) may tend to cure in the form of large agglomerates by continuing precipitation and / or crystalline reorganization. Thus, to prevent clogging of the lower passage for stream 410, a portion of the deaerated slurry from the lower part of the deaeration vessel 400 can be used to continuously or periodically clean the lower passage 410 during normal operation of the reactor 20. Preferred means for such a cleaning of the suspension passage 410 is to periodically open valve 412 in passage 410 and allowing part of the deaerated slurry to flow through passage 410 and into reaction zone 28 through the bottom its opening 408. Even when the valve 412 is fully or partially open, only part of the deaerated suspension flows through the lower passage 410 and back into the reaction zone 28. The remaining part of the deaerated suspension, not used to clean the lower passage 410, is transferred through the passage 414 from the reactor 20 for additional subsequent processing (e.g. cleaning).

Во время нормальной работы барботажной колонны реакторного типа 20 в течение достаточного отрезка времени (например, >100 часов), является предпочтительным, чтобы количество деаэрированной суспензии, используемой для прочистки нижнего прохода 410, было меньшим, чем 50% мас., от общего количества деаэрированной суспензии, получаемой из нижней части деаэрационной емкости 400, более предпочтительно, меньшим, примерно, чем 20% мас., а наиболее предпочтительно, меньшим, чем 5% мас. Кроме того, является предпочтительным, чтобы в течение достаточного отрезка времени средняя массовая скорость потока деаэрированной суспензии, используемой для прочистки нижнего прохода 410, была меньше, примерно, чем умноженная на 4 средняя массовая скорость потока окисляемого соединения в реакционной зоне 28, более предпочтительно, меньше, примерно, чем умноженная на 2 средняя массовая скорость потока окисляемого соединения в реакционной зоне 28, еще более предпочтительно, меньше, чем средняя массовая скорость потока окисляемого соединения в реакционной зоне 28, а наиболее предпочтительно, меньше, чем 0,5 от средней массовой скорости потока окисляемого соединения в реакционной зоне 28.During normal operation of the bubbler column reactor 20 for a sufficient length of time (e.g.> 100 hours), it is preferable that the amount of deaerated slurry used to clean the lower passage 410 be less than 50% by weight of the total deaerated suspension obtained from the lower part of the deaeration tank 400, more preferably less than about 20 wt.%, and most preferably less than 5 wt.%. In addition, it is preferable that, for a sufficient length of time, the average mass flow rate of the deaerated slurry used to clean the lower passage 410 is less than approximately 4 times the average mass flow rate of the oxidizable compound in reaction zone 28, more preferably less approximately more than 2 times the average mass flow rate of the oxidizable compound in the reaction zone 28, even more preferably less than the average mass flow rate of the oxidizable compound Ia in reaction zone 28, and most preferably less than 0.5 times the average mass flow rate of the oxidizable compound into reaction zone 28.

Обращаясь опять к фиг.19, деаэрационная емкость 400 содержит расположенную, по существу, вертикально предпочтительно цилиндрическую боковую стенку 416, определяющую деаэрационную зону 418. Деаэрационная зона 418 имеет диаметр "d" и высоту "h." Высота "h" измеряется как вертикальное расстояние между положением, где аэрированная реакционная среда поступает в деаэрационную емкость 400, и нижней частью боковой стенки 416. Высота "h", диаметр "d", площадь и объем деаэрационной зоны 418 предпочтительно являются, по существу, такими же, как описано выше, при упоминании деаэрационной зоны 312 деаэрационной емкости 300, иллюстрируемой на фиг. 16-18. В дополнение к этому деаэрационная емкость 400 содержит верхнюю секцию 420, сформированную посредством выступающей боковой стенки 416 выше деаэрационной зоны 418. Верхняя секция 420 деаэрационной емкости 400 может иметь любую высоту, хотя предпочтительно она простирается вверх до уровня реакционной среды 36 в реакционной зоне 28 или выше. Верхняя секция 420 обеспечивает то, что газовая фаза имеет пространство для соответствующего отделения от жидкой и твердой фаз до выхода из деаэрационной емкости 400 через проход 404. Теперь отметим, что хотя проход 404 иллюстрируется как возвращающий отделенную газовую фазу в зону отделения реактора 20, проход 404 альтернативно может соединяться с корпусом 22 на любой высоте, выше выходного прохода 402. Необязательно, проход 404 может соединяться с проходом для выхода газа 40, так что отделенная газовая фаза из деаэрационной емкости 400 объединяется с удаленным из верхней части колонны потоком пара в проходе 40 и направляется далее для дополнительной переработки.Referring again to FIG. 19, the deaeration vessel 400 comprises a substantially vertically preferably cylindrical side wall 416 defining the deaeration zone 418. The deaeration zone 418 has a diameter “d” and a height “h.” The height "h" is measured as the vertical distance between the position where the aerated reaction medium enters the deaeration vessel 400 and the lower part of the side wall 416. The height "h", the diameter "d", the area and volume of the deaeration zone 418 are preferably essentially the same as described above, with reference to the deaeration zone 312 of the deaeration vessel 300 illustrated in FIG. 16-18. In addition, the deaeration vessel 400 includes an upper section 420 formed by a protruding side wall 416 above the deaeration zone 418. The upper section 420 of the deaeration vessel 400 can be of any height, although it preferably extends up to the level of the reaction medium 36 in the reaction zone 28 or higher . The upper section 420 ensures that the gas phase has room for appropriate separation from the liquid and solid phases before exiting the deaeration vessel 400 through passage 404. Now, note that although passage 404 is illustrated as returning the separated gas phase to the separation zone of reactor 20, passage 404 alternatively, it can be connected to the housing 22 at any height above the exit passage 402. Optionally, the passage 404 can be connected to the exit passage of the gas 40, so that the separated gas phase from the deaeration vessel 400 is combined with Dalen from column top vapor flow in the passage 40, and sent on for further processing.

Обращаясь теперь к фиг.20, барботажная колонна реакторного типа 20 иллюстрируется как содержащая гибридную внутреннюю-наружную деаэрационную емкость 500. В этой конфигурации часть реакционной среды 36 извлекается из реакционной зоны 28 через относительно приподнятое отверстие 502 в боковой стенке корпуса 22. Затем извлеченная реакционная среда 36 переносится через коленчатый проход 504 относительно большого диаметра и поступает в верхнюю часть деаэрационной емкости 500. На фиг.20 коленчатый проход 504 показан как присоединяющийся ортогонально к боковой стенке корпуса 22 и содержащий плавный поворот под углом примерно 90°. Это всего лишь одна из удобных конфигураций; и коленчатый проход 504 может быть отличным в любом отношении, при условии, что он соединяет пригодным для использования способом барботажную колонну реакторного типа 20 с наружной деаэрационной емкостью 500, как описано. Кроме того, коленчатый проход 504 может содержать пригодные средства для изоляции потока, такие как клапаны.Turning now to FIG. 20, a reactor type bubbler column 20 is illustrated as containing a hybrid internal-external deaeration vessel 500. In this configuration, a portion of the reaction medium 36 is removed from the reaction zone 28 through a relatively elevated opening 502 in the side wall of the housing 22. Then, the extracted reaction medium 36 is transferred through a relatively large diameter crank passage 504 and enters the upper part of the deaeration vessel 500. In FIG. 20, the crank passage 504 is shown as connecting orthogonally to the wall of the housing 22 and containing a smooth rotation at an angle of about 90 °. This is just one of the convenient configurations; and the crank passage 504 may be excellent in any respect, provided that it connects a usable reactor type bubble column 20 with an external deaeration tank 500 as described. In addition, the crank passage 504 may include suitable means for isolating the flow, such as valves.

В деаэрационной емкости 500 газовая фаза движется снизу вверх, в то время как твердая и жидкая фазы двигаются сверху вниз. Движущаяся снизу вверх газовая фаза может повторно поступать в коленчатый проход 504, а затем уходить через отверстие 502 назад в реакционную зону 28. Таким образом, в отверстии 502 может осуществляться противоток поступающей реакционной среды 36 и выходящего отделенного газа. Деаэрированная суспензия покидает деаэрационную емкость 500 через проход 506. Деаэрационная емкость 500 содержит расположенную, по существу, вертикально предпочтительно цилиндрическую боковую стенку 508, определяющую деаэрационную зону 510. Деаэрационная зона 510 имеет высоту "h" и диаметр "d". Является предпочтительным, чтобы приподнятое отверстие 502 и коленчатый проход 504 имели диаметр, такой же или больший, чем диаметр "d" деаэрационной зоны 510. Высота "h", диаметр "d", площадь и объем деаэрационной зоны 510 предпочтительно являются, по существу, таким же, как описано выше при упоминании деаэрационной зоны 312 деаэрационной емкости 300, иллюстрируемой на фиг. 16-18.In the deaeration vessel 500, the gas phase moves from bottom to top, while the solid and liquid phases move from top to bottom. Moving from the bottom up, the gas phase can re-enter the cranked passage 504, and then go through the opening 502 back into the reaction zone 28. Thus, a counterflow of the incoming reaction medium 36 and the outgoing separated gas can take place in the opening 502. The deaerated slurry leaves the deaeration tank 500 through the passage 506. The deaeration tank 500 comprises a substantially vertically preferably cylindrical side wall 508 defining the deaeration zone 510. The deaeration zone 510 has a height “h” and a diameter “d”. It is preferable that the raised hole 502 and the elbow bore 504 have a diameter equal to or greater than the diameter "d" of the deaeration zone 510. The height "h", the diameter "d", the area and volume of the deaeration zone 510 are preferably essentially the same as described above with reference to the deaeration zone 312 of the deaeration vessel 300 illustrated in FIG. 16-18.

Фиг. 19 и 20 иллюстрируют вариант осуществления барботажной колонны реакторного типа 20, где твердый продукт (например, сырая терефталевая кислота), получаемый в реакционной зоне 28, извлекается из реакционной зоны 28 через приподнятый по высоте выход. Извлечение аэрированной реакционной среды 36 из приподнятого положения над нижней частью барботажной колонны реакторного типа 20 может помочь предотвратить аккумуляцию и застой плохо аэрированной реакционной среды 36 в нижней части 52 реакционной зоны 28. В соответствии с другими аспектами настоящего изобретения концентрации кислорода и окисляемого соединения (например, параксилола) в реакционной среде 36 вблизи верхней части реакционной среды 36 предпочтительно являются более низкими, чем вблизи нижней части. Таким образом, извлечение реакционной среды 36 в приподнятом по высоте положении может увеличить выход посредством понижения количества непрореагировавших реагентов, извлекаемых из реактора 20. Также температура реакционной среды 36 значительно изменяется в вертикальном направлении, когда барботажная колонна реакторного типа 20 работает при высоких STR и градиентах химического состава, как описано здесь. При таких условиях температура реакционной среды 36, как правило, будет иметь локальные минимумы вблизи нижнего уровня поверхности и верхнего уровня поверхности реакционной зоны 28. Вблизи нижнего уровня поверхности минимум связан с испарением растворителя вблизи области, где принимается окислитель или его часть. Вблизи верхнего уровня поверхности минимум опять же вызывается испарением растворителя, хотя и вызванным здесь уменьшением давления в реакционной среде. В дополнение к этому другие локальные минимумы могут возникать между верхним и нижним уровнями поверхности, когда в реакционную среду принимаются дополнительные исходные материалы или окислитель. Таким образом, имеется один или несколько максимумов температуры, возникающих под действием экзотермического тепла реакций окисления, между нижним краем и верхним краем реакционной зоны 28. Извлечение реакционной среды 36 в приподнятом по высоте положении с повышенной температурой может быть особенно преимущественным, когда последующая переработка осуществляется при более высоких температурах, поскольку стоимость энергии, связанной с нагревом извлеченной среды для последующей переработки, уменьшается.FIG. 19 and 20 illustrate an embodiment of a reactor type bubbler column 20, wherein a solid product (e.g., crude terephthalic acid) obtained in reaction zone 28 is recovered from reaction zone 28 through an elevated outlet. Removing the aerated reaction medium 36 from a raised position above the bottom of the bubble column reactor 20 can help prevent the accumulation and stagnation of the poorly aerated reaction medium 36 in the lower part 52 of reaction zone 28. In accordance with other aspects of the present invention, the concentration of oxygen and oxidizable compound (for example, paraxylene) in the reaction medium 36 near the top of the reaction medium 36 is preferably lower than near the bottom. Thus, recovering the reaction medium 36 in a raised position can increase the yield by lowering the amount of unreacted reagents recovered from the reactor 20. Also, the temperature of the reaction medium 36 changes significantly in the vertical direction when the bubbler column of reactor type 20 operates at high STR and chemical gradients composition as described here. Under such conditions, the temperature of the reaction medium 36, as a rule, will have local minima near the lower surface level and the upper surface level of the reaction zone 28. Near the lower surface level, the minimum is associated with the evaporation of the solvent near the region where the oxidizing agent or part thereof is taken. Near the upper level of the surface, the minimum is again caused by evaporation of the solvent, although the decrease in pressure in the reaction medium caused here is. In addition, other local minima may occur between the upper and lower surface levels when additional starting materials or an oxidizing agent are received in the reaction medium. Thus, there is one or more temperature maxima arising from the exothermic heat of the oxidation reactions between the lower edge and the upper edge of the reaction zone 28. Removing the reaction medium 36 in a raised position with elevated temperature can be especially advantageous when subsequent processing is carried out at higher temperatures, since the cost of energy associated with heating the extracted medium for subsequent processing is reduced.

Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, и особенно когда последующая переработка осуществляется при более высоких температурах, реакционная среда 36 извлекается из барботажной колонны реакторного типа 20 через приподнятый по высоте выход (выходы), расположенный выше положения (положений), где поступают в реакционную зону 28, по меньшей мере, 50% мас. жидкофазного потока исходных материалов и/или газофазного потока окислителя. Более предпочтительно, реакционная среда 36 извлекается из барботажной колонны реакторного типа 20 через приподнятый по высоте выход (выходы), расположенный выше положения (положений), где поступают в реакционную зону 28, по существу, весь жидкофазный поток исходных материалов и/или газофазный поток окислителя. Предпочтительно, по меньшей мере, 50% мас. твердофазных и жидкофазных компонентов, извлекаемых из барботажной колонны реакторного типа 20, извлекаются через приподнятый по высоте выход (выходы). Более предпочтительно, по существу, все твердофазные и жидкофазные компоненты, извлекаемые из барботажной колонны реакторного типа 20, извлекаются через приподнятый по высоте выход (выходы). Предпочтительно, приподнятый по высоте выход (выходы) располагается, по меньшей мере, примерно на 1D выше нижнего уровня поверхности 52 реакционной зоны 28. Более предпочтительно, приподнятый по высоте выход (выходы) располагается, по меньшей мере, примерно на 2D выше нижнего уровня поверхности 52 реакционной зоны 28. Наиболее предпочтительно, приподнятый по высоте выход (выходы) располагается, по меньшей мере, на 3D выше нижнего уровня поверхности 52 реакционной зоны 28. При данной высоте "H" реакционной среды 36 является предпочтительным, чтобы приподнятый по высоте выход (выходы) располагался вертикально в пределах между примерно 0,2H и примерно 0,8H, более предпочтительно между примерно 0,3H и примерно 0,7H, и наиболее предпочтительно между 0,4H и 0,6H. Кроме того, является предпочтительным, чтобы температура реакционной среды 36 на приподнятом по высоте выходе из реакционной зоны 28 была, по меньшей мере, на 1°C больше, чем температура реакционной среды 36 на нижнем уровне поверхности 52 реакционной зоны 28. Более предпочтительно, температура реакционной среды 36 на приподнятом по высоте выходе из реакционной зоны 28 выше, в пределах примерно от 1,5 примерно до 16°C, чем температура реакционной среды 36 на нижнем уровне поверхности 52 реакционной зоны 28. Наиболее предпочтительно, температура реакционной среды 36 на приподнятом по высоте выходе из реакционной зоны 28 выше, в пределах от 2 до 12°C, чем температура реакционной среды 36 на нижнем уровне поверхности 52 реакционной зоны 28.Thus, in a preferred embodiment of the present invention, and especially when the subsequent processing is carried out at higher temperatures, the reaction medium 36 is removed from the bubble column of the reactor type 20 through an elevated outlet (s) located above the position (s) where reaction zone 28, at least 50% wt. a liquid phase stream of starting materials and / or a gas phase stream of an oxidizing agent. More preferably, the reaction medium 36 is removed from the bubble column reactor 20 through a heightened outlet (s) located above the position (s) where substantially all of the liquid phase feed stream and / or gas phase oxidant stream enter reaction zone 28 . Preferably, at least 50% wt. solid-phase and liquid-phase components, extracted from the bubble column reactor type 20, are extracted through a heightened outlet (s). More preferably, substantially all of the solid phase and liquid phase components recovered from the bubble column reactor type 20 are recovered via a heightened outlet (s). Preferably, the elevated output (s) is at least about 1D higher than the lower surface level 52 of the reaction zone 28. More preferably, the elevated output (s) is at least about 2D higher than the lower surface level. 52 of reaction zone 28. Most preferably, the elevated output (s) are at least 3D above the lower surface level 52 of reaction zone 28. At a given height “H” of reaction medium 36, it is preferable that the solder the elevated yield (s) were vertically in the range between about 0.2H and about 0.8H, more preferably between about 0.3H and about 0.7H, and most preferably between 0.4H and 0.6H. In addition, it is preferable that the temperature of the reaction medium 36 at an elevated outlet from the reaction zone 28 be at least 1 ° C higher than the temperature of the reaction medium 36 at a lower level of the surface 52 of the reaction zone 28. More preferably, the temperature the reaction medium 36 at a heightened outlet from the reaction zone 28 is higher, in the range of about 1.5 to about 16 ° C, than the temperature of the reaction medium 36 at a lower level of the surface 52 of the reaction zone 28. Most preferably, the reaction temperature hydrochloric medium 36 at an elevated height of the outlet 28 above the reaction zone, in the range of 2 to 12 ° C, than the temperature of reaction medium 36 on the lower level surface 52 of reaction zone 28.

Обращаясь теперь к фиг.21, барботажная колонна реакторного типа 20 иллюстрируется как содержащая альтернативную гибридную деаэрационную емкость 600, расположенную в нижней части реактора 20. При этой конфигурации аэрированная реакционная среда 36 извлекается из реакционной зоны 28 через относительно большое отверстие 602 на нижнем уровне поверхности 52 корпуса 22. Отверстие 602 определяет открытый верхний уровень поверхности деаэрационной емкости 600. В деаэрационной емкости 600 газовая фаза движется снизу вверх, в то время как твердая и жидкая фазы движутся сверху вниз. Движущаяся снизу вверх газовая фаза может повторно поступать в реакционную зону 28 через отверстие 602. Таким образом, на отверстии 602 может осуществляться противоток поступающей реакционной среды 36 и уходящего отделенного газа. Деаэрированная суспензия покидает деаэрационную емкость 600 через проход 604. Деаэрационная емкость 600 содержит расположенную, по существу, вертикально предпочтительно цилиндрическую боковую стенку 606, определяющую деаэрационную зону 608. Деаэрационная зона 608 имеет высоту "h" и диаметр "d". Является предпочтительным, чтобы отверстие 602 имело диаметр такой же, как диаметр "d" деаэрационной зоны 608, или больший. Высота "h", диаметр "d", площадь и объем деаэрационной зоны 608 предпочтительно являются, по существу, такими же, как описано выше при упоминании деаэрационной зоны 312 деаэрационной емкости 300, иллюстрируемой на фиг. 16-18.Referring now to FIG. 21, the reactor type bubbler column 20 is illustrated as containing an alternative hybrid deaeration vessel 600 located at the bottom of the reactor 20. With this configuration, the aerated reaction medium 36 is removed from the reaction zone 28 through a relatively large opening 602 at a lower surface level 52 casing 22. Hole 602 defines the open upper surface level of deaeration vessel 600. In deaeration vessel 600, the gas phase moves from bottom to top, while the solid and liquid phases moving from top to bottom. Moving from the bottom up, the gas phase can re-enter the reaction zone 28 through the opening 602. Thus, the counterflow of the incoming reaction medium 36 and the leaving separated gas can be carried out at the opening 602. The deaerated slurry leaves the deaeration vessel 600 through passage 604. The deaeration vessel 600 comprises a substantially vertically preferably cylindrical side wall 606 defining the deaeration zone 608. The deaeration zone 608 has a height “h” and a diameter “d”. It is preferable that the aperture 602 has a diameter the same as the diameter "d" of the deaeration zone 608, or larger. The height “h”, the diameter “d”, the area and volume of the deaeration zone 608 are preferably substantially the same as described above with reference to the deaeration zone 312 of the deaeration vessel 300 illustrated in FIG. 16-18.

Обращаясь теперь к фиг.22, барботажная колонна реакторного типа 20 фиг.21 иллюстрируется как содержащая альтернативное устройство распределения окислителя 620. Устройство распределения окислителя 620 содержит кольцевой элемент 622 и пару входных проходов 624, 626. Кольцевой элемент 622 предпочтительно имеет, по существу, такую же конфигурацию, как кольцевой элемент 202, описанный выше при упоминании фиг. 12-15. Входные проходы 624, 626 простираются снизу вверх через отверстия в низу 48 корпуса 22 и обеспечивают поток окислителя к кольцевому элементу 622.Turning now to FIG. 22, the reactor type bubbler column 20 of FIG. 21 is illustrated as containing an alternative oxidizer distribution device 620. The oxidizer distribution device 620 comprises an annular element 622 and a pair of inlet passages 624, 626. The annular element 622 preferably has substantially such the same configuration as the ring member 202 described above with reference to FIG. 12-15. The inlet passages 624, 626 extend from the bottom up through the holes in the bottom 48 of the housing 22 and provide an oxidizer flow to the ring element 622.

Обращаясь теперь к фиг.23, барботажная колонна реакторного типа 20 фиг.21 иллюстрируется как содержащая средства для введения потока окислителя в реакционную зону 28, не содержащие устройств для распределения. В конфигурации фиг.23 поток окислителя доставляется в реактор 20 через проходы для окислителя 630, 632. Проходы для окислителя 630, 632 соединяются с соответствующими отверстиями для окислителя 634, 636 в низу 48 корпуса 22. Поток окислителя вводится непосредственно в реакционную зону 28 через отверстия для окислителя 634, 636. Необязательные пластины дефлекторов 638, 640 могут предусматриваться для отклонения направления потока, для потока окислителя, после того как он изначально поступает в реакционную зону 28.Turning now to FIG. 23, the reactor type bubbler column 20 of FIG. 21 is illustrated as containing means for introducing an oxidizing agent stream into the reaction zone 28, not containing distribution devices. In the configuration of FIG. 23, the oxidizer stream is delivered to the reactor 20 through the passages for the oxidizer 630, 632. The passages for the oxidizer 630, 632 are connected to the corresponding holes for the oxidizer 634, 636 in the bottom 48 of the housing 22. The oxidant stream is introduced directly into the reaction zone 28 through the holes for oxidizer 634, 636. Optional deflector plates 638, 640 may be provided to divert the flow direction, for the oxidizer flow, after it initially enters the reaction zone 28.

Как рассмотрено выше, является предпочтительным, чтобы реактор окисления конфигурировался и работал способом, который устраняет зоны с высокой концентрацией окисляемого соединения в реакционной среде, поскольку такие зоны могут приводить к образованию примесей. Один из путей улучшения начального диспергирования окисляемого соединения (например, параксилола) в реакционной среде заключается в разбавлении окисляемого соединения жидкостью. Жидкость, используемая для разбавления окисляемого соединения, может происходить от части реакционной среды, расположенной на значительном расстоянии от положения (положений), где окисляемое соединение вводится в реакционную зону. Эта жидкость из удаленной части реакционной среды может циркулировать в положение вблизи от положения накопления окисляемого соединения через проход, который располагается внутри и/или снаружи главной реакционной емкости.As discussed above, it is preferable that the oxidation reactor is configured and operated in a manner that eliminates zones with a high concentration of oxidizable compound in the reaction medium, since such zones can lead to the formation of impurities. One way to improve the initial dispersion of an oxidizable compound (e.g., paraxylene) in the reaction medium is to dilute the oxidizable compound with a liquid. The fluid used to dilute the oxidizable compound may occur from a portion of the reaction medium located at a considerable distance from the position (s) where the oxidizable compound is introduced into the reaction zone. This liquid from a remote part of the reaction medium can circulate to a position close to the accumulation position of the oxidizable compound through a passage that is located inside and / or outside the main reaction vessel.

Фиг.24 и 25 иллюстрируют два предпочтительных способа циркуляции жидкости от удаленной части реакционной среды к положению вблизи входа окисляемого соединения, использующие внутренний (фиг.24) или наружный (фиг.25) проход. Предпочтительно, длина прохода для потока от его входа (то есть отверстия (отверстий), где жидкость поступает в проход) до его выхода (то есть отверстия (отверстий), где жидкость высвобождается из прохода) больше, примерно, чем 1 м, более предпочтительно, больше, примерно, чем 3 м, еще более предпочтительно, больше, примерно, чем 6 м, а наиболее предпочтительно, больше, чем 9 м. Однако реальная длина прохода становится менее важной, если жидкость получают из отдельной емкости, вероятно, расположенной непосредственно над емкостью, в которую изначально высвобождаются исходные материалы окисляемого соединения, или рядом с ней. Жидкость из любой отдельной емкости, содержащая, по меньшей мере, часть реакционной среды, представляет собой предпочтительный источник для начального разбавления окисляемого соединения.Figs. 24 and 25 illustrate two preferred methods of circulating liquid from a remote portion of the reaction medium to a position near the inlet of the oxidizable compound using an internal (Fig. 24) or external (Fig. 25) passage. Preferably, the length of the passage for the flow from its inlet (i.e., the hole (s) where the liquid enters the passage) to its exit (i.e., the hole (s) where the liquid is released from the passage) is greater than about 1 m, more preferably , greater than about 3 m, even more preferably greater than about 6 m, and most preferably more than 9 m. However, the actual length of the passage becomes less important if the liquid is obtained from a separate container, probably located directly above the capacity to which initially Sources of released oxidizable compound, or next to it. A fluid from any single container containing at least a portion of the reaction medium is the preferred source for the initial dilution of the oxidizable compound.

Является предпочтительным, чтобы жидкость, протекающая через проход, каким бы не был ее источник, имела более низкую постоянную концентрацию окисляемого соединения, чем реакционная среда в непосредственной близости, по меньшей мере, с одним выходом из прохода. Кроме того, является предпочтительным, чтобы жидкость, протекающая через проход, имела концентрацию окисляемого соединения в жидкой фазе примерно ниже 100000 м.д. мас., более предпочтительно примерно ниже 10000 м.д. мас., еще более предпочтительно примерно ниже 1000 м.д. мас., а наиболее предпочтительно ниже 100 м.д. мас., где концентрации измеряются до добавления в проход малой добавки исходных материалов окисляемого соединения и любых необязательных, отдельных исходных материалов растворителя. Когда измерения осуществляют после добавления малой добавки исходных материалов окисляемого соединения и необязательных исходных материалов растворителя, является предпочтительным, чтобы объединенный жидкий поток, поступающий в реакционную среду, имел концентрацию окисляемого соединения в жидкой фазе примерно ниже 300000 м.д. мас., более предпочтительно примерно ниже 50000 м.д. мас., а наиболее предпочтительно ниже 10000 м.д. мас.It is preferred that the fluid flowing through the passage, whatever its source, has a lower constant concentration of the oxidizable compound than the reaction medium in the immediate vicinity with at least one exit from the passage. In addition, it is preferable that the liquid flowing through the passage has a concentration of the oxidizable compound in the liquid phase of below about 100,000 ppm. wt., more preferably below about 10,000 ppm. wt., even more preferably below about 1000 ppm. wt., and most preferably below 100 ppm. wt., where the concentration is measured before adding to the passage of a small additive of the starting materials of the oxidizable compound and any optional, separate source materials of the solvent. When the measurements are carried out after adding a small additive of the starting materials of the oxidizable compound and the optional starting materials of the solvent, it is preferable that the combined liquid stream entering the reaction medium has a concentration of the oxidizable compound in the liquid phase below about 300,000 ppm. wt., more preferably below about 50,000 ppm. wt., and most preferably below 10000 ppm. wt.

Является желательным поддерживать поток через проход при достаточно низкой скорости, так чтобы циркулирующая жидкость не подавляла желательный общий градиент окисляемого соединения в реакционной среде. В этом отношении является предпочтительным, чтобы отношение массы жидкой фазы в реакционной зоне, в которую сначала высвобождается малая добавка окисляемого соединения, к массовой скорости потока жидкости, протекающей через проход, было большим, примерно, чем 0,3 мин, более предпочтительно большим, примерно, чем 1 мин, еще более предпочтительно, находилось в пределах примерно между 2 мин и примерно 120 мин, а наиболее предпочтительно в пределах между 3 мин и 60 мин.It is desirable to maintain the flow through the passage at a sufficiently low speed so that the circulating liquid does not suppress the desired overall gradient of the oxidizable compound in the reaction medium. In this regard, it is preferable that the ratio of the mass of the liquid phase in the reaction zone to which a small additive of the oxidizable compound is first released to the mass flow rate of the liquid flowing through the passage be greater than about 0.3 minutes, more preferably large, about than 1 minute, even more preferably, was between about 2 minutes and about 120 minutes, and most preferably between 3 minutes and 60 minutes.

Существует множество средств, для того чтобы заставить жидкость протекать через проход. Предпочтительные средства включают в себя силу тяжести, эжекторы всех типов, использующие либо газ, либо жидкость, либо как то, так и другое, в качестве движущей текучей среды, и механические насосы всех типов. Когда используется эжектор, один из вариантов осуществления настоящего изобретения использует в качестве движущей текучей среды, по меньшей мере, одну текучую среду, выбранную из группы, состоящей из исходных материалов окисляемого соединения (жидкости или газа), исходных материалов окислителя (газа), исходных материалов растворителя (жидкости) и прокачиваемого источника реакционной среды (суспензии). Другой вариант осуществления использует в качестве движущей текучей среды, по меньшей мере, две текучие среды, выбранные из группы, состоящей из исходных материалов окисляемого соединения, исходных материалов окислителя и исходных материалов растворителя. Еще один вариант осуществления использует в качестве движущей текучей среды сочетание исходных материалов окисляемого соединения, исходных материалов окислителя и исходных материалов растворителя.There are many means available to cause fluid to flow through a passage. Preferred means include gravity, all types of ejectors using either gas or liquid, or both, as a motive fluid, and mechanical pumps of all types. When an ejector is used, one embodiment of the present invention uses at least one fluid selected from the group consisting of starting materials of an oxidizable compound (liquid or gas), starting materials of an oxidizing agent (gas), and starting materials as a driving fluid solvent (liquid) and pumped source of the reaction medium (suspension). Another embodiment uses at least two fluids selected from the group consisting of starting materials of an oxidizable compound, starting materials of an oxidizing agent and starting materials of a solvent as a driving fluid. Another embodiment utilizes a combination of starting materials of an oxidizable compound, starting materials of an oxidizing agent and starting materials of a solvent as a driving fluid.

Соответствующий диаметр или диаметры циркуляционного прохода могут изменяться в соответствии с количеством и свойствами материала, который переносится, энергии, доступной для принудительного движения потока, и соображениями капитальных затрат. Является предпочтительным, чтобы минимальный диаметр для такого прохода был большим, примерно, чем 0,02 м, более предпочтительно, находился в пределах примерно между 0,06 м и примерно 2 м, и наиболее предпочтительно между 0,12 и 0,8 м.The corresponding diameter or diameters of the circulation passage can vary in accordance with the quantity and properties of the material that is being transported, the energy available for forced flow, and capital investment considerations. It is preferred that the minimum diameter for such a passage is greater than about 0.02 m, more preferably between about 0.06 m and about 2 m, and most preferably between 0.12 and 0.8 m.

Как отмечалось выше, является желательным контролировать поток через проход в определенных предпочтительных пределах. Имеется множество средств, известных в данной области, для осуществления этого контроля посредством подбора соответствующей фиксированной геометрии во время конструирования прохода для потока. Другой предпочтительный вариант осуществления представляет собой использование геометрии, которая изменяется во время работы, явным образом включающей в себя клапаны всех сортов и описаний, включая как приводимые в действие вручную, так и приводимые в действие приводом, с помощью любых средств, включая контроль с помощью контура обратной связи от измерительного элемента или без них. Другие предпочтительные средства контроля потока жидкости разбавления заключаются в изменении накопления энергии между входом и выходом из прохода. Предпочтительные средства включают в себя изменения скорости потока одной или нескольких движущих текучих сред для эжектора, изменение накопления энергии для привода насоса, и разности плотностей или разности высот, когда используется сила гравитации. Эти предпочтительные средства могут использоваться также в любых сочетаниях.As noted above, it is desirable to control the flow through the passage within certain preferred ranges. There are many tools known in the art for implementing this control by selecting the appropriate fixed geometry during the construction of the flow passage. Another preferred embodiment is the use of geometry that changes during operation, explicitly including valves of all sorts and descriptions, including both manually actuated and actuated by the actuator, by any means, including loop control feedback from the measuring element or without them. Other preferred means for controlling the dilution fluid flow are to vary the energy storage between the inlet and the outlet of the passage. Preferred means include changing the flow rate of one or more motive fluids for the ejector, changing the energy storage for driving the pump, and the density difference or height difference when gravity is used. These preferred agents may also be used in any combination.

Проход, используемый для циркуляции жидкости из реакционной среды, может быть любого типа, известного в данной области. Один из вариантов осуществления использует проход, сконструированный полностью или частично с использованием обычных трубных материалов. Другой вариант осуществления использует проход, сконструированный полностью или частично с использованием стенки реакционной емкости в качестве одной из деталей прохода. Проход может конструироваться как полностью заключенный внутри границ реакционной емкости (фиг.24), или же он может конструироваться полностью снаружи реакционной емкости (фиг.25), или он может содержать секции как внутри, так и снаружи реакционной емкости.The passage used to circulate liquid from the reaction medium may be of any type known in the art. One embodiment uses a passage constructed in whole or in part using conventional pipe materials. Another embodiment uses a passage constructed in whole or in part using the wall of the reaction vessel as one part of the passage. The passage may be designed as completely enclosed within the boundaries of the reaction vessel (Fig. 24), or it may be constructed completely outside the reaction vessel (Fig. 25), or it may contain sections both inside and outside the reaction vessel.

Авторы полагают, что, в особенности, в реакторах больших размеров может быть желательным иметь множество проходов и различные их конструкции для перемещения жидкости через проход. Кроме того, может быть желательным создание множества выходов во множестве положений на одном или на всех проходах. Особенности конструкции будут обеспечивать желательный общий градиент постоянных концентраций окисляемого соединения с желаемым начальным разбавлением исходных материалов окисляемого соединения в соответствии с другими аспектами настоящего изобретения.The authors believe that, in particular, in large reactors, it may be desirable to have multiple passages and their various designs for moving fluid through the passage. In addition, it may be desirable to create multiple outputs in multiple positions on one or all passes. The design features will provide the desired overall gradient of constant concentrations of the oxidizable compound with the desired initial dilution of the starting materials of the oxidizable compound in accordance with other aspects of the present invention.

Как фиг.24, так и фиг.25 иллюстрируют конструкции, которые используют деаэрационную емкость, соединенную с проходом. Эта деаэрационная емкость обеспечивает то, что часть реакционной среды, используемая для разбавления поступающего окисляемого соединения, представляет собой, по существу, деаэрированную суспензию. Теперь отметим, однако, что жидкость или суспензия, используемая для разбавления поступающего окисляемого соединения, может находиться в аэрированной форме, а также в деаэрированной форме.Both FIG. 24 and FIG. 25 illustrate structures that use a deaeration vessel connected to the passage. This deaeration vessel ensures that part of the reaction medium used to dilute the incoming oxidizable compound is a substantially deaerated suspension. Now note, however, that the liquid or suspension used to dilute the incoming oxidizable compound may be in an aerated form as well as in a deaerated form.

Использование жидкости, протекающей через проход для обеспечения разбавления исходных материалов окисляемого соединения, является особенно полезным в барботажных колоннах реакторного типа. Кроме того, в барботажных колоннах реакторного типа может быть достигнут хороший выигрыш для начального разбавления исходных материалов окисляемого соединения, даже без добавления исходных материалов окисляемого соединения непосредственно в проход, при условии, что выход из прохода лежит достаточно близко к положению добавления окисляемого соединения, в таком варианте осуществления, является предпочтительным, чтобы выход из прохода находился в пределах примерно 27 диаметров выхода из прохода от ближайшего положения добавления для окисляемого соединения, более предпочтительно в пределах примерно 9 диаметров выхода из прохода, еще более предпочтительно в пределах примерно 3 диаметров выхода из прохода, а наиболее предпочтительно в пределах 1 диаметра выхода из прохода.The use of a fluid flowing through the passage to ensure dilution of the starting materials of the oxidizable compound is particularly useful in bubble column reactors. In addition, in reactor-type bubbler columns, good gains can be achieved for the initial dilution of the starting materials of the oxidizable compound, even without adding the starting materials of the oxidizable compound directly to the passage, provided that the exit from the passage lies close enough to the position of adding the oxidizable compound, in such an embodiment, it is preferable that the exit from the passage is within about 27 diameters of the exit from the passage from the nearest addition position for approx the compound to be used, more preferably within about 9 diameters of the exit of the passage, even more preferably within about 3 diameters of the exit of the passage, and most preferably within 1 diameter of the exit of the passage.

Обнаружено также, что эжекторы потока могут быть пригодными для начального разбавления окисляемого соединения в барботажных колоннах окисления в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, даже без использования проходов для получения жидкости разбавления из удаленной части реакционной среды. В таких случаях эжектор располагается в реакционной среде и имеет открытый путь из реакционной среды в горловину, где низкое давление вовлекает в расположенную рядом реакционную среду. Примеры двух возможных конфигураций эжектора иллюстрируются на фиг. 26 и 27. В предпочтительном варианте осуществления этих эжекторов ближайшее положение поступающего окисляемого соединения находится в пределах примерно 4 м, более предпочтительно в пределах примерно 1 м, а наиболее предпочтительно 0,3 м от горловины эжектора. В другом варианте осуществления окисляемое соединение вводится под давлением в качестве движущей текучей среды. Еще в одном варианте осуществления, либо растворитель, либо окислитель вводится под давлением в качестве дополнительной движущей текучей среды вместе с окисляемым соединением. Еще в одном варианте осуществления, как растворитель, так и окислитель вводятся под давлением в качестве дополнительной движущей текучей среды вместе с окисляемым соединением.It has also been found that flow ejectors may be suitable for the initial dilution of an oxidizable compound in oxidation bubble columns in accordance with one embodiment of the present invention, even without using passages to obtain a dilution fluid from a remote portion of the reaction medium. In such cases, the ejector is located in the reaction medium and has an open path from the reaction medium to the neck, where low pressure draws into the adjacent reaction medium. Examples of two possible ejector configurations are illustrated in FIG. 26 and 27. In a preferred embodiment of these ejectors, the closest position of the incoming oxidizable compound is within about 4 m, more preferably within about 1 m, and most preferably 0.3 m from the neck of the ejector. In another embodiment, the oxidizable compound is introduced under pressure as a driving fluid. In yet another embodiment, either a solvent or an oxidizing agent is introduced under pressure as an additional driving fluid along with the oxidizable compound. In yet another embodiment, both the solvent and the oxidizing agent are introduced under pressure as an additional driving fluid along with the oxidizable compound.

Авторы предполагают, что, в особенности в реакторах больших размеров, может быть желательным иметь множество эжекторов и различные их конструкции, расположенные в различных положениях в реакционной среде. Особенности конструкций будут обеспечивать баланс желаемого общего градиента постоянных концентраций окисляемого соединения с желаемым начальным разбавлением исходных материалов окисляемого соединения, в соответствии с другими аспектами настоящего изобретения. В дополнение к этому, авторы предполагают, что струи выходного потока из эжектора могут ориентироваться в любом направлении. Когда используется множество эжекторов, каждый эжектор может ориентироваться по отдельности, опять же, в любом направлении.The authors suggest that, especially in large reactors, it may be desirable to have many ejectors and their various designs located at different positions in the reaction medium. Structural features will balance the desired overall gradient of constant concentrations of the oxidizable compound with the desired initial dilution of the starting materials of the oxidizable compound, in accordance with other aspects of the present invention. In addition to this, the authors suggest that the jets of the output stream from the ejector can be oriented in any direction. When multiple ejectors are used, each ejector can be oriented individually, again, in any direction.

Как рассмотрено выше, определенные физические и рабочие особенности барботажной колонны реакторного типа 20, описанные выше, при упоминании фиг. 1-27, обеспечивают градиенты по высоте давления, температуры и концентраций реагентов (то есть кислорода и окисляемого соединения) в реакционной среде 36. Как описывается выше, эти градиенты по высоте могут обеспечить более эффективный и экономичный способ окисления, по сравнению с обычными способами окисления, которые хорошо воспринимают хорошо перемешанную реакционную среду с относительно однородными давлением, температурой и концентрациями реагента в ней. Градиенты по высоте для кислорода, окисляемого соединения (например, параксилола) и температуры, которые становятся возможными посредством использования системы окисления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, теперь будут обсуждаться более подробно.As discussed above, certain physical and operational features of the bubble column reactor 20 described above with reference to FIG. 1-27 provide gradients in elevation of pressure, temperature and concentrations of reactants (ie, oxygen and an oxidizable compound) in the reaction medium 36. As described above, these elevation gradients can provide a more efficient and economical oxidation method than conventional oxidation methods which well perceive a well-mixed reaction medium with relatively uniform pressure, temperature, and reagent concentrations in it. The height gradients for oxygen, an oxidizable compound (e.g., paraxylene) and temperatures that are made possible by using the oxidation system in accordance with an embodiment of the present invention will now be discussed in more detail.

Обращаясь теперь к фиг.28, для количественного определения градиентов концентраций реагентов, существующих в реакционной среде 36 во время окисления в барботажной колонне реакторного типа 20, весь объем реакционной среды 36 может теоретически быть разделен на 30 дискретных горизонтальных участков равного объема. Фиг.28 иллюстрирует концепцию деления реакционной среды 36 на 30 дискретных горизонтальных участков равного объема. За исключением самого высокого и самого нижнего горизонтальных участков, каждый горизонтальный участок представляет собой дискретный объем, ограниченный сверху и снизу воображаемыми горизонтальными плоскостями и ограниченный на своих сторонах стенкой реактора 20. Самый высокий горизонтальный участок ограничен на своей нижней части воображаемой горизонтальной плоскостью, а на своей верхней части верхней поверхностью реакционной среды 36. Самый нижний горизонтальный участок ограничен на своей верхней части воображаемой горизонтальной плоскостью, а на своей нижней части нижней частью корпуса. После того как реакционная среда 36 теоретически разделяется на 30 дискретных горизонтальных участков равного объема, затем может быть определена усредненная по времени и усредненная по объему концентрация каждого горизонтального участка. Отдельный горизонтальный участок, имеющий максимальную концентрацию из всех 30 горизонтальных участков, может идентифицироваться как "горизонтальный участок C-max". Отдельный горизонтальный участок, расположенный выше горизонтального участка C-max и имеющий минимальную концентрацию из всех горизонтальных участков, расположенных выше горизонтального участка C-max, может идентифицироваться как "горизонтальный участок C-min". Градиент концентраций по высоте затем может быть вычислен как отношение концентрации в горизонтальном участке C-max к концентрации в горизонтальном участке C-min.Turning now to FIG. 28, to quantify the concentration gradients of reactants existing in reaction medium 36 during oxidation in a bubble column reactor type 20, the entire volume of reaction medium 36 can theoretically be divided into 30 discrete horizontal sections of equal volume. 28 illustrates the concept of dividing the reaction medium 36 into 30 discrete horizontal sections of equal volume. With the exception of the highest and lowest horizontal sections, each horizontal section is a discrete volume bounded above and below by imaginary horizontal planes and bounded on its sides by the wall of the reactor 20. The highest horizontal section is bounded on its lower part by an imaginary horizontal plane, and on its the upper part of the upper surface of the reaction medium 36. The lowest horizontal portion is bounded on its upper part imagined horizontally th plane, and on its lower part the lower part of the body. After the reaction medium 36 is theoretically divided into 30 discrete horizontal sections of equal volume, then the time-averaged and volume-averaged concentration of each horizontal section can be determined. A single horizontal section having a maximum concentration of all 30 horizontal sections can be identified as a “C-max horizontal section”. A single horizontal section located above the horizontal C-max section and having a minimum concentration of all horizontal sections located above the C-max horizontal section can be identified as a "C-min horizontal section". The concentration gradient over height can then be calculated as the ratio of the concentration in the horizontal section C-max to the concentration in the horizontal section C-min.

Относительно количественного определения градиента концентрации кислорода, когда реакционная среда 36 теоретически разделяется на 30 дискретных горизонтальных участков равного объема, горизонтальный участок O2-max идентифицируется как имеющий максимальную концентрацию кислорода из всех 30 горизонтальных участков, а горизонтальный участок O2-min идентифицируется как имеющий минимальную концентрацию кислорода из горизонтальных участков, расположенных выше горизонтальных участков O2-max. Концентрации кислорода горизонтальных участков измеряются в газовой фазе реакционной среды 36 как усредненная по времени и усредненная по объему мольная концентрация во влажном состоянии. Является предпочтительным, чтобы отношение концентраций кислорода горизонтального участка O2-max к концентрации кислорода в горизонтальном участке O2-min находилась в пределах примерно от 2:1 примерно до 25:1, более предпочтительно в пределах примерно от 3:1 примерно до 15:1, а наиболее предпочтительно в пределах от 4:1 до 10:1.Regarding the quantitative determination of the oxygen concentration gradient, when the reaction medium 36 is theoretically divided into 30 discrete horizontal sections of equal volume, the horizontal O 2 -max section is identified as having the maximum oxygen concentration of all 30 horizontal sections, and the horizontal O 2 -min section is identified as having the minimum the oxygen concentration from the horizontal sections located above the horizontal sections O 2 -max. The oxygen concentrations of the horizontal sections are measured in the gas phase of the reaction medium 36 as a time-averaged and volume-averaged mole concentration in the wet state. It is preferable that the ratio of the oxygen concentrations of the horizontal O 2 -max portion to the oxygen concentration in the horizontal O 2 -min portion be in the range of about 2: 1 to about 25: 1, more preferably in the range of about 3: 1 to about 15: 1, and most preferably in the range from 4: 1 to 10: 1.

Как правило, горизонтальный участок O2-max будет располагаться вблизи нижней части реакционной среды 36, в то время как горизонтальный участок O2-min будет располагаться вблизи верхней части реакционной среды 36. Предпочтительно, горизонтальный участок O2-min представляет собой один из 5 самых верхних горизонтальных участков, из 30 дискретных горизонтальных участков. Наиболее предпочтительно, горизонтальный участок O2-min представляет собой самый верхний участок из 30 дискретных горизонтальных участков, как иллюстрируется на фиг.28. Предпочтительно, горизонтальный участок O2-max представляет собой один из 10 самых нижних горизонтальных участков, из 30 дискретных горизонтальных участков. Наиболее предпочтительно, горизонтальный участок O2-max представляет собой один из 5 самых нижних горизонтальных участков, из 30 дискретных горизонтальных участков. Например, фиг.28 иллюстрирует горизонтальный участок O2-max как третий горизонтальный участок от нижней части реактора 20. Является предпочтительным, чтобы вертикальное расстояние между горизонтальными участками O2-min и O2-max составляло, по меньшей мере, примерно 2W, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 4W, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 6W. Является предпочтительным, чтобы вертикальное расстояние между горизонтальными участками O2-min и O2-max составляло, по меньшей мере, примерно 0,2H, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 0,4H, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 0,6H.Typically, the horizontal portion of O 2 -max will be located near the bottom of the reaction medium 36, while the horizontal portion of O 2 -min will be located near the top of the reaction medium 36. Preferably, the horizontal portion of O 2 -min is one of 5 the highest horizontal sections, of 30 discrete horizontal sections. Most preferably, the horizontal portion O 2 -min is the uppermost portion of 30 discrete horizontal portions, as illustrated in FIG. 28. Preferably, the horizontal portion O 2 -max is one of the 10 lowest horizontal portions of the 30 discrete horizontal portions. Most preferably, the horizontal portion O 2 -max is one of the 5 lowest horizontal portions of the 30 discrete horizontal portions. For example, FIG. 28 illustrates the horizontal portion of O 2 -max as the third horizontal portion from the bottom of reactor 20. It is preferred that the vertical distance between the horizontal portions of O 2 -min and O 2 -max be at least about 2W, more preferably at least about 4W, and most preferably at least 6W. It is preferred that the vertical distance between the horizontal portions of O 2 -min and O 2 -max is at least about 0.2H, more preferably at least about 0.4H, and most preferably at least 0 , 6H.

Усредненная по времени и усредненная по объему концентрация кислорода во влажном состоянии для горизонтального участка O2-min предпочтительно находится в пределах примерно от 0,1 примерно до 3% мол., более предпочтительно в пределах примерно от 0,3 примерно до 2% мол., а наиболее предпочтительно в пределах от 0,5 до 1,5% мол. Усредненная по времени и усредненная по объему концентрация кислорода горизонтального участка O2-max предпочтительно находится в пределах примерно от 4 примерно до 20% мол., более предпочтительно в пределах примерно от 5 примерно до 15% мол., а наиболее предпочтительно в пределах от 6 до 12% мол. Усредненная по времени концентрация кислорода, в сухом состоянии, в газообразном выходящем потоке, высвобождаемом из реактора 20 через выход для газа 40, предпочтительно находится в пределах примерно от 0,5 примерно до 9% мол., более предпочтительно в пределах примерно от 1 примерно до 7% мол., а наиболее предпочтительно в пределах от 1,5 до 5% мол.The time averaged and volume averaged wet oxygen concentration for the horizontal O 2 -min portion is preferably in the range of about 0.1 to about 3 mol%, more preferably in the range of about 0.3 to about 2 mol%. and most preferably in the range from 0.5 to 1.5 mol%. The time-averaged and volume-averaged oxygen concentration of the horizontal O 2 -max portion is preferably in the range of about 4 to about 20 mol%, more preferably in the range of about 5 to about 15 mol%, and most preferably in the range of 6 up to 12 mol% The time-averaged oxygen concentration, in the dry state, in the gaseous effluent released from the reactor 20 through the gas outlet 40, is preferably in the range of about 0.5 to about 9 mol%, more preferably in the range of about 1 to about 7 mol%, and most preferably in the range from 1.5 to 5 mol%.

Поскольку концентрация кислорода сильно затухает по направлению к верхней части реакционной среды 36, является желательным, чтобы потребность в кислороде в верхней части реакционной среды 36 уменьшалась. Это пониженная потребность в кислороде вблизи верхней части реакционной среды 36 может достигаться посредством создания градиента концентрации окисляемого соединения по высоте (например, параксилола), где минимальная концентрация окисляемого соединения находится вблизи верхней части реакционной среды 36.Since the oxygen concentration attenuates strongly towards the upper part of the reaction medium 36, it is desirable that the oxygen demand in the upper part of the reaction medium 36 is reduced. This reduced oxygen demand near the top of the reaction medium 36 can be achieved by creating a height gradient of the concentration of the oxidizable compound (for example, paraxylene), where the minimum concentration of the oxidizable compound is near the top of the reaction medium 36.

Относительно количественного определения градиента концентрации окисляемого соединения (например, параксилола), когда реакционная среда 36 теоретически разделяется на 30 дискретных горизонтальных участков равного объема, горизонтальный участок OC-max идентифицируется как имеющий максимальную концентрацию окисляемого соединения из всех 30 горизонтальных участков и горизонтальный участок OC-min идентифицируется как имеющий минимальную концентрацию окисляемого соединения, из горизонтальных участков, расположенных выше горизонтального участка OC-max. Концентрации окисляемого соединения горизонтальных участков измеряются в жидкой фазе по отношению к усредненной по времени и усредненной по объему массовой доле. Является предпочтительным, чтобы отношение концентрации окисляемого соединения горизонтального участка OC-max к концентрации окисляемого соединения горизонтального участка OC-min было большим, примерно, чем 5:1, более предпочтительно, большим, примерно, чем 10:1, еще более предпочтительно, большим, примерно, чем 20:1, и наиболее предпочтительно, находилось в пределах от 40:1 до 1000:1.Regarding the quantitative determination of the concentration gradient of an oxidizable compound (e.g., paraxylene), when the reaction medium 36 is theoretically divided into 30 discrete horizontal sections of equal volume, the horizontal section OC-max is identified as having the maximum concentration of the oxidizable compound from all 30 horizontal sections and the horizontal section OC-min identified as having a minimum concentration of oxidizable compound, from horizontal sections located above the horizontal stka OC-max. The concentrations of the oxidizable compound of the horizontal sections are measured in the liquid phase with respect to the time-averaged and volume-averaged mass fraction. It is preferable that the ratio of the concentration of the oxidizable compound of the horizontal portion OC-max to the concentration of the oxidizable compound of the horizontal portion OC-min is greater than about 5: 1, more preferably large, about 10: 1, even more preferably large more than about 20: 1, and most preferably, ranged from 40: 1 to 1000: 1.

Как правило, горизонтальный участок OC-max будет располагаться вблизи нижней части реакционной среды 36, в то время как горизонтальный участок OC-min будет располагаться вблизи верхней части реакционной среды 36. Предпочтительно, горизонтальный участок OC-min представляет собой один из 5 самых верхних горизонтальных участков, из 30 дискретных горизонтальных участков. Наиболее предпочтительно, горизонтальный участок OC-min представляет собой самый верхний из 30 дискретных горизонтальных участков, как иллюстрируется на фиг.28. Предпочтительно, горизонтальный участок OC-max представляет собой один из 10 самых нижних горизонтальных участков, из 30 дискретных горизонтальных участков. Наиболее предпочтительно, горизонтальный участок OC-max представляет собой один из 5 самых нижних горизонтальных участков, из 30 дискретных горизонтальных участков. Например, фиг.28 иллюстрирует горизонтальный участок OC-max как пятый горизонтальный участок от нижней части реактора 20. Является предпочтительным, чтобы вертикальное расстояние между горизонтальными участками OC-min и OC-max составляло, по меньшей мере, примерно 2W, где "W" представляет собой максимальную ширину реакционной среды 36. Более предпочтительно, вертикальное расстояние между горизонтальными участками OC-min и OC-max составляет, по меньшей мере, примерно 4W, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 6W. Для данной высоты "H" реакционной среды 36, является предпочтительным, чтобы вертикальное расстояние между горизонтальными участками OC-min и OC-max составляло, по меньшей мере, примерно 0,2H, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 0,4H, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 0,6H.Typically, the horizontal portion of OC-max will be located near the bottom of the reaction medium 36, while the horizontal portion of OC-min will be located near the top of the reaction medium 36. Preferably, the horizontal portion of OC-min is one of the 5 topmost horizontal plots of 30 discrete horizontal plots. Most preferably, the horizontal portion OC-min is the uppermost of the 30 discrete horizontal portions, as illustrated in FIG. 28. Preferably, the horizontal portion of the OC-max is one of the 10 lowest horizontal sections of the 30 discrete horizontal sections. Most preferably, the horizontal portion of OC-max is one of the 5 lowest horizontal sections of the 30 discrete horizontal sections. For example, FIG. 28 illustrates the horizontal portion of OC-max as the fifth horizontal portion from the bottom of reactor 20. It is preferred that the vertical distance between the horizontal portions of OC-min and OC-max be at least about 2W, where “W” represents the maximum width of the reaction medium 36. More preferably, the vertical distance between the horizontal sections OC-min and OC-max is at least about 4W, and most preferably at least 6W. For a given height “H” of the reaction medium 36, it is preferable that the vertical distance between the horizontal sections OC-min and OC-max be at least about 0.2H, more preferably at least about 0.4H, and most preferably at least 0.6H.

Усредненная по времени и усредненная по объему концентрация окисляемого соединения (например, параксилола) в жидкой фазе горизонтального участка OC-min предпочтительно является меньшей, примерно, чем 5000 м.д. мас., более предпочтительно, меньшей, примерно, чем 2000 м.д. мас., еще более предпочтительно, меньшей, примерно, чем 400 м.д. мас., и наиболее предпочтительно находится в пределах от 1 м.д. мас. до 100 м.д. мас. Усредненная по времени и усредненная по объему концентрация окисляемого соединения в жидкой фазе горизонтального участка OC-max предпочтительно находится в пределах примерно от 100 м.д. мас. примерно до 10000 м.д. мас., более предпочтительно, в пределах примерно от 200 м.д. мас. примерно до 5000 м.д. мас., и наиболее предпочтительно в пределах от 500 м.д. мас. до 3000 м.д. мас.The time-averaged and volume-averaged concentration of an oxidizable compound (e.g., paraxylene) in the liquid phase of the horizontal section OC-min is preferably less than about 5000 ppm. wt., more preferably, less than about 2000 ppm. wt., even more preferably, less than about 400 ppm. wt., and most preferably is in the range from 1 ppm. wt. up to 100 ppm wt. The time-averaged and volume-averaged concentration of the oxidizable compound in the liquid phase of the horizontal section OC-max is preferably in the range of about 100 ppm. wt. up to about 10,000 ppm wt., more preferably, in the range of about 200 ppm. wt. up to about 5000 ppm wt., and most preferably in the range of 500 ppm wt. up to 3000 ppm wt.

Хотя является предпочтительным, чтобы барботажная колонна реакторного типа 20 обеспечивала градиенты по высоте концентрации окисляемого соединения, является также предпочтительным, чтобы объемный процент реакционной среды 36, имеющий концентрацию окисляемого соединения в жидкой фазе выше 1000 м.д. мас., сводился к минимуму. Предпочтительно, усредненный по времени объемный процент реакционной среды 36, имеющий концентрацию окисляемого соединения в жидкой фазе выше 1000 м.д. мас., меньше, примерно, чем 9%, более предпочтительно, меньше, примерно, чем 6%, и наиболее предпочтительно, меньше, чем 3%. Предпочтительно, усредненный по времени объемный процент реакционной среды 36, имеющий концентрацию окисляемого соединения в жидкой фазе выше 2,500 м.д. мас., меньше, примерно, чем 1,5%, более предпочтительно, меньше, примерно, чем 1%, и наиболее предпочтительно, меньше, чем 0,5%. Предпочтительно, усредненный по времени объемный процент реакционной среды 36, имеющий концентрацию окисляемого соединения в жидкой фазе выше 10000 м.д. мас., меньше, примерно, чем 0,3%, более предпочтительно, меньше, примерно, чем 0,1%, и наиболее предпочтительно, меньше, чем 0,03%. Предпочтительно, усредненный по времени объемный процент реакционной среды 36, имеющий концентрацию окисляемого соединения в жидкой фазе выше 25000 м.д. мас., меньше, примерно, чем 0,03%, более предпочтительно меньше, примерно, чем 0,015%, и наиболее предпочтительно, меньше, чем 0,007%. Авторы отмечают, что объем реакционной среды 36, имеющий повышенные уровни окисляемого соединения, не должен обязательно лежать в едином сплошном объеме. Во многих случаях хаотические структуры потока в емкости барботажной колонны реакторного типа образуют одновременно две или несколько сплошных, но отделенных друг от друга частей реакционной среды 36, имеющих повышенные уровни содержания окисляемого соединения. В каждом случае использования усреднения по времени, все такие сплошные, но отделенные друг от друга объемы, большие, чем 0,0001% об. от реакционной среды в целом, складываются вместе для определения общего объема, имеющего повышенные уровни концентрации окисляемого соединения в жидкой фазе.Although it is preferable that the bubble column reactor 20 provides gradients in height of the concentration of the oxidizable compound, it is also preferred that the volume percent of the reaction medium 36 having a concentration of the oxidizable compound in the liquid phase is higher than 1000 ppm. wt., was minimized. Preferably, a time-averaged volume percent of reaction medium 36 having a concentration of an oxidizable compound in the liquid phase above 1000 ppm. wt., less than about 9%, more preferably less than about 6%, and most preferably less than 3%. Preferably, a time-averaged volume percent of reaction medium 36 having a concentration of an oxidizable compound in a liquid phase above 2,500 ppm. wt., less than about 1.5%, more preferably less than about 1%, and most preferably less than 0.5%. Preferably, a time-averaged volume percent of reaction medium 36 having a concentration of an oxidizable compound in the liquid phase above 10,000 ppm. wt., less than about 0.3%, more preferably less than about 0.1%, and most preferably less than 0.03%. Preferably, a time-averaged volume percent of reaction medium 36 having a concentration of an oxidizable compound in a liquid phase above 25,000 ppm. wt., less than about 0.03%, more preferably less than about 0.015%, and most preferably less than 0.007%. The authors note that the volume of the reaction medium 36, having elevated levels of the oxidizable compound, does not have to lie in a single continuous volume. In many cases, the chaotic structure of the stream in the vessel of the bubble column reactor type simultaneously form two or more solid, but separated from each other parts of the reaction medium 36 having elevated levels of oxidizable compounds. In each case, the use of time averaging, all such continuous, but separated from each other volumes, greater than 0.0001% vol. from the reaction medium as a whole, are added together to determine the total volume having elevated levels of the concentration of the oxidizable compound in the liquid phase.

В дополнение к градиентам концентрации кислорода и окисляемого соединения, обсуждаемым выше, является предпочтительным, чтобы в реакционной среде 36 существовал градиент температуры. Обращаясь опять к фиг.28, этот градиент температуры может быть количественно определен способом, подобным градиентам концентрации, посредством теоретического разделения реакционной среды 36 на 30 дискретных горизонтальных участков равного объема и измерения усредненной по времени и усредненной по объему температуры каждого участка. Горизонтальный участок с самой низкой температурой из самых нижних 15 горизонтальных участков затем может быть идентифицирован как горизонтальный участок T-мин, и горизонтальный участок, расположенный выше горизонтального участка T-мин, и имеющий температуру, максимальную среди всех участков выше горизонтального участка T-мин, может затем быть идентифицирован как "горизонтальный участок T-макс". Является предпочтительным, чтобы температура горизонтального участка T-макс была, по меньшей мере, примерно на 1°C выше, чем температура горизонтального участка T-мин. Более предпочтительно, температура горизонтального участка T-макс выше, в пределах примерно от 1,25 примерно до 12°C, чем температура горизонтального участка T-мин. Наиболее предпочтительно, температура горизонтального участка T-макс выше, в пределах от 2 до 8°C, чем температура горизонтального участка T-мин. Температура горизонтального участка T-макс предпочтительно находится в пределах примерно от 125 примерно до 200°C, более предпочтительно, в пределах примерно от 140 примерно до 180°C, и наиболее предпочтительно, в пределах от 150 до 170°C.In addition to the oxygen and oxidation concentration gradients discussed above, it is preferred that a temperature gradient exist in reaction medium 36. Referring again to FIG. 28, this temperature gradient can be quantified in a manner similar to concentration gradients, by theoretically dividing the reaction medium 36 into 30 discrete horizontal sections of equal volume and measuring the temperature averaged over time and volume averaged over each section. The horizontal section with the lowest temperature of the bottom 15 horizontal sections can then be identified as a horizontal section of T-min, and a horizontal section located above the horizontal section of T-min, and having a temperature maximum of all sections above the horizontal section of T-min, can then be identified as a "T-max horizontal section". It is preferred that the temperature of the horizontal T-max portion is at least about 1 ° C higher than the temperature of the horizontal T-min portion. More preferably, the temperature of the horizontal T-max portion is higher, in the range of about 1.25 to about 12 ° C, than the temperature of the horizontal T-min portion. Most preferably, the temperature of the horizontal portion of T-max is higher, in the range of 2 to 8 ° C, than the temperature of the horizontal portion of T-min. The temperature of the T-max horizontal portion is preferably in the range of about 125 to about 200 ° C, more preferably in the range of about 140 to about 180 ° C, and most preferably in the range of 150 to 170 ° C.

Как правило, горизонтальный участок T-макс будет располагаться вблизи центра реакционной среды 36, в то время как горизонтальный участок T-мин будет располагаться вблизи нижней части реакционной среды 36. Предпочтительно, горизонтальный участок T-мин представляет собой один из 10 самых нижних горизонтальных участков, из 15 самых нижних горизонтальных участков. Наиболее предпочтительно, горизонтальный участок T-мин представляет собой один из 5 самых нижних горизонтальных участков, из 15 самых нижних горизонтальных участков. Например, фиг.28 иллюстрирует горизонтальный участок T-мин как второй горизонтальный участок снизу в реакторе 20. Предпочтительно, горизонтальный участок T-макс представляет собой один из 20 средних горизонтальных участков, из 30 дискретных горизонтальных участков. Наиболее предпочтительно, горизонтальный участок T-мин представляет собой один из 14 средних горизонтальных участков, из 30 дискретных горизонтальных участков. Например, фиг.28 иллюстрирует горизонтальный участок T-макс как двадцатый горизонтальный участок снизу реактора 20 (то есть один из средних 10 горизонтальных участков). Является предпочтительным, чтобы вертикальное расстояние между горизонтальными участками T-мин и T-макс составляло, по меньшей мере, примерно 2W, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 4W, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 6W. Является предпочтительным, чтобы вертикальное расстояние между горизонтальными участками T-мин и T-макс составляло, по меньшей мере, примерно 0,2H, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 0,4H, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 0,6H.Typically, the horizontal T-max section will be located near the center of the reaction medium 36, while the horizontal T-min section will be located near the bottom of the reaction medium 36. Preferably, the horizontal T-min section is one of the 10 lowest horizontal sections , of the 15 lowest horizontal sections. Most preferably, the T-min horizontal portion is one of the 5 lowest horizontal sections, of the 15 lowest horizontal sections. For example, FIG. 28 illustrates a T-min horizontal portion as a second horizontal bottom portion in the reactor 20. Preferably, the T-max horizontal portion is one of 20 middle horizontal portions of 30 discrete horizontal portions. Most preferably, the horizontal T-min section is one of 14 average horizontal sections, out of 30 discrete horizontal sections. For example, FIG. 28 illustrates the T-max horizontal portion as the twentieth horizontal portion from the bottom of the reactor 20 (i.e., one of the middle 10 horizontal sections). It is preferred that the vertical distance between the horizontal sections of T-min and T-max is at least about 2W, more preferably at least about 4W, and most preferably at least 6W. It is preferred that the vertical distance between the horizontal sections of T-min and T-max is at least about 0.2H, more preferably at least about 0.4H, and most preferably at least 0.6H .

Как обсуждалось выше, когда имеется градиент по высоте температуры в реакционной среде 36, может быть преимущественным извлечение реакционной среды 36 в приподнятом положении, где температура реакционной среды является самой высокой, в особенности когда извлеченный продукт подвергается последующей дополнительной переработке при более высокой температуре. Таким образом, когда реакционная среда 36 извлекается из реакционной зоны 28 через один или несколько приподнятых выходов, как иллюстрируется на фиг. 19 и 20, является предпочтительным, чтобы приподнятый по высоте выход (выходы) располагался вблизи горизонтального участка T-макс. Предпочтительно, приподнятый по высоте выход располагается в пределах 10 горизонтальных участков от горизонтального участка T-макс, более предпочтительно в пределах 5 горизонтальных участков от горизонтального участка T-макс, и наиболее предпочтительно в пределах 2 горизонтальных участков от горизонтального участка T-макс.As discussed above, when there is a gradient in height of temperature in the reaction medium 36, it may be advantageous to extract the reaction medium 36 in an elevated position where the temperature of the reaction medium is the highest, especially when the recovered product is subjected to further post-processing at a higher temperature. Thus, when the reaction medium 36 is removed from the reaction zone 28 through one or more elevated outlets, as illustrated in FIG. 19 and 20, it is preferable that the elevated outlet (s) be located near the horizontal T-max portion. Preferably, the elevated outlet is located within 10 horizontal sections of the T-max horizontal section, more preferably within 5 horizontal sections of the T-max horizontal section, and most preferably within 2 horizontal sections of the T-max horizontal section.

Теперь отметим, что многие особенности настоящего изобретения, описываемые здесь, могут использоваться в системах с множеством реакторов окисления, а не только в системах, использующих один реактор окисления. В дополнение к этому определенные особенности настоящего изобретения, описываемые здесь, могут использоваться в реакторах с мешалкой и/или реакторах окисления с перемешиванием потоком, а не только в барботажных реакторах смешения (то есть барботажных колоннах реакторного типа). Например, авторы обнаружили определенные преимущества, связанные со ступенчатым изменением/плавным изменением концентрации кислорода и/или скорости расходования кислорода в реакционной среде. Преимущества, реализуемые посредством ступенчатого изменения концентрации/расхода кислорода в реакционной среде, могут быть реализованы независимо от того, содержится ли весь объем реакционной среды в одной емкости или во множестве емкостей. Кроме того, преимущества, реализуемые посредством ступенчатого изменения концентрации/расхода кислорода в реакционной среде, могут быть реализованы независимо от того, является ли реактор (емкостным) с механическим перемешиванием, с перемешиванием потоком и/или барботажно перемешиваемым.Now, we note that many of the features of the present invention described herein can be used in systems with multiple oxidation reactors, and not only in systems using a single oxidation reactor. In addition, certain features of the present invention described herein can be used in agitated reactors and / or flow stirred oxidation reactors, and not just in mixing bubble reactors (i.e. reactor type bubblers). For example, the authors found certain advantages associated with a stepwise change / smooth change in oxygen concentration and / or oxygen consumption rate in the reaction medium. The advantages realized by stepwise changing the concentration / flow rate of oxygen in the reaction medium can be realized regardless of whether the entire volume of the reaction medium is contained in one vessel or in multiple vessels. In addition, the advantages realized by stepwise changing the concentration / flow rate of oxygen in the reaction medium can be realized regardless of whether the reactor is (capacitive) with mechanical stirring, with stirring with a stream and / or bubbled mixing.

Один из способов количественного определения уровня ступенчатого изменения концентрации и/или скорости расходования кислорода в реакционной среде заключается в сравнении двух или нескольких отдельных 20% сплошных объемов реакционной среды. Эти 20% сплошные объемы не должны обязательно быть определены посредством любой конкретной формы.One way to quantify the level of a stepwise change in the concentration and / or rate of oxygen consumption in the reaction medium is to compare two or more separate 20% of the continuous volumes of the reaction medium. These 20% continuous volumes need not be determined by any particular form.

Однако каждый 20% сплошной объем должен быть сформирован из сплошного отдельного объема реакционной среды (то есть каждый объем является "сплошным"), и 20% сплошные объемы не должны перекрываться друг с другом (то есть объемы являются "отдельными"). Фиг. 29-31 иллюстрируют, что эти отдельные 20% сплошные объемы могут располагаться в одном и том же реакторе (фиг.29) или во множестве реакторов (фиг. 30 и 31). Отметим, что реакторы, иллюстрируемые на фиг. 29-31, могут представлять собой механически перемешиваемые, перемешиваемые потоком и/или барботажно перемешиваемые реакторы. В одном из вариантов осуществления является предпочтительным, чтобы реакторы, иллюстрируемые на фиг. 29-31, представляли собой барботажно перемешиваемые реакторы (то есть барботажные колонны реакторного типа).However, each 20% continuous volume must be formed from a continuous separate volume of the reaction medium (that is, each volume is “continuous”), and 20% continuous volumes must not overlap with each other (that is, the volumes are “separate”). FIG. 29-31 illustrate that these individual 20% continuous volumes can be located in the same reactor (FIG. 29) or in multiple reactors (FIGS. 30 and 31). Note that the reactors illustrated in FIG. 29-31 may be mechanically agitated, flow agitated, and / or bubble agitated reactors. In one embodiment, it is preferred that the reactors illustrated in FIG. 29-31, were bubbler reactors (i.e., bubble column reactors).

Обращаясь теперь к фиг.29, реактор 20 иллюстрируется как содержащий реакционную среду 36. Реакционная среда 36 включает в себя первый отдельный 20% сплошной объем 37 и второй отдельный 20% сплошной объем 39.Turning now to FIG. 29, reactor 20 is illustrated as containing a reaction medium 36. The reaction medium 36 includes a first separate 20% continuous volume 37 and a second separate 20% continuous volume 39.

Обращаясь теперь к фиг.30, система из множества реакторов иллюстрируется как содержащая первый реактор 720a и второй реактор 720b. Реакторы 720a,b вместе содержат общий объем реакционной среды 736. Первый реактор 720a содержит первую часть реакционной среды 736a, в то время как второй реактор 720b содержит вторую часть реакционной среды 736b. Первый отдельный 20% сплошной объем 737 реакционной среды 736 показан как являющийся определенным внутри первого реактора 720a, в то время как второй отдельный 20% сплошной объем 739 реакционной среды 736 показан как являющийся определенным внутри второго реактора 720b.Turning now to FIG. 30, a plurality of reactors is illustrated as comprising a first reactor 720a and a second reactor 720b. The reactors 720a, b together contain the total volume of the reaction medium 736. The first reactor 720a contains the first part of the reaction medium 736a, while the second reactor 720b contains the second part of the reaction medium 736b. The first separate 20% continuous volume 737 of the reaction medium 736 is shown to be defined inside the first reactor 720a, while the second separate 20% continuous volume 739 of the reaction medium 736 is shown to be defined inside the second reactor 720b.

Обращаясь теперь к фиг.31, система из множества реакторов иллюстрируется как содержащая первый реактор 820a, второй реактор 820b и третий реактор 820c. Реакторы 820a,b,c вместе содержат общий объем реакционной среды 836. Первый реактор 820a содержит первую часть реакционной среды 836a; второй реактор 820b содержит вторую часть реакционной среды 836b; и третий реактор 820c содержит третью часть реакционной среды 836c. Первый отдельный 20% сплошной объем 837 реакционной среды 836 показан как являющийся определенным внутри первого реактора 820a; второй отдельный 20% сплошной объем 839 реакционной среды 836 показан как являющийся определенным внутри второго реактора 820b; и третий отдельный 20% сплошной объем 841 реакционной среды 836 показан как являющийся определенным внутри третьего реактора 820c.Turning now to FIG. 31, a plurality of reactors is illustrated as comprising a first reactor 820a, a second reactor 820b, and a third reactor 820c. Reactors 820a, b, c together comprise a total volume of reaction medium 836. The first reactor 820a contains a first portion of reaction medium 836a; the second reactor 820b comprises a second portion of the reaction medium 836b; and the third reactor 820c contains a third of the reaction medium 836c. A first separate 20% continuous volume 837 of reaction medium 836 is shown as being defined inside the first reactor 820a; a second separate 20% continuous volume 839 of reaction medium 836 is shown as being defined inside the second reactor 820b; and a third separate 20% continuous volume 841 of reaction medium 836 is shown as being defined inside the third reactor 820c.

Ступенчатое изменение доступности кислорода в реакционной среде может быть количественно определено посредством упоминания 20% сплошного объема реакционной среды, имеющей наиболее избыточную молярную фракцию кислорода в газовой фазе, и посредством упоминания 20% сплошного объема реакционной среды, имеющего наиболее истощенную мольную фракцию кислорода в газовой фазе. В газовой фазе отдельного 20% сплошного объема реакционной среды, содержащего самую высокую концентрацию кислорода в газовой фазе, усредненная по времени и по объему концентрация кислорода, во влажном состоянии, предпочтительно находится в пределах примерно от 3 примерно до 18% мол., более предпочтительно в пределах примерно от 3,5 примерно до 14% мол., и наиболее предпочтительно в пределах от 4 до 10% мол. В газовой фазе отдельного 20% сплошного объема реакционной среды, содержащего самую низкую концентрацию кислорода в газовой фазе, усредненная по времени и усредненная по объему концентрация кислорода, во влажном состоянии, предпочтительно находится в пределах примерно от 0,3 примерно до 5% мол., более предпочтительно, в пределах примерно от 0,6 примерно до 4% мол., и наиболее предпочтительно, в пределах от 0,9 до 3% мол. Более того, отношение усредненной по времени и усредненной по объему концентрации кислорода, во влажном состоянии, в наиболее избыточном 20% сплошном объеме реакционной среды, по сравнению с наиболее истощенным 20% сплошным объемом реакционной среды, предпочтительно находится в пределах примерно от 1,5:1 примерно до 20:1, более предпочтительно в пределах примерно от 2:1 примерно до 12:1, и наиболее предпочтительно в пределах от 3:1 до 9:1.A step change in the availability of oxygen in the reaction medium can be quantified by mentioning a 20% continuous volume of the reaction medium having the most excess molar fraction of oxygen in the gas phase, and by referring to a 20% continuous volume of the reaction medium having the most depleted molar fraction of oxygen in the gas phase. In the gas phase of a separate 20% continuous volume of the reaction medium containing the highest concentration of oxygen in the gas phase, the concentration of oxygen averaged over time and volume, in the wet state, is preferably in the range of about 3 to about 18 mol%, more preferably in the range of about 3.5 to about 14 mol%, and most preferably in the range of 4 to 10 mol%. In the gas phase of a single 20% continuous volume of the reaction medium containing the lowest concentration of oxygen in the gas phase, time averaged and volume averaged oxygen concentration, in the wet state, preferably is in the range of about 0.3 to about 5 mol%, more preferably, in the range of about 0.6 to about 4 mol%, and most preferably, in the range of 0.9 to 3 mol%. Moreover, the ratio of the time-averaged and volume-averaged oxygen concentration, in the wet state, in the most excess 20% continuous volume of the reaction medium, compared to the most depleted 20% continuous volume of the reaction medium, is preferably in the range of about 1.5: 1 to about 20: 1, more preferably in the range of about 2: 1 to about 12: 1, and most preferably in the range of 3: 1 to 9: 1.

Ступенчатое изменение скорости расходования кислорода в реакционной среде может быть количественно определено в терминах STR по кислороду, изначально описанной выше. STR по кислороду описана ранее в общем смысле (то есть с точки зрения средней STR по кислороду реакционной среды в целом); однако STR по кислороду может также быть рассмотрена в локальном смысле (то есть для части реакционной среды), для количественного определения ступенчатого изменения скорости расходования кислорода в реакционной среде.The stepwise change in the rate of oxygen consumption in the reaction medium can be quantified in terms of oxygen oxygen STR, originally described above. The oxygen STR is previously described in the general sense (that is, from the point of view of the average oxygen STR for the reaction medium as a whole); however, an oxygen STR can also be considered in the local sense (i.e., for a part of the reaction medium) to quantify the stepwise change in the rate of oxygen consumption in the reaction medium.

Авторы обнаружили, что является наиболее предпочтительным для использования вызывать изменение STR по кислороду в реакционной среде в сочетании с желательными градиентами, описываемыми здесь по отношению к давлению в реакционной среде и к мольной доле молекулярного кислорода в газовой фазе реакционной среды. Таким образом, является предпочтительным, чтобы отношение STR по кислороду первого отдельного 20% сплошного объема реакционной среды по сравнению с STR по кислороду второго отдельного 20% сплошного объема реакционной среды находилось в пределах примерно от 1,5:1 примерно до 20:1, более предпочтительно в пределах примерно от 2:1 примерно до 12:1, и наиболее предпочтительно в пределах от 3:1 до 9:1. В одном из вариантов осуществления "первый отдельный 20% сплошной объем" располагается ближе, чем "второй отдельный 20% сплошной объем", к положению, где молекулярный кислород изначально вводится в реакционную среду. Эти большие градиенты STR по кислороду являются желательными, независимо от того, содержится ли реакционная среда частичного окисления в барботажной колонне реакторного типа окисления или в любом другом типе реакционной емкости, в которой создаются градиенты давления и/или мольной доли молекулярного кислорода в газовой фазе реакционной среды (например, в механически перемешиваемой емкости, имеющей множество вертикально расположенных перемешиваемых зон, получаемых посредством использования множества импеллеров, имеющих сильный радиальный поток, возможно расширяемый посредством, в целом, горизонтальных узлов дефлекторов, с восходящим потоком окислителя, как правило, снизу вверх от входа вблизи нижней части реакционной емкости, несмотря на то, что значительное обратное перемешивание потока окислителя может происходить в пределах каждой вертикально расположенной зоны перемешивания и что некоторое обратное перемешивание потока окислителя может происходить между соседними расположенными вертикально зонами перемешивания). То есть, когда имеется градиент давления и/или мольной доли молекулярного кислорода в газовой фазе реакционной среды, как обнаружили авторы, является желательным создание подобного градиента химического расходования растворенного кислорода с помощью средств, описываемых здесь.The authors found that it is most preferable to use to cause a change in STR in oxygen in the reaction medium in combination with the desired gradients described here with respect to the pressure in the reaction medium and to the molar fraction of molecular oxygen in the gas phase of the reaction medium. Thus, it is preferable that the ratio of STR for oxygen of the first separate 20% of the continuous volume of the reaction medium compared to STR for oxygen of the second separate 20% of the continuous volume of the reaction medium is in the range from about 1.5: 1 to about 20: 1, more preferably in the range of about 2: 1 to about 12: 1, and most preferably in the range of 3: 1 to 9: 1. In one embodiment, the “first separate 20% continuous volume” is closer than the “second separate 20% continuous volume” to the position where molecular oxygen is initially introduced into the reaction medium. These large oxygen oxygen gradients are desirable, whether the partial oxidation reaction medium is contained in a bubble column reactor-type oxidation or in any other type of reaction vessel in which pressure gradients and / or mole fractions of molecular oxygen are generated in the gas phase of the reaction medium (for example, in a mechanically agitated container having a plurality of vertically arranged agitated zones obtained by using a plurality of impellers having a strong The flow, possibly expandable by means of generally horizontal deflector assemblies, with an upward flow of oxidizing agent, as a rule, is from bottom to top from the inlet near the lower part of the reaction vessel, despite the fact that significant back mixing of the oxidizer flow can occur within each vertically located zone mixing and that some back-mixing of the oxidizing stream may occur between adjacent upright mixing zones). That is, when there is a gradient of pressure and / or molar fraction of molecular oxygen in the gas phase of the reaction medium, as the authors have discovered, it is desirable to create such a gradient of chemical consumption of dissolved oxygen using the means described here.

Предпочтительные средства для принудительного изменения локальной STR по кислороду представляют собой осуществление контроля положений введения окисляемого соединения и контроль перемешивания жидкофазной реакционной среды для контроля градиентов концентрации окисляемого соединения в соответствии с другими описаниями настоящего изобретения. Другие пригодные для использования средства принудительного изменения локальной STR по кислороду включают в себя принудительное изменение реакционной активности посредством принудительного локального изменения температуры и посредством локального изменения смеси катализатора и компонентов растворителя (например, посредством введения дополнительного газа, чтобы вызвать испарительное охлаждение в конкретной части реакционной среды, и посредством добавления потока растворителя, содержащего более высокое количество воды, для уменьшения активности в конкретной части реакционной среды).Preferred means for forcibly changing the local oxygen STR is to monitor the introduction positions of the oxidizable compound and control the mixing of the liquid phase reaction medium to control the concentration gradients of the oxidizable compound in accordance with other descriptions of the present invention. Other usable means of forcibly changing the local oxygen STR by force include forcing the reaction activity by forcing the temperature locally and by changing the mixture of catalyst and solvent components locally (for example, by introducing additional gas to cause evaporative cooling in a specific part of the reaction medium, and by adding a stream of solvent containing a higher amount of water to reduce activity in a specific part of the reaction medium).

Как обсуждается выше при упоминании фиг. 30 и 31, реакция частичного окисления может быть осуществлена пригодным для использования образом во множестве реакционных емкостей, где, по меньшей мере, часть, предпочтительно, по меньшей мере, 25%, более предпочтительно, по меньшей мере, 50%, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 75% молекулярного кислорода, покидающего первую реакционную емкость, переносится в одну или несколько последующих реакционных емкостей для расхода дополнительной малой добавки, предпочтительно более чем 10%, более предпочтительно более чем 20%, и наиболее предпочтительно более чем 40% молекулярного кислорода покидающего первую/первую по ходу процесса реакционную емкость. Когда используется такой последовательный поток молекулярного кислорода из одного реактора в другие, является желательным, чтобы первая реакционная емкость работала при более высокой интенсивности реакции, чем, по меньшей мере, одна из последующих реакционных емкостей, предпочтительно, при отношении усредненной по емкости STR по кислороду внутри первой реакционной емкости к усредненной по емкости STR по кислороду в последующей реакционной емкости в пределах примерно от 1,5:1 примерно до 20:1, более предпочтительно в пределах примерно от 2:1 примерно до 12:1, и наиболее предпочтительно в пределах от 3:1 до 9:1.As discussed above with reference to FIG. 30 and 31, the partial oxidation reaction can be carried out in a suitable manner in a plurality of reaction vessels, where at least a portion, preferably at least 25%, more preferably at least 50%, and most preferably at least 75% of the molecular oxygen leaving the first reaction vessel is transferred to one or more subsequent reaction vessels to consume an additional small additive, preferably more than 10%, more preferably more than 20%, and most preferably titelno more than 40% of the molecular oxygen exiting the first / the first reaction vessel during the process. When such a sequential flow of molecular oxygen is used from one reactor to another, it is desirable that the first reaction vessel operate at a higher reaction rate than at least one of the subsequent reaction vessels, preferably with a ratio of oxygen averaged over the vessel STR over the inside the first reaction vessel to the oxygen averaged STR vessel in the subsequent reaction vessel in the range of about 1.5: 1 to about 20: 1, more preferably in the range of about 2: 1 approximately up to 12: 1, and most preferably in the range from 3: 1 to 9: 1.

Как обсуждалось выше, все типы первой реакционной емкости (например, барботажная колонна, механически перемешиваемая, с обратным перемешиванием, с внутренним ступенчатым изменением, с поршневым потоком и так далее) и все типы последовательных реакционных емкостей, которые могут или не могут быть типов, иных, чем первая реакционная емкость, являются пригодными для использования, для последовательного протекания молекулярного кислорода в последующие реакционные емкости в соответствии с настоящим изобретением. Средства принудительного уменьшения усредненной по емкости STR по кислороду, для уменьшения в пределах последующих реакционных емкостей, пригодным для использования образом включают в себя уменьшение температуры, уменьшение концентрации окисляемого соединения и уменьшение реакционной активности конкретной смеси каталитических компонентов и растворителя (например, уменьшение концентрации кобальта, увеличение концентрации воды и добавление каталитического ингибитора, такого как малые количества ионной меди).As discussed above, all types of the first reaction vessel (for example, a bubble column, mechanically stirred, with reverse mixing, with internal step change, with piston flow, and so on) and all types of sequential reaction vessels, which may or may not be of types other than the first reaction vessel, are suitable for use for the sequential flow of molecular oxygen into subsequent reaction vessels in accordance with the present invention. Means of forcibly reducing the oxygen averaged over the oxygen capacity STR for decreasing within subsequent reaction vessels, suitable for use, include decreasing the temperature, decreasing the concentration of the oxidizable compound, and decreasing the reactivity of a particular mixture of catalytic components and solvent (e.g., decreasing the concentration of cobalt, increasing water concentrations and the addition of a catalytic inhibitor, such as small amounts of ionic copper).

При протекании из первой реакционной емкости в последующую реакционную емкость поток окислителя может обрабатываться с помощью любых средств, известных в данной области, таких как сжатие или понижение давления, охлаждение или нагрев и удаление массы или добавление массы любого количества или любого типа. Однако использование уменьшения усредненной по емкости STR по кислороду в последующей реакционной емкости является конкретно пригодным для использования, когда абсолютное давление в верхней части первой реакционной емкости меньше, примерно, чем 2,0 МПа, более предпочтительно, меньше, примерно, чем 1,6 МПа, и наиболее предпочтительно, меньше, чем 1,2 МПа. Более того, использование уменьшения усредненной по емкости STR по кислороду в последующей реакционной емкости является конкретно пригодным для использования, когда отношение абсолютного давления в верхней части первой реакционной емкости, по сравнению с абсолютным давлением в верхней части, по меньшей мере, одной последующей реакционной емкости находится в пределах примерно от 0,5:1 до 6:1, более предпочтительно в пределах примерно от 0,6:1 примерно до 4:1, и наиболее предпочтительно в пределах от 0,7:1 до 2:1. Снижение давления в последующей емкости ниже этих нижних пределов излишне снижает доступность молекулярного кислорода, а увеличение давления выше этих верхних пределов является все более дорогостоящим, по сравнению с использованием подачи свежего окислителя.When flowing from the first reaction vessel to the subsequent reaction vessel, the oxidizing stream can be processed by any means known in the art, such as compressing or depressurizing, cooling or heating and removing the mass or adding mass of any quantity or any type. However, the use of reducing the oxygen averaged over the oxygen capacity STR in the subsequent reaction vessel is particularly suitable for use when the absolute pressure at the top of the first reaction vessel is less than about 2.0 MPa, more preferably less than about 1.6 MPa and most preferably less than 1.2 MPa. Moreover, the use of decreasing the oxygen averaged over the oxygen capacity STR in the subsequent reaction vessel is particularly suitable for use when the ratio of the absolute pressure in the upper part of the first reaction vessel compared to the absolute pressure in the upper part of the at least one subsequent reaction vessel in the range of about 0.5: 1 to 6: 1, more preferably in the range of about 0.6: 1 to about 4: 1, and most preferably in the range of 0.7: 1 to 2: 1. Lowering the pressure in the subsequent tank below these lower limits unnecessarily reduces the availability of molecular oxygen, and increasing the pressure above these upper limits is all the more expensive compared to using a fresh oxidizing agent.

Когда используется последовательный поток молекулярного кислорода в последующую реакционную емкость, имеющую пониженную усредненную по емкости STR по кислороду, потоки свежих исходных материалов и окисляемого соединения, растворителя и окислителя могут протекать в последующую реакционную емкость и/или в первую реакционную емкость. Потоки жидкой фазы и твердой фазы, если они присутствуют, реакционной среды могут протекать в любом направлении между реакционными емкостями. Вся газовая фаза или ее часть, покидающая первую реакционную емкость и поступающая в последующую реакционную емкость, может протекать отдельно или перемешиваться с частью жидкой или твердой фаз, если они присутствуют, реакционной среды из первой реакционной емкости. Протекающий поток продукта, содержащего жидкую фазу и твердую фазу, если они присутствуют, может извлекаться из реакционной среды в любой реакционной емкости в системе.When a sequential stream of molecular oxygen is used in a subsequent reaction vessel having a reduced oxygen averaged STR over the oxygen vessel, streams of fresh starting materials and an oxidizable compound, solvent, and oxidizing agent can flow into the subsequent reaction vessel and / or into the first reaction vessel. Flows of the liquid phase and solid phase, if present, of the reaction medium can flow in any direction between the reaction vessels. The entire gas phase or part thereof, leaving the first reaction vessel and entering the subsequent reaction vessel, can proceed separately or mix with a part of the liquid or solid phase, if present, of the reaction medium from the first reaction vessel. The flowing stream of a product containing a liquid phase and a solid phase, if present, can be removed from the reaction medium in any reaction vessel in the system.

Обращаясь опять к фиг. 1-29, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения барботажная колонна реакторного типа окисления 20 имеет значительно более высокую скорость получения, чем обычные барботажные колонны реакторного типа окисления, конкретно обычные барботажные колонны реакторного типа, используемые для получения терефталевой кислоты. Для обеспечения увеличения скорости получения размер барботажной колонны реакторного типа 20 должен быть увеличен. Однако динамика многофазного потока текучей среды с естественной конвекцией для реакционной среды в такой масштабированной барботажной колонне реакторного типа значительно отличается в худшую сторону от динамики потока в обычных реакторах меньшего размера. Обнаружено, что определенные конструкция и рабочие параметры являются важными для правильного функционирования масштабированной барботажной колонны реакторного типа окисления с высокой скоростью получения.Referring again to FIG. 1-29, in one embodiment of the present invention, an oxidation reactor type bubble column 20 has a significantly higher production rate than conventional oxidation reactor type bubble columns, specifically ordinary reactor type bubblers used to produce terephthalic acid. To ensure an increase in the production rate, the size of the bubble column reactor type 20 should be increased. However, the dynamics of the multiphase fluid flow with natural convection for the reaction medium in such a scaled bubble column reactor-type column is significantly different for the worse from the flow dynamics in conventional smaller reactors. It was found that certain design and operating parameters are important for the proper functioning of a scaled bubble column reactor-type oxidation with a high production rate.

Когда барботажная колонна 20 представляет собой масштабируемую барботажную колонну реакторного типа окисления с высокой скоростью получения в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, высота "H" реакционной среды 36 предпочтительно равна, по меньшей мере, примерно 30 м, более предпочтительно в пределах примерно от 35 примерно до 70 м, и наиболее предпочтительно в пределах от 40 до 60 м. Плотность и высота реакционной среды 36 в масштабированной барботажной колонне реакторного типа 20 вызывает значительный перепад давления между верхней частью реакционной среды 36 и нижней частью реакционной среды 36. Предпочтительно, перепад давления между верхней и нижней частями реакционной среды 36 составляет, по меньшей мере, примерно 1 бар, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 1,4 бар, и наиболее предпочтительно в пределах от 1,6 до 3 бар. Максимальная ширина "W" реакционной среды 36 предпочтительно составляет, по меньшей мере, примерно 2,5 м, более предпочтительно находится в пределах примерно от 3 примерно до 20 м, еще более предпочтительно в пределах примерно от 3,25 примерно до 12 м, и наиболее предпочтительно в пределах от 4 до 10 м. Отношение H:W реакционной среды 36 предпочтительно составляет, по меньшей мере, примерно 6:1, более предпочтительно находится в пределах примерно от 8:1 примерно до 20:1, и наиболее предпочтительно в пределах от 9:1 до 15:1. Общий объем реакционной среды 36 и/или реакционной зоны 28 предпочтительно составляет, по меньшей мере, примерно 250 м3, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 500 м3, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 1000 м3.When the bubbler column 20 is a scalable reactor oxidation type bubbler with a high production rate in accordance with one embodiment of the present invention, the height “H” of the reaction medium 36 is preferably at least about 30 m, more preferably in the range of about 35 to about 70 m, and most preferably in the range of 40 to 60 m. The density and height of the reaction medium 36 in the scaled bubble column reactor type 20 causes a significant difference phenomena between the upper part of the reaction medium 36 and the lower part of the reaction medium 36. Preferably, the pressure differential between the upper and lower parts of the reaction medium 36 is at least about 1 bar, more preferably at least about 1.4 bar, and most preferably in the range of 1.6 to 3 bar. The maximum width “W” of the reaction medium 36 is preferably at least about 2.5 m, more preferably in the range of about 3 to about 20 m, even more preferably in the range of about 3.25 to about 12 m, and most preferably in the range of 4 to 10 m. The H: W ratio of the reaction medium 36 is preferably at least about 6: 1, more preferably in the range from about 8: 1 to about 20: 1, and most preferably in the range from 9: 1 to 15: 1. The total volume of the reaction medium 36 and / or reaction zone 28 is preferably at least about 250 m 3 , more preferably at least about 500 m 3 , and most preferably at least 1000 m 3 .

Во время работы масштабированной барботажной колонны реакторного типа 20 окисления является предпочтительным, чтобы усредненная по времени поверхностная скорость газовой фазы реакционной среды 36 на одной четвертой высоты, половине высоты и/или на трех четвертых высоты была в пределах примерно от 0,8 примерно до 5 м/с, более предпочтительно в пределах примерно от 0,9 примерно до 3 м/с, и наиболее предпочтительно в пределах от 1 до 2 м/с. Когда масштабированная барботажная колонна реакторного типа окисления 20 используется для получения терефталевой кислоты посредством частичного окисления параксилола, является предпочтительным, чтобы параксилол вводился в реакционную зону 28 со скоростью, по меньшей мере, примерно 11000 кг/ч, более предпочтительно со скоростью в пределах примерно от 20000 примерно до 100000 кг/ч, и наиболее предпочтительно в пределах от 30000 до 80000 кг/ч. Скорость получения терефталевой кислоты для масштабированной барботажной колоны 20 предпочтительно составляет, по меньшей мере, примерно 400 тонн в день, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 700 тонн в день, и наиболее предпочтительно в пределах от 750 до 3000 тонн в день. Другие конструкционные и рабочие параметры масштабированной барботажной колонны реакторного типа окисления 20 могут быть, по существу, такими же, как изначально описывалось выше при упоминании фиг. 1-29.During operation of the scaled oxidation reactor bubbler column 20, it is preferable that the time-averaged surface velocity of the gas phase of the reaction medium 36 at one fourth height, half height and / or three fourth height is in the range of about 0.8 to about 5 m / s, more preferably in the range of about 0.9 to about 3 m / s, and most preferably in the range of 1 to 2 m / s. When a scaled oxidation type reactor bubble column 20 is used to produce terephthalic acid by partial oxidation of paraxylene, it is preferred that paraxylene is introduced into reaction zone 28 at a rate of at least about 11,000 kg / h, more preferably at a speed ranging from about 20,000 up to about 100,000 kg / h, and most preferably in the range from 30,000 to 80,000 kg / h. The terephthalic acid production rate for the scaled bubble column 20 is preferably at least about 400 tons per day, more preferably at least about 700 tons per day, and most preferably in the range of 750 to 3000 tons per day. Other structural and operational parameters of the scaled oxidation reactor bubble column 20 may be substantially the same as originally described above with reference to FIG. 1-29.

Обнаружено, что изменение площади горизонтального поперечного сечения реакционной зоны барботажной колонны реакторного типа вдоль высоты реактора может помочь улучшить динамику потока текучей среды для реакционной среды, в особенности в масштабированной конструкции барботажной колонны реакторного типа окисления, обсуждаемой выше. Обращаясь теперь к фиг.32, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, корпус 22 барботажной колонны реакторного типа окисления 20 включает в себя широкую нижнюю секцию 23, узкую верхнюю секцию 25 и переходную секцию 27. Предпочтительно, нижняя и верхняя секции 23, 25 являются, по существу, цилиндрическими по форме и являются расположенными вдоль общей центральной расположенной вертикально оси. Переходная секция 27 может иметь множество пригодных для использования форм (например, горизонтальную плоскую форму, эллиптическую форму 2:1, полусферическую форму и так далее). Предпочтительно, переходная секция 27 представляет собой, как правило, расходящийся конический элемент, который переходит в корпус 22 от широкой нижней секции 23 к узкой верхней секции 25. Нижняя секция 23 корпуса 22 определяет широкую нижнюю реакционную зону 29. Верхняя секция 25 корпуса 22 определяет узкую верхнюю реакционную зону 31. Переходная секция 27 определяет переходную зону, расположенную между нижней и верхней реакционными зонами 29, 31. Нижняя реакционная зона 29, верхняя реакционная зона 31 и переходная зона совместно образуют общую реакционную зону барботажной колонны реакторного типа окисления 20, которая принимает многофазную реакционную среду 36.It has been found that varying the horizontal cross-sectional area of the reaction zone of a reactor-type bubble column along the height of the reactor can help improve fluid dynamics for the reaction medium, especially in the scaled oxidation-type bubble column design discussed above. Turning now to FIG. 32, in one embodiment of the present invention, the oxidation reactor type bubbler column housing 22 includes a wide lower section 23, a narrow upper section 25, and a transition section 27. Preferably, the lower and upper sections 23, 25 are essentially cylindrical in shape and are located along a common central vertically axis. The transition section 27 may have a variety of usable shapes (e.g., horizontal flat shape, 2: 1 elliptical shape, hemispherical shape, and so on). Preferably, the transition section 27 is typically a diverging conical element that extends into the housing 22 from the wide lower section 23 to the narrow upper section 25. The lower section 23 of the housing 22 defines a wide lower reaction zone 29. The upper section 25 of the housing 22 defines a narrow the upper reaction zone 31. The transition section 27 defines a transition zone located between the lower and upper reaction zones 29, 31. The lower reaction zone 29, the upper reaction zone 31 and the transition zone together form a common reaction the zone of the bubble column of the reactor type of oxidation 20, which receives a multiphase reaction medium 36.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения максимальная площадь горизонтального поперечного сечения реакционной среды 36 в нижней реакционной зоне 29, по меньшей мере, примерно на 10% больше, чем минимальная площадь поперечного сечения реакционной среды 36 в верхней реакционной зоне 31. Более предпочтительно, максимальная площадь горизонтального поперечного сечения реакционной среды 36 в нижней реакционной зоне 29 выше, в пределах примерно от 25 примерно до 210%, чем минимальная площадь горизонтального поперечного сечения реакционной среды 36 в верхней реакционной зоне 31. Наиболее предпочтительно, максимальная площадь горизонтального поперечного сечения реакционной среды 36 в нижней реакционной зоне 29 выше, в пределах от 35 до 160%, чем минимальная площадь горизонтального поперечного сечения реакционной среды 36 в верхней реакционной зоне 31.In a preferred embodiment of the present invention, the maximum horizontal cross-sectional area of the reaction medium 36 in the lower reaction zone 29 is at least about 10% larger than the minimum cross-sectional area of the reaction medium 36 in the upper reaction zone 31. More preferably, the maximum horizontal area is the cross section of the reaction medium 36 in the lower reaction zone 29 is higher, in the range of about 25 to about 210%, than the minimum horizontal cross-sectional area I of the reaction medium 36 in the upper reaction zone 31. Most preferably, the maximum horizontal cross-sectional area of the reaction medium 36 in the lower reaction zone 29 is higher, ranging from 35 to 160%, than the minimum horizontal cross-sectional area of the reaction medium 36 in the upper reaction zone 31 .

Как иллюстрируется на фиг.32, нижняя реакционная зона 29 имеет максимальный диаметр "D1", который больше, чем минимальный диаметр "Du" верхней реакционной зоны 31. Предпочтительно, D1, по меньшей мере, примерно на 5% больше, чем Du. Более предпочтительно, D1 больше, в пределах примерно от 10 примерно до 100%, чем Du. Наиболее предпочтительно, D1 больше, в пределах от 15 до 50%, чем Du. Фиг.32 также иллюстрирует, что нижняя реакционная зона 29 имеет максимальную высоту "L1", верхняя реакционная зона 31 имеет максимальную высоту "Lu" и переходная зона имеет максимальную высоту "Lt". Необходимо отметить, что высота части реакционной среды 36, содержащейся в нижней реакционной зоне 29, составляет L1, и высота части реакционной среды 36, содержащейся в переходной зоне, составляет Lt. В одном из вариантов осуществления высота части реакционной среды 36, расположенной в верхней реакционной зоне 31, составляет Lu. Однако в определенных случаях высота реакционной среды 36 в верхней реакционной зоне 31 может быть меньшей, чем Lu. В других случаях общая высота реакционной среды 36 может простираться над верхним краем 50 верхней реакционной зоны 31 (то есть общая высота реакционной среды 36 больше, чем сумма Ll плюс Lt плюс Lu). Предпочтительно, общая высота реакционной среды 36 находится в пределах 50, 25 или 10% от Lu, если измерять вверх или вниз от верхнего уровня поверхности 50 верхней реакционной зоны 31. Предпочтительно, барботажная колонна реакторного типа окисления 20 имеет отношение Ll:Lu в пределах примерно от 0,05:1 примерно до 5:1, более предпочтительно в пределах примерно от 0,1:1 примерно до 2,5:1, а наиболее предпочтительно в пределах от 0,15:1 до 1,5:1. Предпочтительно, барботажная колонна реакторного типа окисления 20 имеет отношение L1:D1, большее, примерно, чем 0,5:1, более предпочтительно в пределах примерно от 1:1 примерно до 10:1, а наиболее предпочтительно в пределах от 1,5 до 8:1. Барботажная колонна реакторного типа окисления 20 предпочтительно имеет отношение Lu:Du, большее, примерно, чем 2:1, более предпочтительно в пределах примерно от 2,5:1 примерно до 20:1, а наиболее предпочтительно в пределах от 3:1 до 15:1. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения L1 составляет, по меньшей мере, примерно 2 м, более предпочтительно L1 находится в пределах примерно от 4 примерно до 50 м, а наиболее предпочтительно в пределах от 6 до 40 м. Предпочтительно, Lu составляет, по меньшей мере, примерно 4 м, более предпочтительно находится в пределах примерно от 5 примерно до 80 м, а наиболее предпочтительно находится в пределах от 10 до 60 м. Предпочтительно, D1 находится в пределах примерно от 2 примерно до 12 м, более предпочтительно находится в пределах примерно от 3,1 примерно до 10 м, а наиболее предпочтительно находится в пределах от 4 до 9 м.As illustrated in FIG. 32, the lower reaction zone 29 has a maximum diameter “D 1 ” that is larger than the minimum diameter “D u ” of the upper reaction zone 31. Preferably, D 1 is at least about 5% greater than D u . More preferably, D 1 is greater, in the range of about 10 to about 100%, than D u . Most preferably, D 1 is greater, in the range of 15 to 50%, than D u . 32 also illustrates that the lower reaction zone 29 has a maximum height of "L 1 ", the upper reaction zone 31 has a maximum height of "L u " and the transition zone has a maximum height of "L t ". It should be noted that the height of the portion of the reaction medium 36 contained in the lower reaction zone 29 is L 1 , and the height of the portion of the reaction medium 36 contained in the transition zone is L t . In one embodiment, the height of the portion of the reaction medium 36 located in the upper reaction zone 31 is L u . However, in certain cases, the height of the reaction medium 36 in the upper reaction zone 31 may be less than L u . In other cases, the total height of the reaction medium 36 may extend above the upper edge 50 of the upper reaction zone 31 (i.e., the total height of the reaction medium 36 is greater than the sum of L l plus L t plus L u ). Preferably, the total height of the reaction medium 36 is within 50, 25, or 10% of L u , as measured up or down from the upper level of the surface 50 of the upper reaction zone 31. Preferably, the oxidation reactor type bubble column 20 has an L l : L u ratio in the range of about 0.05: 1 to about 5: 1, more preferably in the range of about 0.1: 1 to about 2.5: 1, and most preferably in the range of 0.15: 1 to 1.5: one. Preferably, the oxidation reactor type bubble column 20 has an L 1 : D 1 ratio of greater than about 0.5: 1, more preferably in the range of about 1: 1 to about 10: 1, and most preferably in the range of 1, 5 to 8: 1. The oxidation reactor type bubble column 20 preferably has a L u : D u ratio of greater than about 2: 1, more preferably in the range of about 2.5: 1 to about 20: 1, and most preferably in the range of 3: 1 up to 15: 1. In a preferred embodiment of the present invention, L 1 is at least about 2 m, more preferably L 1 is in the range of about 4 to about 50 m, and most preferably in the range of 6 to 40 m. Preferably, L u is, at least about 4 m, more preferably in the range of about 5 to about 80 m, and most preferably in the range of 10 to 60 m. Preferably, D 1 is in the range of about 2 to about 12 m, more preferably is within approximately from 3.1 to about 10 m, and most preferably in the range from 4 to 9 m.

Фиг.32 также иллюстрирует, что барботажная колонна реакторного типа окисления 20 имеет секцию отделения 26, расположенную выше верхней реакционной секции 31. Секция отделения 26 определяет зону отделения 30. Как показано на фиг.32, зона отделения 30 имеет максимальную высоту "Y" и максимальную ширину "X". Является предпочтительным, чтобы барботажная колонна реакторного типа окисления 20 имела отношение X:D1 в пределах примерно от 0,8:1 примерно до 4:1, наиболее предпочтительно в пределах от 1,1:1 до 2:1. Барботажная колонна реакторного типа окисления 20 предпочтительно имеет отношение Lu:Y в пределах примерно от 1:1 примерно до 10:1, наиболее предпочтительно в пределах от 2:1 до 5:1. Барботажная колонна реакторного типа окисления 20 предпочтительно имеет отношение Lu:Y в пределах примерно от 0,4:1 примерно до 8:1, наиболее предпочтительно в пределах от 0,6:1 до 4:1. Переходная секция 27 корпуса 22 имеет максимальный диаметр "D1" рядом с нижней секцией 23 и минимальный диаметр "Du" рядом с верхней секцией 25. Барботажная колонна реакторного типа окисления 20 предпочтительно имеет отношение Lt:D1 в пределах примерно от 0,05:1 примерно до 5:1, наиболее предпочтительно в пределах от 0,1:1 до 2:1.32 also illustrates that the oxidation reactor type bubble column 20 has a separation section 26 located above the upper reaction section 31. The separation section 26 defines the separation zone 30. As shown in FIG. 32, the separation zone 30 has a maximum height of “Y” and maximum width is "X". It is preferred that the oxidation reactor type bubble column 20 have an X: D 1 ratio in the range of about 0.8: 1 to about 4: 1, most preferably in the range of 1.1: 1 to 2: 1. The oxidation reactor type bubble column 20 preferably has a L u : Y ratio in the range of about 1: 1 to about 10: 1, most preferably in the range of 2: 1 to 5: 1. The bubble column reactor oxidation type 20 preferably has a L u : Y ratio in the range of about 0.4: 1 to about 8: 1, most preferably in the range of 0.6: 1 to 4: 1. The transition section 27 of the housing 22 has a maximum diameter "D 1 " next to the bottom section 23 and a minimum diameter "D u " next to the upper section 25. The bubble column reactor oxidation type 20 preferably has a ratio of L t : D 1 ranging from about 0, 05: 1 to about 5: 1, most preferably in the range of 0.1: 1 to 2: 1.

Изменяющаяся в вертикальном направлении площадь горизонтального поперечного сечения барботажной колонны реакторного типа окисления 20, иллюстрируемой на фиг.32, обеспечивает часть реакционной среды 36, содержащейся в верхней реакционной зоне 31, более высокой поверхностной скоростью газа и более высоким содержанием газа, чем часть реакционной среды 36, содержащейся в нижней реакционной зоне 29. Предпочтительно, усредненная по времени поверхностная скорость газа для части реакционной среды 36, содержащейся в верхней реакционной зоне 31 на половинной высоте реакционной среды в верхней реакционной зоне 31, по меньшей мере, примерно на 15% больше, чем усредненная по времени поверхностная скорость газа части реакционной среды 36, содержащейся в нижней реакционной зоне 29 на половинной высоте реакционной среды в нижней реакционной зоне 29. Более предпочтительно, часть реакционной среды 36, содержащейся в верхней реакционной зоне 31, имеет усредненную по времени поверхностную скорость газа на половинной высоте реакционной среды в верхней реакционной зоне 31, которая больше, в пределах примерно от 25 примерно до 210%, чем усредненная по времени поверхностная скорость газа части реакционной среды 36, содержащейся в нижней реакционной зоне 29 на половинной высоте реакционной среды в нижней реакционной зоне 29. Наиболее предпочтительно, усредненная по времени поверхностная скорость газа части реакционной среды 36, содержащейся в верхней реакционной зоне 31 на половинной высоте реакционной среды в верхней реакционной зоне 31, больше, в пределах от 35 до 160%, чем усредненная по времени поверхностная скорость газа части реакционной среды 36, содержащейся в нижней реакционной зоне 29 на половинной высоте реакционной среды в нижней реакционной зоне 29. Предпочтительно, усредненное по времени и усредненное по объему содержание газа части реакционной среды 36, содержащейся в верхней реакционной зоне 31, по меньшей мере, примерно на 4% больше, чем усредненное по времени и усредненное по объему содержание газа части реакционной среды 36, содержащейся в нижней реакционной зоне 29. Более предпочтительно, усредненное по времени и усредненное по объему содержание газа части реакционной среды 36, содержащейся в верхней реакционной зоне 31, больше, в пределах примерно от 6 примерно до 80%, чем усредненное по времени и усредненное по объему содержание газа части реакционной среды 36, содержащейся в нижней реакционной зоне 29. Наиболее предпочтительно, усредненное по времени и усредненное по объему содержание газа части реакционной среды 36, содержащейся в верхней реакционной зоне 31, больше, в пределах от 8 до 70%, чем усредненное по времени и усредненное по объему содержание газа части реакционной среды 36, содержащейся в нижней реакционной зоне 29.The vertically varying horizontal cross-sectional area of the oxidation reactor type bubble column 20 illustrated in FIG. 32 provides a portion of the reaction medium 36 contained in the upper reaction zone 31 with a higher surface gas velocity and a higher gas content than part of the reaction medium 36 contained in the lower reaction zone 29. Preferably, the time-averaged surface gas velocity for a portion of the reaction medium 36 contained in the upper reaction zone 31 per floor the pore height of the reaction medium in the upper reaction zone 31 is at least about 15% greater than the time-averaged surface gas velocity of a portion of the reaction medium 36 contained in the lower reaction zone 29 at half the height of the reaction medium in the lower reaction zone 29. More preferably, a portion of the reaction medium 36 contained in the upper reaction zone 31 has a time-averaged surface gas velocity at half the height of the reaction medium in the upper reaction zone 31, which is greater, within approximately 25% to about 210% than the time-averaged surface gas velocity of a portion of the reaction medium 36 contained in the lower reaction zone 29 at half the height of the reaction medium in the lower reaction zone 29. Most preferably, the time-averaged gas surface velocity of a portion of the reaction medium 36 contained in the upper reaction zone 31 at half the height of the reaction medium in the upper reaction zone 31 is greater, ranging from 35 to 160%, than the time-averaged surface velocity of the gas of part of the reaction medium 3 6 contained in the lower reaction zone 29 at half the height of the reaction medium in the lower reaction zone 29. Preferably, the time-averaged and volume-averaged gas content of a portion of the reaction medium 36 contained in the upper reaction zone 31 is at least about 4% more than the time-averaged and volume-averaged gas content of a portion of the reaction medium 36 contained in the lower reaction zone 29. More preferably, the time-averaged and volume-averaged gas content of a portion of the reaction medium the water 36 contained in the upper reaction zone 31 is greater, ranging from about 6 to about 80%, than the time-averaged and volume-averaged gas content of a portion of the reaction medium 36 contained in the lower reaction zone 29. Most preferably, averaged over time and the volume-averaged gas content of the portion of the reaction medium 36 contained in the upper reaction zone 31 is greater, ranging from 8 to 70%, than the time-averaged and volume-averaged gas content of the portion of the reaction medium 36 contained in the lower reaction Zone 29.

Хотя фиг.32 иллюстрирует очень специфическую двухступенчатую конструкцию барботажной колонны с цилиндрическими боковыми стенками, необходимо понять, что множество других конструкций может попадать в рамки этого варианта осуществления настоящего изобретения. Например, узкая верхняя и широкая нижняя секции реактора могут формироваться из одной или нескольких наклонных боковых стенок и/или из множества сегментов боковых стенок со ступенчатым изменением диаметра. В любом случае, сущность настоящего варианта осуществления содержит в себе формула изобретения, а не чертеж.Although FIG. 32 illustrates a very specific two-stage bubble column design with cylindrical side walls, it should be understood that many other structures may fall within the scope of this embodiment of the present invention. For example, the narrow upper and wide lower sections of the reactor can be formed from one or more inclined side walls and / or from a plurality of segments of the side walls with a stepwise change in diameter. In any case, the essence of the present embodiment comprises the claims, and not the drawing.

Как рассмотрено выше, в определенных случаях, может быть желательным использовать барботажные колонны реакторного типа большего размера, чтобы сделать возможными более высокие скорости получения для отдельного реактора. Однако когда размер барботажных колонн реакторного типа увеличивается, поведение потока текучей среды, многофазной реакционной среды, содержащейся в нем, значительно отличается от поведения потока в реакторах меньшего размера. Обнаружено, что изменение поведения потока текучей среды в барботажных колоннах реакторного типа больших размеров может компенсироваться посредством приведения в контакт многофазной реакционной среды, содержащейся в барботажной колонне реакторного типа, с дополнительными расположенными вертикально поверхностями. Соответственно, фиг. 33-44 иллюстрируют различные способы создания дополнительной расположенной вертикально площади поверхности в реакционной зоне масштабированной барботажной колонны реакторного типа. Каждая из барботажных колонн реакторного типа, иллюстрируемых на фиг. 33-44, содержит один или несколько расположенных вертикально внутренних элементов, содержащихся в реакционной зоне барботажной колонны реакторного типа. Эти расположенные вертикально внутренние элементы создаются в дополнение к расположенным вертикально удерживающим давление боковым стенкам реактора. Как обсуждалось ранее, реакционная среда, содержащаяся в барботажной колонне реакторного типа, имеет максимальную высоту "H" и максимальную ширину "W". Минимальная ширина реакционной среды, создаваемая выше высоты H/5, упоминается здесь как "Wmin". В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения общая расположенная вертикально площадь поверхности барботажной колонны реакторного типа, которая вступает в контакт с реакционной средой, предпочтительно больше, примерно, чем 3,25WminH, более предпочтительно находится в пределах примерно от 3,5WminH примерно до 20WminH, еще более предпочтительно в пределах примерно от 4WminH примерно до 15WminH, а наиболее предпочтительно в пределах от 5WminH до 10WminH. Эта общая расположенная вертикально площадь поверхности, которая вступает в контакт с реакционной средой, включает в себя всю площадь расположенных вертикально поверхностей, включая расположенные вертикально поверхности удерживающих давление боковых стенок реактора и расположенных вертикально поверхностей любых внутренних элементов, присутствующих в пределах реакционной зоны. Как здесь используется, термин "расположенный вертикально" означает менее чем 45° от вертикали. Предпочтительно, расположенные вертикально поверхности, вступающие в контакт с реакционной средой в барботажной колонне реакторного типа, простираются под углом в пределах 30° от вертикали, более предпочтительно в пределах 15° от вертикали, еще более предпочтительно в пределах 5° от вертикали, а наиболее предпочтительно являются, по существу, вертикальными.As discussed above, in certain cases, it may be desirable to use larger reactor bubbler columns to allow higher production rates for a single reactor. However, when the size of the bubbler columns of the reactor type increases, the behavior of the fluid flow of the multiphase reaction medium contained therein is significantly different from the behavior of the flow in smaller reactors. It has been found that a change in the behavior of the fluid flow in large bubbler columns of a reactor type can be compensated by contacting the multiphase reaction medium contained in the bubbler column of the reactor type with additional vertically arranged surfaces. Accordingly, FIG. 33-44 illustrate various methods for creating additional vertically arranged surface area in the reaction zone of a scaled bubble type reactor column. Each of the bubbler columns of the reactor type illustrated in FIG. 33-44, contains one or more vertically located internal elements contained in the reaction zone of a bubble column reactor type. These vertically arranged internal elements are created in addition to the vertically supported pressure walls of the reactor. As previously discussed, the reaction medium contained in the bubble column reactor type has a maximum height “H” and a maximum width “W”. The minimum width of the reaction medium created above the height H / 5 is referred to herein as “Wmin”. In a preferred embodiment of the present invention, the total vertical surface area of the reactor-type bubbler column that comes into contact with the reaction medium is preferably greater than about 3.25 WminH, more preferably in the range of about 3.5 WminH to about 20 WminH, even more preferably in the range of about 4WminH to about 15WminH, and most preferably in the range of 5WminH to 10WminH. This total vertically located surface area that comes into contact with the reaction medium includes the entire area of vertically located surfaces, including vertically located surfaces of the pressure-holding side walls of the reactor and vertically located surfaces of any internal elements present within the reaction zone. As used here, the term "located vertically" means less than 45 ° from the vertical. Preferably, vertically contacting surfaces in a bubbler column reactor extend at an angle within 30 ° from the vertical, more preferably within 15 ° from the vertical, even more preferably within 5 ° from the vertical, and most preferably are essentially vertical.

Кроме того, является предпочтительным, чтобы общая величина расположенной вертикально площади поверхности, вступающей в контакт с реакционной средой, которая приписывается к внутренним элементам, не удерживающим давление, составляла, по меньшей мере, примерно 10% от общей величины расположенной вертикально площади поверхности, вступающей в контакт с реакционной средой, которая приписывается удерживающим давление боковым стенкам емкости. Более предпочтительно, общая экспонируемая расположенная вертикально площадь поверхности, представленная внутренними элементами и вступающая в контакт с реакционной средой, находится в пределах примерно от 15 примерно до 600% от общей экспонируемой расположенной вертикально площади поверхности, представленной удерживающими давление боковыми стенками и вступающей в контакт с реакционной средой, еще более предпочтительно в пределах примерно от 25 примерно до 400%, а наиболее предпочтительно в пределах от 35 до 200%. Присутствие дополнительной расположенной вертикально площади поверхности при окислении в барботажной колонне могут сделать возможными более низкие отношения H:W, чем были бы возможны в обычных барботажных колоннах реакторного типа, имеющих небольшую дополнительную расположенную вертикально площадь поверхности или не имеющих ее. Таким образом, является предпочтительным, чтобы отношение H:W барботажной колонны реакторного типа, использующей дополнительную расположенную вертикально площадь поверхности, находилось в пределах примерно от 3:1 примерно до 20:1, более предпочтительно в пределах примерно от 3,5:1 примерно до 15:1, а наиболее предпочтительно в пределах от 4:1 до 12:1.In addition, it is preferable that the total value of the vertically located surface area coming into contact with the reaction medium, which is attributed to the internal elements that do not hold pressure, be at least about 10% of the total value of the vertically located surface area that comes into contact with contact with the reaction medium, which is attributed to the pressure-holding side walls of the vessel. More preferably, the total exposed vertical surface area represented by the internal elements and coming into contact with the reaction medium is in the range of about 15 to about 600% of the total exposed vertical surface area represented by the pressure-holding side walls and coming into contact with the reaction medium, even more preferably in the range of from about 25 to about 400%, and most preferably in the range of from 35 to 200%. The presence of an additional vertically arranged surface area during oxidation in a bubble column can make lower H: W ratios possible than would be possible with conventional reactor-type bubble columns having a small additional vertical surface area or without it. Thus, it is preferable that the H: W ratio of the reactor type bubble column using an additional vertically arranged surface area is in the range of about 3: 1 to about 20: 1, more preferably in the range of about 3.5: 1 to about 15: 1, and most preferably in the range from 4: 1 to 12: 1.

Обращаясь теперь к варианту осуществления, иллюстрируемому на фиг. 33 и 34, барботажная колонна реакторного типа окисления 20 может содержать одну разделительную стенку 33, простирающуюся диаметрально от одной стороны боковой стенки 46 до противоположной стороны боковой стенки 46. Разделительная стенка 33 располагается над устройством для распределения 34, так что, по существу, весь поток окислителя вводится ниже нижней части разделительной стенки 33. Таким образом, приблизительно половина газовой фазы реакционной среды 36, которая содержит нерастворенную часть потока окислителя, протекает снизу вверх на каждой стороне разделительной стенки 33. Предпочтительно, приблизительно половина потока исходных материалов вводится через вход для исходных материалов 32a на одной стороне разделительной стенки 33, а другая половина потока исходных материалов вводится через вход для исходных материалов 32b на другой стороне разделительной стенки 33. Высота разделительной стенки 33, по существу, равна высоте цилиндрической боковой стенки 46.Turning now to the embodiment illustrated in FIG. 33 and 34, the oxidation reactor type bubble column 20 may comprise one separation wall 33 extending diametrically from one side of the side wall 46 to the opposite side of the side wall 46. The separation wall 33 is located above the distribution device 34, so that substantially the entire flow an oxidizing agent is introduced below the lower part of the separation wall 33. Thus, approximately half of the gas phase of the reaction medium 36, which contains the undissolved part of the oxidizing stream, flows from bottom to top for each side of the separation wall 33. Preferably, approximately half of the feed stream is introduced through the feed input 32a on one side of the separation wall 33, and the other half of the feed stream is introduced through the feed input 32b on the other side of the separation wall 33. Height of the separation wall 33 essentially equal to the height of the cylindrical side wall 46.

Разделительная стенка 33 разделяет реакционную зону 28 приблизительно на две половины, при этом реакционная среда 36 располагается на каждой стороне разделительной стенки 33. По существу, вся расположенная вертикально площадь поверхности реактора 20, которая вступает в контакт с реакционной средой 36, приписывается внутренним экспонируемым поверхностям боковой стенки 46 и наружным экспонируемым поверхностям разделительной стенки 33. Если разделительная стенка 33 не присутствует в реакционной зоне 28, тогда, по существу, вся расположенная вертикально площадь поверхности в контакте с реакционной средой 36 приписывалась бы боковым стенкам 46 удерживающего давление корпуса 22. Разделительная стенка 33 обеспечивает дополнительную площадь поверхности, которая влияет на динамику потока текучей среды, реакционной среды 36, и делает возможным масштабирование барботажной колонны реакторного типа окисления 20 без значительного отрицательного воздействия на производительность реактора.The separation wall 33 divides the reaction zone 28 into approximately two halves, wherein the reaction medium 36 is located on each side of the separation wall 33. Essentially, the entire vertical surface area of the reactor 20, which comes into contact with the reaction medium 36, is attributed to the internal exposed surfaces of the side wall 46 and the exposed exposed surfaces of the separation wall 33. If the separation wall 33 is not present in the reaction zone 28, then substantially all of the vertically located In fact, the surface area in contact with the reaction medium 36 would be attributed to the side walls 46 of the pressure-holding body 22. The separation wall 33 provides an additional surface area that affects the dynamics of the fluid flow of the reaction medium 36 and makes it possible to scale the bubble column of the oxidation type reactor 20 without significant negative impact on the performance of the reactor.

Обращаясь теперь к варианту осуществления, иллюстрируемому на фиг.35, барботажная колонна реакторного типа окисления 20 иллюстрируется как содержащая укороченную разделительную стенку 35. Разделительная стенка 35 на фиг.35 является сходной с разделительной стенкой 33 фиг. 33 и 34; однако разделительная стенка 35 на фиг.35 имеет высоту, которая значительно меньше, чем общая высота реакционной среды 36. В конфигурации, иллюстрируемой на фиг.35, является предпочтительным, чтобы, по существу, весь поток исходных материалов и поток окислителя вводился в реакционную зону 28 ниже нижней части разделительной стенки 35. Верхняя часть разделительной стенки 35 предпочтительно находится на достаточном расстоянии от верхней поверхности 44 реакционной среды 36. В этой конфигурации обе половины реакционной среды 36, расположенной по любую сторону от разделительной стенки 35, могут смешиваться друг с другом выше и ниже разделительной стенки 35.Turning now to the embodiment illustrated in FIG. 35, an oxidation reactor type bubbler column 20 is illustrated as having a shortened separation wall 35. The separation wall 35 in FIG. 35 is similar to the separation wall 33 of FIG. 33 and 34; however, the dividing wall 35 in FIG. 35 has a height that is significantly less than the total height of the reaction medium 36. In the configuration illustrated in FIG. 35, it is preferable that substantially the entire feed stream and oxidizer stream are introduced into the reaction zone 28 below the lower part of the partition wall 35. The upper part of the partition wall 35 is preferably at a sufficient distance from the upper surface 44 of the reaction medium 36. In this configuration, both halves of the reaction medium 36 are arranged as desired. side of the divider wall 35 can mix with one another above and below the partition wall 35.

Обращаясь теперь к варианту осуществления, иллюстрируемому на фиг. 36 и 37, барботажная колонна реакторного типа окисления 20 может содержать неплоскую разделительную стенку 37, которая дает возможность для того, чтобы значительная величина расположенной вертикально площади поверхности добавлялась к реактору 20, без необходимости во множестве дополнительных внутренних элементов в реакционной зоне 28. Подобно разделительным стенкам 33, 35 на фиг. 33-35, разделительная стенка 37 на фиг. 36 и 37 соединяется с диаметрально противоположными внутренними поверхностями боковой стенки, боковой стенки 46, и простирается между ними.Turning now to the embodiment illustrated in FIG. 36 and 37, the oxidation reactor type bubble column 20 may comprise a non-planar separation wall 37, which allows a significant amount of vertical surface area to be added to the reactor 20, without the need for many additional internal elements in the reaction zone 28. Like the separation walls 33, 35 in FIG. 33-35, the separation wall 37 in FIG. 36 and 37 are connected to and diametrically opposed inner surfaces of the side wall, side wall 46, and extend between them.

В варианте осуществления, иллюстрируемом на фиг. 38 и 39, барботажная колонна реакторного типа окисления 20 содержит расположенный вертикально внутренний элемент 41, имеющий, в целом, X-образную конфигурацию. Наружные вертикальные края внутреннего элемента 41 находятся на некотором расстоянии внутрь от внутренних поверхностей боковой стенки 46, так что реакционная среда 36 может протекать между отдельными квадрантами, определяемыми X-образным внутренним элементом 41. Различные экспонируемые наружные расположенные вертикально поверхности внутреннего элемента 71 добавляют значительную величину площади поверхности, которая вступает в контакт с реакционной средой 36.In the embodiment illustrated in FIG. 38 and 39, an oxidation reactor type bubble column 20 comprises a vertically disposed inner element 41 having a generally X-shaped configuration. The outer vertical edges of the inner element 41 are some distance inward from the inner surfaces of the side wall 46, so that the reaction medium 36 can flow between the individual quadrants defined by the X-shaped inner element 41. The various exposed vertical surfaces of the inner element 71 add a significant amount of area a surface that comes into contact with the reaction medium 36.

Фиг. 40-42 иллюстрируют вариант осуществления, где часть реакционной зоны 28 разделяется на 4 вертикальных квадранта посредством внутреннего элемента 53, в то время как другая часть реакционной зоны 28 разделяется на 8 вертикальных клинообразных секций посредством внутреннего элемента 55. Как иллюстрируется на фиг.40, реакционная зона 28 изменяется по вертикали от разделения на 4 вертикальных квадранта с помощью внутреннего элемента 53 и до 8 вертикальных клинообразных секций посредством внутреннего элемента 55.FIG. 40-42 illustrate an embodiment where a part of the reaction zone 28 is divided into 4 vertical quadrants by the inner element 53, while another part of the reaction zone 28 is divided into 8 vertical wedge-shaped sections by the inner element 55. As illustrated in FIG. 40, the reaction zone 28 varies vertically from dividing into 4 vertical quadrants with the help of inner element 53 and up to 8 vertical wedge-shaped sections by means of inner element 55.

Обращаясь теперь к фиг. 43 и 44, барботажная колонна реакторного типа окисления 20 иллюстрируется как содержащая множество внутренних элементов, в целом винтообразной формы, 61a,b,c,d и вертикальный X-образный разделительный элемент 63, расположенный над винтообразными элементами 61. Винтообразные элементы 61 предоставляют наклонные наружные поверхности, которые создают вихревую структуру потока в протекающей снизу вверх части реакционной среды 36. Является предпочтительным, чтобы направление наклона винтообразных элементов 61 было таким, чтобы соседние винтообразные элементы 61 вызывали завихрение реакционной среды 36, в целом, в противоположных направлениях. Таким образом, если винтообразный элемент 61a заставляет реакционную среду вращаться по часовой стрелке, когда реакционная среда 36 поднимается в реакционной зоне 28, винтообразный элемент 61b (расположенный непосредственно над винтообразным элементом 61a) заставляет движущуюся снизу вверх реакционную среду 36 закручиваться в направлении против часовой стрелки. Вертикальный внутренний разделительный элемент 93 добавляет дополнительную расположенную вертикально площадь поверхности в барботажную колонну реакторного типа окисления 20, и может также функционировать, сводя к минимуму завихрение/турбулентность реакционной среды 36, когда газовая фаза поднимается по направлению к верхней поверхности 44 реакционной среды 36.Turning now to FIG. 43 and 44, the oxidation reactor type bubble column 20 is illustrated as having a plurality of internal elements, generally helical, 61a, b, c, d and a vertical X-shaped spacer 63 located above the helical elements 61. The helical elements 61 provide oblique outer surfaces that create a vortex flow pattern in the upwardly flowing portion of the reaction medium 36. It is preferable that the tilt direction of the screw elements 61 is such that adjacent screw-like elements 61 caused a swirl of the reaction medium 36, in general, in opposite directions. Thus, if the screw element 61a causes the reaction medium to rotate clockwise when the reaction medium 36 rises in the reaction zone 28, the screw element 61b (located directly above the screw element 61a) causes the bottom-up reaction medium 36 to spin counterclockwise. The vertical internal separation element 93 adds an additional vertically arranged surface area to the oxidation reactor type bubble column 20, and can also function to minimize swirl / turbulence of the reaction medium 36 as the gas phase rises toward the upper surface 44 of the reaction medium 36.

Независимо от того, какая конфигурация, иллюстрируемая на фиг. 33-44, используется в барботажной колонне 20 реакторного типа окисления, является предпочтительным, чтобы поток окислителя и поток исходных материалов вводились в реакционную зону 28 таким способом, что существенная часть молекулярного кислорода и окисляемого соединения вводятся в реакционную зону 28 ниже значительной части расположенного вертикально внутреннего элемента или элементов. Предпочтительно, по меньшей мере, примерно 50% мас. всего молекулярного кислорода и окисляемого соединения, вводимых в реакционную зону 28, поступают в реакционную зону 28 ниже, по меньшей мере, 50% расположенной вертикально экспонируемой наружной площади поверхности внутреннего элемента или элементов, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 75% мас. молекулярного кислорода и окисляемого соединения поступают в реакционную зону ниже, по меньшей мере, 50% расположенной вертикально экспонируемой наружной площади поверхности внутреннего элемента (элементов), еще более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 90% мас. молекулярного кислорода и окисляемого соединения поступают в реакционную зону ниже, по меньшей мере, 50% расположенной вертикально экспонируемой наружной площади поверхности внутреннего элемента (элементов), а наиболее предпочтительно, по существу, весь молекулярный кислород и окисляемое соединение поступают в реакционную зону ниже, по меньшей мере, 50% расположенной вертикально экспонируемой наружной площади поверхности внутреннего элемента (элементов). В дополнение к этому является предпочтительным, чтобы поток окислителя и поток исходных материалов вводились таким образом, что существенная часть газовой фазы реакционной среды 36 протекала снизу вверх по всем сторонам дополнительной экспонируемой наружной площади поверхности, создаваемой внутренним элементом или элементами. Кроме того, является предпочтительным, чтобы потоки окислителя и исходных материалов вводились в реакционную зону 28 в соответствии со схемами радиального и азимутального распределения, описанными выше.No matter what configuration is illustrated in FIG. 33-44, used in an oxidation type reactor bubble column 20, it is preferred that the oxidizing stream and the feed stream are introduced into the reaction zone 28 in such a way that a substantial portion of molecular oxygen and the oxidizable compound are introduced into the reaction zone 28 below a significant portion of the vertically arranged inner element or elements. Preferably, at least about 50% wt. the total molecular oxygen and oxidizable compounds introduced into the reaction zone 28 enter the reaction zone 28 below at least 50% of the vertically exposed external surface area of the inner element or elements, more preferably at least about 75% wt. molecular oxygen and the oxidizable compound enter the reaction zone below at least 50% of the vertically exposed external surface area of the inner element (s), even more preferably at least about 90% wt. molecular oxygen and the oxidizable compound enter the reaction zone below at least 50% of the vertically exposed outer surface area of the inner element (s), and most preferably, substantially all molecular oxygen and the oxidizable compound enter the reaction zone below at least at least 50% of the vertically exposed outer surface area of the inner element (s). In addition, it is preferable that the oxidizing stream and the feed stream are introduced so that a substantial portion of the gas phase of the reaction medium 36 flows from bottom to top on all sides of the additional exposed external surface area created by the internal element or elements. In addition, it is preferred that oxidant and feed streams are introduced into reaction zone 28 in accordance with the radial and azimuthal distribution schemes described above.

Хотя некоторые известные из литературы реакторы окисления могут использовать теплообменные поверхности, которые вступают в контакт с реакционной средой способом, подобным внутреннему элементу (элементам), описанному здесь, необходимо отметить, что является нежелательным, чтобы внутренний элемент (элементы) по настоящему изобретению создавали какой-либо значительный уровень нагрева или охлаждения реакционной среды. Таким образом, является предпочтительным, чтобы тепловой поток экспонируемых (то есть вступающих в контакт с реакционной средой) расположенных вертикально поверхностей внутреннего элемента (элементов), описанных здесь, был меньшим, примерно, чем 30000 Вт/м2.Although some oxidation reactors known from the literature may use heat transfer surfaces that come into contact with the reaction medium in a manner similar to the internal element (s) described herein, it should be noted that it is undesirable for the internal element (s) of the present invention to create or a significant level of heating or cooling of the reaction medium. Thus, it is preferable that the heat flux of the exposed (i.e., coming into contact with the reaction medium) vertically arranged surfaces of the inner element (s) described herein is less than about 30,000 W / m 2 .

Фиг. 45-53 иллюстрируют варианты осуществления настоящего изобретения, где барботажная колонна реакторного типа окисления 20 снабжена одним или несколькими дефлекторами, которые вступают в контакт с многофазной реакционной средой 36 для облегчения усовершенствованного окисления с минимальным образованием примесей. Дефлекторы являются особенно пригодными для использования в масштабированных конструкциях барботажных колонн реакторного типа, описанных выше. В каждой из снабженных дефлекторами барботажных колонн реакторного типа 20, иллюстрируемых на фиг. 45-53, является предпочтительным, чтобы дефлектор или дефлекторы имели открытую площадь в пределах примерно от 10 примерно до 90%. Как здесь используется, процент открытой площади дефлектора означает минимальный процент горизонтальной площади поперечного сечения реакционной зоны, которая является открытой (то есть не заполняется структурой дефлектора), в вертикальном положении дефлектора. Более предпочтительно, открытая площадь дефлектора или дефлекторов, иллюстрируемых на фиг. 45-53, находится в пределах примерно от 25 примерно до 75%, наиболее предпочтительно в пределах от 35 до 65%.FIG. 45-53 illustrate embodiments of the present invention where an oxidation reactor type bubble column 20 is provided with one or more deflectors that come into contact with a multiphase reaction medium 36 to facilitate improved oxidation with minimal impurity formation. The baffles are particularly suitable for use in the scaled reactor bubble column designs described above. In each of the deflector bubbler columns of the reactor type 20 illustrated in FIG. 45-53, it is preferred that the baffle or baffles have an open area in the range of about 10 to about 90%. As used here, the percentage of open area of the deflector means the minimum percentage of the horizontal cross-sectional area of the reaction zone, which is open (that is, not filled with the structure of the deflector), in the vertical position of the deflector. More preferably, the open area of the deflector or deflectors illustrated in FIG. 45-53, ranges from about 25 to about 75%, most preferably from 35 to 65%.

Важной особенностью дефлекторов, иллюстрируемых на фиг.45-53, является способность дефлекторов противостоять образованию осадка. Как рассмотрено ранее, барботажная колонна реакторного типа окисления 20 предпочтительно используется при осуществлении осадительного окисления, когда во время окисления в реакционной среде 36 образуются твердые продукты. Дефлекторы, имеющие значительную величину приблизительно горизонтальной, смотрящей вверх площади плоской поверхности, склонны к образованию осадка в реакторе, работающем при условиях осаждения. Когда дефлекторы покрываются осадком, твердые продукты откладываются на смотрящих вверх поверхностях дефлекторов, и когда количество твердых продукты, осажденных на дефлекторах, увеличивается, куски осадившихся твердых продуктов могут покидать дефлекторы и падать по направлению к нижней части реактора. Эти куски свалившихся твердых продуктов могут откладываться в нижней части реактора и вызывать ряд проблем, включая, например, замедление высвобождения суспензии из нижней части реактора.An important feature of the deflectors illustrated in FIGS. 45-53 is the ability of the deflectors to resist the formation of sediment. As previously discussed, an oxidation reactor type bubbler column 20 is preferably used in the course of precipitation oxidation, when solid products are formed in the reaction medium 36 during oxidation. Deflectors having a significant amount of approximately horizontal, upward looking flat surface area are prone to the formation of sediment in a reactor operating under deposition conditions. When deflectors are coated with sediment, solid products are deposited on upward-facing surfaces of the deflectors, and when the amount of solid products deposited on the deflectors increases, pieces of precipitated solid products can leave the deflectors and fall towards the bottom of the reactor. These pieces of fallen solid products can be deposited at the bottom of the reactor and cause a number of problems, including, for example, slowing the release of the suspension from the bottom of the reactor.

Принимая во внимание указанное выше, является предпочтительным, в одном из вариантов осуществления, чтобы дефлектор или дефлекторы, используемые в барботажной колонне реакторного типа окисления 20, не предоставляли смотрящих вверх плоских наружных поверхностей (например, дефлектор может конструироваться из трубчатых материалов, имеющих круговое поперечное сечение). Если здесь не определено иного, обращенная вверх поверхность представляет собой поверхность, имеющую нормальный вектор, проецирующийся выше горизонтали. В другом варианте осуществления малое количество, по существу, плоских поверхностей может использоваться постольку, поскольку менее, примерно, чем 50% общей обращенной вверх экспонируемой (то есть вступающей в контакт с реакционной средой 36) наружной площади поверхности дефлектора или дефлекторов приписывается, по существу, плоским поверхностям, отклоненным менее чем на 30° или 20°, или даже 10° от горизонтали. Более предпочтительно, менее, примерно, чем 35% от общей обращенной вверх экспонируемой наружной площади поверхности дефлектора или дефлекторов приписывается плоским поверхностям, отклоненным менее чем на 30°, или 20°, или даже 10° от горизонтали. Наиболее предпочтительно, менее чем 25% от общей обращенной вверх экспонируемой наружной площади поверхности дефлектора или дефлекторов приписывается, по существу, плоским поверхностям, отклоненным менее чем на 30°, или 20°, или даже 10° от горизонтали. Кроме того, является предпочтительным, чтобы смотрящие вверх экспонируемые наружные поверхности дефлектора или дефлекторов имели, по существу, гладкую отделку с тем, чтобы дополнительно противостоять образованию осадка. Предпочтительно, по меньшей мере, существенная часть обращенных вверх экспонируемых наружных поверхностей дефлектора или дефлекторов имеет шероховатость поверхности, меньшую, примерно, чем 125 мкм RMS (среднеквадратичное значение), более предпочтительно меньшую, примерно, чем 64 мкм RMS, а наиболее предпочтительно меньшую, чем 32 мкм RMS. Отделка электрополированием и гладкая отделка "2B" в валковой мельнице являются особенно пригодными для использования.In view of the above, it is preferable, in one embodiment, that the baffle or baffles used in the bubble column reactor type oxidation 20, do not provide upward looking flat outer surfaces (for example, the baffle may be constructed of tubular materials having a circular cross section ) Unless otherwise specified here, an upward facing surface is a surface having a normal vector projecting above the horizontal. In another embodiment, a small amount of substantially flat surfaces can be used insofar as less than about 50% of the total upwardly exposed (i.e., coming into contact with reaction medium 36) outer surface area of the deflector or deflectors is attributed essentially flat surfaces deviated less than 30 ° or 20 °, or even 10 ° from the horizontal. More preferably, less than about 35% of the total exposed upwardly exposed outer surface area of the deflector or deflectors is attributed to flat surfaces deviated less than 30 °, or 20 °, or even 10 ° from the horizontal. Most preferably, less than 25% of the total exposed upwardly exposed external surface area of the deflector or deflectors is attributed to substantially flat surfaces deflected less than 30 °, or 20 °, or even 10 ° from the horizontal. In addition, it is preferable that the upwardly exposed exposed surfaces of the deflector or deflectors have a substantially smooth finish so as to further resist the formation of sediment. Preferably, at least a substantial portion of the exposed exposed surfaces of the baffle or baffles have a surface roughness of less than about 125 μm RMS (rms), more preferably less than about 64 μm RMS, and most preferably less than 32 μm RMS. The electropolishing finish and the “2B” smooth finish in the roll mill are particularly suitable for use.

В дополнение к конструкции дефлектора или дефлекторов, где не образуется осадок, иллюстрируемых на фиг. 45-53, является предпочтительным, чтобы дефлектор (дефлекторы) находились на соответствующем расстоянии от верхнего и нижнего уровней поверхности реакционной среды 36, для того, чтобы обеспечивалась оптимизированная эффективность. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения дефлектор или дефлекторы располагаются на расстоянии, по меньшей мере, 0,5W и/или 0,05H как от верхнего, так и от нижнего уровня поверхности реакционной среды 36, где "W" представляет собой максимальную ширину реакционной среды 36 и "H" представляет собой максимальную высоту реакционной среды 36. Более предпочтительно, дефлектор или дефлекторы располагаются на расстоянии, по меньшей мере, 1W и/или 0,1H как от верхнего, так и от нижнего уровня поверхности реакционной среды 36. Наиболее предпочтительно, дефлектор или дефлекторы располагаются на расстоянии, по меньшей мере, 1,5W и/или 0,15H как от верхнего, так и от нижнего уровня поверхности реакционной среды 36. Присутствие дефлектора или дефлекторов в барботажной колонне реакторного типа окисления 20 может сделать возможными более низкие отношения H:W, чем было бы возможным в сходных реакторах, не снабженных дефлекторами. Таким образом, является предпочтительным, чтобы отношение H:W снабженных дефлекторами барботажных колонн реакторного типа находилось в пределах примерно от 3:1 примерно до 20:1, более предпочтительно в пределах примерно от 3,5:1 примерно до 15:1, а наиболее предпочтительно в пределах от 4:1 до 12:1.In addition to the design of the deflector or deflectors where no precipitate is formed, illustrated in FIG. 45-53, it is preferred that the baffle (s) are located at an appropriate distance from the upper and lower surface levels of the reaction medium 36, so as to provide optimized efficiency. In a preferred embodiment of the present invention, the baffle or baffles are spaced at least 0.5 W and / or 0.05 H from both the upper and lower surface levels of the reaction medium 36, where “W” is the maximum width of the reaction medium 36 and “H” represents the maximum height of the reaction medium 36. More preferably, the deflector or deflectors are spaced at least 1W and / or 0.1H from both the upper and lower surface levels of the reaction medium 36. Most preferably preferably, the baffle or baffles are spaced at least 1.5 W and / or 0.15 H from both the upper and lower surface levels of the reaction medium 36. The presence of a baffle or baffles in a bubble column of an oxidation type reactor 20 may make it possible lower H: W ratios than would be possible in similar reactors not equipped with baffles. Thus, it is preferred that the H: W ratio of reactor-type bubbler columns equipped with baffles is in the range of about 3: 1 to about 20: 1, more preferably in the range of about 3.5: 1 to about 15: 1, and most preferably in the range of 4: 1 to 12: 1.

Обращаясь теперь к фиг. 45-47 более подробно, барботажная колонна реакторного типа окисления 20 иллюстрируется как содержащая множество отделенных друг от друга некоторым расстоянием по вертикали дефлекторов 71a,b,c,d. Предпочтительно, барботажная колонна реакторного типа окисления 20 содержит в пределах от 2 до 20 отделенных друг от друга некоторым расстоянием по вертикали дефлекторов, наиболее предпочтительно от 3 до 8 отделенных друг от друга некоторым расстоянием по вертикали дефлекторов. Предпочтительно, каждый дефлектор 71 содержит множество удлиненных индивидуальных элементов дефлектора 73. В этом варианте осуществления каждый индивидуальный элемент дефлектора 73 предоставляет, по существу, цилиндрическую экспонируемую наружную поверхность, которая вступает в контакт с реакционной средой 36. В варианте осуществления, иллюстрируемом на фиг. 45-47, дефлекторы 71a,b,c,d поворачиваются по отношению друг к другу, так что индивидуальные элементы дефлекторов 73 для соседних дефлекторов 71 простираются, по существу, перпендикулярно друг к другу.Turning now to FIG. 45-47 in more detail, an oxidation reactor-type bubbler column 20 is illustrated as containing a plurality of vertical deflectors 71a, b, c, d separated from each other. Preferably, the oxidation reactor type bubble column 20 comprises within the range of 2 to 20 deflectors separated by a certain vertical distance, most preferably from 3 to 8 deflectors separated by a certain vertical distance. Preferably, each deflector 71 comprises a plurality of elongated individual elements of the deflector 73. In this embodiment, each individual element of the deflector 73 provides a substantially cylindrical exposed outer surface that comes into contact with the reaction medium 36. In the embodiment illustrated in FIG. 45-47, the deflectors 71a, b, c, d rotate with respect to each other, so that the individual elements of the deflectors 73 for adjacent deflectors 71 extend substantially perpendicular to each other.

Обращаясь теперь к фиг. 48-50 более подробно, альтернативные дефлекторы 81a,b,c,d иллюстрируются как содержащие множество удлиненных индивидуальных элементов дефлекторов 83. В этом варианте осуществления каждый элемент дефлектора 83 формируется из элемента с L-образным сечением и представляет в целом перевернутую V-образную обращенную вверх экспонируемую наружную поверхность. Конфигурация экспонируемых наружных поверхностей индивидуальных элементов дефлекторов 83 помогает предотвратить образование осадка при оседании твердых продуктов в реакционной среде 36. Количество железных элементов дефлектора 83, расстояние между ними и угол ориентации могут быть, по существу, такими же, как описано выше для цилиндрических элементов дефлекторов 73 на фиг. 45-47.Turning now to FIG. 48-50, in more detail, alternative deflectors 81a, b, c, d are illustrated as having a plurality of elongated individual deflector elements 83. In this embodiment, each deflector element 83 is formed from an L-shaped element and represents a generally inverted V-shaped inverse upward exposed surface. The configuration of the exposed outer surfaces of the individual elements of the deflectors 83 helps to prevent the formation of sediment during the deposition of solid products in the reaction medium 36. The number of iron elements of the deflector 83, the distance between them and the orientation angle can be essentially the same as described above for the cylindrical elements of the deflectors 73 in FIG. 45-47.

Обращаясь теперь к фиг. 51-53 более подробно, барботажная колонна реакторного типа окисления 20 иллюстрируется как содержащая отдельный монолитный дефлектор 91, имеющий в целом форму двух простирающихся в противоположных направлениях вертикальных конусов 93a,b, соединенных в их основании. Наклон экспонируемой смотрящей вверх наружной поверхности монолитного дефлектора 91 помогает предотвратить образование осадка на дефлекторе 91 из-за твердых продуктов, оседающих в реакционной среде 36.Turning now to FIG. 51-53 in more detail, an oxidation reactor-type bubbler column 20 is illustrated as containing a separate monolithic deflector 91 having a generally shaped two vertical cones 93a, b extending in opposite directions connected at their base. The inclination of the exposed upwardly facing outer surface of the monolithic baffle 91 helps to prevent the formation of sediment on the baffle 91 due to solid products settling in the reaction medium 36.

Различные конфигурации дефлекторов, иллюстрируемые на фиг. 45-53, являются только примерами, и множество других конфигураций дефлекторов могут попасть в рамки настоящего изобретения. Необходимо также отметить, что конфигурации дефлекторов, иллюстрируемые на фиг. 45-53, могут использоваться в сочетании.The various deflector configurations illustrated in FIG. 45-53 are only examples, and many other deflector configurations may fall within the scope of the present invention. It should also be noted that the deflector configurations illustrated in FIG. 45-53, can be used in combination.

Хотя некоторые известные из литературы реакторы окисления могут использовать теплообменные трубы, которые вступают в контакт с реакционной средой способом, подобным дефлектору (дефлекторам), описанному здесь, необходимо отметить, что является нежелательным, чтобы дефлекторы по настоящему изобретению создавали какой-либо значительный уровень нагрева или охлаждения реакционной среды. Таким образом, является предпочтительным, чтобы тепловой поток экспонируемых (то есть вступающих в контакт с реакционной средой) наружных поверхностей дефлекторов, описанных здесь, был меньшим, примерно, чем 30000 Вт/м2.Although some oxidation reactors known from the literature may use heat transfer tubes that come into contact with the reaction medium in a manner similar to the deflector (s) described herein, it should be noted that it is undesirable for the deflectors of the present invention to produce any significant level of heat or cooling the reaction medium. Thus, it is preferable that the heat flux of the exposed (i.e., coming into contact with the reaction medium) external surfaces of the baffles described herein be less than about 30,000 W / m 2 .

Обращаясь опять к фиг. 1-53, окисление предпочтительно осуществляют в барботажной колонне реакторного типа 20 при условиях, которые являются заметно иными, чем для обычных реакторов окисления, в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления, описанными здесь. Когда барботажная колонна реакторного типа 20 используется для осуществления жидкофазного частичного окисления параксилола до сырой терефталевой кислоты (CTA) в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления, описанными здесь, пространственные профили локальной интенсивности реакции, локальной интенсивности испарения и локальной температуры, в сочетании со структурами потока жидкости в реакционной среде и предпочтительными относительно низкими температурами окисления, вносят вклад в образование частиц CTA, имеющих уникальные и преимущественные свойства.Referring again to FIG. 1-53, the oxidation is preferably carried out in a bubble column reactor type 20 under conditions that are noticeably different than for conventional oxidation reactors, in accordance with the preferred embodiments described herein. When a reactor type bubbler column 20 is used to effect liquid phase partial oxidation of paraxylene to crude terephthalic acid (CTA) in accordance with the preferred embodiments described herein, spatial profiles of local reaction intensity, local evaporation rate and local temperature, in combination with liquid flow patterns in reaction medium and preferred relatively low oxidation temperatures contribute to the formation of CTA particles having unique nye and advantageous properties.

Фиг. 54A и 54B иллюстрируют основные частицы CTA, полученные в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Фиг.54A показывает основные частицы CTA при 500-кратном увеличении, в то время как фиг.54B увеличивает одну из основных частиц CTA и показывает эту частицу при 2000-кратном увеличении. Как, вероятно, лучше всего иллюстрируется на фиг.54B, каждая основная частица CTA, как правило, формируется из большого количества малых агломерированных субчастиц CTA, при этом получается основная частица CTA с относительно большой площадью поверхности, высокой пористостью, низкой плотностью и хорошей растворимостью. Основные частицы CTA, как правило, имеют средний размер частиц, находящийся в пределах примерно от 20 примерно до 150 мкм, более предпочтительно в пределах примерно от 30 примерно до 120 мкм, а наиболее предпочтительно в пределах от 40 до 90 мкм. Субчастицы CTA, как правило, имеют средний размер частиц в пределах примерно от 0,5 примерно до 30 мкм, более предпочтительно примерно от 1 примерно до 15 мкм, а наиболее предпочтительно в пределах от 2 до 5 мкм. Относительно высокая площадь поверхности основных частиц CTA, иллюстрируемых на фиг. 54A и 54B, может количественно определяться с использованием способа измерения площади поверхности Браунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ). Предпочтительно, основные частицы CTA имеют среднюю поверхность БЭТ, по меньшей мере, примерно 0,6 м2/г. Более предпочтительно, основные частицы CTA имеют среднюю площадь поверхности по БЭТ в пределах примерно от 0,8 примерно до 4 м2/г. Наиболее предпочтительно, основные частицы CTA имеют среднюю площадь поверхности по БЭТ в пределах от 0,9 до 2 м2/г. Физические свойства (например, размер частиц, площадь поверхности по БЭТ, пористость и растворимость) основных частиц CTA, сформированных посредством оптимизированного способа окисления предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, делают возможной очистку частиц CTA посредством более эффективных и/или экономичных способов, как описано более подробно ниже, в связи с фиг.57.FIG. 54A and 54B illustrate CTA core particles obtained in accordance with one embodiment of the present invention. Fig. 54A shows the main particles of the CTA at a 500-fold increase, while Fig. 54B enlarges one of the main particles of the CTA and shows this particle at a 2000-fold magnification. As probably best illustrated in FIG. 54B, each CTA core particle is typically formed from a large number of small agglomerated CTA subparticles, thereby producing a CTA core particle with a relatively large surface area, high porosity, low density and good solubility. CTA core particles typically have an average particle size in the range of about 20 to about 150 microns, more preferably in the range of about 30 to about 120 microns, and most preferably in the range of 40 to 90 microns. CTA subparticles typically have an average particle size in the range of about 0.5 to about 30 microns, more preferably about 1 to about 15 microns, and most preferably in the range of 2 to 5 microns. The relatively high surface area of the main CTA particles illustrated in FIG. 54A and 54B can be quantified using the Braunauer-Emmett-Teller (BET) surface area measurement method. Preferably, the basic CTA particles have an average BET surface of at least about 0.6 m 2 / g. More preferably, the basic CTA particles have an average BET surface area in the range of about 0.8 to about 4 m 2 / g. Most preferably, the basic CTA particles have an average BET surface area in the range of 0.9 to 2 m 2 / g. Physical properties (e.g., particle size, BET surface area, porosity and solubility) of the main CTA particles formed by the optimized oxidation method of the preferred embodiment of the present invention make it possible to clean the CTA particles by more efficient and / or economical methods, as described in more detail below, in connection with Fig. 57.

Значения среднего размера частиц, приведенные выше, определяют с использованием микроскопии поляризованного света и анализа изображения. Оборудование, используемое при анализе размеров частиц, включает в себя оптический микроскоп Nikon E800 с объективом 4× Plan Flour N.A. 0,13, цифровую камеру Spot RT™ и персональный компьютер, использующий программное обеспечение для анализа изображений Image Pro Plus™ V4.5.0.19. Способ анализа размеров частиц включает в себя следующие главные стадии: (1) диспергирования порошков CTA в минеральном масле; (2) приготовления препарата дисперсии между предметным и покровным стеклом микроскопа; (3) исследование объекта с использованием микроскопии поляризованного света (условия скрещенных поляризаторов - частицы появляются как яркие объекты на черном фоне); (4) регистрации различных изображений для препарата каждого образца (размер поля = 3 × 2,25 мм; размер пикселя = 1,84 мкм/пиксель); (5) осуществления анализа изображений с помощью программного обеспечения Image Pro Plus™; (6) переноса измерений частиц в таблицу и (7) осуществления статистической обработки таблицы. Стадия (5) "осуществления анализа изображений с помощью программного обеспечения Image Pro Plus™" включает в себя подстадии: (a) установки порога изображения для детектирования белых частиц на темном фоне; (b) создания двоичного изображения; (c) запуска однопроходного открытого фильтра для отфильтровывания пиксельного шума; (d) измерения всех частиц в изображении и (e) регистрации среднего диаметра, измеренного для каждой частицы. Программное обеспечение Image Pro Plus™ определяет средний диаметр отдельных частиц как среднечисленную длину диаметров частицы, измеренную на интервалах 2° и при прохождении через центроид частицы. Стадия 7 "осуществления статистической характеризации в таблице" включает в себя вычисление взвешенного по объему среднего размера частиц следующим образом. Объем каждой из n частиц в образце вычисляется, как если бы они были сферическими, используя выражение pi/6 · di^3; умножая объем каждой частицы на ее диаметр, с получением выражения pi/6 · di^4; суммируя для всех частиц в образце значения pi/6 · di^4; суммируя объемы всех частиц в образце и вычисляя взвешенный по объему диаметр частиц как сумму выражений (pi/6 ·di^4) для всех n частиц в образце, деленную на сумму выражений (pi/6 · di^3) для всех n частиц в образце. Как здесь используется, "средний размер частицы" относится к взвешенному по объему среднему размеру частицы, определенному в соответствии с описанным выше способом исследований; и он также упоминается как D(4,3).The average particle sizes given above are determined using polarized light microscopy and image analysis. Particle size analysis equipment includes a Nikon E800 optical microscope with a 4 × Plan Flour NA 0.13 lens, a Spot RT ™ digital camera and a personal computer using Image Pro Plus ™ V4.5.0.19 image analysis software . The method for analyzing particle sizes includes the following main steps: (1) dispersing CTA powders in mineral oil; (2) preparing a dispersion preparation between a microscope slide and a coverslip; (3) object research using polarized light microscopy (conditions of crossed polarizers - particles appear as bright objects on a black background); (4) recording various images for the preparation of each sample (field size = 3 × 2.25 mm; pixel size = 1.84 μm / pixel); (5) image analysis using Image Pro Plus ™ software; (6) transferring particle measurements to the table; and (7) performing statistical processing of the table. Stage (5) of "performing image analysis using Image Pro Plus ™ software" includes the steps of: (a) setting an image threshold for detecting white particles against a dark background; (b) creating a binary image; (c) triggering a one-pass open filter to filter out pixel noise; (d) measuring all particles in the image; and (e) recording the average diameter measured for each particle. Image Pro Plus ™ software defines the average diameter of individual particles as the number-average length of particle diameters measured at 2 ° intervals and when passing through a centroid of a particle. Stage 7 "implementation of the statistical characterization in the table" includes calculating the volume-weighted average particle size as follows. The volume of each of n particles in the sample is calculated as if they were spherical using the expression pi / 6 · d i ^ 3; multiplying the volume of each particle by its diameter, with the expression pi / 6 · d i ^ 4; summing for all particles in the sample the values pi / 6 · d i ^ 4; summing the volumes of all particles in the sample and calculating the volume-weighted particle diameter as the sum of the expressions (pi / 6 · d i ^ 4) for all n particles in the sample divided by the sum of the expressions (pi / 6 · d i ^ 3) for all n particles in the sample. As used herein, “average particle size” refers to a volume-weighted average particle size determined in accordance with the above-described research method; and it is also referred to as D (4.3).

Figure 00000001
Figure 00000001

В дополнение к этому стадия 7 включает в себя нахождение размеров частиц, для которых различные доли общего объема образца являются меньшими. Например, D(v,0,1) представляет собой размер частиц, для которого 10% от общего объема образца являются меньшими, а 90% являются большими; D(v,0,5) представляет собой размер частиц, для которого половина объема образца являются большими, а половина меньшими; D(v,0,9) представляет собой размер частиц, для которого 90% от общего объема образца являются меньшими; и так далее. В дополнение к этому стадия 7 включает в себя вычисление значения D(v,0,9) минус D(v,0,1), которое определяется здесь как "разброс размеров частиц"; и стадия 7 включает в себя вычисление значения разброса размеров частиц, деленного на D(4,3), которое определяется здесь как "относительный разброс размеров частиц".In addition to this, step 7 includes finding particle sizes for which various fractions of the total volume of the sample are smaller. For example, D (v, 0.1) is the particle size for which 10% of the total sample volume is smaller and 90% are large; D (v, 0.5) is the particle size for which half of the sample volume is large and half smaller; D (v, 0.9) is the particle size for which 90% of the total sample volume is smaller; and so on. In addition to this, step 7 includes calculating the value of D (v, 0.9) minus D (v, 0.1), which is defined here as a “particle size spread”; and step 7 includes calculating a particle size dispersion value divided by D (4.3), which is defined herein as “relative particle size dispersion”.

Кроме того, является предпочтительным, чтобы D(v,0,1) частиц CTA, как измерено выше, находился в пределах примерно от 5 примерно до 65 мкм, более предпочтительно в пределах примерно от 15 примерно до 55 мкм, а наиболее предпочтительно в пределах от 25 до 45 мкм. Является предпочтительным, чтобы D(v,0,5) частиц CTA, как измерено выше, находился в пределах примерно от 10 примерно до 90 мкм, более предпочтительно в пределах примерно от 20 примерно до 80 мкм, а наиболее предпочтительно в пределах от 30 до 70 мкм. Является предпочтительным, чтобы D(v,0,9) частиц CTA, как измерено выше, находился в пределах примерно от 30 примерно до 150 мкм, более предпочтительно в пределах примерно от 40 примерно до 130 мкм, а наиболее предпочтительно в пределах от 50 до 110 мкм. Является предпочтительным, чтобы относительный разброс размеров частиц находился в пределах примерно от 0,5 примерно до 2,0, более предпочтительно в пределах примерно от 0,6 примерно до 1,5, а наиболее предпочтительно в пределах от 0,7 до 1,3.In addition, it is preferable that D (v, 0.1) CTA particles, as measured above, be in the range of about 5 to about 65 microns, more preferably in the range of about 15 to about 55 microns, and most preferably in the range from 25 to 45 microns. It is preferred that the D (v, 0.5) CTA particles, as measured above, are in the range of about 10 to about 90 microns, more preferably in the range of about 20 to about 80 microns, and most preferably in the range of 30 to 70 microns. It is preferred that the D (v, 0.9) CTA particles, as measured above, are in the range of about 30 to about 150 microns, more preferably in the range of about 40 to about 130 microns, and most preferably in the range of 50 to 110 microns. It is preferred that the relative variation in particle size is in the range of about 0.5 to about 2.0, more preferably in the range of about 0.6 to about 1.5, and most preferably in the range of 0.7 to 1.3 .

Значения площади поверхности по БЭТ, приведенные выше, измеряются на Micromeritics ASAP2000 (доступном от Micromeritics Instrument Corporation of Norcross, GA). На первой стадии процесса измерения от 2 до 4 граммов образца частиц взвешивают и сушат в вакууме при 50°C. Затем образец помещают в газовый коллектор для анализа и охлаждают до 77 K. Изотерму адсорбции азота измеряют минимум при пяти равновесных давлениях посредством экспонирования образца для известных объемов газообразного азота и измерения уменьшения давления. Равновесные давления находятся примерно в пределах P/P0 = 0,01-0,20, где P представляет собой равновесное давление, и P0 представляет собой давление паров жидкого азота при 77 K. Полученная изотерма затем может быть представлена в виде графика в соответствии со следующим уравнением БЭТ:The BET surface area values given above are measured on a Micromeritics ASAP2000 (available from Micromeritics Instrument Corporation of Norcross, GA). In the first stage of the measurement process, 2 to 4 grams of a sample of particles are weighed and dried in vacuum at 50 ° C. The sample is then placed in a gas manifold for analysis and cooled to 77 K. The nitrogen adsorption isotherm is measured at a minimum of five equilibrium pressures by exposing the sample to known volumes of nitrogen gas and measuring the pressure decrease. The equilibrium pressures are approximately in the range of P / P 0 = 0.01-0.20, where P is the equilibrium pressure and P 0 is the vapor pressure of liquid nitrogen at 77 K. The resulting isotherm can then be plotted as with the following BET equation:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Va представляет собой объем газа, адсорбированного образцом при P, Vm представляет собой объем газа, необходимый для покрытия всей поверхности образца монослоем газа, и C - это константа. Из этого графика определяют V m и C. Затем Vm преобразуется в площадь поверхности с использованием площади поперечного сечения азота при 77 K, посредством:where V a represents the volume of gas adsorbed by the sample at P, V m represents the volume of gas required to cover the entire surface of the sample with a gas monolayer, and C is a constant. V m and C are determined from this graph. Then V m is converted to the surface area using the nitrogen cross-sectional area at 77 K, by:

Figure 00000003
Figure 00000003

где σ представляет собой площадь поперечного сечения азота при 77 K, T равно 77 K и R представляет собой газовую константу.where σ is the nitrogen cross-sectional area at 77 K, T is 77 K and R is the gas constant.

Как ясно из указанного выше, CTA, полученная в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, демонстрирует превосходные свойства растворения по сравнению с обычной CTA, полученной посредством других способов. Эта повышенная скорость растворения делает возможной очистку CTA по настоящему изобретению посредством более эффективных и/или более продуктивных способов очистки. Следующее далее описание описывает способ, с помощью которого может количественно определяться скорость растворения CTA.As is clear from the above, the CTA obtained in accordance with one of the embodiments of the present invention, demonstrates excellent dissolution properties compared with conventional CTA obtained by other methods. This increased dissolution rate makes it possible to purify the CTA of the present invention by more efficient and / or more productive purification methods. The following description describes a method by which the dissolution rate of CTA can be quantified.

Скорость растворения известного количества твердых продуктов в известном количестве растворителя в перемешиваемой смеси может измеряться посредством различных протоколов. Как здесь используется, способ измерения, называемый "исследование временной зависимости растворения", определяется следующим образом. В течение исследования временной зависимости растворения используют давление окружающей среды примерно 0,1 мПа. Температура окружающей среды, используемая в течение исследования временной зависимости растворения, составляет примерно 22°C. Кроме того, твердые продукты, растворитель и все устройство для растворения являются полностью уравновешенными термически при этой температуре до начала исследований, и нет заметного нагрева или охлаждения стакана или его содержимого в период времени растворения. Порция растворителя из свежего тетрагидрофурана, аналитического качества для ВЭЖХ (чистота >99,9%), далее THF, насчитывающая 250 грамм, помещается в чистый высокий 400-миллилитровый стеклянный стакан KIMAX (Kimble® part number 14020, Kimble/Kontes, Vineland, NJ), который является неизолированным, имеет гладкие стенки и, в целом, цилиндрическую форму. Покрытый тефлоном брусок магнитной мешалки (VWR part number 58948-230, длиной примерно 1 дюйм, диаметром 3/8-дюйма, восьмиугольного поперечного сечения, VWR International, West Chester, PA 19380) помещают в стакан, где он естественным образом оседает на дно. Образец перемешивают с использованием магнитного перемешивающего устройства Variomag® multipoint 15 (H&P Labortechnik AG, Oberschleissheim, Germany), при настройке магнитного перемешивающего устройства 800 оборотов в минуту. Это перемешивание начинается не более чем за 5 минут до добавления твердых продуктов и продолжается непрерывно в течение, по меньшей мере, 30 минут после добавления твердых продуктов. Твердый образец из частиц сырой или очищенной TPA в количестве 250 миллиграммов взвешивают на не прилипающем к образцу поддоне для взвешивания. В начальный момент времени, обозначаемый как t=0, взвешенные твердые продукты высыпают, все вместе, в перемешиваемый THF, и одновременно с этим запускают таймер. Приготовленный соответствующим образом THF очень быстро смачивает твердые продукты и в пределах 5 секунд образует разбавленную, хорошо перемешанную суспензию. Впоследствии образцы этой смеси получают в следующие моменты времени, измеренные в минутах от t=0: 0,08, 0,25, 0,50, 0,75, 1,00, 1,50, 2,00, 2,50, 3,00, 4,00, 5,00, 6,00, 8,00, 10,00, 15,00 и 30,00. Каждый малый образец извлекают из разбавленной, хорошо перемешанной смеси с использованием нового одноразового шприца (Becton, Dickinson and Co, 5 milliliter, REF 30163, Franklin Lakes, NJ 07417). Непосредственно при извлечении из стакана приблизительно 2 мл прозрачного образца жидкости быстро высвобождают через новый неиспользованный шприцевой фильтр (диаметр 25 мм, 0,45 мкм, Gelnan GHP Acrodisc GF®, Pall Corporation, East Hills, NY 11548) в новый меченный стеклянный флакон для образца. Продолжительность каждого заполнения шприца, замены фильтра и высвобождения во флакон для образца является заметно меньшим, примерно, чем 5 секунд, и этот интервал, соответственно, начинается и заканчивается в пределах примерно 3 секунд в любую сторону от каждого целевого времени отбора образца. В пределах примерно пяти минут каждого заполнения флаконы для образцов закрываются и поддерживаются приблизительно при постоянной температуре до осуществления следующего химического анализа. После того как конечный образец отбирается в момент времени 30 минут после времени t=0, все шестнадцать образцов анализируются на количество растворенной TPA с использованием способа ВЭЖХ-DAD (матричный диодный детектор), в целом, как описывается в другом месте в настоящем описании. Однако при настоящем исследовании, как калибровочные стандарты, так и регистрируемые результаты приводятся как миллиграммы растворенной TPA на грамм растворителя THF (далее "м.д. в THF"). Например, если все 250 миллиграмм твердых продуктов представляют собой очень чистую TPA и если все это количество полностью растворяется в 250 граммах растворителя THF до отбора конкретного образца, правильно измеренная концентрация составляла бы примерно 1000 м.д. в THF.The dissolution rate of a known amount of solid products in a known amount of solvent in a stirred mixture can be measured by various protocols. As used here, a measurement method called "dissolution time dependence study" is defined as follows. During the study of the time dependence of dissolution, an ambient pressure of about 0.1 MPa is used. The ambient temperature used during the dissolution time study is approximately 22 ° C. In addition, solids, solvent, and the entire dissolution apparatus are thermally balanced completely at this temperature prior to the start of the study, and there is no noticeable heating or cooling of the beaker or its contents during the dissolution time period. A portion of solvent from fresh tetrahydrofuran, analytical grade for HPLC (purity> 99.9%), then 250 grams THF, is placed in a clean, 400 ml KIMAX glass beaker (Kimble® part number 14020, Kimble / Kontes, Vineland, NJ ), which is non-insulated, has smooth walls and, in general, a cylindrical shape. A teflon-coated magnetic stir bar (VWR part number 58948-230, about 1 inch long, 3/8-inch diameter, octagonal cross section, VWR International, West Chester, PA 19380) is placed in a glass where it naturally settles to the bottom. The sample was mixed using a Variomag® multipoint 15 magnetic stirrer (H&P Labortechnik AG, Oberschleissheim, Germany) while adjusting the magnetic stirrer 800 rpm. This mixing starts no more than 5 minutes before the addition of solid products and continues continuously for at least 30 minutes after adding solid products. A solid sample of crude or purified TPA particles in an amount of 250 milligrams is weighed on a non-stick weighing pallet. At the initial time, denoted as t = 0, the suspended solids are poured, all together, into the stirred THF, and at the same time, a timer is started. Properly prepared THF wets solids very quickly and forms a diluted, well-mixed suspension within 5 seconds. Subsequently, samples of this mixture are obtained at the following time points, measured in minutes from t = 0: 0.08, 0.25, 0.50, 0.75, 1.00, 1.50, 2.00, 2.50, 3.00, 4.00, 5.00, 6.00, 8.00, 10.00, 15.00 and 30.00. Each small sample was recovered from the diluted, well-mixed mixture using a new disposable syringe (Becton, Dickinson and Co, 5 milliliter, REF 30163, Franklin Lakes, NJ 07417). As soon as approximately 2 ml of the clear sample is removed from the beaker, liquids are rapidly released through a new unused syringe filter (25 mm diameter, 0.45 μm, Gelnan GHP Acrodisc GF®, Pall Corporation, East Hills, NY 11548) into a new labeled glass sample vial . The duration of each filling of the syringe, replacing the filter and releasing into the vial for the sample is noticeably shorter than about 5 seconds, and this interval, respectively, begins and ends within about 3 seconds on either side of each target time of sampling. Within about five minutes of each filling, the sample vials are closed and maintained at approximately constant temperature until the next chemical analysis. After the final sample was taken at time 30 minutes after time t = 0, all sixteen samples were analyzed for the amount of dissolved TPA using the HPLC-DAD (matrix diode detector) method, in general, as described elsewhere in the present description. However, in this study, both calibration standards and recorded results are reported as milligrams of dissolved TPA per gram of THF solvent (hereinafter “ppm in THF”). For example, if all 250 milligrams of solid products are very pure TPA and if all this amount is completely dissolved in 250 grams of THF solvent before a specific sample is taken, a correctly measured concentration would be about 1000 ppm. in thf.

Когда CTA в соответствии с настоящим изобретением подвергается исследованию временной зависимости растворения, описанному выше, является предпочтительным, чтобы образец, отобранный через одну минуту после t=0, растворялся до концентрации, по меньшей мере, примерно 500 м.д. в THF, более предпочтительно, по меньшей мере, 600 м.д. в THF. Для образца, отобранного через две минуты после t=0, является предпочтительным, чтобы CTA в соответствии с настоящим изобретением растворялась до концентрации, по меньшей мере, примерно 700 м.д. в THF, более предпочтительно, по меньшей мере, 750 м.д. в THF. Для образца, отобранного через четыре минуты после t=0, является предпочтительным, чтобы CTA в соответствии с настоящим изобретением растворялась до концентрации, по меньшей мере, примерно 840 м.д. в THF, более предпочтительно, по меньшей мере, 880 м.д. в THF.When a CTA according to the present invention is subjected to the dissolution time study described above, it is preferable that a sample taken one minute after t = 0 dissolves to a concentration of at least about 500 ppm. in THF, more preferably at least 600 ppm. in thf. For a sample taken two minutes after t = 0, it is preferred that the CTA in accordance with the present invention dissolves to a concentration of at least about 700 ppm. in THF, more preferably at least 750 ppm. in thf. For a sample taken four minutes after t = 0, it is preferred that the CTA in accordance with the present invention dissolves to a concentration of at least about 840 ppm. in THF, more preferably at least 880 ppm. in thf.

Авторы обнаружили, что относительно простая модель отрицательного экспоненциального роста является пригодной для описания временной зависимости полного набора данных от полного исследования временной зависимости растворения, несмотря на сложность образцов частиц и процесса растворения. Форма уравнения, далее "модели временной зависимости растворения", является следующей:The authors found that a relatively simple model of negative exponential growth is suitable for describing the time dependence of a complete data set on a complete study of the time dependence of dissolution, despite the complexity of the particle samples and the dissolution process. The form of the equation, hereinafter referred to as the “model of the time dependence of dissolution”, is as follows:

S=A + B·(1- exp(-C · t)), гдеS = A + B · (1- exp (-C · t)), where

t = время в единицах минут;t = time in units of minutes;

S = растворимость, в единицах м.д. в THF, в момент времени t;S = solubility, in units of ppm in THF, at time t;

exp = экспоненциальная функция на основе натурального логарифма 2;exp = exponential function based on the natural logarithm of 2;

A, B = константы регрессии в единицах м.д. в ТГФ, где A относится по большей части к быстрому растворению частиц меньших размеров при очень коротких временах, и где сумма A + B относится по большей части к общему количеству растворения вблизи конца указанного периода исследования; иA, B = regression constants in ppm units in THF, where A refers mainly to the rapid dissolution of smaller particles at very short times, and where the sum of A + B relates mainly to the total amount of dissolution near the end of the indicated study period; and

C = временная постоянная регрессии в единицах обратных минут.C = temporary regression constant in units of inverse minutes.

Константы регрессии подбирают сводя к минимуму сумму среднеквадратичной ошибки между точками реальных данных и соответствующими значениями модели, этот способ обычно называется подгонка "наименьших квадратов". Предпочтительный пакет программного обеспечения для осуществления этой регрессии данных представляет собой JMP Release 5.1.2 (SAS Institute Inc., JMP Software, SAS Campus Drive, Cary, NC 27513).Regression constants are selected by minimizing the sum of the mean square error between the points of the real data and the corresponding model values, this method is usually called the “least squares” fit. A preferred software package for performing this data regression is JMP Release 5.1.2 (SAS Institute Inc., JMP Software, SAS Campus Drive, Cary, NC 27513).

Когда CTA в соответствии с настоящим изобретением исследуют с помощью исследования временной зависимости растворения и подгоняют к модели временной зависимости растворения, описанной выше, является предпочтительным, чтобы CTA имела временную константу "C", большую, примерно, чем 0,5 мин-1, более предпочтительно, большую, примерно, чем 0,6 мин-1, а наиболее предпочтительно, большую, чем 0,7 мин-1.When the CTA according to the present invention is investigated by dissolution time study and adjusted to the dissolution time dependence model described above, it is preferable that the CTA has a time constant “C” greater than about 0.5 min −1 , more preferably greater than about 0.6 min -1 , and most preferably, greater than 0.7 min -1 .

Фиг. 55A и 55B иллюстрируют обычную частицу CTA, полученную с помощью обычного высокотемпературного способа окисления в проточном реакторе смешения (CSTR). Фиг.55A показывает обычную частицу CTA при 500-кратном увеличении, в то время как фиг.55B увеличивает и показывает частицу CTA при 2000-кратном увеличении. Визуальное сравнение частиц CTA по настоящему изобретению, иллюстрируемых на фиг. 54A и 54B, и обычной частицы CTA, иллюстрируемой на фиг. 55A и 55B, показывает, что обычная частица CTA имеет более высокую плотность, более низкую площадь поверхности, более низкую пористость и больший размер частиц, чем частица CTA по настоящему изобретению. Фактически обычная CTA, представленная на фиг. 55A и 55B, имеет средний размер частиц примерно 205 мкм и площадь поверхности по БЭТ примерно 0,57 м2/г.FIG. 55A and 55B illustrate a conventional CTA particle obtained using a conventional high temperature oxidation method in a continuous mixing reactor (CSTR). Fig. 55A shows a conventional CTA particle at 500 times magnification, while Fig. 55B enlarges and shows a CTA particle at 2000 times magnification. A visual comparison of the CTA particles of the present invention illustrated in FIG. 54A and 54B, and the conventional CTA particle illustrated in FIG. 55A and 55B show that a conventional CTA particle has a higher density, lower surface area, lower porosity and larger particle size than the CTA particle of the present invention. In fact, the conventional CTA shown in FIG. 55A and 55B, has an average particle size of about 205 μm and a BET surface area of about 0.57 m 2 / g.

Фиг.56 иллюстрирует обычный способ получения очищенной терефталевой кислоты (PTA). В обычном способе получения PTA параксилол частично окисляется в механически перемешиваемом высокотемпературном реакторе окисления 700. Суспензия, содержащая CTA, извлекается из реактора 700, а затем очищается в системе очистки 702. Продукт PTA из системы очистки 702 вводится в систему разделения 706 для выделения и сушки частиц PTA. Система очистки 702 соответствует большей части затрат, связанных с получением частиц PTA посредством обычных способов. Система очистки 702, как правило, содержит систему добавления/замены воды 708, систему растворения 710, систему гидрирования 712, и три отдельные емкости кристаллизации 704a,b,c. В системе добавления/замены воды 708 существенная часть маточной жидкости заменяется водой. После добавления воды суспензия вода/CTA вводится в систему растворения 710, где смесь вода/CTA нагревается до тех пор, пока частицы CTA не растворятся полностью в воде. После растворения CTA раствор CTA в воде подвергается гидрированию в системе гидрирования 712. Гидрированный выходящий поток из системы гидрирования 712 затем подвергают воздействию трех ступеней кристаллизации в емкостях кристаллизации 704a,b,c, с последующим выделением PTA в системе разделения 706.Fig. 56 illustrates a conventional method for producing purified terephthalic acid (PTA). In a conventional PTA preparation process, paraxylene is partially oxidized in a mechanically stirred high temperature oxidation reactor 700. The suspension containing CTA is recovered from reactor 700 and then purified in purification system 702. The PTA product from purification system 702 is introduced into separation system 706 to separate and dry particles PTA. Purification system 702 corresponds to most of the costs associated with obtaining PTA particles by conventional methods. The purification system 702 typically comprises a water addition / replacement system 708, a dissolution system 710, a hydrogenation system 712, and three separate crystallization vessels 704a, b, c. In the 708 water addition / replacement system, a substantial portion of the mother liquor is replaced by water. After adding water, the water / CTA slurry is introduced into the dissolution system 710, where the water / CTA mixture is heated until the CTA particles are completely dissolved in water. After the CTA is dissolved, the CTA solution in water is hydrogenated in the hydrogenation system 712. The hydrogenated effluent from the hydrogenation system 712 is then subjected to three stages of crystallization in crystallization vessels 704a, b, c, followed by isolation of PTA in the separation system 706.

Фиг.57 иллюстрирует улучшенный способ получения PTA с использованием барботажной колонны реакторного типа окисления 800, конфигурованной в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Исходная суспензия, содержащая твердые частицы CTA и жидкую маточную жидкость, извлекается из реактора 800. Как правило, исходная суспензия может содержать в пределах примерно от 10 примерно до 50% мас. твердых частиц CTA, при этом жидкий остаток представляет собой маточную жидкость. Твердые частицы CTA, присутствующие в исходной суспензии, как правило, содержат, по меньшей мере, примерно 400 м.д. мас. 4-карбоксибензальдегида (4-CBA), чаще, по меньшей мере, примерно 800 м.д. мас. 4-CBA, и чаще всего в пределах от 1000 до 15000 м.д. мас. 4-CBA. Исходная суспензия, извлеченная из реактора 800, вводится в систему очистки 802 для уменьшения концентрации 4-CBA и других примесей, присутствующих в CTA. Более чистая/очищенная суспензия получается из системы очистки 802 и подвергается разделению и сушке в системе разделения 804, для получения при этом твердых частиц более чистой терефталевой кислоты, содержащих менее, примерно, чем 400 м.д. мас. 4-CBA, более предпочтительно менее, примерно, чем 250 м.д. мас. 4-CBA, а наиболее предпочтительно в пределах от 10 до 200 м.д. мас. 4-CBA.Fig. 57 illustrates an improved method for producing PTA using an oxidation reactor type bubble column 800 configured in accordance with an embodiment of the present invention. The initial suspension containing solid particles of CTA and liquid mother liquor is recovered from reactor 800. Typically, the initial suspension may contain from about 10 to about 50 wt%. particulate matter CTA, wherein the liquid residue is a mother liquor. Solid CTA particles present in the initial suspension typically contain at least about 400 ppm. wt. 4-carboxybenzaldehyde (4-CBA), more often at least about 800 ppm. wt. 4-CBA, and most often in the range from 1000 to 15000 ppm. wt. 4-CBA. The initial slurry recovered from reactor 800 is introduced into purification system 802 to reduce the concentration of 4-CBA and other impurities present in the CTA. A cleaner / purified suspension is obtained from the purification system 802 and is subjected to separation and drying in the separation system 804 to obtain solid particles of purer terephthalic acid containing less than about 400 ppm. wt. 4-CBA, more preferably less than about 250 ppm. wt. 4-CBA, and most preferably in the range of 10 to 200 ppm. wt. 4-CBA.

Система очистки 802 системы получения PTA, иллюстрируемой на фиг.57, обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с системой очистки 802 известной из литературы системы, иллюстрируемой на фиг.56. Предпочтительно, система очистки 802, в целом, содержит систему замены маточной жидкости 806, дигестер 808 и отдельный кристаллизатор 810. В системе замены маточной жидкости 806, по меньшей мере, примерно 50% мас. маточной жидкости, присутствующей в исходной суспензии, заменяется свежим замещающим растворителем, с получением при этом суспензии с замененным растворителем, содержащим частицы CTA и замещающий растворитель. Суспензия с замененным растворителем, покидающая систему замены маточной жидкости 806, вводится в дигестер (или реактор вторичного окисления) 808. В дигестере 808 реакция вторичного окисления осуществляется при несколько более высоких температурах, чем используется в начальной/первичной реакции окисления, осуществляемой в барботажной колонне реакторного типа 800. Как обсуждалось выше, высокая площадь поверхности, малый размер частиц и низкая плотность частиц CTA, получаемых в реакторе 800, делает определенные примеси, захваченные в частицах CTA, доступными для окисления в дигестере 808 без необходимости в полном растворении частиц CTA в дигестере 808. Таким образом, температура в дигестере 808 может быть ниже, чем во многих сходных способах, известных из литературы. Вторичное окисление, осуществляемое в дигестере 808, предпочтительно уменьшает концентрацию 4-CBA в CTA, по меньшей мере, на 200 м.д. мас., более предпочтительно, по меньшей мере, примерно на 400 м.д. мас., и наиболее предпочтительно в пределах от 600 до 6000 м.д. мас. Предпочтительно, температура вторичного окисления в дигестере 808, по меньшей мере, примерно на 10°C выше, чем температура первичного окисления в барботажной колонне реакторного типа 800, более предпочтительно выше, в переделах примерно от 20 примерно до 80°C, чем температура первичного окисления в реакторе 800, а наиболее предпочтительно выше, в пределах от 30 до 50°C, чем температура первичного окисления в реакторе 800. Температура вторичного окисления предпочтительно находится в пределах примерно от 160 примерно до 240°C, более предпочтительно в пределах примерно от 180 примерно до 220°C, а наиболее предпочтительно в пределах от 190 до 210°C. Очищенный продукт из дигестера 808 требует только одной стадии кристаллизации в кристаллизаторе 810 перед разделением в системе разделения 804. Пригодные для использования технологии вторичного окисления/дигерирования обсуждаются более подробно в публикации заявки на патент США № 2005/0065373, полное описание которой явным образом включается сюда в качестве ссылки.The cleaning system 802 of the PTA receiving system illustrated in FIG. 57 provides a number of advantages over the cleaning system 802 of the prior art system illustrated in FIG. 56. Preferably, the purification system 802 generally comprises a mother fluid replacement system 806, a digester 808, and a separate crystallizer 810. In the mother fluid replacement system 806, at least about 50 wt. the mother liquor present in the initial suspension is replaced with a fresh replacement solvent, thereby obtaining a suspension with a replaced solvent containing CTA particles and a replacement solvent. The solvent-replaced suspension leaving the mother liquor replacement system 806 is introduced into the digester (or secondary oxidation reactor) 808. In the digester 808, the secondary oxidation reaction is carried out at slightly higher temperatures than is used in the initial / primary oxidation reaction carried out in a bubble column reactor type 800. As discussed above, the high surface area, small particle size, and low density of CTA particles produced in reactor 800 make certain impurities trapped in CTA particles available for oxidation in the digester 808 without the need for complete dissolution of the CTA particles in the digester 808. Thus, the temperature in the digester 808 may be lower than in many similar methods known from the literature. Secondary oxidation carried out in digester 808 preferably reduces the concentration of 4-CBA in the CTA by at least 200 ppm. wt., more preferably at least about 400 ppm. wt., and most preferably in the range from 600 to 6000 ppm. wt. Preferably, the secondary oxidation temperature in the digester 808 is at least about 10 ° C higher than the primary oxidation temperature in the bubble column reactor type 800, more preferably higher, in the range of about 20 to about 80 ° C, than the primary oxidation temperature in the reactor 800, and most preferably higher, in the range of 30 to 50 ° C than the primary oxidation temperature in the reactor 800. The secondary oxidation temperature is preferably in the range of about 160 to about 240 ° C, more preferably in the pre crystals of about 180 to about 220 ° C, and most preferably in the range from 190 to 210 ° C. The purified product from digester 808 requires only one crystallization step in the crystallizer 810 before separation in the separation system 804. Suitable secondary oxidation / digestion technologies are discussed in more detail in US Patent Application Publication No. 2005/0065373, the full description of which is explicitly incorporated herein by as a link.

Терефталевая кислота (например, PTA), полученная посредством системы, иллюстрируемой на фиг.57, предпочтительно состоит из частиц PTA, имеющих средний размер частиц, по меньшей мере, примерно 40 мкм, более предпочтительно в пределах примерно от 50 примерно до 2000 мкм, а наиболее предпочтительно в пределах от 60 до 200 мкм. Частицы PTA предпочтительно имеют среднюю площадь поверхности по БЭТ, меньшую, примерно, чем 0,25 м2/г, более предпочтительно, находящуюся в пределах примерно от 0,005 примерно до 0,2 м2/г, а наиболее предпочтительно в пределах от 0,01 до 0,18 м2/г. PTA, полученная посредством системы, иллюстрируемой на фиг.57, является пригодной для использования в качестве исходных материалов при получении PET. Как правило, PET получают посредством этерификации терефталевой кислоты с этиленгликолем, с последующей поликонденсацией. Предпочтительно, терефталевая кислота, полученная посредством одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, используется в качестве исходных материалов для получения PET в трубчатом реакторе, описанном в заявке на патент США, серийный № 10/013318, зарегистрированной 7 декабря 2001 года, полное описание которой включается сюда в качестве ссылки.Terephthalic acid (e.g., PTA) obtained by the system illustrated in FIG. 57 preferably consists of PTA particles having an average particle size of at least about 40 microns, more preferably in the range of about 50 to about 2000 microns, and most preferably in the range of 60 to 200 microns. The PTA particles preferably have an average BET surface area of less than about 0.25 m 2 / g, more preferably in the range of about 0.005 to about 0.2 m 2 / g, and most preferably in the range of 0, 01 to 0.18 m 2 / g. PTA obtained by the system illustrated in FIG. 57 is suitable for use as starting materials in the preparation of PET. Typically, PET is prepared by esterification of terephthalic acid with ethylene glycol, followed by polycondensation. Preferably, terephthalic acid obtained through one of the embodiments of the present invention is used as starting materials for producing PET in a tubular reactor described in US patent application serial No. 10/013318, registered December 7, 2001, the full description of which is included here as a reference.

Частицы CTA с предпочтительной морфологией, описанной здесь, являются особенно пригодными для использования в описанном выше способе окислительного дигерирования для понижения содержания 4-CBA. В дополнение к этому эти предпочтительные частицы CTA обеспечивают преимущества в широком диапазоне других, следующих далее процессов, включающих в себя растворение и/или химическую реакцию частиц. Эти дополнительные следующие далее процессы включают в себя, но не ограничиваясь этим, реакцию, по меньшей мере, с одним гидроксилсодержащим соединением, с образованием сложноэфирных соединений, в частности реакцию CTA с метанолом, с образованием диметилтерефталата и сложных эфиров примесей; реакцию, по меньшей мере, с одним диолом, с образованием сложноэфирных мономерных и/или полимерных соединений, в частности реакцию CTA с этиленгликолем, с образованием полиэтилентерефталата (PET); и полное или частичное растворение в растворителях, включая, но не ограничиваясь этим, воду, уксусную кислоту и N-метил-2-пирролидон, которые могут включать в себя дополнительную переработку, включая, но не ограничиваясь этим, повторное осаждение более чистой терефталевой кислоты и/или селективное химическое восстановление карбонильных групп, иных, чем группы карбоновых кислот. В явном виде является включенным, по существу, растворение CTA в растворителе, содержащем воду, объединенное с частичным гидрированием, которое уменьшает количество альдегидов, в частности, 4-CBA, флуоренонов, фенонов и/или антрахинонов.Particles of CTA with the preferred morphology described herein are particularly suitable for use in the oxidative digestion method described above to lower the content of 4-CBA. In addition, these preferred CTA particles provide advantages in a wide range of other, following processes, including dissolution and / or chemical reaction of the particles. These additional following processes include, but are not limited to, reacting with at least one hydroxyl-containing compound to form ester compounds, in particular the reaction of CTA with methanol to form dimethyl terephthalate and impurity esters; reaction with at least one diol to form ester monomeric and / or polymeric compounds, in particular a reaction of CTA with ethylene glycol to form polyethylene terephthalate (PET); and complete or partial dissolution in solvents, including, but not limited to, water, acetic acid and N-methyl-2-pyrrolidone, which may include further processing, including, but not limited to, re-precipitation of purer terephthalic acid and / or selective chemical reduction of carbonyl groups other than carboxylic acid groups. Explicitly included is essentially the dissolution of CTA in a solvent containing water, combined with partial hydrogenation, which reduces the amount of aldehydes, in particular 4-CBA, fluorenones, phenons and / or anthraquinones.

Авторы также предполагают, что частицы CTA, имеющие предпочтительные свойства, описанные здесь, могут быть получены из частиц CTA, не совпадающих по предпочтительным свойствам с теми, которые описаны здесь (несовпадающих частиц CTA), с помощью средств, включающих в себя, но не ограничиваясь этим, механическое перемешивание несовпадающих частиц CTA и полное или частичное растворение несовпадающих частиц CTA, с последующим полным или частичным повторным осаждением.The authors also suggest that CTA particles having the preferred properties described herein can be obtained from CTA particles that do not coincide in the preferred properties with those described herein (mismatched CTA particles) by means of, but not limited to, thereby, mechanically mixing mismatched CTA particles and completely or partially dissolving the mismatching CTA particles, followed by complete or partial reprecipitation.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, предусматривается способ частичного окисления окисляемого ароматического соединения до одного или нескольких типов ароматической карбоновой кислоты, где чистота части растворителя исходных материалов (то есть "исходных материалов растворителя") и чистота части окисляемого соединения исходных материалов (то есть "исходных материалов окисляемого соединения") контролируются в определенных пределах, описанных ниже. Вместе с другими вариантами осуществления настоящего изобретения, это делает возможным контроль чистоты жидкой фазы и твердой фазы, если она присутствует, и объединенной фазы суспензии (то есть твердые продукты плюс жидкость) реакционной среды в определенных предпочтительных пределах, указанных ниже.In accordance with one embodiment of the present invention, there is provided a method for partially oxidizing an oxidizable aromatic compound to one or more types of aromatic carboxylic acid, wherein the purity of a portion of the solvent of the starting materials (i.e., “the starting materials of the solvent”) and the purity of a portion of the oxidizable compound of the starting materials (i.e. there are "starting materials of oxidizable compounds") are controlled within certain limits described below. Together with other embodiments of the present invention, this makes it possible to control the purity of the liquid phase and the solid phase, if present, and the combined phase of the suspension (i.e. solids plus liquid) of the reaction medium within certain preferred ranges indicated below.

Относительно исходных материалов растворителя, является известным окисление окисляемого ароматического соединения (соединений), с получением ароматической карбоновой кислоты, где исходные материалы растворителя, вводимые в реакционную среду, представляют собой смесь уксусной кислоты аналитической чистоты и воды, как часто используется при работе в лабораторном масштабе и пилотном масштабе. Подобным же образом, является известным осуществление окисления окисляемого ароматического соединения до ароматической карбоновой кислоты, где растворитель, покидающий реакционную среду, отделяется от полученной ароматической карбоновой кислоты, а затем рециклируется назад в реакционную среду как исходные материалы растворителя, прежде всего, по причинам затрат на производство. Это рециклирование растворителя вызывает накопление со временем определенных примесей исходных материалов и побочных продуктов способа в рециклируемом растворителе. В данной области известны различные средства, чтобы помочь в очистке рециклированного растворителя перед повторным введением в реакционную среду. Как правило, более высокий уровень очистки рециклированного растворителя приводит к значительно более высоким затратам на производство, чем более низкий уровень очистки с помощью подобных средств. Один из вариантов осуществления настоящего изобретения относится к пониманию и определению предпочтительных пределов большого количества примесей в исходных материалах растворителя, многие из которых до сих пор рассматриваются по большей части как вредные, для нахождения оптимального баланса между общими затратами на производство и общей чистотой продукта.Regarding the starting materials of the solvent, it is known to oxidize an oxidizable aromatic compound (s) to produce an aromatic carboxylic acid, where the starting materials of the solvent introduced into the reaction medium are a mixture of acetic acid of analytical purity and water, as is often used when working on a laboratory scale and pilot scale. Similarly, it is known to carry out the oxidation of an oxidizable aromatic compound to an aromatic carboxylic acid, where the solvent leaving the reaction medium is separated from the obtained aromatic carboxylic acid and then recycled back to the reaction medium as solvent starting materials, primarily for reasons of production costs . This recycling of the solvent causes the accumulation over time of certain impurities of the starting materials and by-products of the process in the recycled solvent. Various means are known in the art to help purify the recycled solvent before reintroduction into the reaction medium. Typically, a higher level of purification of the recycled solvent leads to significantly higher production costs than a lower level of purification using similar means. One of the embodiments of the present invention relates to the understanding and determination of the preferred limits of a large number of impurities in the starting materials of the solvent, many of which are still considered mostly harmful, to find the optimal balance between the total cost of production and the overall purity of the product.

"Рециклируемые исходные материалы растворителя" определяются здесь как исходные материалы растворителя, содержащие, по меньшей мере, примерно 5% мас. от массы, которая ранее прошла через реакционную среду, содержащую одно или несколько окисляемых ароматических соединений, подвергающихся частичному окислению. По причинам запасов растворителя и времени протекания в производственной установке является предпочтительным, чтобы порции рециклированного растворителя проходили через реакционную среду, по меньшей мере, раз в рабочий день, более предпочтительно, по меньшей мере, раз в день, в течение, по меньшей мере, семи последовательных рабочих дней, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, раз в день, в течение, по меньшей мере, 30 последовательных рабочих дней. По экономическим причинам является предпочтительным, чтобы, по меньшей мере, примерно 20% мас. исходных материалов растворителя в реакционной среде по настоящему изобретению представляли собой рециклированный растворитель, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 40% мас., еще более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 80% мас., а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 90% мас."Recyclable solvent starting materials" are defined herein as solvent starting materials containing at least about 5% wt. from the mass that previously passed through a reaction medium containing one or more oxidizable aromatic compounds that undergo partial oxidation. For reasons of solvent stock and flow time in a production unit, it is preferred that portions of the recycled solvent pass through the reaction medium at least once a working day, more preferably at least once a day, for at least seven consecutive working days, and most preferably at least once a day, for at least 30 consecutive working days. For economic reasons, it is preferable that at least about 20% wt. the solvent starting materials in the reaction medium of the present invention were a recycled solvent, more preferably at least about 40% by weight, even more preferably at least about 80% by weight, and most preferably at least 90 % wt.

Авторы обнаружили, что по причинам реакционной активности металлических примесей, остающихся в продукте окисления, концентрации выбранных металлов переменной валентности в рециклированных исходных материалах растворителя предпочтительно находятся в пределах, указанных непосредственно ниже. Концентрация железа в рециклированном растворителе предпочтительно примерно ниже 150 м.д. мас., более предпочтительно примерно ниже 40 м.д. мас., а наиболее предпочтительно находится в пределах между 0 и 8 м.д. мас. Концентрация никеля в рециклированном растворителе предпочтительно примерно ниже 150 м.д. мас., более предпочтительно, примерно ниже 40 м.д. мас., а наиболее предпочтительно находится в пределах между 0 и 8 м.д. мас. Концентрация хрома в рециклированном растворителе предпочтительно примерно ниже 150 м.д. мас., более предпочтительно, примерно ниже 40 м.д. мас., а наиболее предпочтительно, находится в пределах между 0 и 8 м.д. мас. Концентрация молибдена в рециклированном растворителе предпочтительно примерно ниже 75 м.д. мас., более предпочтительно примерно ниже 20 м.д. мас., а наиболее предпочтительно находится в пределах между 0 и 4 м.д. мас. Концентрация титана в рециклированном растворителе предпочтительно примерно ниже 75 м.д. мас., более предпочтительно примерно ниже 20 м.д. мас., а наиболее предпочтительно находится в пределах между 0 и 4 м.д. мас. Концентрация меди в рециклированном растворителе предпочтительно примерно ниже 20 м.д. мас., более предпочтительно примерно ниже 4 м.д. мас., а наиболее предпочтительно находится в пределах между 0 и 1 м.д. мас. Другие металлические примеси, как правило, также присутствуют в рециклированном растворителе, как правило, изменяясь на более низких уровнях по отношению к одному или нескольким из перечисленных выше металлов. Контроль перечисленных выше металлов в предпочтительных пределах будет поддерживать другие металлические примеси на соответствующих уровнях.The authors found that, for reasons of the reactivity of metal impurities remaining in the oxidation product, the concentrations of the selected metals of variable valency in the recycled solvent starting materials are preferably within the ranges indicated immediately below. The concentration of iron in the recycled solvent is preferably below about 150 ppm. wt., more preferably below about 40 ppm. wt., and most preferably is in the range between 0 and 8 ppm. wt. The nickel concentration in the recycled solvent is preferably below about 150 ppm. wt., more preferably, below about 40 ppm. wt., and most preferably is in the range between 0 and 8 ppm. wt. The chromium concentration in the recycled solvent is preferably below about 150 ppm. wt., more preferably, below about 40 ppm. wt., and most preferably, is in the range between 0 and 8 ppm. wt. The concentration of molybdenum in the recycled solvent is preferably below about 75 ppm. wt., more preferably below about 20 ppm. wt., and most preferably is in the range between 0 and 4 ppm. wt. The titanium concentration in the recycled solvent is preferably below about 75 ppm. wt., more preferably below about 20 ppm. wt., and most preferably is in the range between 0 and 4 ppm. wt. The concentration of copper in the recycled solvent is preferably below about 20 ppm. wt., more preferably below about 4 ppm. wt., and most preferably is in the range between 0 and 1 ppm. wt. Other metallic impurities are also typically present in the recycled solvent, typically varying at lower levels with respect to one or more of the metals listed above. Monitoring the above metals within the preferred range will maintain other metallic impurities at appropriate levels.

Эти металлы могут возникать как примеси в любом из поступающих в способ исходных материалов (например, в поступающем окисляемом соединении, растворителе, окислителе и соединениях катализаторов). Альтернативно, металлы могут возникать как продукты коррозии из любой из установок способа, вступающей в контакт с реакционной средой и/или вступающей в контакт с рециклированным растворителем. Средства для контроля металлов в описанных пределах концентраций включают в себя соответствующее качество и мониторинг чистоты различных исходных материалов, и правильное использование материалов конструкции, включая, но не ограничиваясь этим, множество коммерческих видов титана и нержавеющих сталей, включая виды, известные как дуплексные нержавеющие стали и высокомолибденовые нержавеющие стали.These metals can occur as impurities in any of the starting materials entering the process (for example, in the incoming oxidizable compound, solvent, oxidizing agent, and catalyst compounds). Alternatively, metals can occur as corrosion products from any of the process plants coming into contact with the reaction medium and / or coming into contact with the recycled solvent. Means for controlling metals within the concentration ranges described include appropriate quality and purity monitoring of various starting materials, and the proper use of structural materials, including, but not limited to, many commercial types of titanium and stainless steels, including those known as duplex stainless steels and high molybdenum stainless steels.

Авторы также обнаружили предпочтительные пределы для выбранных ароматических соединений в рециклируемом растворителе. Они включают в себя как осажденные, так и растворенные ароматические соединения в рециклированном растворителе.The authors also found preferred limits for selected aromatic compounds in a recycled solvent. They include both precipitated and dissolved aromatic compounds in a recycled solvent.

Неожиданно, даже осажденный продукт (например, TPA) от частичного окисления параксилола, представляет собой примесь, которой нужно управлять в рециклируемом растворителе. Поскольку неожиданно возникают предпочтительные пределы для уровней твердых продуктов в реакционной среде, любой осажденный продукт в исходных материалах растворителя непосредственно вычитается из количества окисляемого соединения, которое может вводиться вместе с ним. Кроме того, введение осаждающих твердых продуктов TPA в рециклируемом растворителе при повышенных уровнях, как обнаружено, отрицательно влияет на характер частиц, образующихся в осадительной среде окисления, приводя к нежелательному характеру следующих далее операций (например, фильтрования продукта, промывки растворителем, окислительного дигерирования сырого продукта, растворения сырого продукта для дополнительной переработки и так далее). Другая нежелательная характеристика осажденных твердых продуктов в исходных материалах рециклируемого растворителя заключается в том, что они часто содержат очень высокие уровни осаждающих примесей, по сравнению с концентрациями примесей в объеме твердых продуктов в суспензиях TPA, из которых получают большую часть рециклированного растворителя. Возможно, повышенные уровни примесей, наблюдаемые в твердых продуктах, суспендированных в рециклированном фильтрате, могут быть связаны со временами зародышеобразования для осаждения определенных примесей из рециклируемого растворителя и/или с охлаждением рециклируемого растворителя, либо намеренным, либо вызванным потерями в окружающей среде. Например, концентрации сильно окрашенного и нежелательного 2,6-дикарбоксифлуоренона наблюдаются при гораздо более высоких уровнях в твердых продуктах, присутствующих в рециклированном растворителе, при 80°C, чем наблюдается в твердых продуктах TPA, выделенных из рециклируемого растворителя при 160°C. Подобным же образом, концентрации изофталевой кислоты наблюдаются при гораздо более высоких уровнях в твердых продуктах, присутствующих в рециклируемом растворителе, по сравнению с уровнями, наблюдаемыми в твердых продуктах TPA из реакционной среды. Как именно конкретные осажденные примеси, захваченные в рециклируемом растворителе, ведут себя, когда повторно вводятся в реакционную среду, видимо, варьируется. Это зависит, вероятно, от относительной растворимости примеси в жидкой фазе реакционной среды, вероятно, от того, как осажденная примесь распределяется по слоям внутри осажденных твердых продуктов, и, вероятно, от локальной скорости осаждения TPA, когда твердый продукт сначала повторно вводится в реакционную среду. Таким образом, авторы обнаружили, что полезно контролировать уровень определенных примесей в рециклируемом растворителе, как описано ниже, вне зависимости от того, присутствуют ли эти примеси в рециклируемом растворителе в растворенной форме или представляют собой захваченные в нем частицы.Unexpectedly, even the precipitated product (e.g. TPA) from the partial oxidation of paraxylene is an impurity that must be controlled in a recycled solvent. Since preferred limits unexpectedly arise for levels of solid products in the reaction medium, any precipitated product in the solvent starting materials is directly subtracted from the amount of oxidizable compound that can be introduced with it. In addition, the introduction of precipitating TPA solids in a recyclable solvent at elevated levels was found to adversely affect the nature of the particles formed in the precipitation oxidation medium, leading to the undesirable nature of the following operations (e.g., filtering the product, washing with a solvent, oxidative digestion of the crude product dissolving the crude product for further processing and so on). Another undesirable characteristic of precipitated solids in recycled solvent feeds is that they often contain very high levels of precipitating impurities compared to the concentration of impurities in the volume of solids in TPA suspensions, from which most of the recycled solvent is obtained. Possibly, the increased levels of impurities observed in solid products suspended in the recycled filtrate may be associated with nucleation times for the deposition of certain impurities from the recycled solvent and / or with cooling of the recycled solvent, either intentionally or caused by environmental losses. For example, concentrations of highly colored and undesired 2,6-dicarboxyfluorenone are observed at much higher levels in the solids present in the recycled solvent at 80 ° C than is observed in TPA solids isolated from the recycled solvent at 160 ° C. Similarly, isophthalic acid concentrations are observed at much higher levels in the solids present in the recycled solvent, compared to levels observed in TPA solids from the reaction medium. How exactly the particular precipitated impurities trapped in the recycled solvent behave when re-introduced into the reaction medium seems to vary. This probably depends on the relative solubility of the impurity in the liquid phase of the reaction medium, probably on how the precipitated impurity is distributed over the layers inside the precipitated solid products, and probably on the local TPA deposition rate, when the solid product is first reintroduced into the reaction medium . Thus, the authors found that it is useful to control the level of certain impurities in the recycled solvent, as described below, regardless of whether these impurities are present in the recycled solvent in dissolved form or are particles trapped therein.

Количество осажденных твердых продуктов, присутствующих в рециклированном фильтрате, определяется с помощью гравиметрического способа следующим образом. Представительный образец извлекается из растворителя, подаваемого в реакционную среду, в то время как растворитель протекает в проходе по направлению к реакционной среде. Пригодный для использования размер образца составляет примерно 100 г, заключенные в стеклянный контейнер, имеющий примерно 250 мл внутреннего объема. Перед высвобождением до атмосферного давления, но при этом, непрерывно протекая по направлению к контейнеру с образцом, рециклируемый фильтрат охлаждается до менее чем 100°C; это охлаждение осуществляется для ограничения испарения растворителя в течение короткого интервала до герметизации в замкнутом стеклянном контейнере. После захвата образца при атмосферном давлении стеклянный контейнер немедленно герметизируется. Затем образцу дают возможность для охлаждения примерно до 20°C, в то время как он окружен воздухом примерно при 20°C и без принудительной конвекции. После достижения примерно 20°C образец выдерживается в этом состоянии в течение, по меньшей мере, примерно 2 часов. Затем герметизированный контейнер энергично встряхивают до тех пор, пока не будет получено визуально однородное распределение твердых продуктов. Непосредственно после этого в контейнер для образца добавляют магнитный размешиватель и вращают при достаточной скорости для поддержания эффективно однородного распределения твердых продуктов. 10-миллилитровую аликвоту перемешанной жидкости с суспендированными твердыми продуктами извлекают посредством пипетки и взвешивают. Затем объем жидкой фазы из этой аликвоты отделяют посредством вакуумного фильтрования, по-прежнему примерно при 20°C, и эффективно, без потерь твердых продуктов. Влажные твердые продукты, отфильтрованные из этой аликвоты, затем сушат, эффективно, без сублимации твердых продуктов, и эти высушенные твердые продукты взвешивают. Отношение массы высушенных твердых продуктов к массе исходной аликвоты суспензии представляет собой долю твердых продуктов, как правило, выражаемую как процент и упоминаемую здесь как содержание осажденных твердых продуктов в рециклированном фильтрате при 20°C.The amount of precipitated solid products present in the recycled filtrate is determined using the gravimetric method as follows. A representative sample is recovered from the solvent supplied to the reaction medium, while the solvent flows in a passage toward the reaction medium. A usable sample size is about 100 g, enclosed in a glass container having about 250 ml of internal volume. Before being released to atmospheric pressure, but continuously flowing towards the sample container, the recycled filtrate is cooled to less than 100 ° C; this cooling is carried out to limit the evaporation of the solvent for a short period before sealing in a closed glass container. After capturing the sample at atmospheric pressure, the glass container is immediately sealed. The sample is then allowed to cool to about 20 ° C, while it is surrounded by air at about 20 ° C and without forced convection. After reaching about 20 ° C, the sample is kept in this state for at least about 2 hours. The sealed container is then shaken vigorously until a visually uniform distribution of solid products is obtained. Immediately thereafter, a magnetic stirrer is added to the sample container and rotated at a sufficient speed to maintain an efficiently uniform distribution of solid products. A 10 ml aliquot of the mixed liquid with suspended solids is removed by pipette and weighed. Then the volume of the liquid phase from this aliquot is separated by vacuum filtration, still at about 20 ° C, and effectively, without loss of solid products. Wet solids filtered from this aliquot are then dried efficiently without sublimation of the solids, and these dried solids are weighed. The ratio of the mass of dried solids to the mass of the original aliquot of the suspension is the fraction of solids, usually expressed as a percentage and referred to here as the content of precipitated solids in the recycled filtrate at 20 ° C.

Авторы обнаружили, что ароматические соединения, растворенные в жидкой фазе реакционной среды и содержащие ароматические карбоновые кислоты, в которых нет неароматических углеводородных групп (например, изофталевая кислота, бензойная кислота, фталевая кислота, 2,5,4'-трикарбоксибифенил) являются неожиданно вредными компонентами. Хотя эти соединения имеют гораздо более низкую химическую активность в рассматриваемой реакционной среде, по сравнению с окисляемыми соединениями, имеющими неароматические углеводородные группы, авторы обнаружили, что эти соединения, тем не менее, подвергаются многочисленным вредным взаимодействиям. Таким образом, является преимущественным контроль содержания этих соединений в предпочтительных пределах, в жидкой фазе реакционной среды. Это приводит к появлению предпочтительных пределов выбранных соединений в исходных материалах рециклируемого растворителя, а также предпочтительных пределов выбранных предшественников в исходных материалах окисляемого ароматического соединения.The authors found that aromatic compounds dissolved in the liquid phase of the reaction medium and containing aromatic carboxylic acids in which there are no non-aromatic hydrocarbon groups (e.g., isophthalic acid, benzoic acid, phthalic acid, 2,5,4'-tricarboxybiphenyl) are unexpectedly harmful components . Although these compounds have much lower chemical activity in the considered reaction medium, compared with oxidizable compounds having non-aromatic hydrocarbon groups, the authors found that these compounds, however, undergo numerous harmful interactions. Thus, it is preferable to control the content of these compounds in the preferred range, in the liquid phase of the reaction medium. This leads to the appearance of the preferred limits of the selected compounds in the starting materials of the recycled solvent, as well as the preferred limits of the selected precursors in the starting materials of the oxidizable aromatic compound.

Например, при жидкофазном частичном окислении параксилола до терефталевой кислоты (TPA) авторы обнаружили, что сильноокрашенная и нежелательная примесь 2,7-дикарбоксифлуоренон (2,7-DCF), по существу, не детектируется в реакционной среде и в пробе продукта, когда метазамещенные ароматические соединения находятся в реакционной среде на очень низких уровнях. Авторы обнаружили, что когда примесь изофталевой кислоты присутствует в исходных материалах растворителя при увеличивающихся уровнях, образование 2,7-DCF возрастает почти прямопропорционально. Авторы также обнаружили, что когда примесь метаксилола присутствует в исходных материалах параксилола, образование 2,7-DCF опять возрастает почти в прямой пропорции. Кроме того, даже если исходные материалы растворителя и исходные материалы окисляемого соединения свободны от метазамещенных ароматических соединений, авторы обнаружили, что некоторое количество изофталевой кислоты образуется во время типичного частичного окисления очень чистого параксилола, в частности, когда бензойная кислота присутствует в жидкой фазе реакционной среды. Это самопроизвольно образуемая изофталевая кислота может, благодаря ее более высокой растворимости, чем у TPA, в растворителе, содержащем уксусную кислоту и воду, накапливаться со временем в промышленных установках, использующих рециклируемый растворитель. Таким образом, количество изофталевой кислоты в исходных материалах растворителя, количество метаксилола в исходных материалах окисляемого ароматического соединения и скорость самопроизвольного образования изофталевой кислоты в реакционной среде, все они соответствующим образом рассматриваются в балансе друг с другом и в балансе с любыми реакциями, по которым расходуется изофталевая кислота. Изофталевая кислота, как обнаружено, подвергается дополнительным реакциям с ее потреблением, помимо образования 2,7-DCF, как описано ниже. В дополнение к этому, авторы обнаружили, что имеются другие предметы для рассмотрения, когда устанавливаются соответствующие пределы для метазамещенных ароматических частиц при частичном окислении параксилола до TPA. Другие сильно окрашенные и нежелательные примеси, такие как 2,6-дикарбоксифлуоренон (2,6-DCF), видимо, сильно связаны с растворенными паразамещенными ароматическими частицами, которые всегда присутствуют вместе с исходными материалами параксилола для жидкофазного окисления. Таким образом, подавление 2,7-DCF лучше всего рассматривать в перспективе с уровнем других окрашенных примесей, которые производятся.For example, during the liquid-phase partial oxidation of paraxylene to terephthalic acid (TPA), the authors found that highly colored and undesirable impurities of 2,7-dicarboxyfluorenone (2,7-DCF) are essentially not detected in the reaction medium and in the product sample when metasubstituted aromatic the compounds are in the reaction medium at very low levels. The authors found that when an admixture of isophthalic acid is present in the starting materials of the solvent at increasing levels, the formation of 2,7-DCF increases almost in direct proportion. The authors also found that when methaxylene is present in the paraxylene starting materials, the formation of 2,7-DCF again increases in almost direct proportion. In addition, even if the starting materials of the solvent and the starting materials of the oxidizable compound are free of metasubstituted aromatic compounds, the authors found that some isophthalic acid is formed during the typical partial oxidation of very pure paraxylene, in particular when benzoic acid is present in the liquid phase of the reaction medium. This spontaneously formed isophthalic acid can, due to its higher solubility than TPA, in a solvent containing acetic acid and water, accumulate over time in industrial plants using a recycled solvent. Thus, the amount of isophthalic acid in the starting materials of the solvent, the amount of methaxylol in the starting materials of the oxidizable aromatic compound and the rate of spontaneous formation of isophthalic acid in the reaction medium are all considered in balance with each other and in balance with any reactions that consume isophthalic acid. Isophthalic acid was found to undergo additional reactions with its consumption, in addition to the formation of 2,7-DCF, as described below. In addition, the authors found that there are other subjects to consider when appropriate limits are set for metasubstituted aromatic particles in the partial oxidation of paraxylene to TPA. Other highly colored and undesirable impurities, such as 2,6-dicarboxyfluorenone (2,6-DCF), are apparently strongly associated with dissolved para-substituted aromatic particles, which are always present together with the paraxylene starting materials for liquid phase oxidation. Thus, the suppression of 2.7-DCF is best viewed in perspective with the level of other colored impurities that are produced.

Например, при жидкофазном частичном окислении параксилола до TPA, авторы обнаружили, что образование тримеллитовой кислоты увеличивается, когда в реакционной среде увеличиваются уровни изофталевой кислоты и фталевой кислоты. Тримеллитовая кислота представляет собой трехфункциональную карбоновую кислоту, приводящую к разветвлению полимерных цепей во время получения PET из TPA. Во многих применениях PET уровни ветвления должны контролироваться при низких уровнях, и, следовательно, тримеллитовая кислота должна контролироваться при низких уровнях в очищенной TPA. Кроме того, что они приводят к получению тримеллитовой кислоты, присутствие метазамещенных и ортозамещенных частиц в реакционной среде также приводит к появлению других трикарбоновых кислот (например, 1,3,5-трикарбоксибензола). Кроме того, повышенное присутствие трикарбоновых кислот в реакционной среде увеличивает величину образования тетракарбоновой кислоты (например, 1,2,4,5-тетракарбоксибензола). Контроль суммарного получения всех ароматических карбоновых кислот, имеющих более двух групп карбоновых кислот, является одним из факторов при установлении предпочтительных уровней метазамещенных и ортозамещенных частиц в исходных материалах рециклируемого растворителя, в исходных материалах окисляемого соединения и в реакционной среде в соответствии с настоящим изобретением.For example, during the liquid phase partial oxidation of paraxylene to TPA, the authors found that the formation of trimellitic acid increases when the levels of isophthalic acid and phthalic acid increase in the reaction medium. Trimellitic acid is a trifunctional carboxylic acid that leads to branching of the polymer chains during the production of PET from TPA. In many PET applications, branching levels should be controlled at low levels, and therefore trimellitic acid should be controlled at low levels in purified TPA. In addition to producing trimellitic acid, the presence of metasubstituted and orthosubstituted particles in the reaction medium also leads to the appearance of other tricarboxylic acids (e.g., 1,3,5-tricarboxybenzene). In addition, the increased presence of tricarboxylic acids in the reaction medium increases the formation of tetracarboxylic acid (e.g., 1,2,4,5-tetracarboxybenzene). Controlling the total production of all aromatic carboxylic acids having more than two groups of carboxylic acids is one of the factors in establishing the preferred levels of metasubstituted and orthosubstituted particles in the starting materials of the recycled solvent, in the starting materials of the oxidizable compound and in the reaction medium in accordance with the present invention.

Например, при жидкофазном частичном окислении параксилола до TPA, авторы обнаружили, что повышенные уровни в жидкой фазе реакционной среды нескольких растворенных ароматических карбоновых кислот, у которых нет неароматических углеводородных групп, непосредственно приводит к увеличению образования моноокиси углерода и двуокиси углерода. Это увеличенное образование окислов углерода приводит к потере выхода, как по окислителю, так и по окисляемому соединению, последнее связано с тем, что многие получаемые совместно ароматические карбоновые кислоты, которые, с одной стороны, могут рассматриваться как примеси, с другой стороны, также имеют промышленную ценность. Таким образом, соответствующее удаление относительно растворимых карбоновых кислот, у которых нет неароматических углеводородных групп, из рециклируемого растворителя имеет экономическую ценность при предотвращении потерь выхода окисляемого ароматического соединения и окислителя, в дополнение к подавлению образования очень нежелательных примесей, таких как различные флуореноны и тримеллитовая кислота.For example, during the liquid-phase partial oxidation of paraxylene to TPA, the authors found that increased levels in the liquid phase of the reaction medium of several dissolved aromatic carboxylic acids that do not have non-aromatic hydrocarbon groups directly lead to an increase in the formation of carbon monoxide and carbon dioxide. This increased formation of carbon oxides leads to a loss of yield, both for the oxidizing agent and for the oxidizable compound, the latter being due to the fact that many aromatic carboxylic acids obtained together, which, on the one hand, can be considered as impurities, on the other hand, also have industrial value. Thus, the appropriate removal of relatively soluble carboxylic acids that do not have non-aromatic hydrocarbon groups from the recycled solvent is of economic value in preventing loss of yield of oxidizable aromatic compounds and oxidizing agents, in addition to inhibiting the formation of very undesirable impurities such as various fluorenones and trimellitic acid.

Например, при жидкофазном частичном окислении параксилола до TPA, авторы обнаружили, что образование 2,5,4'-трикарбоксибифенила, видимо, является неизбежным. 2,5,4'-Трикарбоксибифенил представляет собой ароматическую трикарбоновую кислоту, сформированную посредством соединения двух ароматических колец, вероятно, посредством связывания растворенных паразамещенных ароматических частиц с арильным радикалом, вероятно, с арильным радикалом, сформированным посредством декарбоксилирования или декарбонилирования паразамещенных ароматических частиц. К счастью, 2,5,4'-трикарбоксибифенил обычно образуется при более низких уровнях, чем тримеллитовая кислота, и не приводит обычно к значительному увеличению проблем с разветвлением полимерных молекул во время получения PET. Однако авторы обнаружили, что повышенные уровни 2,5,4'-трикарбоксибифенила в реакционной среде, содержащей окисление алкилароматических соединений в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения, приводит к повышению уровней сильно окрашенного и нежелательного 2,6-DCF. Повышенный уровень 2,6-DCF возможно возникает из 2,5,4'-трикарбоксибифенила посредством замыкания кольца с потерей молекулы воды, хотя точный механизм реакции не известен с определенностью. Если 2,5,4'-трикарбоксибифенил, который является более растворимым в растворителе, содержащем уксусную кислоту и воду, чем TPA, получает возможность для накопления до слишком высокого уровня в рециклируемом растворителе, скорости преобразования в 2,6-DCF могут стать неприемлемо высокими.For example, during the liquid-phase partial oxidation of paraxylene to TPA, the authors found that the formation of 2,5,4'-tricarboxybiphenyl is apparently inevitable. 2,5,4'-Tricarboxybiphenyl is an aromatic tricarboxylic acid formed by joining two aromatic rings, probably by linking the dissolved para-substituted aromatic particles to an aryl radical, probably to an aryl radical formed by decarboxylation or decarbonylation of para-substituted aromatic particles. Fortunately, 2,5,4'-tricarboxybiphenyl usually forms at lower levels than trimellitic acid, and does not usually lead to a significant increase in the branching problems of polymer molecules during PET production. However, the authors found that elevated levels of 2,5,4'-tricarboxybiphenyl in a reaction medium containing oxidation of alkyl aromatic compounds in accordance with preferred embodiments of the present invention leads to increased levels of highly colored and undesired 2,6-DCF. An elevated level of 2,6-DCF may arise from 2,5,4'-tricarboxybiphenyl by ring closure with the loss of a water molecule, although the exact reaction mechanism is not known with certainty. If 2,5,4'-tricarboxybiphenyl, which is more soluble in a solvent containing acetic acid and water than TPA, is able to accumulate to a level too high in a recycled solvent, conversion rates to 2,6-DCF may become unacceptably high .

Например, при жидкофазном частичном окислении параксилола до TPA, авторы обнаружили, что ароматические карбоновые кислоты, у которых нет неароматических углеводородных групп (например, изофталевая кислота), как правило, приводят к мягкому подавлению химической активности реакционной среды, когда они присутствуют в жидкой фазе при достаточной концентрации.For example, during the liquid phase partial oxidation of paraxylene to TPA, the authors found that aromatic carboxylic acids that do not have non-aromatic hydrocarbon groups (for example, isophthalic acid) tend to mildly suppress the chemical activity of the reaction medium when they are present in the liquid phase at sufficient concentration.

Например, при жидкофазном частичном окислении параксилола до TPA, авторы обнаружили, что осаждение очень часто является неидеальным (то есть неравновесным) по отношению к относительным концентрациям различных химических частиц в твердой фазе и в жидкой фазе. Вероятно, это связано с тем, что скорость осаждения является очень быстрой при пространственно-временных скоростях реакций, предпочтительных здесь, приводя к неидеальному совместному осаждению примесей или даже окклюзии. Таким образом, если желательным является ограничение концентрации определенных примесей (например, тримеллитовой кислоты и 2,6-DCF) в сырой TPA, из-за конфигурации работы следующих далее установок, является предпочтительным контроль их концентрации в исходных материалах растворителя, а также скорости их образования в реакционной среде.For example, during the liquid phase partial oxidation of paraxylene to TPA, the authors found that precipitation is very often imperfect (i.e., nonequilibrium) with respect to the relative concentrations of various chemical particles in the solid phase and in the liquid phase. This is probably due to the fact that the deposition rate is very fast at the spatio-temporal reaction rates preferred here, leading to imperfect co-precipitation of impurities or even occlusion. Thus, if it is desirable to limit the concentration of certain impurities (for example, trimellitic acid and 2,6-DCF) in crude TPA, due to the configuration of the following plants, it is preferable to control their concentration in the starting materials of the solvent, as well as the rate of their formation in the reaction medium.

Например, авторы обнаружили, что бензофеноновые соединения (например, 4,4'-дикарбоксибензофенон и 2,5,4'-трикарбоксибензофенон), полученные во время частичного окисления параксилола, имеют нежелательные воздействия в реакционной среде для получения PET, даже несмотря на то, что бензофеноновые соединения не являются сильно окрашенными в TPA сами по себе, как флуореноны и антрахиноны. Соответственно, является желательным ограничение присутствия бензофенонов и выбор предшественников в рециклируемом растворителе и в исходных материалах окисляемого соединения. Кроме того, авторы обнаружили, что присутствие повышенных уровней бензойной кислоты, либо поступившей в рециклированном растворителе, либо образовавшейся в реакционной среде, приводит к повышению скоростей образования 4,4'-дикарбоксибензофенона.For example, the authors found that benzophenone compounds (e.g., 4,4'-dicarboxybenzophenone and 2,5,4'-tricarboxybenzophenone) obtained during the partial oxidation of paraxylene have undesirable effects in the reaction medium to produce PET, even though that benzophenone compounds are not strongly colored in TPA per se, like fluorenones and anthraquinones. Accordingly, it is desirable to limit the presence of benzophenones and to select precursors in the recycled solvent and in the starting materials of the oxidizable compound. In addition, the authors found that the presence of elevated levels of benzoic acid, either introduced in a recycled solvent or formed in the reaction medium, leads to an increase in the rates of formation of 4,4'-dicarboxybenzophenone.

В качестве обзора, авторы обнаружили и достаточно определили количественно неожиданный ряд реакций для ароматических соединений, у которых нет неароматических углеводородных групп, которые присутствуют при жидкофазном частичном окислении параксилола до TPA. Рассматривая как раз отдельный случай бензойной кислоты, авторы обнаружили, что повышенные уровни бензойной кислоты в реакционной среде в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения приводят к сильному увеличению образования сильно окрашенной и нежелательной 9-флуоренон-2-карбоновой кислоты, к сильному повышению уровней 4,4'-дикарбоксибифенила, к повышению уровней 4,4'-дикарбоксибензoфенона, к мягкому подавлению химической активности предполагаемого окисления параксилола и к повышению уровней окислов углерода, и к соответствующим потерям выхода. Авторы обнаружили, что повышение уровней бензойной кислоты в реакционной среде также приводит к увеличению образования изофталевой кислоты и фталевой кислоты, уровни которых желательно контролировать в низких пределах, в соответствии со сходными аспектами настоящего изобретения. Количество и важность реакций, включающих в себя бензойную кислоту, являются, вероятно, еще более неожиданными, поскольку некоторые авторы недавних изобретений предполагают использование бензойной кислоты вместо уксусной кислоты в качестве первичного компонента растворителя (см., например, патент США № 6562997). В дополнение к этому, авторы настоящего изобретения наблюдают, что бензойная кислота самопроизвольно образуется во время окисления параксилола при скоростях, которые являются заведомо важными по отношению к ее образованию из примесей, таких как толуол и этилбензол, обычно находящихся в исходных материалах окисляемого соединения, содержащих параксилол промышленной чистоты.As a review, the authors found and quantified a rather unexpected series of reactions for aromatic compounds that do not have non-aromatic hydrocarbon groups that are present in the liquid phase partial oxidation of paraxylene to TPA. Considering just a separate case of benzoic acid, the authors found that increased levels of benzoic acid in the reaction medium in some embodiments of the present invention lead to a strong increase in the formation of highly colored and undesirable 9-fluorenone-2-carboxylic acid, to a strong increase in levels of 4.4 '-dicarboxybiphenyl, to an increase in the levels of 4,4'-dicarboxybenzophenone, to a mild suppression of the chemical activity of the alleged oxidation of paraxylene and to an increase in the levels of carbon oxides, and accordingly Leica Geosystems yield loss. The authors found that increasing levels of benzoic acid in the reaction medium also leads to an increase in the formation of isophthalic acid and phthalic acid, the levels of which it is desirable to control in a low range, in accordance with similar aspects of the present invention. The number and importance of reactions involving benzoic acid are probably even more surprising since some recent inventors have suggested using benzoic acid instead of acetic acid as the primary component of the solvent (see, for example, US Pat. No. 6,562,997). In addition, the authors of the present invention observe that benzoic acid spontaneously forms during the oxidation of paraxylene at rates that are obviously relevant to its formation from impurities such as toluene and ethylbenzene, which are usually found in the starting materials of the oxidized compound containing paraxylene industrial purity.

С другой стороны, авторы обнаружили небольшую пользу от дополнительного регулирования композиции рециклируемого растворителя относительно присутствия окисляемого ароматического соединения и относительно присутствия ароматических промежуточных продуктов реакции, которые как содержат неароматические углеводородные группы, так и являются также относительно растворимыми в рециклируемом растворителе. Как правило, эти соединения либо вводятся, либо образуются в реакционной среде с долями, существенно большими, чем их присутствие в рециклируемом растворителе; и скорость расходования этих соединений в реакционной среде является достаточно большой, при сохранении одной или нескольких неароматических углеводородных групп, для ограничения соответствующим образом их накопления в рециклируемом растворителе. Например, во время частичного окисления параксилола в многофазной реакционной среде параксилол испаряется до ограниченной степени вместе с большими количествами растворителя. Когда этот испаренный растворитель покидает реактор как часть уходящего газа и конденсируется для извлечения в качестве рециклируемого растворителя, существенная часть испаренного параксилола также конденсируется в нем. Не является необходимым ограничение концентрации этого параксилола в рециклируемом растворителе. Например, если растворитель отделяется от твердых продуктов при выходе суспензии из реакционной среды окисления параксилола, этот извлеченный растворитель будет содержать концентрацию растворенной паратолуиловой кислоты, сходную с той, которая присутствует в точке удаления из реакционной среды. Хотя может быть важным ограничение постоянной концентрации паратолуиловой кислоты в жидкой фазе реакционной среды, смотри ниже, не является необходимым отдельное регулирование паратолуиловой кислоты в этой части рециклируемого растворителя, из-за ее относительно хорошей растворимости и ее низкой массовой скорости потока, по отношению к образованию паратолуиловой кислоты в реакционной среде. Подобным же образом, авторы обнаружили мало причин для ограничения в рециклируемом растворителе концентраций ароматических соединений с метильными заместителями (например, толуиловых кислот), ароматических альдегидов (например, терефтальдегида), ароматических соединений с гидроксиметильными заместителями (например, 4-гидроксиметилбензойной кислоты) и бромированных ароматических соединений, сохраняющих, по меньшей мере, одну неароматическую углеводородную группу (например, альфа-бромпаратолуиловой кислоты) ниже тех, которые изначально находятся в жидкой фазе, уходящей из реакционной среды, возникающей при частичном окислении ксилола в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения. Неожиданно авторы также обнаружили, что также нет необходимости в регулировании в рециклируемом растворителе концентрации выбранных фенолов, образующихся собственно во время частичного окисления ксилола, поскольку эти соединения образуются и разрушаются в реакционной среде при гораздо больших долях, чем их присутствие в рециклируемом растворителе. Например, авторы обнаружили, что 4-гидроксибензойная кислота имеет относительно малое воздействие на химическую активность в предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения, когда совместно вводится при долях более 2 г 4-гидроксибензойной кислоты на 1 кг параксилола, гораздо больших, чем естественное присутствие в рециклируемом растворителе, несмотря на это, другие сообщают о ней как о важном яде в подобной реакционной среде (см., например, W. Partenheimer, Catalysis Today 23 (1995) p. 81).On the other hand, the authors found little benefit from further adjusting the composition of the recycled solvent with respect to the presence of an oxidizable aromatic compound and with respect to the presence of aromatic intermediate reaction products, which both contain non-aromatic hydrocarbon groups, are also relatively soluble in the recycled solvent. As a rule, these compounds are either introduced or formed in the reaction medium with fractions substantially larger than their presence in the recycled solvent; and the rate of consumption of these compounds in the reaction medium is sufficiently large, while maintaining one or more non-aromatic hydrocarbon groups, to appropriately limit their accumulation in a recycled solvent. For example, during the partial oxidation of paraxylene in a multiphase reaction medium, paraxylene evaporates to a limited extent along with large amounts of solvent. When this evaporated solvent leaves the reactor as part of the off-gas and condenses to be recovered as a recycled solvent, a substantial part of the vaporized para-xylene also condenses in it. It is not necessary to limit the concentration of this paraxylene in a recycled solvent. For example, if the solvent is separated from the solid products when the suspension leaves the paraxylene oxidation reaction medium, this recovered solvent will contain a concentration of dissolved paratoluylic acid similar to that which is present at the point of removal from the reaction medium. Although it may be important to limit the constant concentration of paratoluylic acid in the liquid phase of the reaction medium, see below, it is not necessary to separately regulate paratoluylic acid in this part of the recycled solvent, due to its relatively good solubility and its low mass flow rate, with respect to the formation of paratoluylic acids in the reaction medium. Similarly, the authors found few reasons for limiting in a recycled solvent the concentrations of aromatic compounds with methyl substituents (e.g. toluyl acids), aromatic aldehydes (e.g. terephthaldehyde), aromatic compounds with hydroxymethyl substituents (e.g. 4-hydroxymethylbenzoic acid) and brominated aromatic compounds retaining at least one non-aromatic hydrocarbon group (e.g., alpha-bromo-paratoluylic acid) lower than those originally but they are in liquid phase outgoing from the reaction medium occurring in the partial oxidation of xylene according to preferred embodiments of the present invention. Unexpectedly, the authors also found that there is also no need to control the concentration of selected phenols in the recycled solvent, which are formed during the partial oxidation of xylene, since these compounds form and decompose in the reaction medium at much larger proportions than their presence in the recycled solvent. For example, the authors found that 4-hydroxybenzoic acid has a relatively small effect on chemical activity in preferred embodiments of the present invention when coadministered at proportions of more than 2 g of 4-hydroxybenzoic acid per 1 kg of paraxylene, much larger than the natural presence in the recycled solvent despite this, others report it as an important poison in such a reaction medium (see, for example, W. Partenheimer, Catalysis Today 23 (1995) p. 81).

Таким образом, имеются многочисленные реакции и многочисленные соображения при установлении предпочтительных пределов различных ароматических примесей в исходных материалах растворителя, как теперь описывается. Эти данные формулируются с точки зрения общего средневзвешенного состава всех потоков растворителей, которые вводятся в реакционную среду в течение заданного периода времени, предпочтительно одного дня, более предпочтительно одного часа, а наиболее предпочтительно одной минуты. Например, если исходные материалы одного растворителя протекают, по существу, непрерывно с композицией 40 м.д. мас. изофталевой кислоты при скорости потока 7 килограммов в минуту, исходные материалы второго растворителя протекают, по существу, непрерывно с композицией 2000 м.д. мас. изофталевой кислоты при скорости потока 10 килограммов в минуту, и нет других потоков исходных материалов растворителей, поступающих в реакционную среду, тогда общий средневзвешенный состав исходных материалов растворителя вычисляется как (40 × 7 + 2000 × 10)/(7 + 10) = 1,193 м.д. мас. изофталевой кислоты. Заметим, что масса любых исходных материалов окисляемого соединения или любых исходных материалов окислителя, которые, вероятно, смешиваются с исходными материалами растворителя до накопления в реакционную среду, не рассматривается при вычислении общего средневзвешенного состава исходных материалов растворителя.Thus, there are numerous reactions and numerous considerations in setting the preferred limits of various aromatic impurities in the starting materials of the solvent, as is now described. These data are formulated in terms of the total weighted average composition of all solvent streams that are introduced into the reaction medium over a given period of time, preferably one day, more preferably one hour, and most preferably one minute. For example, if the starting materials of a single solvent flow substantially continuously with a composition of 40 ppm. wt. of isophthalic acid at a flow rate of 7 kilograms per minute, the starting materials of the second solvent flow essentially continuously with a composition of 2000 ppm. wt. isophthalic acid at a flow rate of 10 kilograms per minute, and there are no other solvent feed streams entering the reaction medium, then the total weighted average composition of the solvent starting materials is calculated as (40 × 7 + 2000 × 10) / (7 + 10) = 1.193 m .d. wt. isophthalic acid. Note that the mass of any starting materials of the oxidizable compound or any starting materials of the oxidizing agent, which are likely to be mixed with the starting materials of the solvent before being accumulated in the reaction medium, is not considered when calculating the total weighted average composition of the starting materials of the solvent.

Табл.1, ниже, перечисляет предпочтительные значения для определенных компонентов в исходных материалах растворителя, вводимых в реакционную среду. Компоненты исходных материалов растворителей, перечисленные в табл.1, представляют собой следующие соединения: 4-карбоксибензальдегид (4-CBA), 4,4'-дикарбоксистильбен (4,4'-DCS), 2,6-дикарбоксиантрахинон (2,6-DCA), 2,6-дикарбоксифлуоренон (2,6-DCF), 2,7-дикарбоксифлуоренон (2,7-DCF), 3,5-дикарбоксифлуоренон (3,5-DCF), 9-флуоренон-2-карбоновую кислоту (9F-2CA), 9-флуоренон-4-карбоновую кислоту (9F-4CA), флуореноны в целом, включая другие флуореноны, не перечисленные индивидуально (флуореноны в целом), 4,4'-дикарбоксибифенил (4,4'-DCB), 2,5,4'-трикарбоксибифенил (2,5,4'-TCB), фталевую кислоту (PA), изофталевую кислоту (IPA), бензойную кислоту (BA), тримеллитовую кислоту (TMA), 2,6-дикарбоксибензокумарин (2,6-DCBC), 4,4'-дикарбоксибензил (4,4'-DCBZ), 4,4'-дикарбоксибензофенон (4,4'-DCBP), 2,5,4'-трикарбоксибензофенон (2,5,4'-TCBP), терефталевую кислоту (TPA), осажденные твердые продукты при 20°C и ароматические карбоновые кислоты в целом, у которых нет неароматических углеводородных групп. Табл.1, ниже, приводит предпочтительные количества этих примесей в CTA, полученной в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.Table 1 below lists preferred values for specific components in the starting materials of the solvent introduced into the reaction medium. The components of the solvent starting materials listed in Table 1 are the following compounds: 4-carboxybenzaldehyde (4-CBA), 4,4'-dicarboxystilbene (4,4'-DCS), 2,6-dicarboxyanthraquinone (2,6- DCA), 2,6-dicarboxyfluorenone (2,6-DCF), 2,7-dicarboxyfluorenone (2,7-DCF), 3,5-dicarboxyfluorenone (3,5-DCF), 9-fluorenone-2-carboxylic acid (9F-2CA), 9-fluorenone-4-carboxylic acid (9F-4CA), fluorenones in general, including other fluorenones not individually listed (fluorenones in general), 4,4'-dicarboxybiphenyl (4,4'-DCB ), 2,5,4'-tricarboxybiphenyl (2,5,4'-TCB), phthalic acid (PA), zophthalic acid (IPA), benzoic acid (BA), trimellitic acid (TMA), 2,6-dicarboxybenzocoumarin (2,6-DCBC), 4,4'-dicarboxybenzyl (4,4'-DCBZ), 4,4 ' -dicarboxybenzophenone (4,4'-DCBP), 2,5,4'-tricarboxybenzophenone (2,5,4'-TCBP), terephthalic acid (TPA), precipitated solids at 20 ° C and aromatic carboxylic acids in general, which do not have non-aromatic hydrocarbon groups. Table 1, below, gives the preferred amounts of these impurities in the CTA obtained in accordance with an embodiment of the present invention.

Таблица 1
Компоненты исходных материалов растворителя, вводимых в реакционную среду
Table 1
Components of solvent starting materials introduced into the reaction medium
Идентификация компонентаComponent Identification Предпочтительное количество
(м.д. мас.)
Preferred Amount
(ppm wt.)
Более предпочтительное количество (м.д. мас.) A more preferred amount (ppm wt.) Наиболее предпочти-
тельное количество
(м.д. мас.)
Most preferred
actual amount
(ppm wt.)
4-CBA4-CBA <1200<1200 30-60030-600 60-30060-300 4,4'-DCS4.4'-DCS <3<3 <2<2 <1<1 2,6-DCA2,6-DCA <6<6 0,1-30.1-3 0,2-10.2-1 2,6-DCF2,6-DCF <20<20 0,1-100,1-10 0,5-50.5-5 2,7-DCF2,7-DCF <10<10 0,1-50.1-5 0,5-20.5-2 3,5-DCF3,5-DCF <10<10 <5<5 <2<2 9F-2CA9F-2CA <10<10 0,1-50.1-5 0,5-20.5-2 9F-4CA9F-4CA <5<5 <3<3 <1<1 Флуореноны в целомFluorenones in general <40<40 <20<20 1-81-8 4,4'-DCB4,4'-DCB <45<45 <15<15 0,5-50.5-5 2,5,4'-TCB2,5,4'-TCB <45<45 0,1-150.1-15 0,5-50.5-5 PAPA < 1000<1000 15-40015-400 40-15040-150 IPAIPA 25002500 40-120040-1200 120-400120-400 BABA < 4500<4500 50-150050-1500 150-500150-500 TMATMA < 1000<1000 15-40015-400 40-15040-150 2,6-DCBC2,6-DCBC <40<40 <20<20 <5<5 4,4'-DCBZ4,4'-DCBZ <40<40 <20<20 <5<5 4,4'-DCBP4,4'-DCBP <40<40 <20<20 <5<5 2,5,4'-TCBP2,5,4'-TCBP <40<40 <20<20 0,5-50.5-5 TPATPA < 9000<9000 200-6000200-6000 400-2000400-2000 Осажденные твердые продукты при 20°CPrecipitated solids at 20 ° C < 9000<9000 200-6000200-6000 600-2000600-2000 Ароматические карбоновые кислоты в целом, у которых нет неароматических углеводородных группAromatic carboxylic acids in general, which have no non-aromatic hydrocarbon groups < 18000<18000 300-9000300-9000 450-3000450-3000

Множество других ароматических примесей, как правило, также присутствуют в рециклируемом растворителе, как правило, изменяясь при еще более низких уровнях и/или в пропорции к одному или нескольким описанным ароматическим соединениям. Способы контроля описанных ароматических соединений в предпочтительных пределах будут, как правило, поддерживать другие ароматические примеси при соответствующих уровнях.Many other aromatic impurities, as a rule, are also present in the recycled solvent, usually changing at even lower levels and / or in proportion to one or more of the described aromatic compounds. Methods for controlling the described aromatic compounds within the preferred range will typically maintain other aromatic impurities at appropriate levels.

Когда в реакционной среде используется бром, большое количество ионных и органических форм брома, как известно, существуют в динамическом равновесии. Эти различные формы брома имеют различные характеристики стабильности, когда они покидают реакционную среду и проходят через различные операции установки, относящиеся к рециклируемому растворителю. Например, альфа-бромпаратолуиловая кислота может существовать как таковая при некоторых условиях или может быстро гидролизоваться при других условиях с образованием 4-гидроксиметилбензойной кислоты и бромистого водорода. В настоящем изобретении является предпочтительным, чтобы, по меньшей мере, примерно 40% мас., более предпочтительным, чтобы, по меньшей мере, примерно 60% мас., а наиболее предпочтительным, чтобы, по меньшей мере, примерно 80% мас. от общей массы брома, присутствующего в агрегированных исходных материалах растворителя, поступающих в реакционную среду, находились в одной или нескольких из следующих химических форм: ионный бром, альфа-бромпаратолуиловая кислота и бромуксусная кислота.When bromine is used in the reaction medium, a large number of ionic and organic forms of bromine are known to exist in dynamic equilibrium. These various forms of bromine have different stability characteristics when they leave the reaction medium and go through various plant operations related to the recycled solvent. For example, alpha-bromo-paratoluylic acid may exist as such under certain conditions, or may rapidly hydrolyze under other conditions to form 4-hydroxymethylbenzoic acid and hydrogen bromide. In the present invention, it is preferred that at least about 40% by weight, more preferably, at least about 60% by weight, and most preferred, at least about 80% by weight. of the total mass of bromine present in the aggregated solvent starting materials entering the reaction medium, were in one or more of the following chemical forms: ionic bromine, alpha-bromo-paratoluic acid, and bromoacetic acid.

Хотя важность и ценность контроля общей средневзвешенной чистоты исходных материалов растворителя в описанных желательных пределах по настоящему изобретению не были до этого обнаружены и/или описаны, соответствующие средства для контроля чистоты исходных материалов растворителя могут быть собраны из различных способов, уже известных в данной области. Во-первых, любой растворитель, испаряемый из реакционной среды, как правило, имеет соответствующую чистоту, при условии, что жидкость или твердые продукты из реакционной среды не захватываются вместе с испаряемым растворителем. Введение капель флегмы растворителя в пространстве для отделения уходящего газа над реакционной средой, как описано здесь, соответствующим образом ограничивает такой захват; и рециклируемый растворитель соответствующей чистоты по отношению к ароматическому соединению может конденсироваться из такого уходящего газа. Во-вторых, более сложная и дорогостоящая очистка исходных материалов рециклируемого растворителя, как правило, относится к растворителю, отобранному из реакционной среды в жидкой форме, и к растворителю, который впоследствии вступает в контакт с жидкой и/или твердой фазами реакционной среды, извлекаемой из реакционной емкости (например, к рециклируемому растворителю, полученному из фильтра, в котором твердые продукты концентрируются и/или промываются, к рециклируемому растворителю, получаемому из центрифуги, в которой твердые продукты концентрируются и/или промываются, к рециклируемому растворителю, отбираемому из операции кристаллизации, и так далее). Однако в данной области также известны средства для осуществления необходимой очистки этих потоков рециклируемого растворителя с использованием одного или нескольких из предыдущих описаний. Относительно контроля осажденных твердых продуктов в рециклируемом растворителе, чтобы они находились в указанных пределах, соответствующие средства контроля включают в себя, но не ограничиваясь этим, гравиметрическую седиментацию, механическое фильтрование с использованием фильтровальной ткани на роторных ленточных фильтрах и роторных барабанных фильтрах, механическое фильтрование с использованием стационарной среды фильтра в емкостях высокого давления, гидроциклонах и центрифугах. Относительно контроля растворенных ароматических частиц в рециклируемом растворителе, чтобы они находились в указанных пределах, средства контроля включают в себя, но не ограничиваясь этим, те, которые описаны в патенте США № 4939297 и в публикации заявки на патент США № 2005-0038288, включенных сюда в качестве ссылок. Однако ни одно из этих предыдущих изобретений не обнаруживает и не описывает предпочтительных уровней чистоты в общих исходных материалах растворителя, как описывается здесь. Вместо этого эти предыдущие изобретения всего лишь предусматривают средства для очистки выбранных и частичных потоков рециклируемого растворителя, без рассмотрения оптимальных значений композиции агрегированных средневзвешенных исходных материалов растворителя, вводимых в реакционную среду по настоящему изобретению.Although the importance and value of controlling the overall weighted average purity of the solvent starting materials within the described desirable ranges of the present invention have not been previously discovered and / or described, appropriate means for controlling the purity of the solvent starting materials may be collected from various methods already known in the art. Firstly, any solvent evaporated from the reaction medium is generally of appropriate purity, provided that the liquid or solid products from the reaction medium are not captured together with the evaporated solvent. The introduction of droplets of solvent reflux into the space for separating the flue gas above the reaction medium, as described herein, appropriately limits such capture; and a recycled solvent of appropriate purity with respect to the aromatic compound may condense from such flue gas. Secondly, the more complex and expensive purification of the starting materials of the recycled solvent, as a rule, relates to a solvent selected from the reaction medium in liquid form, and to a solvent which subsequently comes into contact with the liquid and / or solid phases of the reaction medium recovered from a reaction vessel (for example, to a recycled solvent obtained from a filter in which solid products are concentrated and / or washed, to a recycled solvent obtained from a centrifuge in which solid products are concentrated and / or washed, to a recycled solvent taken from the crystallization operation, and so on). However, agents are also known in the art for performing the necessary purification of these recycled solvent streams using one or more of the previous descriptions. Regarding the control of precipitated solid products in a recycled solvent so that they are within the specified limits, appropriate controls include, but are not limited to, gravimetric sedimentation, mechanical filtration using filter cloth on rotary belt filters and rotary drum filters, mechanical filtration using stationary filter medium in high pressure tanks, hydrocyclones and centrifuges. Regarding the control of dissolved aromatic particles in a recycled solvent so that they are within the indicated limits, controls include, but are not limited to, those described in US Pat. No. 4,939,297 and in the publication of US Patent Application No. 2005-0038288, incorporated herein. as links. However, none of these previous inventions detects or describes preferred purity levels in the total solvent starting materials, as described herein. Instead, these previous inventions merely provided means for purifying selected and partial recycled solvent streams without considering the optimal composition values of the aggregated weighted average solvent starting materials introduced into the reaction medium of the present invention.

Обращаясь теперь к чистоте исходных материалов окисляемого соединения, известно, что определенные уровни изофталевой кислоты, фталевой кислоты и бензойной кислоты присутствуют и являются допустимыми при низких уровнях в очищенной TPA, используемой для получения полимера. Кроме того, известно, что эти частицы являются относительно более растворимыми во многих растворителях и могут преимущественно удаляться из очищенной TPA посредством способов кристаллизации. Однако из одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, описанных здесь, теперь известно, что контроль уровня нескольких относительно растворимых ароматических частиц, включая явным образом изофталевую кислоту, фталевую кислоту и бензойную кислоту, в жидкой фазе реакционной среды является неожиданно важным для контроля уровня полициклических и окрашенных ароматических соединений, образующихся в реакционной среде, для контроля соединений с более чем 2 функциональными группами карбоновых кислот на молекулу, для контроля реакционной активности в реакционной среде частичного окисления и для контроля потерь выхода окислителя и ароматического соединения.Turning now to the purity of the starting materials of the oxidizable compound, it is known that certain levels of isophthalic acid, phthalic acid and benzoic acid are present and are acceptable at low levels in the purified TPA used to make the polymer. In addition, it is known that these particles are relatively more soluble in many solvents and can advantageously be removed from purified TPA by crystallization methods. However, from one of the embodiments of the present invention described herein, it is now known that controlling the level of several relatively soluble aromatic particles, including explicitly isophthalic acid, phthalic acid and benzoic acid, in the liquid phase of the reaction medium is unexpectedly important for controlling the level of polycyclic and colored aromatic compounds formed in the reaction medium to control compounds with more than 2 functional groups of carboxylic acids per molecule, to control p promotional activity in the reaction medium for partial oxidation and oxidant yield loss control and an aromatic compound.

В данной области известно, что изофталевая кислота, фталевая кислота и бензойная кислота образуются в реакционной среде следующим образом. Примесь исходных материалов метаксилола окисляется с хорошей конверсией и выходом до IPA. Примесь исходных материалов ортоксилола окисляется с хорошей конверсией и выходом до фталевой кислоты. Примеси исходных материалов этилбензола и толуола окисляются с хорошей конверсией и выходом до бензойной кислоты. Однако авторы наблюдают, что значительные количества изофталевой кислоты, фталевой кислоты и бензойной кислоты также образуются в реакционной среде, содержащей параксилол, с помощью средств, иных, чем окисление метаксилола, ортоксилола, этилбензола и толуола. Эти другие действительные химические маршруты, возможно, включают в себя декарбонилирование, декарбоксилирование, перегруппировку переходных состояний и дополнение метильных и карбонильных радикалов до ароматических колец.It is known in the art that isophthalic acid, phthalic acid and benzoic acid are formed in the reaction medium as follows. An admixture of metaxylene starting materials is oxidized with good conversion and yield to IPA. An admixture of orthoxylene starting materials is oxidized with good conversion and yield to phthalic acid. Impurities of the starting materials of ethylbenzene and toluene are oxidized with good conversion and yield to benzoic acid. However, the authors observe that significant amounts of isophthalic acid, phthalic acid and benzoic acid are also formed in a paraxylene-containing reaction medium by means other than the oxidation of methaxylene, orthoxylene, ethylbenzene and toluene. These other valid chemical routes may include decarbonylation, decarboxylation, rearrangement of transition states, and addition of methyl and carbonyl radicals to aromatic rings.

При определении предпочтительных пределов примесей в исходных материалах окисляемого соединения, важными являются многие факторы. Любая примесь в исходных материалах, вероятно, будет вызывать непосредственные потери выхода и затраты на очистку продукта, если требования к чистоте окисленного продукта являются достаточно высокими (например, в реакционной среде для частичного окисления параксилола толуол и этилбензол, как правило, находящиеся в параксилоле промышленной чистоты, приводят к образованию бензойной кислоты, и эта бензойная кислота по большей части удаляется из большинства промышленных сортов TPA). Когда продукт частичного окисления примеси исходных материалов участвует в дополнительных реакциях, факторы, иные, чем просто потери выхода и удаление, становятся важными, когда рассматривают, какими должны быть затраты на очистку исходных материалов (например, в реакционной среде для частичного окисления параксилола этилбензол приводит к образованию бензойной кислоты, а бензойная кислота впоследствии приводит к образованию сильно окрашенной 9-флуоренон-2-карбоновой кислоты, изофталевой кислоты, фталевой кислоты и к увеличению количества окислов углерода, среди прочего). Когда реакционная среда самопроизвольно образует дополнительные количества примеси по химическим механизмам, не связанные непосредственно с примесями исходных материалов, анализ становится еще более сложным (например, в реакционной среде для частичного окисления параксилола бензойная кислота также самопроизвольно образуется из самого параксилола). В дополнение к этому последующая переработка сырого продукта окисления может повлиять на соображения относительно предпочтительной чистоты исходных материалов. Например, стоимость удаления до соответствующих уровней непосредственной примеси (бензойной кислоты) и последующих примесей (изофталевой кислоты, фталевой кислоты, 9-флуоренон-2-карбоновой кислоты и тому подобное) может быть одной и той же, может отличаться от остальных и может отличаться от требований удаления по большей части не связанной с ней примеси (например, продукта неполного окисления 4-CBA при окислении параксилола до TPA).In determining the preferred limits of impurities in the starting materials of the oxidizable compound, many factors are important. Any impurity in the starting materials is likely to cause immediate loss of yield and purification costs if the requirements for the purity of the oxidized product are high enough (for example, in a reaction medium for the partial oxidation of paraxylene, toluene and ethylbenzene, usually found in industrial grade paraxylene , lead to the formation of benzoic acid, and this benzoic acid is mostly removed from most industrial varieties of TPA). When the product of the partial oxidation of the impurity of the starting materials is involved in additional reactions, factors other than simply loss of yield and removal become important when considering what the costs of purifying the starting materials should be (for example, in the reaction medium for the partial oxidation of paraxylene, ethylbenzene leads to the formation of benzoic acid, and benzoic acid subsequently leads to the formation of highly colored 9-fluorenone-2-carboxylic acid, isophthalic acid, phthalic acid and an increase in the amount of Twa carbon oxides, among others). When the reaction medium spontaneously forms additional amounts of impurities by chemical mechanisms that are not directly related to the impurities of the starting materials, the analysis becomes even more complicated (for example, in the reaction medium for the partial oxidation of paraxylene, benzoic acid also spontaneously forms from paraxylene itself). In addition, subsequent processing of the crude oxidation product may affect considerations regarding the preferred purity of the starting materials. For example, the cost of removing direct impurities (benzoic acid) and subsequent impurities (isophthalic acid, phthalic acid, 9-fluorenone-2-carboxylic acid and the like) to the appropriate levels may be the same, may differ from others, and may differ from removal requirements for the most part unrelated impurities (for example, the product of incomplete oxidation of 4-CBA during the oxidation of paraxylene to TPA).

Описанные далее пределы чистоты исходных материалов для параксилола являются предпочтительными, когда параксилол вводится вместе с растворителем и окислителем в реакционную среду для частичного окисления с получением TPA. Эти пределы являются более предпочтительными в способе получения TPA, имеющем стадии последующего окисления для удаления из реакционной среды примесей, иных, чем окислитель и растворитель (например, металлических катализаторов). Эти пределы являются еще более предпочтительными в способах получения TPA, которые удаляют дополнительную 4-CBA из CTA (например, посредством преобразования CTA до диметилтерефталата, плюс сложные эфиры примесей, и последующего отделения сложного метилового эфира 4-CBA посредством дистилляции, посредством способов окислительного дигерирования, для преобразования 4-CBA до TPA, посредством способов гидрирования для преобразования 4-CBA в паратолуиловую кислоту, которая затем отделяется посредством способов фракционной кристаллизации). Эти пределы являются наиболее предпочтительными в способах получения TPA, которые удаляют дополнительную 4-CBA из CTA посредством способов окислительного дигерирования для преобразования 4-CBA в TPA.The purity limits for paraxylene starting materials described below are preferred when paraxylene is introduced, together with a solvent and an oxidizing agent, into a partial oxidation reaction medium to give TPA. These limits are more preferred in a TPA production process having subsequent oxidation steps to remove impurities other than an oxidizing agent and a solvent (e.g., metal catalysts) from the reaction medium. These limits are even more preferable in methods for producing TPA that remove additional 4-CBA from CTA (e.g., by converting CTA to dimethyl terephthalate, plus impurity esters, and then separating 4-CBA methyl ester by distillation, by means of oxidative digestion, to convert 4-CBA to TPA, by means of hydrogenation methods to convert 4-CBA to paratoluylic acid, which is then separated by fractional crystallization methods). These limits are most preferred in methods for producing TPA, which remove additional 4-CBA from CTA via oxidative digestion methods to convert 4-CBA to TPA.

Используя новое знание предпочтительных пределов рециклирования ароматических соединений и относительных количеств ароматических соединений, образующихся непосредственно от окисления примесей исходных материалов, по сравнению с другими действительными химическими маршрутами, обнаружены улучшенные пределы для примесей, для загрязнения параксилола, представляющего собой исходные материалы, вводимые в способы частичного окисления для получения TPA. Табл.2, ниже, приводит предпочтительные значения для количества метаксилола, ортоксилола и этилбензола + толуола в исходных материалах параксилола.Using new knowledge of the preferred limits for the recycling of aromatic compounds and the relative amounts of aromatic compounds generated directly from the oxidation of the impurities of the starting materials compared to other actual chemical routes, improved limits are found for the impurities for contaminating paraxylene, which is the starting materials introduced into the partial oxidation processes to get TPA. Table 2 below provides preferred values for the amount of metaxylene, orthoxylene and ethylbenzene + toluene in paraxylene starting materials.

Таблица 2
Компоненты загрязнения исходных материалов параксилола
table 2
Contamination components of paraxylene starting materials
Идентификация компонентаComponent Identification Предпочтительное количество (м.д. мас.) Preferred amount (ppm wt.) Более предпочтительное количество (м.д. мас.) A more preferred amount (ppm wt.) Наиболее предпочтительное количество
(м.д. мас.)
Most preferred amount
(ppm wt.)
метаксилолmethaxylol 20-80020-800 50-60050-600 100-400100-400 ортоксилолorthoxylene 10-30010-300 20-20020-200 30-10030-100 этилбензол + толуол*ethylbenzene + toluene * 20-70020-700 50-50050-500 100-300100-300 В целомGenerally 50-90050-900 100-800100-800 200-700200-700 * Спецификация для этилбензола + толуола приводится для каждого отдельно и в сумме* Specification for ethylbenzene + toluene is given for each separately and in total

Специалисты в данной области заметят теперь, что указанные выше примеси в загрязненном параксилоле могут оказывать свое наибольшее воздействие на реакционную среду после того, как продукты их частичного окисления аккумулируются в рециклируемом растворителе. Например, введение верхнего количества из наиболее предпочтительного диапазона метаксилола, 400 м.д. мас., непосредственно приведет к получению примерно 200 м.д. мас. изофталевой кислоты в жидкой фазе реакционной среды, если работать примерно с 33% мас. твердых продуктов в реакционной среде. Это сравнимо с поступлением от верхнего количества из наиболее предпочтительного диапазона для изофталевой кислоты в рециклируемом растворителе 400 м.д. мас., что, после того как дается возможность для охлаждения реакционной среды испарением типичного растворителя, приводит к получению примерно 1200 м.д. мас. изофталевой кислоты в жидкой фазе реакционной среды. Таким образом, со временем происходит накопление продуктов частичного окисления в рециклируемом растворителе, которое представляет собой наибольшее вероятное воздействие примесей метаксилола, ортоксилола, этилбензола и толуола в исходных материалах загрязненного параксилола. Соответственно, является предпочтительным, чтобы указанные выше диапазоны примесей в исходных материалах загрязненного параксилола поддерживались в течение, по меньшей мере, половины дня, в каждый день работы любой реакционный среды частичного окисления в конкретной промышленной установке, более предпочтительно в течение, по меньшей мере, трех четвертей каждого дня в течение, по меньшей мере, семи последовательных дней работы, а наиболее предпочтительно, когда средневзвешенные параметры состава исходных материалов загрязненного параксилола находятся в предпочтительных пределах в течение, по меньшей мере, 30 последовательных дней работы.Specialists in this field will now notice that the above impurities in contaminated paraxylene can have the greatest effect on the reaction medium after the products of their partial oxidation are accumulated in a recycled solvent. For example, the introduction of an upper amount from the most preferred range of metaxylene, 400 ppm. wt., will directly lead to about 200 ppm wt. isophthalic acid in the liquid phase of the reaction medium, if you work with about 33% wt. solid products in the reaction medium. This is comparable to 400 ppm from the upper amount from the most preferred range for isophthalic acid in a recycled solvent. wt., which, after being given the opportunity to cool the reaction medium by evaporation of a typical solvent, results in about 1200 ppm. wt. isophthalic acid in the liquid phase of the reaction medium. Thus, over time, partial oxidation products accumulate in the recycled solvent, which is the most likely impact of impurities of methaxylene, orthoxylene, ethylbenzene and toluene in the starting materials of contaminated paraxylene. Accordingly, it is preferable that the above ranges of impurities in the contaminated paraxylene starting materials be maintained for at least half a day, on any day of operation of any partial oxidation reaction medium in a particular industrial plant, more preferably for at least three quarters of each day for at least seven consecutive working days, and most preferably, when the weighted average parameters of the composition of the source materials of contaminated steam xylene is in the preferred range for at least 30 consecutive working days.

Средства для получения загрязненного параксилола предпочтительной чистоты уже известны в данной области и включают в себя, но не ограничиваясь этим, дистилляцию, способы фракционной кристаллизации при температурах ниже температуры окружающей среды, и способы с молекулярными ситами, с использованием адсорбции, селективной по размеру пор. Однако предпочтительные пределы чистоты, указанные здесь, являются, в их самой высшей степени, более требовательными и дорогостоящими, чем то, что характерно для промышленных поставок параксилола; и в низшей степени, предпочтительные пределы чистоты исключают излишне дорогостоящую очистку параксилола, предназначенного для введения в реакционную среду частичного окисления, посредством обнаружения и описания того, где объединенные воздействия самопроизвольного образования примесей из самого параксилола и реакций с расходованием примесей в реакционной среде становятся более важными, чем скорости введения примесей в загрязненном параксилоле.Means for producing contaminated paraxylene of preferred purity are already known in the art and include, but are not limited to, distillation, fractional crystallization methods at temperatures below ambient temperature, and molecular sieve methods using pore-selective adsorption. However, the preferred purity limits indicated here are, in their highest degree, more demanding and expensive than what is characteristic of the industrial supply of paraxylene; and to the lowest degree, the preferred purity limits exclude the unnecessarily expensive purification of paraxylene intended to introduce partial oxidation into the reaction medium by detecting and describing where the combined effects of spontaneous formation of impurities from paraxylene itself and reactions involving the consumption of impurities in the reaction medium become more important, than the rate of introduction of impurities in contaminated paraxylene.

Когда поток исходных материалов, содержащий ксилол, включает выбранные примеси, такие как этилбензол и/или толуол, окисление этих примесей может образовывать бензойную кислоту. Как здесь используется, термин "образуемая примесями бензойная кислота" должен обозначать бензойную кислоту, полученную из любого источника, иного, чем ксилол, во время окисления ксилола.When the xylene containing feed stream includes selected impurities, such as ethylbenzene and / or toluene, the oxidation of these impurities can form benzoic acid. As used here, the term “impurity-formed benzoic acid” should mean benzoic acid obtained from any source other than xylene during the oxidation of xylene.

Как описывается здесь, часть бензойной кислоты, образующейся во время окисления ксилола, получается из самого ксилола. Это получение бензойной кислоты из ксилола является явным образом дополнительным по отношению к любой части получения бензойной кислоты, которая может представлять собой бензойную кислоту, образуемую примесями. Не желая ограничиваться теорией, предполагается, что бензойная кислота получается из ксилола в реакционной среде, когда различные промежуточные продукты окисления ксилола спонтанно декарбонилируются (теряют моноокись углерода) или декарбоксилируются (теряют двуокись углерода), производя при этом арильные радикалы. Эти арильные радикалы могут затем извлекать атом водорода из любого из множества доступных источников в реакционной среде и образовывать самопроизвольно образуемую бензойную кислоту. В качестве химического механизма, термин "самопроизвольно образуемая бензойная кислота", как здесь используется, должен обозначать бензойную кислоту, полученную из ксилола во время окисления ксилола.As described here, a portion of the benzoic acid formed during the oxidation of xylene is obtained from xylene itself. This production of benzoic acid from xylene is clearly complementary to any part of the production of benzoic acid, which may be a benzoic acid formed by impurities. Not wanting to be limited by theory, it is assumed that benzoic acid is obtained from xylene in a reaction medium when various intermediate xylene oxidation products are spontaneously decarbonylated (lose carbon monoxide) or decarboxylated (lose carbon dioxide), producing aryl radicals. These aryl radicals can then remove a hydrogen atom from any of the many available sources in the reaction medium and form spontaneously formed benzoic acid. As a chemical mechanism, the term "spontaneously formed benzoic acid", as used here, shall mean benzoic acid obtained from xylene during the oxidation of xylene.

Как также описывается здесь, когда параксилол окисляется с получением терефталевой кислоты (TPA), получение самопроизвольно образуемой бензойной кислоты вызывает потери выхода по параксилолу и потери выхода по окислителю. В дополнение к этому присутствие самопроизвольно образуемой бензойной кислоты в жидкой фазе реакционной среды коррелирует с усилением множества нежелательных побочных реакций, в явном виде включающим в себя образование сильно окрашенных соединений, называемых монокарбоксифлуоренонами. Самопроизвольно образуемая бензойная кислота также вносит вклад в нежелательное накопление бензойной кислоты в рециклированном фильтрате, который дополнительно повышает концентрацию бензойной кислоты в жидкой фазе реакционной среды. Таким образом, образование самопроизвольно образуемой бензойной кислоты желательно свести к минимуму, но это также рассматривается соответствующим образом одновременно с образуемой примесями бензойной кислотой, с факторами, влияющими на расходование бензойной кислоты, с факторами, относящимися к другим вопросам селективности реакции, и с общей экономикой.As also described here, when paraxylene is oxidized to produce terephthalic acid (TPA), the production of spontaneously formed benzoic acid causes a loss in paraxylene yield and a loss in oxidizer yield. In addition, the presence of spontaneously formed benzoic acid in the liquid phase of the reaction medium correlates with an increase in many undesirable side reactions, which explicitly include the formation of highly colored compounds called monocarboxyfluorenones. The spontaneously formed benzoic acid also contributes to the undesired accumulation of benzoic acid in the recycled filtrate, which further increases the concentration of benzoic acid in the liquid phase of the reaction medium. Thus, the formation of spontaneous formation of benzoic acid is desirable to be minimized, but it is also considered accordingly simultaneously with the formation of impurities of benzoic acid, with factors affecting the consumption of benzoic acid, with factors related to other issues of reaction selectivity, and with the general economy.

Авторы обнаружили, что самопроизвольное образование бензойной кислоты может контролироваться на низких уровнях посредством соответствующего выбора, например, температуры, распределения ксилола и доступности кислорода в реакционной среде во время окисления. Не желая ограничиваться теорией, более низкие температуры и улучшение доступности кислорода, видимо, подавляют скорости декарбонилирования и/или декарбоксилирования, таким образом, устраняя аспект потери выхода самопроизвольно образуемой бензойной кислоты. Достаточная доступность кислорода, видимо, направляет арильные радикалы по направлению к другим более вредным продуктам, в частности гидроксибензойным кислотам. Распределение ксилола в реакционной среде может также влиять на баланс между преобразованием арильного радикала в бензойную кислоту или в гидроксибензойные кислоты. Какими бы ни были химические механизмы, авторы обнаружили условия реакции, которые, хотя и достаточно мягкие для уменьшения получения бензойной кислоты, являются достаточно жесткими для окисления высокой доли получаемой гидроксибензойной кислоты до моноокиси углерода и/или двуокиси углерода, которые легко удаляются из продукта окисления.The authors found that spontaneous formation of benzoic acid can be controlled at low levels by appropriate selection, for example, temperature, xylene distribution and oxygen availability in the reaction medium during oxidation. Without wishing to be limited by theory, lower temperatures and improved oxygen availability seem to suppress decarbonylation and / or decarboxylation rates, thereby eliminating the aspect of loss of yield of spontaneously formed benzoic acid. The sufficient availability of oxygen apparently directs aryl radicals towards other more harmful products, in particular hydroxybenzoic acids. The distribution of xylene in the reaction medium may also affect the balance between the conversion of the aryl radical to benzoic acid or to hydroxybenzoic acids. Whatever the chemical mechanisms, the authors found reaction conditions that, although gentle enough to reduce the production of benzoic acid, are stringent enough to oxidize a high proportion of the resulting hydroxybenzoic acid to carbon monoxide and / or carbon dioxide, which are easily removed from the oxidation product.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения реактор окисления конфигурируется и работает таким образом, что образование самопроизвольно образуемой бензойной кислоты сводится к минимуму, и окисление гидроксибензойных кислот до моноокиси углерода и/или двуокиси углерода доводится до максимума. Когда реактор окисления используется для окисления параксилола до терефталевой кислоты, является предпочтительным, чтобы параксилол восполнялся, по меньшей мере, примерно на 50% мас. от общего ксилола в потоке исходных материалов, вводимом в реактор. Более предпочтительно, параксилол восполняется, по меньшей мере, примерно на 75% мас. от общего ксилола в потоке исходных материалов. Еще более предпочтительно, параксилол восполняется, по меньшей мере, на 95% мас. от общего ксилола в потоке исходных материалов. Наиболее предпочтительно, параксилол восполняется, по существу, на все количество ксилола в потоке исходных материалов.In a preferred embodiment of the present invention, the oxidation reactor is configured and operated so that the formation of spontaneously formed benzoic acid is minimized and the oxidation of hydroxybenzoic acids to carbon monoxide and / or carbon dioxide is maximized. When an oxidation reactor is used to oxidize paraxylene to terephthalic acid, it is preferred that paraxylene is replenished by at least about 50% by weight. of total xylene in the feed stream introduced into the reactor. More preferably, paraxylene is made up of at least about 75% wt. from total xylene in the feed stream. Even more preferably, paraxylene is replenished by at least 95% wt. from total xylene in the feed stream. Most preferably, paraxylene is made up for substantially all of the xylene in the feed stream.

Когда реактор используется для окисления параксилола до терефталевой кислоты, является предпочтительным, чтобы скорость образования терефталевой кислоты доводилась до максимума, в то время как скорость образования самопроизвольно образуемой бензойной кислоты доводится до минимума. Предпочтительно, отношение скорости образования (по массе) терефталевой кислоты к скорости образования (по массе) самопроизвольно образуемой бензойной кислоты составляет, по меньшей мере, примерно 500:1, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 1000:1, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 1500:1. Как будет видно ниже, скорость образования самопроизвольно образуемой бензойной кислоты предпочтительно измеряется, когда концентрация бензойной кислоты в жидкой фазе реакционной среды ниже 2000 м.д. мас., более предпочтительно ниже 1000 м.д. мас., а наиболее предпочтительно ниже 500 м.д. мас., поскольку эти низкие концентрации подавляют до соответствующих низких скоростей реакции, которые преобразуют бензойную кислоту в другие соединения.When the reactor is used to oxidize paraxylene to terephthalic acid, it is preferable that the rate of terephthalic acid production is maximized, while the rate of formation of spontaneously formed benzoic acid is minimized. Preferably, the ratio of the rate of formation (by weight) of terephthalic acid to the rate of formation (by weight) of spontaneously formed benzoic acid is at least about 500: 1, more preferably at least about 1000: 1, and most preferably, at least 1500: 1. As will be seen below, the rate of formation of spontaneously formed benzoic acid is preferably measured when the concentration of benzoic acid in the liquid phase of the reaction medium is below 2000 ppm. wt., more preferably below 1000 ppm. wt., and most preferably below 500 ppm. wt., because these low concentrations are suppressed to the corresponding low reaction rates, which convert benzoic acid to other compounds.

При объединении самопроизвольно образуемой бензойной кислоты и образуемой примесями бензойной кислоты, отношение скорости образования (по массе) терефталевой кислоты к скорости образования (по массе) бензойной кислоты в целом предпочтительно составляет, по меньшей мере, примерно 400:1, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 700:1, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 1100:1. Как будет видно ниже, общая скорость образования самопроизвольно образуемой бензойной кислоты, плюс бензойной кислоты, образуемой примесями, предпочтительно измеряется, когда концентрация бензойной кислоты в жидкой фазе реакционной среды ниже 2000 м.д. мас., более предпочтительно ниже 1000 м.д. мас., а наиболее предпочтительно ниже 500 м.д. мас., поскольку эти низкие концентрации подавляют до соответствующих низких скоростей реакции, которые превращают бензойную кислоту в другие соединения.When combining spontaneously formed benzoic acid and formed by impurities of benzoic acid, the ratio of the rate of formation (by weight) of terephthalic acid to the rate of formation (by weight) of benzoic acid as a whole is preferably at least about 400: 1, more preferably at least , about 700: 1, and most preferably at least 1100: 1. As will be seen below, the total rate of formation of spontaneously formed benzoic acid, plus benzoic acid formed by impurities, is preferably measured when the concentration of benzoic acid in the liquid phase of the reaction medium is below 2000 ppm. wt., more preferably below 1000 ppm. wt., and most preferably below 500 ppm. wt., because these low concentrations are suppressed to the corresponding low reaction rates, which convert benzoic acid to other compounds.

Как здесь описывается, повышенная концентрация бензойной кислоты в жидкой фазе реакционной среды приводит к увеличению образования множества других ароматических соединений, несколько из которых являются вредными примесями в TPA; и, как описано здесь, повышенные концентрации бензойной кислоты в жидкой фазе реакционной среды приводят к увеличению образования газообразных окислов углерода, образование которых представляет собой потери выхода по окислителю и по ароматическим соединениям, и/или растворителю. Кроме того, теперь описывается, что авторы обнаружили, что значительная часть этого увеличения образования других ароматических соединений и окислов углерода происходит из-за реакций, которые преобразуют некоторые из молекул бензойной кислоты сами по себе, в противоположность бензойной кислоте, катализирующей другие реакции, без расходования ее самой. Соответственно, "образование бензойной кислоты в целом" определяется здесь как усредненная по времени масса всей бензойной кислоты, покидающей реакционную среду, минус усредненная по времени масса всей бензойной кислоты, поступающей в реакционную среду за тот же период времени. Это образование бензойной кислоты в целом часто является положительным, благодаря скоростям образования бензойной кислоты, образуемой примесями, и самопроизвольно образуемой бензойной кислоты. Однако авторы обнаружили, что скорость превращения бензойной кислоты в окислы углерода и в несколько других соединений, видимо, увеличивается приблизительно линейно, когда концентрация бензойной кислоты увеличивается в жидкой фазе реакционной среды, при измерении, когда другие условия реакции, включая температуру, доступность кислорода, STR и реакционную активность, поддерживаются, соответственно, постоянными. Таким образом, когда концентрация бензойной кислоты в жидкой фазе реакционной среды является достаточно большой, вероятно, из-за повышенной концентрации бензойной кислоты в рециклируемом растворителе, тогда превращение молекул бензойной кислоты в другие соединения, включая окислы углерода, может стать равным или большим, чем химическое образование новых молекул бензойной кислоты. В этом случае образование бензойной кислоты в целом может балансировать вблизи нуля или даже быть отрицательным. Авторы обнаружили, что когда образование бензойной кислоты в целом является положительным, тогда отношение скорости образования (по массе) терефталевой кислоты в реакционной среде по сравнению со скоростью образования бензойной кислоты в целом в реакционной среде предпочтительно примерно выше 700:1, более предпочтительно примерно выше 1100:1, а наиболее предпочтительно выше 4000:1. Авторы обнаружили, что когда образование бензойной кислоты в целом является отрицательным, отношение скорости образования (по массе) терефталевой кислоты в реакционной среде, по сравнению со скоростью образования бензойной кислоты в целом в реакционной среде, предпочтительно примерно выше 200:(-1), более предпочтительно примерно выше 1000:(-1), а наиболее предпочтительно выше 5000:(-1).As described here, an increased concentration of benzoic acid in the liquid phase of the reaction medium leads to an increase in the formation of many other aromatic compounds, several of which are harmful impurities in TPA; and, as described here, increased concentrations of benzoic acid in the liquid phase of the reaction medium lead to an increase in the formation of gaseous carbon oxides, the formation of which represents a loss of yield in the oxidizing agent and in the aromatic compounds and / or solvent. In addition, it is now described that the authors found that a significant portion of this increase in the formation of other aromatic compounds and carbon oxides is due to reactions that convert some of the benzoic acid molecules on their own, as opposed to benzoic acid, which catalyzes other reactions, without spending her own. Accordingly, “the formation of benzoic acid as a whole” is defined here as the time-averaged mass of all benzoic acid leaving the reaction medium, minus the time-averaged mass of all benzoic acid entering the reaction medium over the same period of time. This formation of benzoic acid as a whole is often positive, due to the rate of formation of benzoic acid formed by impurities and spontaneous formation of benzoic acid. However, the authors found that the rate of conversion of benzoic acid to carbon oxides and several other compounds appears to increase approximately linearly when the concentration of benzoic acid increases in the liquid phase of the reaction medium, when measured when other reaction conditions, including temperature, oxygen availability, STR and reactivity are maintained, respectively, constant. Thus, when the concentration of benzoic acid in the liquid phase of the reaction medium is sufficiently large, probably due to the increased concentration of benzoic acid in the recycled solvent, then the conversion of benzoic acid molecules to other compounds, including carbon oxides, may become equal to or greater than the chemical the formation of new benzoic acid molecules. In this case, the formation of benzoic acid as a whole can balance near zero or even be negative. The authors found that when the formation of benzoic acid as a whole is positive, then the ratio of the rate of formation (by weight) of terephthalic acid in the reaction medium compared to the rate of formation of benzoic acid as a whole in the reaction medium is preferably above about 700: 1, more preferably above about 1100 : 1, and most preferably above 4000: 1. The authors found that when the formation of benzoic acid as a whole is negative, the ratio of the rate of formation (by weight) of terephthalic acid in the reaction medium, compared with the rate of formation of benzoic acid as a whole in the reaction medium, is preferably above about 200: (- 1), more preferably above about 1000: (- 1), and most preferably above 5000: (- 1).

Авторы также обнаружили предпочтительные пределы для состава суспензии (жидкость + твердые продукты), извлекаемой из реакционной среды, и для твердой части суспензии CTA. Композиции предпочтительной суспензии и предпочтительной CTA являются неожиданно превосходными и пригодными для использования. Например, очищенная TPA, полученная из этой предпочтительной CTA посредством окислительного дигерирования, имеет достаточно низкий уровень общих примесей и окрашенных примесей, так что очищенная TPA является пригодной, без гидрирования дополнительной 4-CBA и/или окрашенных примесей, для широкого диапазона применений в волокнах из PET и в применениях для упаковки из PET. Например, предпочтительный состав суспензии обеспечивает жидкую фазу реакционной среды, в которой концентрация важных примесей является относительно низкой, и это значительно уменьшает образование других, еще более нежелательных примесей, как здесь описывается. В дополнение к этому предпочтительный состав суспензии значительно помогает дальнейшей переработке жидкости из суспензии, для получения соответствующего чистого рециклированного растворителя, в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения.The authors also found preferred limits for the composition of the suspension (liquid + solids) recovered from the reaction medium and for the solid portion of the CTA suspension. The preferred suspension and preferred CTA compositions are unexpectedly excellent and suitable for use. For example, purified TPA obtained from this preferred CTA by oxidative digestion has a fairly low level of total impurities and colored impurities, so that purified TPA is suitable, without hydrogenation of additional 4-CBA and / or colored impurities, for a wide range of applications in fibers of PET and in PET packaging applications. For example, a preferred suspension formulation provides the liquid phase of the reaction medium in which the concentration of important impurities is relatively low, and this significantly reduces the formation of other, even more undesirable impurities, as described herein. In addition to this, the preferred suspension formulation greatly helps the further processing of the liquid from the suspension to obtain an appropriate pure recycled solvent, in accordance with other embodiments of the present invention.

CTA, полученная в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, содержит меньше примесей выбранных типов, чем CTA, полученная с помощью обычных способов и устройств, в частности тех, которые используют рециклируемый растворитель. Примеси, которые могут присутствовать в CTA, включают в себя следующие: 4-карбоксибензальдегид (4-CBA), 4,4'-дикарбоксистильбен (4,4'-DCS), 2,6-дикарбоксиантрахинон (2,6-DCA), 2,6-дикарбоксифлуоренон (2,6-DCF), 2,7-дикарбоксифлуоренон (2,7-DCF), 3,5-дикарбоксифлуоренон (3,5-DCF), 9-флуоренон-2-карбоновую кислоту (9F-2CA), 9-флуоренон-4-карбоновую кислоту (9F-4CA), 4,4'-дикарбоксибифенил (4,4'-DCB), 2,5,4'-трикарбоксибифенил (2,5,4'-TCB), фталевую кислоту (PA), изофталевую кислоту (IPA), бензойную кислоту (BA), тримеллитовую кислоту (TMA), паратолуиловую кислоту (PTAC), 2,6-дикарбоксибензoкумарин (2,6-DCBC), 4,4'-дикарбоксибензил (4,4'-DCBZ), 4,4'-дикарбоксибензoфенон (4,4'-DCBP), 2,5,4'-трикарбоксибензoфенон (2,5,4'-TCBP). Табл.3, ниже, приводит предпочтительные количества этих примесей в CTA, полученной в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.CTA obtained in accordance with one of the embodiments of the present invention contains fewer impurities of the selected types than CTA obtained using conventional methods and devices, in particular those that use a recycled solvent. Impurities that may be present in the CTA include the following: 4-carboxybenzaldehyde (4-CBA), 4,4'-dicarboxylstilbene (4,4'-DCS), 2,6-dicarboxyanthraquinone (2,6-DCA), 2,6-dicarboxyfluorenone (2,6-DCF), 2,7-dicarboxyfluorenone (2,7-DCF), 3,5-dicarboxyfluorenone (3,5-DCF), 9-fluorenone-2-carboxylic acid (9F- 2CA), 9-fluorenone-4-carboxylic acid (9F-4CA), 4,4'-dicarboxybiphenyl (4,4'-DCB), 2,5,4'-tricarboxybiphenyl (2,5,4'-TCB) , phthalic acid (PA), isophthalic acid (IPA), benzoic acid (BA), trimellitic acid (TMA), paratoluylic acid (PTAC), 2,6-dicarboxybenzo-coumarin (2,6-DCBC), 4,4'-dicar hydroxybenzyl (4,4'-DCBZ), 4,4'-dikarboksibenzofenon (4,4'-DCBP), 2,5,4'-trikarboksibenzofenon (2,5,4'-TCBP). Table 3 below lists preferred amounts of these impurities in a CTA prepared in accordance with one embodiment of the present invention.

Таблица 3
Примеси CTA
Table 3
Impurities CTA
Идентификация примесиImpurity Identification Предпочтительное количество (м.д. мас.) Preferred amount (ppm wt.) Более предпочтительное количество (м.д. мас.) A more preferred amount (ppm wt.) Наиболее предпочтительное количество
(м.д. мас.)
Most preferred amount
(ppm wt.)
4-CBA4-CBA <15000<15000 100-8000100-8000 400-2000400-2000 4,4'-DCS4.4'-DCS <12<12 <6<6 <3<3 2,6-DCA2,6-DCA <9<9 <6<6 <2<2 2,6-DCF2,6-DCF <100<100 2-502-50 5-255-25 2,7-DCF2,7-DCF <30<30 <15<15 <5<5 3,5-DCF3,5-DCF <16<16 <8<8 <2<2 9F-2CA9F-2CA <16<16 <8<8 <4<4 9F-4CA9F-4CA <8<8 <4<4 <2<2 Флуореноны в целомFluorenones in general <100<100 2-602-60 4-354-35 4,4'-DCB4,4'-DCB <64<64 1-321-32 2-82-8 2,5,4'-TCB2,5,4'-TCB <24<24 <12<12 <8<8 PAPA <200<200 3-1003-100 5-505-50 IPAIPA <800<800 10-40010-400 20-20020-200 BABA <600<600 5-3005-300 15-10015-100 TMATMA <800<800 10-40010-400 20-20020-200 PTACPTAC < 2000<2000 10-100010-1000 50-50050-500 2,6-DCBC2,6-DCBC <64<64 <32<32 <8<8 4,4'-DCBZ4,4'-DCBZ <12<12 <8<8 <4<4 4,4'-DCBP4,4'-DCBP <40<40 <30<30 <20<20 2,5,4'-TCBP2,5,4'-TCBP <32<32 <16<16 <4<4

В дополнение к этому является предпочтительным, чтобы CTA, полученная в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, имела пониженное содержание цвета по отношению к CTA, полученной посредством обычных способов и устройств, а именно тех, которые используют рециклируемый растворитель. Таким образом, является предпочтительным, чтобы CTA, полученная в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, имела процент пропускания на 340 нм, по меньшей мере, примерно 25%, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 50%, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 60%. Кроме того, является предпочтительным, чтобы CTA, полученная в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, имела процент пропускания на 400 нм, по меньшей мере, примерно 88%, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 90%, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 92%.In addition, it is preferable that the CTA obtained in accordance with one embodiment of the present invention has a reduced color content with respect to the CTA obtained by conventional methods and devices, namely those that use a recycled solvent. Thus, it is preferable that the CTA obtained in accordance with one embodiment of the present invention has a transmittance at 340 nm, at least about 25%, more preferably at least about 50%, and most preferably at least 60%. In addition, it is preferable that the CTA obtained in accordance with one of the embodiments of the present invention, had a transmittance at 400 nm, at least about 88%, more preferably at least about 90%, and most preferably at least 92%.

Исследование для процента пропускания предусматривает измерение концентрации окрашенных, поглощающих свет примесей, присутствующих в TPA или CTA. Как здесь используется, исследование относится к измерениям, осуществляемым на порции раствора, полученного посредством растворения 2,00 г сухой твердой TPA или CTA в 20,0 мл диметилсульфоксида (DMSO), аналитического или еще лучшего качества. Часть этого раствора затем помещают в проточную полумикроскопическую ячейку Hellma, PN 176.700, которая изготовлена из кварца и имеет толщину поглощения света 1,0 см и объем 0,39 мл (Hellma USA, 80 Skyline Drive, Plainview, NY 11803). Спектрофотометр с диодной матрицей Agilent 8453 используют для измерения пропускания различных длин волн света через эту заполненную проточную ячейку. (Agilent Technologies, 395 Page Mill Road, Palo Alto, CA 94303). После соответствующей корректировки на поглощение от фона, включая, но не ограничиваясь этим, используемую ячейку и растворитель, результаты по проценту пропускания, характеризующие долю падающего света, которая проходит через раствор, регистрируются непосредственно машиной. Значения процента пропускания на длинах волн света 340 нанометров и 400 нанометров являются особенно пригодными для использования с целью выявления отличия чистой TPA от многих примесей, как правило, находящихся в ней.A study for percent transmittance involves measuring the concentration of colored, light-absorbing impurities present in a TPA or CTA. As used here, the study refers to measurements taken per serving of a solution obtained by dissolving 2.00 g of dry solid TPA or CTA in 20.0 ml of dimethyl sulfoxide (DMSO), analytical or even better. A portion of this solution is then placed in a Hellma flow-through cell, PN 176.700, which is made of quartz and has a light absorption thickness of 1.0 cm and a volume of 0.39 ml (Hellma USA, 80 Skyline Drive, Plainview, NY 11803). An Agilent 8453 diode array spectrophotometer is used to measure the transmission of various wavelengths of light through this filled flow cell. (Agilent Technologies, 395 Page Mill Road, Palo Alto, CA 94303). After appropriate adjustment for background absorption, including, but not limited to, the cell used and the solvent, the percent transmission results characterizing the fraction of incident light that passes through the solution are recorded directly by the machine. The transmission percentages at light wavelengths of 340 nanometers and 400 nanometers are especially suitable for use in order to detect the difference between pure TPA and many impurities, as a rule, contained in it.

Предпочтительные пределы различных ароматических примесей в фазе суспензии (твердые продукты + жидкость) реакционной среды приводятся ниже в табл.4.The preferred limits of various aromatic impurities in the suspension phase (solids + liquid) of the reaction medium are given below in table 4.

Таблица 4
Примеси в суспензии
Table 4
Impurities in suspension
Идентификация примеси Impurity Identification Предпочтительное количество
(м.д. мас.)
Preferred Amount
(ppm wt.)
Более предпочтительное количество (м.д. мас.) A more preferred amount (ppm wt.) Наиболее предпочтительное количество (м.д. мас.) The most preferred amount (ppm wt.)
4-CBA4-CBA <8000<8000 <5000<5000 <2500<2500 4,4'-DCS4.4'-DCS <4 <4 <2<2 <1<1 2,6-DCA2,6-DCA <6<6 <3<3 <1<1 2,6-DCF2,6-DCF <70<70 2-402-40 4-204-20 2,7-DCF2,7-DCF <12<12 <8<8 <4<4 3,5-DCF3,5-DCF <12<12 <8<8 <4<4 9F-2CA9F-2CA <12<12 <8<8 <4<4 9F-4CA9F-4CA <8<8 <4<4 <2<2 Флуореноны в целомFluorenones in general <90<90 2-602-60 5-305-30 4,4'-DCB4,4'-DCB <64<64 1-161-16 2-42-4 2,5,4'-TCB2,5,4'-TCB <60<60 2-402-40 4-204-20 PAPA < 3000<3000 25-150025-1500 75-50075-500 IPAIPA 90009000 75-450075-4500 225-1500225-1500 BABA < 15000<15000 100-6000100-6000 300-2000300-2000 TMATMA < 3000<3000 25-150025-1500 75-50075-500 PTACPTAC < 8000<8000 100-4000100-4000 200-2000200-2000 4,4'-DCBZ4,4'-DCBZ <5<5 <4<4 <3<3 4,4'-DCBP4,4'-DCBP <240<240 <160<160 <80<80 2,5,4'-TCBP2,5,4'-TCBP <120<120 <80<80 <40<40

Эти предпочтительные составы для суспензии воплощают предпочтительный состав жидкой фазы реакционной среды, в то же время полезным образом устраняя экспериментальные трудности, относящиеся к осаждению дополнительных компонентов жидкой фазы из реакционной среды в компоненты твердой фазы во время отбора образца из реакционной среды, разделения жидкости и твердых продуктов и к изменению аналитических условий.These preferred suspension formulations embody the preferred composition of the liquid phase of the reaction medium, while at the same time beneficially eliminating the experimental difficulties related to the deposition of additional components of the liquid phase from the reaction medium into the components of the solid phase during sampling from the reaction medium, separation of liquid and solid products and a change in analytical conditions.

Множество других ароматических примесей, как правило, также присутствуют в фазе суспензии реакционной среды и в CTA из реакционной среды, как правило, изменяясь на более низких уровнях и/или в пропорции к одному или нескольким описанных ароматических соединений. Контроль описанных ароматических соединений в предпочтительных пределах будет поддерживать другие ароматические примеси на соответствующих уровнях. Эти преимущественные составы для фазы суспензии в реакционной среде и для твердой CTA, отобранной непосредственно из суспензии, делают возможной работу с вариантами осуществления настоящего изобретения, описанными здесь, для частичного окисления параксилола до TPA.Many other aromatic impurities, as a rule, are also present in the suspension phase of the reaction medium and in CTA from the reaction medium, usually changing at lower levels and / or in proportion to one or more of the described aromatic compounds. Control of the described aromatic compounds within the preferred range will maintain other aromatic impurities at appropriate levels. These advantageous formulations for the suspension phase in the reaction medium and for solid CTA taken directly from the suspension make it possible to work with the embodiments of the present invention described here for the partial oxidation of paraxylene to TPA.

Измерение концентрации компонентов с низкими уровнями в растворителе, рециклируемом растворителе, CTA, суспензии из реакционной среды и PTA осуществляются с использованием способов жидкостной хроматографии. Теперь описываются два взаимозаменяемых варианта осуществления.Measurement of the concentration of components with low levels in a solvent, a recycled solvent, CTA, suspension from the reaction medium and PTA are carried out using liquid chromatography methods. Two interchangeable embodiments are now described.

Способ, упоминаемый здесь как ВЭЖХ-DAD, включает в себя жидкостную хроматографию высокого давления (ВЭЖХ), объединенную с матричным диодным детектором (DAD), для обеспечения разделения и количественного определения различных молекулярных частиц внутри данного образца. Инструмент, используемый при этом измерении, представляет собой модель 1100 HPLC, снабженную DAD, поставляемую Agilent Technologies (Palo Alto, CA), хотя и другие пригодные для использования инструменты являются коммерчески доступными также и от других поставщиков. Как известно в данной области, как время элюирования, так и отклик детектора калибруются с использованием известных соединений, присутствующих в известных количествах, эти соединения и их количества находятся в соответствии с теми, которые встречаются в реальных неизвестных образцах.The method referred to as HPLC-DAD herein includes high pressure liquid chromatography (HPLC) combined with a matrix diode detector (DAD) to allow separation and quantification of various molecular particles within a given sample. The instrument used in this measurement is the DAD-supplied Model 1100 HPLC supplied by Agilent Technologies (Palo Alto, CA), although other usable instruments are also commercially available from other suppliers. As is known in the art, both the elution time and the response of the detector are calibrated using known compounds present in known amounts, these compounds and their amounts are in accordance with those found in real unknown samples.

Способ, упоминаемый здесь как ВЭЖХ-МС, включает в себя жидкостную хроматографию высокого давления (ВЭЖХ), соединенную с масс-спектрометрией (МС), для обеспечения разделения, идентификации и количественного определения различных молекулярных частиц внутри данного образца. Инструмент, используемый при этом измерении, представляет собой Alliance HPLC и ZQ MS, поставляемые Waters Corp. (Milford, MA), хотя и другие пригодные для использования инструменты являются коммерчески доступными также и от других поставщиков. Как известно в данной области, как время элюирования, так и отклик детектора калибруются с использованием известных соединений, присутствующих в известных количествах, эти соединения и их количества находятся в соответствии с теми, которые встречаются в реальных неизвестных образцах.The method, referred to herein as HPLC-MS, includes high pressure liquid chromatography (HPLC) coupled to mass spectrometry (MS) to allow separation, identification and quantification of various molecular particles within a given sample. The instrument used in this measurement is the Alliance HPLC and ZQ MS supplied by Waters Corp. (Milford, MA), although other usable tools are also commercially available from other suppliers. As is known in the art, both the elution time and the response of the detector are calibrated using known compounds present in known amounts, these compounds and their amounts are in accordance with those found in real unknown samples.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к частичному окислению ароматического окисляемого соединения при соответствующем балансе подавления вредных ароматических примесей, с одной стороны, по сравнению с образованием двуокиси углерода и моноокиси углерода, коллективно, окислов углерода (COx), с другой. Эти окислы углерода, как правило, покидают реакционную емкость в уходящем газе, и они соответствуют деструктивным потерям растворителя и окисляемого соединения, включая, в конечном счете, предпочтительные окисленные производные (например, уксусную кислоту, параксилол и TPA). Авторы обнаружили нижние границы для образования окислов углерода, ниже которых, видимо, высокое образование вредных ароматических примесей, как описано ниже, и низкий общий уровень преобразования неизбежно являются слишком плохими, чтобы иметь экономическое применение. Авторы также обнаружили верхние границы окислов углерода, выше которых образование окислов углерода продолжает увеличиваться при малой дополнительной ценности, обеспечиваемой уменьшением образования вредных ароматических примесей.Another embodiment of the present invention relates to the partial oxidation of an aromatic oxidizable compound with an appropriate balance of suppressing harmful aromatic impurities, on the one hand, compared to the formation of carbon dioxide and carbon monoxide, collectively, carbon oxides (COx), on the other. These carbon oxides typically leave the reaction vessel in the flue gas, and they correspond to the destructive losses of the solvent and oxidizable compound, including, ultimately, the preferred oxidized derivatives (e.g., acetic acid, paraxylene and TPA). The authors found lower limits for the formation of carbon oxides, below which, apparently, a high formation of harmful aromatic impurities, as described below, and a low overall level of conversion are inevitably too bad to be economically used. The authors also found upper boundaries of carbon oxides, above which the formation of carbon oxides continues to increase with a small additional value provided by a decrease in the formation of harmful aromatic impurities.

Авторы обнаружили, что понижение жидкофазных концентраций исходных материалов ароматического окисляемого соединения и ароматических промежуточных частиц в реакционной среде приводит к более низким скоростям образования для вредных примесей во время частичного окисления ароматического окисляемого соединения. Эти вредные примеси включают в себя связанные ароматические кольца и/или ароматические молекулы, содержащие большее, чем желательное, количество групп карбоновых кислот (например, при окислении параксилола вредные примеси включают в себя 2,6-дикарбоксиантрахинон, 2,6-дикарбоксифлуоренон, тримеллитовую кислоту, 2,5,4'-трикарбоксибифенил и 2,5,4'-бензофенон). Ароматические промежуточные частицы включают в себя ароматические соединения, выпадающие из исходных материалов окисляемого ароматического соединения и все еще удерживающие неароматические углеводородные группы (например, при окислении параксилола ароматические промежуточные частицы включают в себя паратолуальдегид, терефтальдегид, паратолуиловую кислоту, 4-CBA, 4-гидроксиметилбензойную кислоту и альфа-бромпаратолуиловую кислоту). Исходные материалы окисляемого ароматического соединения и ароматические промежуточные частицы, удерживающие неароматические углеводородные группы, когда они присутствуют в жидкой фазе реакционной среды, видимо, приводят к появлению вредных примесей способом, подобным тому, который уже описывался здесь, для растворенных ароматических частиц, у которых нет неароматических углеводородных групп (например, изофталевой кислоты).The authors found that lowering the liquid-phase concentrations of the starting materials of the aromatic oxidizable compound and the aromatic intermediate particles in the reaction medium leads to lower formation rates for harmful impurities during the partial oxidation of the aromatic oxidizable compound. These harmful impurities include bound aromatic rings and / or aromatic molecules containing more than the desired number of carboxylic acid groups (for example, in the oxidation of paraxylene, harmful impurities include 2,6-dicarboxyanthraquinone, 2,6-dicarboxyfluorenone, trimellitic acid , 2,5,4'-tricarboxybiphenyl and 2,5,4'-benzophenone). Aromatic intermediates include aromatic compounds falling out of the starting materials of the oxidizable aromatic compound and still retaining non-aromatic hydrocarbon groups (for example, in the oxidation of paraxylene, aromatic intermediates include paratolualdehyde, terephthaldehyde, paratoluylic acid, 4-CBA, 4-hydroxymethylbenzoic acid and alpha bromo-paratoluylic acid). The starting materials of the oxidizable aromatic compound and aromatic intermediate particles holding non-aromatic hydrocarbon groups when they are present in the liquid phase of the reaction medium apparently lead to the appearance of harmful impurities in a manner similar to that already described here for dissolved aromatic particles that do not have non-aromatic hydrocarbon groups (e.g. isophthalic acid).

Настраиваясь против этой необходимости в более высокой реакционной активности для подавления образования вредных ароматических примесей во время частичного окисления окисляемого ароматического соединения, авторы обнаружили, что нежелательный сопутствующий результат представляет собой увеличение образования окислов углерода. Важно заметить, что эти окислы углерода представляют собой потери выхода окисляемого соединения и окислителя, а не только растворителя. На самом деле, значительная, а иногда главная доля окислов углерода происходит от окисляемого соединения и его производных, а не из растворителя; и часто окисляемое соединение стоит больше на единицу углерода, чем растворитель. Кроме того, важно заметить, что желаемый продукт карбоновой кислоты (например, TPA) также подвергается сверхокислению до окислов углерода, когда присутствует в жидкой фазе реакционной среды.Confronting this need for higher reactivity to suppress the formation of harmful aromatic impurities during the partial oxidation of an oxidizable aromatic compound, the authors found that an undesirable concomitant result was an increase in the formation of carbon oxides. It is important to note that these carbon oxides represent losses in the yield of the oxidizable compound and oxidizing agent, and not just the solvent. In fact, a significant, and sometimes the main, proportion of carbon oxides comes from the oxidizable compound and its derivatives, and not from the solvent; and often an oxidizable compound costs more per unit carbon than a solvent. In addition, it is important to note that the desired carboxylic acid product (e.g., TPA) also undergoes superoxidation to carbon oxides when present in the liquid phase of the reaction medium.

Важно также заметить, что настоящее изобретение относится к реакциям в жидкой фазе реакционной среды и к концентрациям реагентам в ней. Это контрастирует с некоторыми предыдущими изобретениями, которые относятся непосредственно к образованию ароматического соединения в осажденной твердой форме, удерживающего неароматические углеводородные группы. Конкретно, для частичного окисления параксилола до TPA, определенные предыдущие изобретения относятся к количеству 4-CBA, осаждающемуся в твердой фазе CTA. Однако авторы настоящего изобретения обнаружили разброс, больший, чем два к одному, для отношения 4-CBA в твердой фазе к 4-CBA в жидкой фазе, используя такие же условия температуры, давления, катализа, состава растворителя и пространственно-временной скорости реакции параксилола, в зависимости от того, осуществляется ли частичное окисление в хорошо перемешиваемом автоклаве или в реакционной среде со ступенчатым изменением концентрации кислорода и параксилола в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, авторы настоящего изобретения обнаружили, что отношение 4-CBA в твердой фазе к 4-CBA в жидкой фазе может также изменяться более чем на два к одному либо в хорошо перемешиваемой реакционной среде, либо в реакционной среде со ступенчатым изменением концентрации, в зависимости от пространственно-временной скорости реакции параксилола, при сходных в остальном условиях температуры, давления, катализа и состава растворителя. В дополнение к этому, 4-CBA в твердой фазе CTA, видимо, не вносит вклад в образование вредных примесей, а 4-CBA в твердой фазе может извлекаться и окисляться до TPA просто и с высоким выходом (например, посредством окислительного дигерирования суспензии CTA, как здесь описывается); в то время как удаление вредных примесей является гораздо более сложным и дорогостоящим, чем удаление твердой фазы 4-CBA, и образование окислов углерода представляет собой постоянную потерю выхода. Таким образом, важно отличать, что данный аспект настоящего изобретения относится к жидкофазным составам в реакционной среде.It is also important to note that the present invention relates to reactions in the liquid phase of a reaction medium and to concentrations of reactants therein. This contrasts with some previous inventions, which relate directly to the formation of an aromatic compound in precipitated solid form, retaining non-aromatic hydrocarbon groups. Specifically, for the partial oxidation of paraxylene to TPA, certain previous inventions relate to the amount of 4-CBA precipitated in the solid phase of CTA. However, the authors of the present invention found a spread greater than two to one for the ratio of 4-CBA in the solid phase to 4-CBA in the liquid phase, using the same conditions of temperature, pressure, catalysis, solvent composition and the spatio-temporal reaction rate of paraxylene, depending on whether partial oxidation is carried out in a well-stirred autoclave or in a reaction medium with a stepwise change in the concentration of oxygen and paraxylene in accordance with the present invention. In addition, the inventors have found that the ratio of 4-CBA in the solid phase to 4-CBA in the liquid phase can also change by more than two to one, either in a well-mixed reaction medium or in a reaction medium with a stepwise change in concentration, depending from the spatio-temporal reaction rate of paraxylene, under otherwise similar conditions of temperature, pressure, catalysis and solvent composition. In addition, 4-CBA in the solid phase of CTA does not seem to contribute to the formation of harmful impurities, and 4-CBA in the solid phase can be extracted and oxidized to TPA simply and in high yield (for example, by oxidative digestion of a suspension of CTA, as described here); while the removal of harmful impurities is much more complex and expensive than the removal of the solid phase of 4-CBA, and the formation of carbon oxides represents a permanent loss of yield. Thus, it is important to distinguish that this aspect of the present invention relates to liquid phase compositions in a reaction medium.

Происходят ли они из растворителя или окисляемого соединения, но авторы обнаружили, что при преобразованиях промышленного значения образование окислов углерода сильно связано с уровнем общей реакционной активности, несмотря на широкий разброс для каждого конкретного сочетания температуры, металлов, галогенов, температуры, кислотности реакционной среды, как измеряется посредством pH, концентрации воды, используемых для получения уровня общей реакционной активности. Авторы находят полезным для частичного окисления ксилола оценивать уровень общей реакционной активности с использованием жидкофазной концентрации толуиловых кислот на серединной высоте реакционной среды, в нижней части реакционной среды и в верхней части реакционной среды.Whether they come from a solvent or an oxidizable compound, but the authors found that during the conversion of industrial value, the formation of carbon oxides is strongly related to the level of general reaction activity, despite the wide scatter for each specific combination of temperature, metals, halogens, temperature, acidity of the reaction medium, measured by pH, the concentration of water used to obtain the level of overall reactivity. The authors find it useful for the partial oxidation of xylene to assess the level of total reaction activity using the liquid-phase concentration of toluic acids at the mid-height of the reaction medium, in the lower part of the reaction medium and in the upper part of the reaction medium.

Таким образом, возникает важное одновременное уравновешивание для сведения к минимуму образования вредных примесей посредством увеличения реакционной активности, и еще для сведения к минимуму образования окислов углерода посредством понижения реакционной активности. То есть, если общее образование окислов углерода подавляется до слишком низкого значения, тогда образуются избыточные уровни вредных примесей, и наоборот.Thus, there is an important simultaneous balancing to minimize the formation of harmful impurities by increasing the reactivity, and to minimize the formation of carbon oxides by reducing the reaction activity. That is, if the overall formation of carbon oxides is suppressed to a too low value, then excessive levels of harmful impurities are formed, and vice versa.

Кроме того, авторы настоящего изобретения обнаружили, что растворимость и относительная реакционная способность желаемой карбоновой кислоты (например, TPA), и присутствие других растворенных ароматических частиц, у которых нет неароматических углеводородных групп, вносит очень важный фактор в это уравновешивание окислов углерода по сравнению с вредными примесями. Желаемый продукт карбоновой кислоты обычно растворяют в жидкой фазе реакционной среды, даже если он присутствует также и в твердой форме. Например, при температурах в предпочтительных пределах TPA является растворимой в реакционной среде, содержащей уксусную кислоту и воду, при уровнях, находящихся в пределах примерно от одной тысячи м.д. мас. до более чем 1% мас., при настоящем растворимость увеличивается, когда увеличивается температура. Несмотря на то что имеются различия в скоростях реакции по отношению к образованию различных вредных примесей из исходных материалов окисляемого ароматического соединения (например, параксилола), из ароматических промежуточных продуктов реакции (например, паратолуиловой кислоты), из желаемого продукта ароматической карбоновой кислоты (например, TPA) и из ароматических частиц, у которых нет неароматических углеводородных групп (например, изофталевой кислоты), присутствие и реакционная способность последних двух групп устанавливает область оправданности уменьшения, по отношению к дальнейшему подавлению первых двух групп исходных материалов окисляемого ароматического соединения и ароматических промежуточных продуктов реакции. Например, при частичном окислении параксилола до TPA, если в жидкой фазе реакционной среды при данных условиях растворенная TPA доходит до 7000 м.д. мас., растворенная бензойная кислота доходит до 8000 м.д. мас., растворенная изофталевая кислота доходит до 6000 м.д. мас. и растворенная фталевая кислота доходит до 2000 м.д. мас., тогда значение для дальнейшего понижения концентрации вредных соединений в целом начинает понижаться, когда реакционная активность увеличивается, с подавлением жидкофазной концентрации паратолуиловой кислоты и 4-CBA ниже подобных уровней. То есть присутствие и концентрация в жидкой фазе реакционной среды ароматических частиц, у которых нет неароматических углеводородных групп, очень мало изменяется посредством увеличения реакционной активности, и их присутствие служит для расширения вверх области выгодности уменьшения, для понижения концентрации промежуточных продуктов реакции с целью подавления образования вредных примесей.In addition, the inventors of the present invention have found that the solubility and relative reactivity of the desired carboxylic acid (e.g., TPA), and the presence of other dissolved aromatic particles that do not have non-aromatic hydrocarbon groups, introduces a very important factor in this balancing of carbon oxides compared to harmful impurities. The desired carboxylic acid product is usually dissolved in the liquid phase of the reaction medium, even if it is also present in solid form. For example, at temperatures in the preferred range, TPA is soluble in a reaction medium containing acetic acid and water, at levels ranging from about one thousand ppm. wt. to more than 1% wt., in the present, the solubility increases when the temperature increases. Despite the fact that there are differences in reaction rates with respect to the formation of various harmful impurities from the starting materials of an oxidizable aromatic compound (e.g., paraxylene), from aromatic intermediate reaction products (e.g., paratoluylic acid), from the desired aromatic carboxylic acid product (e.g. TPA ) and of aromatic particles that do not have non-aromatic hydrocarbon groups (for example, isophthalic acid), the presence and reactivity of the last two groups sets the region It is justified to reduce, in relation to further suppression of the first two groups of starting materials of oxidizable aromatic compounds and aromatic intermediate reaction products. For example, in the case of partial oxidation of paraxylene to TPA, if in the liquid phase of the reaction medium under these conditions the dissolved TPA reaches 7000 ppm. wt., dissolved benzoic acid reaches 8000 ppm. wt., dissolved isophthalic acid reaches 6000 ppm. wt. and dissolved phthalic acid reaches 2000 ppm wt., then the value for a further decrease in the concentration of harmful compounds as a whole begins to decrease when the reaction activity increases, with the suppression of the liquid-phase concentration of paratoluylic acid and 4-CBA below similar levels. That is, the presence and concentration in the liquid phase of the reaction medium of aromatic particles that do not have non-aromatic hydrocarbon groups changes very little by increasing the reaction activity, and their presence serves to expand upward the range of beneficial reduction, to lower the concentration of intermediate reaction products in order to suppress the formation of harmful impurities.

Таким образом, один из вариантов осуществления настоящего изобретения предусматривает предпочтительные диапазоны окислов углерода, ограниченные снизу низкой реакционной активностью и избыточным образованием вредных примесей, а сверху избыточными потерями углерода, но при уровнях, более низких, чем те, которые ранее обнаруживались и описывались как промышленно пригодные. Соответственно, образование окислов углерода предпочтительно контролируется следующим образом. Отношение образующихся молей окислов углерода в целом, по отношению к молям вводимого окисляемого ароматического соединения, предпочтительно больше, примерно, чем 0,02:1, более предпочтительно больше, примерно, чем 0,04:1, еще более предпочтительно больше, примерно, чем 0,05:1, а наиболее предпочтительно больше, чем 0,06:1. В то же самое время, отношение образующихся молей окислов углерода в целом к молям вводимого окисляемого ароматического соединения предпочтительно меньше, примерно, чем 0,24:1, более предпочтительно меньше, примерно, чем 0,22:1, еще более предпочтительно меньше, примерно, чем 0,19:1, а наиболее предпочтительно меньше, чем 0,15:1. Отношение молей образующейся двуокиси углерода к молям вводимого окисляемого ароматического соединения предпочтительно больше, примерно, чем 0,01:1, более предпочтительно больше, примерно, чем 0,03:1, еще более предпочтительно больше, примерно, чем 0,04:1, а наиболее предпочтительно больше, чем 0,05:1. В то же самое время, отношение молей образующейся двуокиси углерода к молям вводимого окисляемого ароматического соединения предпочтительно меньше, примерно, чем 0,21:1, более предпочтительно меньше, примерно, чем 0,19:1, еще более предпочтительно меньше, примерно, чем 0,16:1, а наиболее предпочтительно меньше, чем 0,11. Отношение молей образующейся моноокиси углерода к молям вводимого окисляемого ароматического соединения предпочтительно больше, примерно, чем 0,005:1, более предпочтительно больше, примерно, чем 0,010:1, еще более предпочтительно больше, примерно, чем 0,015:1, а наиболее предпочтительно больше, чем 0,020:1. В то же самое время, отношение молей образующейся моноокиси углерода к молям вводимого окисляемого ароматического соединения предпочтительно составляет меньше, примерно, чем 0,09:1, более предпочтительно меньше, примерно, чем 0,07:1, еще более предпочтительно меньше, примерно, чем 0,05:1, а наиболее предпочтительно меньше, чем 0,04:1.Thus, one of the embodiments of the present invention provides preferred ranges of carbon oxides, limited from below by low reactivity and excessive formation of harmful impurities, and from above by excessive losses of carbon, but at levels lower than those previously found and described as industrially suitable . Accordingly, the formation of carbon oxides is preferably controlled as follows. The ratio of the resulting moles of carbon oxides in general to the moles of the introduced oxidizable aromatic compound is preferably greater than about 0.02: 1, more preferably greater than about 0.04: 1, even more preferably greater than 0.05: 1, and most preferably more than 0.06: 1. At the same time, the ratio of the resulting moles of carbon oxides in general to the moles of the introduced oxidizable aromatic compound is preferably less than about 0.24: 1, more preferably less than about 0.22: 1, even more preferably less, about than 0.19: 1, and most preferably less than 0.15: 1. The ratio of moles of carbon dioxide formed to moles of introduced oxidizable aromatic compound is preferably greater than about 0.01: 1, more preferably greater than about 0.03: 1, even more preferably greater than about 0.04: 1, and most preferably more than 0.05: 1. At the same time, the ratio of moles of carbon dioxide formed to moles of introduced oxidizable aromatic compound is preferably less than about 0.21: 1, more preferably less than about 0.19: 1, even more preferably less than 0.16: 1, and most preferably less than 0.11. The ratio of moles of carbon monoxide formed to moles of the oxidizable aromatic compound introduced is preferably greater than about 0.005: 1, more preferably greater than about 0.010: 1, even more preferably greater than about 0.015: 1, and most preferably more than 0.020: 1. At the same time, the ratio of the moles of carbon monoxide formed to the moles of the oxidizable aromatic compound introduced is preferably less than about 0.09: 1, more preferably less than about 0.07: 1, even more preferably less than than 0.05: 1, and most preferably less than 0.04: 1.

Содержание двуокиси углерода в сухом уходящем газе из реактора окисления предпочтительно больше, примерно, чем 0,10% мол., более предпочтительно больше, примерно, чем 0,20% мол., еще более предпочтительно больше, примерно, чем 0,25% мол., а наиболее предпочтительно больше, чем 0,30% мол. В то же самое время, содержание двуокиси углерода в сухом уходящем газе из реактора окисления предпочтительно меньше, примерно, чем 1,5% мол., более предпочтительно меньше, примерно, чем 1,2% мол., еще более предпочтительно меньше, примерно, чем 0,9% мол., а наиболее предпочтительно меньше, чем 0,8% мол. Содержание моноокиси углерода в сухом уходящем газе из реактора окисления предпочтительно больше, примерно, чем 0,05% мол., более предпочтительно, больше, примерно, чем 0,10% мол., еще более предпочтительно больше, чем 0,15, а наиболее предпочтительно больше, чем 0,18% мол. В то же самое время, содержание моноокиси углерода в сухом уходящем газе из реактора окисления предпочтительно меньше, примерно, чем 0,60% мол., более предпочтительно меньше, примерно, чем 0,50% мол., еще более предпочтительно меньше, примерно, чем 0,35% мол., а наиболее предпочтительно меньше, чем 0,28% мол.The carbon dioxide content of the dry flue gas from the oxidation reactor is preferably greater than about 0.10 mol%, more preferably greater than about 0.20 mol%, even more preferably greater than about 0.25 mol% ., and most preferably more than 0.30 mol%. At the same time, the carbon dioxide content of the dry flue gas from the oxidation reactor is preferably less than about 1.5 mol%, more preferably less than about 1.2 mol%, even more preferably less than than 0.9 mol%, and most preferably less than 0.8 mol%. The carbon monoxide content in the dry flue gas from the oxidation reactor is preferably greater than about 0.05 mol%, more preferably greater than about 0.10 mol%, even more preferably greater than 0.15, and most preferably more than 0.18 mol%. At the same time, the carbon monoxide content in the dry flue gas from the oxidation reactor is preferably less than about 0.60 mol%, more preferably less than about 0.50 mol%, even more preferably less than than 0.35 mol%, and most preferably less than 0.28 mol%.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что важный фактор для уменьшения образования окислов углерода до этих предпочтительных пределов представляет собой улучшение чистоты рециклируемого фильтрата и исходных материалов окисляемого соединения для понижения концентрации ароматических соединений, у которых нет неароматических углеводородных групп, в соответствии с описаниями настоящего изобретения - это одновременно уменьшает образование окислов углерода и вредных примесей. Другой фактор представляет собой улучшение распределения параксилола и окислителя в реакционной емкости в соответствии с описаниями настоящего изобретения. Другие факторы, делающие возможными указанные выше предпочтительные уровни окислов углерода, представляют собой работу с градиентами в реакционной среде, как здесь описано, давления, температуры, концентрации окисляемого соединения в жидкой фазе и окислителя в газовой фазе. Другие факторы, делающие возможным указанные выше предпочтительные уровни окислов углерода, представляют собой работу в пределах описаний, приведенных здесь, предпочтительных для пространственно-временной скорости реакции, давления, температуры, композиции растворителя, композиции катализатора и механической геометрии реакционной емкости.The inventors of the present invention have found that an important factor for reducing the formation of carbon oxides to these preferred ranges is to improve the purity of the recycled filtrate and the starting materials of the oxidizable compound to lower the concentration of aromatic compounds that do not have non-aromatic hydrocarbon groups, in accordance with the descriptions of the present invention reduces the formation of carbon oxides and harmful impurities. Another factor is the improvement in the distribution of paraxylene and oxidizing agent in the reaction vessel in accordance with the descriptions of the present invention. Other factors that make possible the above preferred levels of carbon oxides are the work with gradients in the reaction medium, as described here, of pressure, temperature, concentration of the oxidizable compound in the liquid phase and the oxidizing agent in the gas phase. Other factors that make possible the above preferred levels of carbon oxides are the work within the scope of the descriptions given here, preferred for the spatio-temporal reaction rate, pressure, temperature, solvent composition, catalyst composition, and mechanical geometry of the reaction vessel.

Важное преимущество от работы в предпочтительных пределах образования окислов углерода заключается в том, что использование молекулярного кислорода может быть уменьшено, хотя и не до стехиометрических значений. Несмотря на хорошее ступенчатое изменение концентрации окислителя и окисляемого соединения в соответствии с настоящим изобретением, избыток кислорода должен поддерживаться выше стехиометрического значения, как вычисляется только лишь для исходных материалов окисляемого соединения, чтобы сделать возможными некоторые потери на окислы углерода и обеспечить избыток молекулярного кислорода для контроля образования вредных примесей. Конкретно для случая, где ксилол представляет собой исходные материалы окисляемого соединения, отношение в исходных материалах массы молекулярного кислорода к массе ксилола предпочтительно больше, примерно, чем 0,91:1,00, более предпочтительно больше, примерно, чем 0,95:1,00, а наиболее предпочтительно больше, чем 0,99:1,00. В то же самое время отношение в исходных материалах массы молекулярного кислорода к массе ксилола предпочтительно меньше, примерно, чем 1,20:1,00, более предпочтительно меньше, примерно, чем 1,12:1,00, а наиболее предпочтительно меньше, чем 1,06:1,00. Конкретно для исходных материалов ксилола, усредненное по времени содержание молекулярного кислорода в сухом уходящем газе из реактора окисления предпочтительно больше, примерно, чем 0,1% мол., более предпочтительно больше, примерно, чем 1% мол., а наиболее предпочтительно больше, чем 1,5% мол. В то же самое время, усредненное по времени содержание молекулярного кислорода в сухом уходящем газе из реактора окисления предпочтительно меньше, примерно, чем 6% мол., более предпочтительно меньше, примерно, чем 4% мол., а наиболее предпочтительно меньше, чем 3% мол.An important advantage of working within the preferred range of formation of carbon oxides is that the use of molecular oxygen can be reduced, although not to stoichiometric values. Despite a good stepwise change in the concentration of the oxidizing agent and the oxidizable compound in accordance with the present invention, the excess oxygen must be maintained above the stoichiometric value, as calculated only for the starting materials of the oxidizable compound, in order to allow some loss of carbon oxides and provide an excess of molecular oxygen to control the formation of harmful impurities. Specifically, for the case where xylene is the starting materials of the oxidizable compound, the ratio of molecular oxygen to xylene in the starting materials is preferably greater than about 0.91: 1.00, more preferably greater than about 0.95: 1, 00, and most preferably more than 0.99: 1.00. At the same time, the ratio of molecular oxygen to xylene in the starting materials is preferably less than about 1.20: 1.00, more preferably less than about 1.12: 1.00, and most preferably less than 1.06: 1.00. Specifically for xylene starting materials, the time-averaged molecular oxygen content of the dry flue gas from the oxidation reactor is preferably greater than about 0.1 mol%, more preferably greater than about 1 mol%, and most preferably more than 1.5 mol% At the same time, the time-averaged molecular oxygen content of the dry flue gas from the oxidation reactor is preferably less than about 6 mol%, more preferably less than about 4 mol%, and most preferably less than 3% pier

Другое важное преимущество от работы в предпочтительных пределах образования окиси углерода заключается в том, что меньше ароматического соединения преобразуется в окислы углерода и другие, менее ценные формы. Это преимущество оценивается с использованием суммы молей всех ароматических соединений, покидающих реакционную среду, деленной на сумму молей всех ароматических соединений, поступающих в реакционную среду за непрерывный период времени, предпочтительно за один час, более предпочтительно один день, а наиболее предпочтительно 30 последовательных дней. Это отношение далее упоминается как "мольное отношение выживания" для ароматических соединений при прохождении через реакционную среду и выражается как численный процент. Если все поступающие ароматические соединения покидают реакционную среду как ароматические соединения, хотя по большей части в окисленных формах поступающих ароматических соединений, тогда мольное отношение выживания имеет свое максимальное значение 100%. Если точно, 1 из каждых 100 поступающих ароматических молекул преобразуется в окислы углерода и/или другие неароматические молекулы (например, уксусную кислоту) в то время, когда она проходит через реакционную среду, тогда молярное отношение выживания равно 99%. Конкретно для случая, когда ксилол представляет собой главный исходный материал окисляемого ароматического соединения, молярное отношение выживания для ароматических соединений через реакционную среду предпочтительно больше, примерно, чем 98%, более предпочтительно больше, примерно, чем 98,5%, а наиболее предпочтительно меньше, чем 99,0%. В то же самое время, и для того, чтобы присутствовала достаточная общая реакционная активность, молярное отношение выживания для ароматических соединений при прохождении через реакционную среду предпочтительно является меньшим, примерно, чем 99,9%, более предпочтительно, меньшим, примерно, чем 99,8%, а наиболее предпочтительно, меньшим, чем 99,7%, когда ксилол представляет собой главный исходный материал окисляемого ароматического соединения.Another important advantage of working within the preferred range of carbon monoxide production is that less aromatic compound is converted to carbon oxides and other, less valuable forms. This advantage is measured using the sum of the moles of all aromatic compounds leaving the reaction medium divided by the sum of the moles of all aromatic compounds entering the reaction medium over a continuous period of time, preferably one hour, more preferably one day, and most preferably 30 consecutive days. This ratio is hereinafter referred to as the “molar survival ratio” for aromatic compounds when passing through the reaction medium and is expressed as a numerical percentage. If all incoming aromatic compounds leave the reaction medium as aromatic compounds, although for the most part in the oxidized forms of incoming aromatic compounds, then the molar survival ratio has its maximum value of 100%. To be precise, 1 out of every 100 incoming aromatic molecules is converted to carbon oxides and / or other non-aromatic molecules (e.g., acetic acid) while it is passing through the reaction medium, then the molar survival ratio is 99 % . Specifically, for the case where xylene is the main starting material of an oxidizable aromatic compound, the molar survival ratio for aromatic compounds through the reaction medium is preferably greater than about 98%, more preferably greater than about 98.5%, and most preferably less. than 99.0%. At the same time, and in order for a sufficient overall reaction activity to be present, the molar survival ratio for aromatic compounds when passing through the reaction medium is preferably less than about 99.9%, more preferably less than about 99, 8%, and most preferably less than 99.7%, when xylene is the main starting material of an oxidizable aromatic compound.

Другой аспект настоящего изобретения включает в себя получение метилацетата в реакционной среде, содержащей уксусную кислоту и одно или несколько окисляемых ароматических соединений. Этот метилацетат является относительно летучим, по сравнению с водой и уксусной кислотой, и, таким образом, стремится следовать за уходящим газом, если только не используется дополнительное охлаждение или другая работа установки для его извлечения и/или его разрушения перед высвобождением уходящего газа назад в окружающую среду. Таким образом, образование метилацетата представляет собой затраты на работу, а также капитальные затраты. Вероятно, метилацетат образуется посредством, сначала, объединения метильного радикала, вероятно, от разложения уксусной кислоты с кислородом, с получением метилгидропероксида, посредством последующего разложения с образованием метанола и посредством конечного взаимодействия полученного метанола с оставшейся уксусной кислотой с образованием метилацетата. Каким бы ни был химический путь, авторы обнаружили, что когда скорость образования метилацетата является слишком низкой, тогда и образование окислов углерода также является слишком низким, а образование вредных ароматических примесей является слишком высоким. Если скорость образования метилацетата является слишком высокой, тогда образование окислов углерода также является излишне высоким, приводя к потерям выхода растворителя, окисляемого соединения и окислителя. Когда используются предпочтительные варианты осуществления, описываемые здесь, отношение образования молей образующегося метилацетата к молям вводимого окисляемого ароматического соединения предпочтительно больше, примерно, чем 0,005:1, более предпочтительно больше, чем примерно 0,010:1, а наиболее предпочтительно больше, чем 0,020:1. В то же самое время, отношение образования молей образующегося метилацетата к молям вводимого окисляемого ароматического соединения предпочтительно меньше, примерно, чем 0,09:1, более предпочтительно меньше, примерно, чем 0,07:1, еще более предпочтительно меньше, примерно, чем 0,05:1, а наиболее предпочтительно меньше, чем 0,04:1.Another aspect of the present invention includes the production of methyl acetate in a reaction medium containing acetic acid and one or more oxidizable aromatic compounds. This methyl acetate is relatively volatile compared to water and acetic acid, and thus seeks to follow the flue gas, unless additional cooling or other plant operation is used to extract and / or destroy it before releasing the flue gas back into the surrounding Wednesday Thus, the formation of methyl acetate represents the cost of the work, as well as capital costs. Methyl acetate is probably formed by, first, combining the methyl radical, probably from the decomposition of acetic acid with oxygen, to obtain methyl hydroperoxide, through subsequent decomposition to form methanol and through the final reaction of the obtained methanol with the remaining acetic acid to form methyl acetate. Whatever the chemical route, the authors found that when the rate of formation of methyl acetate is too low, then the formation of carbon oxides is also too low, and the formation of harmful aromatic impurities is too high. If the methyl acetate formation rate is too high, then the formation of carbon oxides is also excessively high, resulting in loss of yield of solvent, oxidizable compound and oxidizing agent. When the preferred embodiments described herein are used, the ratio of the formation of moles of the resulting methyl acetate to the moles of the introduced oxidizable aromatic compound is preferably greater than about 0.005: 1, more preferably more than about 0.010: 1, and most preferably more than 0.020: 1. At the same time, the ratio of the formation of moles of the formed methyl acetate to the moles of the introduced oxidizable aromatic compound is preferably less than about 0.09: 1, more preferably less than about 0.07: 1, even more preferably less than 0.05: 1, and most preferably less than 0.04: 1.

Определенные варианты осуществления настоящего изобретения могут дополнительно иллюстрироваться с помощью следующих далее примеров, хотя необходимо понять, что эти примеры включаются только для целей иллюстрации и не предназначаются для ограничения объема притязаний настоящего изобретения, если только конкретно не указано иного.Certain embodiments of the present invention may be further illustrated by the following examples, although it should be understood that these examples are included for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention, unless specifically indicated otherwise.

Примеры 1-10Examples 1-10

Пример 1 представляет собой численный пример барботажной колонны реакторного типа окисления для окисления параксилола в жидкой фазе трехфазной реакционной среды. Барботажная колонна реакторного типа примера 1 представляет собой испытанную промышленную конструкцию со скоростью накопления исходных материалов параксилола 7000 кг/ч. Примеры 2-10 представляют собой численные примеры для барботажных колонн реакторного типа окисления, имеющих рабочие емкости, в 7 раз большие, чем реактор примера 1. Фиг.58 приводит таблицу, показывающую различные параметры барботажных колонн реакторного типа окисления, которые изменяются в примерах 1-10.Example 1 is a numerical example of an oxidation reactor type bubble column for the oxidation of paraxylene in the liquid phase of a three-phase reaction medium. The reactor bubbler column of Example 1 is a tested industrial design with an accumulation rate of paraxylene starting materials of 7000 kg / h. Examples 2-10 are numerical examples for bubble columns of an oxidation type reactor having working vessels 7 times larger than the reactor of Example 1. FIG. 58 provides a table showing various parameters of bubble columns of an oxidation type reactor that vary in Examples 1- 10.

Пример 1Example 1

Этот пример использует реакционную емкость барботажной колонны, имеющую вертикальную цилиндрическую секцию с внутренним диаметром, равным 2,44 м. Высота цилиндрической секции равна 32 м от нижней линии начала изгиба (TL) до верхней TL цилиндрической секции. Емкость соединяется с эллиптическими крышкой и днищем 2:1 в верхней и нижней части цилиндрической секции соответственно. Высота от нижней части реакционной среды до верхней части цилиндрической секции равна примерно 32,6 м, и общая высота реакционной емкости равна примерно 33,2 м. Рабочий уровень составляет примерно 25,6 м над нижней частью реакционной среды.This example uses a bubble column reaction vessel having a vertical cylindrical section with an inner diameter of 2.44 m. The height of the cylindrical section is 32 m from the lower bend start line (TL) to the upper TL of the cylindrical section. The tank is connected to the elliptical cover and the bottom 2: 1 in the upper and lower parts of the cylindrical section, respectively. The height from the bottom of the reaction medium to the top of the cylindrical section is approximately 32.6 m, and the total height of the reaction vessel is approximately 33.2 m. The operating level is approximately 25.6 m above the bottom of the reaction medium.

Параксилол вводится в реактор с постоянной скоростью 7000 кг/ч. Отфильтрованный растворитель, содержащий в основном уксусную кислоту, вводится, тщательно перемешанный с параксилолом, при постоянной скорости 70000 кг/ч. Исходные материалы распределяются в реакционной емкости примерно на высоте 2 м над нижней частью реакционной среды, с использованием горизонтального распределительного узла, сконструированного для обеспечения, по существу, однородного высвобождения исходных материалов над площадью поперечного сечения, лежащей внутри радиуса 0,45·(внутреннего диаметра). Концентрация компонентов катализатора в отфильтрованном растворителе является такой, что композиция в жидкой фазе реакционной среды представляет собой 1800 м.д. мас. кобальта, 1800 м.д. мас. брома и 100 м.д. мас. марганца. Отдельный поток флегмы растворителя вводится в виде капель в зону отделения газа выше рабочего уровня реакционной среды при постоянной скорости 49000 кг/ч, и он распределяется, по существу, по всей площади поперечного сечения зоны отделения. Эта флегма растворителя не содержит значительных уровней компонентов катализатора. Объединенное содержание воды исходных материалов отфильтрованного растворителя и исходных материалов флегмы растворителя является таким, что концентрация воды в жидкой фазе реакционной среды равна 6% мас. Скорость исходных материалов воздуха является постоянной при скорости 35000 кг/ч, через входной распределитель для окислителя, подобный тому, который показан на фиг. 12-15, и все отверстия для накопления окислителя находятся ниже нижней TL цилиндрической секции. Рабочее давление газа в верхней части реакционной емкости постоянно равно 0,52 МПа в датчике. Реакционная емкость работает, по существу, адиабатически, так что теплота реакции повышает температуру поступающих исходных материалов и испаряет большую часть поступающего растворителя. Измеренная вблизи срединной высоты реакционной среды рабочая температура равна примерно 160°C. Реакционная среда, содержащая сырую терефталевую кислоту (CTA), удаляется сбоку реакционной емкости на высоте 15 м при постоянной скорости, с использованием наружной деаэрационной емкости.Paraxylene is introduced into the reactor at a constant speed of 7000 kg / h. The filtered solvent, containing mainly acetic acid, is introduced, carefully mixed with paraxylene, at a constant speed of 70,000 kg / h. The starting materials are distributed in the reaction vessel approximately 2 m above the bottom of the reaction medium using a horizontal distribution unit designed to provide substantially uniform release of the starting materials over a cross-sectional area lying within a radius of 0.45 · (internal diameter) . The concentration of catalyst components in the filtered solvent is such that the composition in the liquid phase of the reaction medium is 1800 ppm. wt. cobalt, 1800 ppm wt. bromine and 100 ppm wt. Manganese A separate solvent reflux stream is introduced in the form of droplets into the gas separation zone above the working level of the reaction medium at a constant speed of 49000 kg / h, and it is distributed over essentially the entire cross-sectional area of the separation zone. This solvent reflux does not contain significant levels of catalyst components. The combined water content of the starting materials of the filtered solvent and the starting materials of the reflux of the solvent is such that the concentration of water in the liquid phase of the reaction medium is 6% by weight. The feed speed of the air is constant at a speed of 35,000 kg / h through an oxidizer inlet distributor, similar to that shown in FIG. 12-15, and all openings for the accumulation of oxidant are below the lower TL of the cylindrical section. The working gas pressure in the upper part of the reaction vessel is constantly equal to 0.52 MPa in the sensor. The reaction vessel works essentially adiabatically, so that the heat of reaction raises the temperature of the incoming feed and evaporates most of the incoming solvent. Measured near the mid-height of the reaction medium, the operating temperature is approximately 160 ° C. The reaction medium containing crude terephthalic acid (CTA) is removed from the side of the reaction vessel at a height of 15 m at a constant speed, using an external deaeration vessel.

Отношение L:D равно 13,4, и отношение H:W равно 10,5. Объем, занятый реакционной средой, равен примерно 118 м3, и реакционная емкость содержит примерно 58000 кг суспензии. Отношение массы суспензии к скорости исходных материалов параксилола равно примерно 8,3 часа. Пространственно-временная интенсивность реакции равна примерно 59 кг вводимого параксилола на кубический метр реакционной среды в час.The L: D ratio is 13.4, and the H: W ratio is 10.5. The volume occupied by the reaction medium is approximately 118 m 3 and the reaction vessel contains approximately 58,000 kg of suspension. The ratio of the mass of the suspension to the speed of the paraxylene starting materials is approximately 8.3 hours. The spatio-temporal intensity of the reaction is approximately 59 kg of introduced paraxylene per cubic meter of reaction medium per hour.

Разность давлений от нижней части реакционной среды до уходящего газа в верхней части колонны, покидающего реакционную емкость, равна примерно 0,12 МПа. Поверхностная скорость газовой фазы на срединной высоте реакционной среды равна примерно 0,8 м/с. Расположенная вертикально площадь поверхности в контакте с реакционной средой равна примерно 197 м2, что равно примерно 3,16·Wmin·H. Отношение объема реакционной среды к расположенной вертикально площади поверхности в контакте с реакционной средой равно примерно 0,60 м. При условиях примера 1, установлено, что разложение уксусной кислоты в реакционной среде составляет примерно 0,03 кг на килограмм полученной CTA. Это составляет значительные затраты в общей экономике производства.The pressure difference from the lower part of the reaction medium to the exhaust gas in the upper part of the column leaving the reaction vessel is approximately 0.12 MPa. The surface velocity of the gas phase at a mid-height of the reaction medium is approximately 0.8 m / s. The vertically located surface area in contact with the reaction medium is approximately 197 m 2 , which is approximately 3.16 Wmin · H. The ratio of the volume of the reaction medium to the vertically located surface area in contact with the reaction medium is approximately 0.60 m. Under the conditions of Example 1, it was found that the decomposition of acetic acid in the reaction medium is approximately 0.03 kg per kilogram of CTA obtained. This represents a significant cost in the overall economy of production.

Полезные индикаторы скоростей потока от одного уровня до другого внутри реакционной емкости барботажной колонны представляют собой максимальные усредненные по времени скорости движения вверх суспензии и фазы окислителя. В цилиндрической реакционной емкости барботажной колонны эти максимальные скорости движения вверх возникают вблизи вертикальной оси симметрии цилиндрической секции. Вычисленная посредством способа, взятого из Gas-Liquid Recirculation Model of Gupta (ссылка Churn-turbulent bubble columns: experiments and modeling; Gupta, Puneet; Washington Univ., St. Louis, MO, USA. Avail. UMI Order No. DA3065044; (2002), 357 pp. From: Diss. Abstr. Int., in 2003, 63(9), 4269. Dissertation written B English. CAN 140:130325 AN 2003:424187 CAPLUS), и, с использованием соответствующей базы данных максимальная усредненная по времени скорость движения вверх газовой фазы вблизи срединной высоты реакционной среды равна примерно 3,1 м/с. Вычисленная сходным образом максимальная скорость движения вверх, усредненная по времени, для суспензии вблизи срединной высоты реакционной среды равна примерно 1,4 м/с.Useful indicators of flow rates from one level to another inside the reaction vessel of the bubble column are the maximum time-averaged upward speeds of the suspension and phase of the oxidizing agent. In the cylindrical reaction vessel of the bubble column, these maximum upward velocities arise near the vertical axis of symmetry of the cylindrical section. Calculated by a method taken from the Gas-Liquid Recirculation Model of Gupta (reference Churn-turbulent bubble columns: experiments and modeling; Gupta, Puneet; Washington Univ., St. Louis, MO, USA. Avail. UMI Order No. DA3065044; ( 2002), 357 pp. From: Diss. Abstr. Int., In 2003, 63 (9), 4269. Dissertation written in English. CAN 140: 130325 AN 2003: 424187 CAPLUS), and using the appropriate database the maximum averaged in time, the upward velocity of the gas phase near the mid-height of the reaction medium is approximately 3.1 m / s. The similarly calculated maximum upward velocity averaged over time for a suspension near the median height of the reaction medium is approximately 1.4 m / s.

Другой полезный индикатор скоростей потока от одного края до другого внутри реакционной емкости барботажной колонны представляет собой максимальную усредненную по времени скорость движения вниз суспензии в частях реакционной емкости, расположенных вдали от центральной сердцевины. В цилиндрической реакционной емкости эта максимальная скорость движения вниз, как правило, возникает в области, лежащей вне радиуса 0,35·(внутреннего диаметра) от вертикальной оси симметрии цилиндрической секции. Вычисленная посредством способа, взятого из Gas-Liquid Recirculation Model of Gupta, и с использованием соответствующей базы данных максимальная усредненная по времени скорость движения вниз суспензии в наружном кольцевом зазоре вблизи срединной высоты реакционной среды равна примерно 1,4 м/с.Another useful indicator of flow rates from one end to the other inside the reaction vessel of the bubbler column is the maximum time-averaged downward velocity of the suspension in parts of the reaction vessel located away from the central core. In a cylindrical reaction vessel, this maximum downward velocity usually occurs in a region lying outside a radius of 0.35 · (internal diameter) from the vertical axis of symmetry of the cylindrical section. Calculated using a method taken from the Gas-Liquid Recirculation Model of Gupta and using the appropriate database, the maximum time-averaged downward velocity of the suspension in the outer annular gap near the median height of the reaction medium is approximately 1.4 m / s.

Пример 2Example 2

В настоящем примере в барботажную колонну реакторного типа вводят параксилол при повышенной скорости 49000 кг/ч - в 7 раз больше, чем в примере 1. Поверхностная скорость газа, часто рассматриваемая в качестве важной переменной масштабирования для барботажных колонн, поддерживается приблизительно равной примеру 1 посредством увеличения площади поперечного сечения реакционной емкости примерно в 7 раз, по сравнению с примером 1. Отношения H:W и L:D, часто рассматриваемые в качестве важных переменных масштабирования для барботажных колонн, также поддерживаются приблизительно равными примеру 1.In the present example, paraxylene is introduced into the bubbler column of the reactor type at an increased speed of 49,000 kg / h — 7 times more than in Example 1. The surface gas velocity, often considered as an important scaling variable for bubbler columns, is maintained approximately equal to Example 1 by increasing the cross-sectional area of the reaction vessel is about 7 times, compared with Example 1. The H: W and L: D ratios, often considered important scaling variables for bubble columns, are also n dderzhivayutsya approximately equal to Example 1.

Другие потоки исходных материалов увеличиваются при том же отношении 7:1, по сравнению с примером 1. Составы исходных материалов являются такими же, как в примере 1, обеспечивая такие же концентрации воды, кобальта, брома и марганца в жидкой фазе реакционной среды, как в примере 1. Рабочее давление газа в верхней части реакционной емкости опять равно 0,52 МПа в датчике, и рабочая температура опять равна примерно 160°C, измеренная вблизи срединной высоты реакционной среды. Реакционная среда, содержащая CTA, удаляется сбоку реакционной емкости на высоте 40 м при постоянной скорости, с использованием наружной деаэрационной емкости.Other feed streams increase at the same ratio of 7: 1, as compared to Example 1. The feed compositions are the same as in Example 1, providing the same concentrations of water, cobalt, bromine and manganese in the liquid phase of the reaction medium as in Example 1. The working gas pressure in the upper part of the reaction vessel is again 0.52 MPa in the sensor, and the working temperature is again approximately 160 ° C, measured near the mid-height of the reaction medium. The reaction medium containing CTA is removed from the side of the reaction vessel at a height of 40 m at a constant speed using an external deaeration vessel.

Реакционная емкость барботажной колонны содержит вертикальную цилиндрическую секцию с внутренним диаметром, равным 6,46 м. Отношение L:D поддерживается таким же, как в примере 1, и высота от нижней части реакционной среды до верхней части цилиндрической секции равна, таким образом, 86,3 м. Верхняя и нижняя части цилиндрической секции соединены с эллиптическими днищем и крышкой 2:1, и общая высота реакционной емкости является очень большой, примерно 88,0 м. Исходные материалы опять распределяются в реакционной емкости примерно на высоте 2 м над нижней частью реакционной среды с использованием горизонтального распределительного узла, сконструированного для однородного, по существу, высвобождения исходных материалов по площади поперечного сечения, лежащей внутри радиуса 0,45·(внутреннего диаметра). Исходные материалы воздуха опять вводятся через входной распределитель для окислителя, подобный тому, который показан на фиг. 12-15, и все отверстия для накопления окислителя находятся ниже нижней TL цилиндрической секции. Флегма растворителя распределяется в виде капель, по существу, по всей площади поперечного сечения зоны отделения.The reaction capacity of the bubble column contains a vertical cylindrical section with an inner diameter of 6.46 m. The L: D ratio is maintained the same as in example 1, and the height from the lower part of the reaction medium to the upper part of the cylindrical section is thus 86, 3 m. The upper and lower parts of the cylindrical section are connected to the elliptical bottom and the cover 2: 1, and the total height of the reaction vessel is very large, approximately 88.0 m. The starting materials are again distributed in the reaction vessel approximately 2 m above the bottom s part of the reaction medium using a horizontal distributor assembly designed for a uniform, substantially release starting materials by cross-sectional area lying inside radius 0.45 · (internal diameter). Air starting materials are again introduced through an oxidizer inlet distributor, similar to that shown in FIG. 12-15, and all openings for the accumulation of oxidant are below the lower TL of the cylindrical section. The phlegm of the solvent is distributed in the form of droplets essentially over the entire cross-sectional area of the separation zone.

Отношение H:W реакционной среды поддерживается приблизительно равным примеру 1, и, таким образом, рабочий уровень равен примерно 67,8 м реакционной среды. Это оставляет высоту отделения примерно 18,5 м в цилиндрической секции плюс примерно 1,6 м в верхней эллиптической крышке. Эта высота отделения является избыточной примерно на 10 м. Таким образом, масштабирование емкости с постоянным L:D дает механическую конструкцию, которая является излишне дорогостоящей по капитальным затратам (например, по избыточным затратам на емкость высокого давления, на фундаменты из-за массовой и ветровой нагрузки, на конструкционную сталь, на технологические и обслуживающие трубопроводы и/или на инструмент и электрические кабели).The H: W ratio of the reaction medium is maintained approximately equal to Example 1, and thus the working level is approximately 67.8 m of the reaction medium. This leaves a compartment height of approximately 18.5 m in the cylindrical section plus approximately 1.6 m in the upper elliptical cover. This separation height is approximately 10 m redundant. Thus, scaling a container with a constant L: D gives a mechanical design that is unnecessarily expensive in terms of capital costs (for example, excessive costs for a high-pressure tank, for foundations due to mass and wind loads, structural steel, technological and service pipelines and / or tools and electric cables).

Объем, занимаемый реакционной средой, равен примерно 2200 м3, и реакционная емкость содержит примерно 1100000 кг суспензии. Отношение массы суспензии к скорости исходных материалов параксилола равно примерно 22 часа, что гораздо больше по сравнению с примером 1. Пространственно-временная интенсивность реакции составляет только примерно 22 кг вводимого параксилола на кубический метр реакционной среды в час, что гораздо меньше по сравнению с примером 1. Разность давлений от нижней части реакционной среды до уходящего газа из верхней части колонны, покидающего реакционную емкость, возрастает примерно до 0,33 МПа, что гораздо больше по сравнению с примером 1. Расположенная вертикально площадь поверхности в контакте с реакционной средой равна примерно 1,393 м2, что равно примерно 3,18·Wmin·H. Отношение объема реакционной среды к расположенной вертикально площади поверхности в контакте с реакционной средой равно примерно 1,58 м, что гораздо больше по сравнению с примером 1.The volume occupied by the reaction medium is approximately 2,200 m 3 , and the reaction vessel contains approximately 1,100,000 kg of suspension. The ratio of the mass of the suspension to the speed of the starting materials of paraxylene is approximately 22 hours, which is much larger compared to example 1. The spatio-temporal intensity of the reaction is only about 22 kg of introduced paraxylene per cubic meter of reaction medium per hour, which is much lower compared to example 1 The pressure difference from the lower part of the reaction medium to the exhaust gas from the upper part of the column leaving the reaction vessel increases to about 0.33 MPa, which is much larger compared to example 1. Location ennaya upright surface area in contact with the reaction medium is about 1,393 m 2, which is about 3,18 · Wmin · H. The ratio of the volume of the reaction medium to the vertically arranged surface area in contact with the reaction medium is approximately 1.58 m, which is much larger compared to Example 1.

Таким образом, масштабирование размеров реакционной среды для сохранения как поверхностной скорости, так и отношения H:W, как примерно постоянных, между этим примером и примером 1, производит очень большие изменения в условиях реакции. В целом эти изменения являются очень неблагоприятными. В настоящем примере имеются положительные эффекты (например, более разбавленные концентрации окисляемого соединения, более низкие требования к скорости массопереноса на единицу объема для молекулярного кислорода из газовой фазы в жидкую фазу и так далее), приводящие к получению меньшего количества нежелательных окрашенных побочных продуктов на единицу CTA. Однако имеются тяжелые экономические обременения, относящиеся к разложению уксусной кислоты и к давлению и энергии, необходимым для подачи воздуха в нижнюю часть реакционной емкости барботажной колонны. Разложение уксусной кислоты является приблизительно пропорциональным массе уксусной кислоты в реакционной среде, когда рабочая температура и композиция жидкой фазы поддерживаются приблизительно постоянными и когда параксилол вводится с избытком молекулярного кислорода. Из-за гораздо большей массы уксусной кислоты в реакционной емкости, по сравнению с количеством CTA, полученной в настоящем примере, установлено, что разложение уксусной кислоты возрастает примерно до 0,09 кг на кг полученной CTA. В дополнение к этому, в настоящем примере воздушный компрессор должен доставлять воздух в реакционную среду при давлении, которое равно 0,85 МПа в датчике, в то время как в примере 1 давление доставки равно 0,64 МПа в датчике. Для скорости доставки воздуха 245000 кг/ч и при типичном допуске на различные эффективности сжатия и доставки, дополнительная потребность в энергии для более высокого давления доставки в настоящем примере равна примерно 3000 кВт, непрерывно. Таким образом, масштабирование реакционной среды в настоящем примере при приблизительно постоянных поверхностной скорости газа и отношении H:W обеспечивает неприемлемую экономику, несмотря на хорошее ожидаемое качество CTA.Thus, scaling the size of the reaction medium to maintain both surface velocity and the H: W ratio, which are approximately constant between this example and example 1, produces very large changes in the reaction conditions. In general, these changes are very unfavorable. In the present example, there are positive effects (for example, more dilute concentrations of the oxidizable compound, lower requirements for mass transfer rate per unit volume for molecular oxygen from the gas phase to the liquid phase, and so on), resulting in less undesirable colored by-products per CTA unit . However, there are severe economic burdens related to the decomposition of acetic acid and the pressure and energy necessary to supply air to the lower part of the bubble column reaction vessel. The decomposition of acetic acid is approximately proportional to the mass of acetic acid in the reaction medium when the operating temperature and composition of the liquid phase are kept approximately constant and when paraxylene is introduced with excess molecular oxygen. Due to the much greater mass of acetic acid in the reaction vessel, compared with the amount of CTA obtained in this example, it was found that the decomposition of acetic acid increases to about 0.09 kg per kg of CTA obtained. In addition, in the present example, the air compressor should deliver air to the reaction medium at a pressure that is 0.85 MPa in the sensor, while in example 1, the delivery pressure is 0.64 MPa in the sensor. For an air delivery rate of 245,000 kg / h and with a typical tolerance for various compression and delivery efficiencies, the additional energy requirement for a higher delivery pressure in the present example is approximately 3000 kW, continuously. Thus, scaling the reaction medium in the present example with approximately constant surface gas velocities and H: W ratios provides an unacceptable economy, despite the good expected CTA quality.

Пример 3Example 3

Этот пример масштабирует способ примера 1 с использованием поверхностной скорости и пространственно-временной интенсивности реакции. Это приводит к плохому качеству продукта, поскольку, простыми словами, структуры потока естественной конвекции изначально дают плохой профиль реакции по вертикали.This example scales the method of Example 1 using surface velocity and the spatio-temporal intensity of the reaction. This leads to poor product quality because, in simple words, the natural convection flow patterns initially give a poor vertical reaction profile.

В настоящем примере скорость исходных материалов параксилола опять равно 49000 кг/ч - в 7 раз больше, чем в примере 1. Поверхностная скорость газа опять поддерживается приблизительно равной примеру 1, но отношения L:D и H:W не поддерживаются равными. Вместо этого, STR поддерживается приблизительно равной примеру 1. Это обеспечивает базовое давление в колонне и отношение разложения уксусной кислоты, которые приблизительно равны примеру 1. Другие потоки исходных материалов увеличиваются при том же отношении 7:1, к примеру 1. Составы исходных материалов являются такими же, как в примере 1, обеспечивая такие же концентрации воды, кобальта, брома и марганца в жидкой фазе реакционной среды, как в примере 1. Рабочее давление газа в верхней части реакционной емкости опять равно 0,52 МПа в датчике, и рабочая температура опять равна примерно 160°C, измеренные вблизи срединной высоты реакционной среды. Реакционная среда, содержащая CTA, удаляется сбоку реакционной емкости на высоте 15 м при постоянной скорости, с использованием наружной деаэрационной емкости.In the present example, the paraxylene feed speed is again equal to 49000 kg / h — 7 times more than in Example 1. The surface gas velocity is again maintained approximately equal to Example 1, but the L: D and H: W ratios are not maintained equal. Instead, STR is maintained at approximately equal to Example 1. This provides a basic column pressure and decomposition ratio of acetic acid, which are approximately equal to Example 1. Other feed streams increase at the same ratio of 7: 1, for example 1. The feed compositions are same as in example 1, providing the same concentrations of water, cobalt, bromine and manganese in the liquid phase of the reaction medium, as in example 1. The working gas pressure in the upper part of the reaction vessel is again 0.52 MPa in the sensor, and the working temperature is again approximately 160 ° C, measured near the median height of the reaction medium. The reaction medium containing CTA is removed from the side of the reaction vessel at a height of 15 m at a constant speed using an external deaeration vessel.

Реакционная емкость барботажной колонны содержит вертикальную цилиндрическую секцию с внутренним диаметром, равным 6,46 м, поддерживая поверхностную скорость газовой фазы приблизительно постоянной, по сравнению с примерами 1 и 2. Для поддержания такой же STR, как в примере 1, рабочий уровень слегка изменяется, примерно до 26,1 м реакционной среды. Высота от нижней части TL до верхней части TL цилиндрической секции составляет 32 м, как в примере 1, обеспечивая примерно такую же высоту отделения со свободными стенками между верхней частью реакционной среды и выходом для газа из верхней части колонны. Верхняя и нижняя части цилиндрической секции соединяются с эллиптическими днищем и крышкой, 2:1. Высота от нижней части реакционной среды до верхней части цилиндрической секции равна примерно 33,6 м, и общая высота реакционной емкости равна примерно 35,2 м. Исходные материалы опять распределяются в реакционной емкости примерно на высоте 2 м над нижней частью реакционной среды с использованием горизонтального распределительного узла, сконструированного для однородного, по существу, высвобождения исходных материалов по площади поперечного сечения, лежащей внутри радиуса 0,45·(внутреннего диаметра). Исходные материалы воздуха опять проходят через входной распределитель для окислителя, подобный тому, который показан на фиг. 12-15, и все отверстия для накопления окислителя находятся ниже нижней TL цилиндрической секции. Флегма растворителя распределяется в виде капель, по существу, по всей площади поперечного сечения зоны отделения.The reaction capacity of the bubble column contains a vertical cylindrical section with an inner diameter of 6.46 m, maintaining the surface velocity of the gas phase approximately constant, compared with examples 1 and 2. To maintain the same STR as in example 1, the working level varies slightly, up to about 26.1 m of reaction medium. The height from the lower part of TL to the upper part of TL of the cylindrical section is 32 m, as in Example 1, providing approximately the same height of separation with free walls between the upper part of the reaction medium and the gas outlet from the upper part of the column. The upper and lower parts of the cylindrical section are connected to the elliptical bottom and cover, 2: 1. The height from the bottom of the reaction medium to the top of the cylindrical section is approximately 33.6 m, and the total height of the reaction vessel is approximately 35.2 m. The starting materials are again distributed in the reaction vessel approximately 2 m above the bottom of the reaction medium using horizontal distribution unit, designed for a uniform, essentially, release of the starting materials over a cross-sectional area lying inside a radius of 0.45 · (internal diameter). Air starting materials again pass through an oxidizer inlet distributor, similar to that shown in FIG. 12-15, and all openings for the accumulation of oxidant are below the lower TL of the cylindrical section. The phlegm of the solvent is distributed in the form of droplets essentially over the entire cross-sectional area of the separation zone.

Отношение H:W реакционной среды заметно уменьшается до 4,0. Отношение L:D реакционной емкости заметно уменьшается до 5,2. Объем, занятый реакционной средой, равен примерно 828 м3, и реакционная емкость содержит примерно 410000 кг суспензии. Отношение массы суспензии к скорости исходных материалов параксилола равно примерно 8,3 часов. STR равна примерно 59 кг параксилола, вводимого на кубический метр реакционной среды в час. Разность давлений от нижней части реакционной среды до уходящего газа из верхней части колонны, покидающего реакционную емкость, равна примерно 0,13 МПа. Расположенная вертикально площадь поверхности в контакте с реакционной средой равна примерно 546 м2, что равно примерно 3,24·Wmin·H. Отношение объема реакционной среды к расположенной вертикально площади поверхности в контакте с реакционной средой равно примерно 1,52 м. При условиях этого примера, установлено, что разложение уксусной кислоты в реакционной среде желательным образом возвращается к более низкому уровню примера 1, приблизительно 0,03 кг/кг полученной CTA.The H: W ratio of the reaction medium decreases markedly to 4.0. The L: D ratio of the reaction vessel decreases markedly to 5.2. The volume occupied by the reaction medium is approximately 828 m 3 and the reaction vessel contains approximately 410000 kg of suspension. The ratio of the mass of the suspension to the speed of the paraxylene starting materials is approximately 8.3 hours. STR is approximately 59 kg of paraxylene injected per cubic meter of reaction medium per hour. The pressure difference from the lower part of the reaction medium to the exhaust gas from the upper part of the column leaving the reaction vessel is approximately 0.13 MPa. The vertically located surface area in contact with the reaction medium is approximately 546 m 2 , which is approximately 3.24 Wmin · H. The ratio of the volume of the reaction medium to the vertical surface area in contact with the reaction medium is approximately 1.52 m. Under the conditions of this example, it was found that the decomposition of acetic acid in the reaction medium desirably returns to the lower level of Example 1, approximately 0.03 kg / kg of obtained CTA.

Однако больший диаметр реакционной емкости, используемый в настоящем примере, в сочетании с ее меньшим отношением H:W, приводит к очень нежелательным изменениям скоростей потоков, перемешивания и ступенчатого изменения концентрации в реакционной среде. Это приводит к значительному увеличению потерь параксилола в уходящем газе из верхней части колонны и к образованию нежелательных окрашенных побочных продуктов. Проще говоря, аксиальные скорости потока, вызываемые силами естественной конвекции, возрастают сильнее в барботажных колоннах большего диаметра, даже если поверхностная скорость поддерживается постоянной. Вычисленная посредством способа, взятого из Gas-Liquid Recirculation Model of Gupta, и с использованием соответствующей базы данных максимальная скорость движения вверх, усредненная по времени, газовой фазы вблизи срединной высоты реакционной среды равна примерно 3,9 м/с. Вычисленная подобным же образом максимальная усредненная по времени скорость движения вверх суспензии вблизи срединной высоты реакционной среды равна примерно 2,2 м/с. Вычисленная подобным же образом максимальная усредненная по времени скорость движения вниз суспензии в наружном кольцевом зазоре вблизи срединной высоты реакционной среды равна примерно 2,3 м/с.However, the larger diameter of the reaction vessel used in the present example, combined with its lower H: W ratio, leads to very undesirable changes in flow rates, mixing, and stepwise changes in concentration in the reaction medium. This leads to a significant increase in the loss of paraxylene in the flue gas from the top of the column and to the formation of undesirable colored by-products. Simply put, axial flow velocities caused by forces of natural convection increase more strongly in bubbler columns of larger diameter, even if the surface velocity is kept constant. Calculated by the method taken from the Gas-Liquid Recirculation Model of Gupta and using the appropriate database, the maximum upward velocity averaged over time of the gas phase near the median height of the reaction medium is approximately 3.9 m / s. Similarly calculated, the maximum time-averaged velocity of upward movement of the suspension near the median height of the reaction medium is approximately 2.2 m / s. Similarly calculated, the maximum time-averaged downward velocity of the suspension downward in the outer annular gap near the median height of the reaction medium is approximately 2.3 m / s.

Поскольку высота реакционной среды немного изменяется между этим примером и примером 1, это увеличение усредненных по времени вертикальных скоростей вызывает значительное уменьшение времен перемешивания от одного края до другого в настоящем примере, по сравнению с примером 1. Это вызывает нежелательные увеличения количества параксилола, мигрирующего в направлении верхней части емкости до окисления. Это приводит к нежелательным потерям выхода параксилола, покидающего верхнюю часть реакционной емкости вместе с уходящим газом, и сильнее изменяет потребность в растворенном молекулярном кислороде вблизи верхней части реактора, где мольная доля молекулярного кислорода в газовой фазе является относительно истощенной. Кроме того, увеличение усредненной по времени скорости движения вниз суспензии в областях ближе к стенкам емкости в настоящем примере заставляет большее количество пузырьков газовой фазы и большего размера, двигаться вниз, против их естественного всплывания в поле силы тяжести. Это приводит к нежелательному увеличению рециркуляции газовой фазы, частично истощенной молекулярным кислородом, что, в свою очередь, приводит к уменьшению доступности растворенного кислорода в этих областях. Среди других эффектов, это пониженная доступность растворенного кислорода в различных частях реакционной среды приводит к значительному увеличению отношения образования нежелательных окрашенных побочных продуктов в настоящем примере, по сравнению с примером 1, и этот повышенный уровень нежелательных, окрашенных побочных продуктов делает продукт непригодным для многих применений для PET.Since the height of the reaction medium varies slightly between this example and example 1, this increase in time-averaged vertical speeds causes a significant reduction in mixing times from one edge to the other in the present example, compared with example 1. This causes undesirable increases in the amount of paraxylene migrating in the direction top of the tank before oxidation. This leads to undesirable losses in the yield of paraxylene leaving the upper part of the reaction vessel together with the flue gas, and more strongly changes the need for dissolved molecular oxygen near the upper part of the reactor, where the molar fraction of molecular oxygen in the gas phase is relatively depleted. In addition, an increase in the time-averaged downward velocity of the suspension in the regions closer to the walls of the container in the present example causes a larger number of gas phase bubbles and larger ones to move downward, against their natural rise in the gravitational field. This leads to an undesirable increase in gas phase recirculation, partially depleted of molecular oxygen, which, in turn, leads to a decrease in the availability of dissolved oxygen in these areas. Among other effects, this reduced availability of dissolved oxygen in various parts of the reaction medium leads to a significant increase in the formation ratio of undesirable colored by-products in the present example, compared to example 1, and this increased level of undesired, colored by-products makes the product unsuitable for many applications PET

Таким образом, примеры 2 и 3 демонстрируют неадекватность современного уровня техники при конструировании барботажных колонн окисления большого масштаба с использованием в основном поверхностной скорости газа (Ug), отношения L:D и средней пространственно-временной скорости реакции (STR).Thus, examples 2 and 3 demonstrate the inadequacy of the current state of the art in the construction of large-scale oxidation bubble columns using mainly the surface gas velocity (Ug), the L: D ratio, and the average spatio-temporal reaction rate (STR).

Пример 4Example 4

В настоящем примере элементы, удерживающие давление, реакционной емкости барботажной колонны являются такими же, как в примере 3, но добавляются расположенные вертикально в реакционной среде поверхности для придания вертикальной тяги, с целью установления ступенчатых профилей реакции, более сходных с примером 1, тем самым восстанавливая качество продуктов и выход параксилола, но без увеличения степени разложения уксусной кислоты, как в примере 2.In the present example, the pressure-holding elements of the bubble column reaction vessel are the same as in Example 3, but surfaces vertically arranged in the reaction medium are added to impart vertical thrust in order to establish stepwise reaction profiles more similar to Example 1, thereby restoring the quality of the products and the yield of paraxylene, but without increasing the degree of decomposition of acetic acid, as in example 2.

Скорость исходных материалов параксилола опять равна 49000 кг/ч - в 7 раз больше, чем в примере 1. Другие потоки исходных материалов увеличиваются при том же отношении 7:1, к примеру 1. Композиции исходных материалов являются такими же, как в примере 1, обеспечивая такие же концентрации воды, кобальта, брома и марганца в жидкой фазе реакционной среды, как в примере 1. Рабочее давление реакционной емкости газа в верхней части опять равно 0,52 МПа в датчике, и рабочая температура опять равна примерно 160°C, измеренные вблизи срединной высоты реакционной среды. Реакционная среда, содержащая CTA, удаляется сбоку реакционной емкости на высоте 15 м при постоянной скорости, с использованием наружной деаэрационной емкости.The speed of paraxylene starting materials is again equal to 49000 kg / h - 7 times more than in example 1. Other streams of starting materials increase with the same ratio of 7: 1, for example 1. The compositions of the starting materials are the same as in example 1, providing the same concentrations of water, cobalt, bromine and manganese in the liquid phase of the reaction medium, as in example 1. The working pressure of the gas reaction vessel in the upper part is again 0.52 MPa in the sensor, and again the working temperature is approximately 160 ° C, measured near the median height of the reaction with food. The reaction medium containing CTA is removed from the side of the reaction vessel at a height of 15 m at a constant speed using an external deaeration vessel.

Реакционная емкость барботажной колонны содержит вертикальную цилиндрическую секцию с внутренним диаметром, равным 6,46 м. Высота от нижней части TL до верхней части TL цилиндрической секции составляет 32 м, и рабочий уровень равен примерно 26,3 м реакционной среды. Верхняя и нижняя части цилиндрической секции соединяются с эллиптическими днищем и крышкой, 2:1. Высота от нижней части реакционной среды до верхней части цилиндрической секции равна примерно 33,6 м, и общая высота реакционной емкости равна примерно 35,2 м. Исходные материалы опять распределяются в реакционной емкости примерно на высоте 2 м над нижней частью реакционной среды с использованием горизонтального распределительного узла, сконструированного для однородного, по существу, высвобождения исходных материалов по площади поперечного сечения, лежащей внутри радиуса 0,45·(внутреннего диаметра). Исходные материалы воздуха опять проходят через входной распределитель для окислителя, подобный тому, который показан на фиг. 12-15, и все отверстия для накопления окислителя находятся ниже нижней TL цилиндрической секции. Флегма растворителя распределяется в виде капель, по существу, по всей площади поперечного сечения зоны отделения.The reaction capacity of the bubble column contains a vertical cylindrical section with an inner diameter of 6.46 m. The height from the lower part of the TL to the upper part of the TL of the cylindrical section is 32 m, and the working level is approximately 26.3 m of the reaction medium. The upper and lower parts of the cylindrical section are connected to the elliptical bottom and cover, 2: 1. The height from the bottom of the reaction medium to the top of the cylindrical section is approximately 33.6 m, and the total height of the reaction vessel is approximately 35.2 m. The starting materials are again distributed in the reaction vessel approximately 2 m above the bottom of the reaction medium using horizontal distribution unit, designed for a uniform, essentially, release of the starting materials over a cross-sectional area lying inside a radius of 0.45 · (internal diameter). Air starting materials again pass through an oxidizer inlet distributor, similar to that shown in FIG. 12-15, and all openings for the accumulation of oxidant are below the lower TL of the cylindrical section. The phlegm of the solvent is distributed in the form of droplets essentially over the entire cross-sectional area of the separation zone.

Реакционная емкость барботажной колонны дополнительно содержит две ортогональные плоские поверхности, расположенные так, что их линия пересечения совпадает с вертикальной осью симметрии цилиндрической секции. Удобно, чтобы эти плоские поверхности содержали металл пластин и отделку поверхности того же типа, какой используется в цилиндрической секции реакционной емкости. Каждая плоская поверхность начинается на нижней высоте 3 м над нижней TL и простирается вверх на 20 м. Две плоские поверхности, каждая, простираются горизонтально, по существу, по всей длине стенки цилиндрической секции (то есть ширина каждой равна внутреннему диаметру) и поддерживаются со стороны цилиндрической секции. Толщина и опора плоских поверхностей конструируются для противостояния различным силам, которые могут встретиться в нормальных и чрезвычайных рабочих условиях. Благодаря объему, занятому металлом пластин, рабочий уровень устанавливается чуть выше, чем 26,3 м, над нижней частью реакционной среды для поддержания такой же STR, как в примере 1.The reaction capacity of the bubbler column further comprises two orthogonal flat surfaces arranged so that their intersection line coincides with the vertical axis of symmetry of the cylindrical section. Conveniently, these flat surfaces contain metal plates and surface finishes of the same type as used in the cylindrical section of the reaction vessel. Each flat surface starts at a lower height of 3 m above the lower TL and extends upwards by 20 m. Two flat surfaces, each, extend horizontally substantially along the entire length of the wall of the cylindrical section (i.e., the width of each is equal to the inner diameter) and is supported from the side cylindrical section. The thickness and support of flat surfaces are designed to withstand the various forces that can occur in normal and extreme working conditions. Due to the volume occupied by the metal of the plates, the working level is set slightly higher than 26.3 m above the bottom of the reaction medium to maintain the same STR as in example 1.

Таким образом, в настоящем примере реакционная среда разделяется на 4 субобъема одинаковой формы и размера, по 20 м, из общей высоты реакционной среды. Эти 4 субобъема сообщаются друг с другом как ниже, так и выше плоских поверхностей. Благодаря относительно однородному распределению исходных материалов окислителя и параксилола ниже нижней точки плоских поверхностей, каждый из 4 субобъемов имеет сходную поверхностную скорость газовой фазы и сходный профиль интенсивности реакции. 4 субобъема могут рассматриваться как приближение 4 реакционных емкостей барботажных колонн меньших размеров в оболочке одной емкости, удерживающей давление.Thus, in the present example, the reaction medium is divided into 4 subvolumes of the same shape and size, 20 m each, from the total height of the reaction medium. These 4 subvolumes communicate with each other both below and above flat surfaces. Due to the relatively uniform distribution of the starting materials of the oxidizing agent and paraxylene below the lower point of the flat surfaces, each of the 4 subvolumes has a similar surface gas phase velocity and a similar reaction intensity profile. 4 subvolumes can be considered as an approximation of 4 reaction vessels of bubbler columns of smaller sizes in the shell of one vessel that holds pressure.

Отношение H:W реакционной среды составляет 4,1. Отношение L:D реакционной емкости составляет 5,2. Объем, занятый реакционной средой, равен примерно 828 м3, и реакционная емкость содержит примерно 410000 кг суспензии. Отношение массы суспензии к скорости исходных материалов параксилола равно примерно 8,3 часа. STR равна примерно 59 кг исходных материалов параксилола, вводимых на кубический метр реакционной среды в час. Разность давлений от нижней части реакционной среды до уходящего газа из верхней части колонны, покидающего реакционную емкость, равна примерно 0,13 МПа. Расположенная вертикально площадь поверхности в контакте с реакционной средой составляет примерно 1066 м2, что составляет примерно 6,29·Wmin·H. Отношение объема реакционной среды к расположенной вертикально площади поверхности в контакте с реакционной средой равно 0,78 м. Это значение является промежуточным между примерами 1 и 3, и предпочтительно приближено к значению примера 1. При условиях настоящего примера, установлено, что разложение уксусной кислоты в реакционной среде желательным образом возвращается к более низкому уровню примера 1, приблизительно 0,03 кг/кг полученной CTA.The H: W ratio of the reaction medium is 4.1. The L: D ratio of the reaction vessel is 5.2. The volume occupied by the reaction medium is approximately 828 m 3 and the reaction vessel contains approximately 410000 kg of suspension. The ratio of the mass of the suspension to the speed of the paraxylene starting materials is approximately 8.3 hours. STR is equal to about 59 kg of paraxylene starting materials introduced per cubic meter of reaction medium per hour. The pressure difference from the lower part of the reaction medium to the exhaust gas from the upper part of the column leaving the reaction vessel is approximately 0.13 MPa. The vertically located surface area in contact with the reaction medium is about 1066 m 2 , which is about 6.29 · Wmin · H. The ratio of the volume of the reaction medium to the vertically located surface area in contact with the reaction medium is 0.78 m. This value is intermediate between examples 1 and 3, and is preferably close to the value of example 1. Under the conditions of this example, it was found that the decomposition of acetic acid in the reaction medium desirably returns to the lower level of Example 1, approximately 0.03 kg / kg of the obtained CTA.

Максимальные усредненные по времени скорости движения вверх и вниз газовой фазы и суспензии уменьшаются в настоящем примере, по сравнению с примером 3. Это обеспечивает полезные улучшения вертикального профиля параксилола, и это приводит к улучшению доступности растворенного кислорода в жидкой фазе вблизи поверхностей расположенных вертикально стенок. Вместе эти изменения улучшают выход параксилола и уменьшают образование нежелательных окрашенных побочных продуктов в настоящем примере, по сравнению с примером 3.The maximum time-averaged up and down velocities of the gas phase and suspension are reduced in the present example compared to Example 3. This provides useful improvements in the vertical profile of paraxylene, and this leads to improved availability of dissolved oxygen in the liquid phase near the surfaces of vertically arranged walls. Together, these changes improve the yield of paraxylene and reduce the formation of undesirable colored by-products in the present example, compared with example 3.

Пример 5Example 5

В настоящем примере элементы реакционной емкости, удерживающие давление, являются такими же, как в примере 3, но не образующие осадка элементы дефлекторов добавляются в реакционную среду для восстановления ступенчатых профилей реакции, более сходных с примером 1, тем самым восстанавливая качество продукта и выход параксилола, но без увеличения отношения разложения уксусной кислоты, как в примере 2.In the present example, the pressure-holding elements of the reaction vessel are the same as in Example 3, but the sediment-free deflector elements are added to the reaction medium to restore stepwise reaction profiles more similar to Example 1, thereby restoring product quality and paraxylene yield, but without increasing the decomposition ratio of acetic acid, as in example 2.

Скорость исходных материалов параксилола опять равна 49000 кг/ч - в 7 раз больше, чем в примере 1. Другие потоки исходных материалов увеличиваются при том же отношении 7:1, к примеру 1. Композиции исходных материалов являются такими же, как в примере 1, обеспечивая такие же концентрации воды, кобальта, брома и марганца в жидкой фазе реакционной среды, как в примере 1. Рабочее давление реакционной емкости газа в верхней части опять равно 0,52 МПа в датчике, а рабочая температура опять равна примерно 160°C, измеренные вблизи серединной высоты реакционной среды. Реакционная среда, содержащая CTA, удаляется сбоку реакционной емкости на высоте 15 м при постоянной скорости, с использованием наружной деаэрационной емкости.The speed of paraxylene starting materials is again equal to 49000 kg / h - 7 times more than in example 1. Other streams of starting materials increase with the same ratio of 7: 1, for example 1. The compositions of the starting materials are the same as in example 1, providing the same concentrations of water, cobalt, bromine and manganese in the liquid phase of the reaction medium, as in example 1. The working pressure of the gas reaction vessel in the upper part is again 0.52 MPa in the sensor, and the working temperature is again approximately 160 ° C, measured near the middle height of the reactionary Reda. The reaction medium containing CTA is removed from the side of the reaction vessel at a height of 15 m at a constant speed using an external deaeration vessel.

Реакционная емкость барботажной колоны содержит вертикальную цилиндрическую секцию с внутренним диаметром, равным 6,46 м. Высота от нижней части TL до верхней части TL цилиндрической секции равна 32 м, и рабочий уровень составляет примерно 26,1 м реакционной среды. Верхняя и нижняя части цилиндрической секции соединяются с эллиптическими днищем и крышкой, 2:1. Высота от нижней части реакционной среды до верхней части цилиндрической секции равна примерно 33,6 м, и общая высота реакционной емкости равна примерно 35,2 м. Исходные материалы опять распределяются в реакционной емкости примерно на высоте 2 м над нижней частью реакционной среды, с использованием горизонтального распределительного узла, сконструированного для однородного, по существу, высвобождения исходных материалов на площади поперечного сечения, лежащей внутри радиуса 0,45·(внутреннего диаметра). Исходные материалы воздуха опять проходят через входной распределитель для окислителя, подобный тому, который показан на фиг. 12-15, и все отверстия для накопления окислителя находятся ниже нижней TL цилиндрической секции. Флегма растворителя распределяется в виде капель, по существу, по всей площади поперечного сечения зоны отделения.The reaction capacity of the bubble column contains a vertical cylindrical section with an inner diameter of 6.46 m. The height from the lower part of the TL to the upper part of the TL of the cylindrical section is 32 m, and the working level is approximately 26.1 m of the reaction medium. The upper and lower parts of the cylindrical section are connected to the elliptical bottom and cover, 2: 1. The height from the bottom of the reaction medium to the top of the cylindrical section is approximately 33.6 m, and the total height of the reaction vessel is approximately 35.2 m. The starting materials are again distributed in the reaction vessel approximately 2 m above the bottom of the reaction medium, using horizontal distribution unit, designed for a uniform, essentially, release of the starting materials on a cross-sectional area lying inside a radius of 0.45 · (internal diameter). Air starting materials again pass through an oxidizer inlet distributor, similar to that shown in FIG. 12-15, and all openings for the accumulation of oxidant are below the lower TL of the cylindrical section. The phlegm of the solvent is distributed in the form of droplets essentially over the entire cross-sectional area of the separation zone.

Реакционная емкость барботажной колоны дополнительно содержит горизонтальный узел дефлектора, расположенный в барботажной колоне на высоте 12 м над нижней TL реакционной емкости. Это помещает узел дефлектора примерно на высоте 13,6 м, или 2,1·D, над нижней частью реакционной среды. Этот узел дефлектора состоит из 15 отдельных элементов дефлектора. Каждый элемент дефлектора состоит из экструдированного или сборного уголка L-образной формы, где обе стороны L-образной формы имеют ширину 0,15 м, и внутренний угол между двумя сторонами равен 90°. Все L-образные уголки располагаются горизонтально, параллельно друг другу, с углами, смотрящими вверх, и располагаются на одинаковой высоте. Два конечных ребра каждого L-образного уголка находятся на одной и той же высоте, ниже смотрящих вверх углов. Если смотреть с торца, каждый элемент выглядит как перевернутая буква V. Таким образом, процент узла дефлектора, содержащий смотрящие вверх плоские поверхности, наклоненные менее чем на 5° от горизонтали, эффективно является нулевым. Зазор между нижними уровнями поверхности каждого элемента и его ближайшего соседа всегда равен 0,21 м. Самый длинный из элементов имеет длину, эффективно равную внутреннему диаметру цилиндрической емкости, простираясь диаметрально через емкость от стенки до стенки. Остальные 14 отдельных элементов дефлекторов, все, являются с необходимостью более короткими по длине. Все элементы дефлекторов поддерживаются на каждом краю, простираясь, все время, до цилиндрической стенки и прикрепляясь к ней. Таким образом, открытая площадь на высоте узла дефлекторов равна примерно 16 м2, что составляет примерно 50% от площади поперечного сечения реакционной емкости на этой высоте. Элементы дефлекторов конструируются, чтобы они противостояли различным силам, которые могут возникать при нормальных и чрезвычайных рабочих условиях. Элементы конструируются из такого же металла, как и компоненты трубопроводов, используемых в устройстве для распределения воздуха, у которых металл выбирается соответствующим образом, чтобы он противостоял коррозии и эрозии. Однако поверхности элементов дефлекторов полируются до отделки поверхностей 125 RMS или тоньше. Несмотря на осаждение примерно 76000 кг/ч CTA в реакционной емкости, узел дефлекторов не принимает избыточного осадка или куски твердых продуктов сползают с него.The reaction capacity of the bubble column further comprises a horizontal deflector assembly located in the bubble column at a height of 12 m above the lower TL of the reaction vessel. This places the deflector assembly at approximately 13.6 m, or 2.1 · D, above the bottom of the reaction medium. This deflector assembly consists of 15 individual deflector elements. Each deflector element consists of an extruded or prefabricated L-shaped corner, where both sides of the L-shaped are 0.15 m wide and the internal angle between the two sides is 90 °. All L-shaped corners are located horizontally, parallel to each other, with corners looking up, and are located at the same height. The two end edges of each L-shaped corner are at the same height, below the angles looking up. Seen from the end, each element looks like an inverted letter V. Thus, the percentage of the deflector assembly containing upward looking flat surfaces inclined less than 5 ° from the horizontal is effectively zero. The gap between the lower surface levels of each element and its closest neighbor is always 0.21 m. The longest element has a length effectively equal to the inner diameter of the cylindrical container, extending diametrically through the container from wall to wall. The remaining 14 separate deflector elements, all of them, are necessarily shorter in length. All deflector elements are supported on each edge, extending, all the time, to the cylindrical wall and attaching to it. Thus, the open area at the height of the deflector assembly is approximately 16 m 2 , which is approximately 50% of the cross-sectional area of the reaction vessel at this height. Deflector elements are designed to withstand the various forces that can occur under normal and extreme operating conditions. The elements are constructed from the same metal as the components of the pipelines used in the air distribution device, in which the metal is suitably selected so that it resists corrosion and erosion. However, the surfaces of the deflector elements are polished to a surface finish of 125 RMS or thinner. Despite the deposition of approximately 76,000 kg / h of CTA in the reaction vessel, the deflector assembly does not accept excess sediment or pieces of solid products slide off it.

Отношение H:W реакционной среды равно 4,0. Отношение L:D реакционной емкости равно 5,2. Объем, занятый реакционной средой, составляет примерно 828 м3, и реакционная емкость содержит примерно 410000 кг суспензии. Отношение массы суспензии к скорости исходных материалов параксилола равно примерно 8,3 часа. STR равна примерно 59 кг исходных материалов параксилола, вводимых на кубический метр реакционной среды в час. Разность давлений от нижней части реакционной среды до уходящего газа из верхней части колонны, покидающего реакционную емкость, равна примерно 0,13 МПа. Расположенная вертикально площадь поверхности в контакте с реакционной средой составляет примерно 546 м2, что составляет примерно 3,24·Wmin·H. Отношение объема реакционной среды к расположенной вертикально площади поверхности в контакте с реакционной средой составляет примерно 1,52 м. При условиях этого примера, установлено, что разложение уксусной кислоты в реакционной среде желательным образом возвращается к более низкому уровню примера 1, приблизительно 0,03 кг/кг полученной CTA.The H: W ratio of the reaction medium is 4.0. The L: D ratio of the reaction vessel is 5.2. The volume occupied by the reaction medium is approximately 828 m 3 and the reaction vessel contains approximately 410000 kg of suspension. The ratio of the mass of the suspension to the speed of the paraxylene starting materials is approximately 8.3 hours. STR is equal to about 59 kg of paraxylene starting materials introduced per cubic meter of reaction medium per hour. The pressure difference from the lower part of the reaction medium to the exhaust gas from the upper part of the column leaving the reaction vessel is approximately 0.13 MPa. The vertically located surface area in contact with the reaction medium is about 546 m 2 , which is about 3.24 · Wmin · H. The ratio of the volume of the reaction medium to the vertical surface area in contact with the reaction medium is approximately 1.52 m. Under the conditions of this example, it was found that the decomposition of acetic acid in the reaction medium desirably returns to the lower level of Example 1, approximately 0.03 kg / kg of obtained CTA.

Эффект горизонтального узла дефлекторов заключается в возмущении вертикальной скорости газовой фазы и суспензии в реакционной емкости. Это замедляет продвижение параксилола по направлению к верхней поверхности реакционной среды, приводя к полезному уменьшению потерь выхода параксилола в уходящем газе из верхней части колонны. В дополнение к этому ступенчатое изменение концентрации молекулярного кислорода и окисляемого соединения улучшается, обеспечивая уменьшение образования нежелательных окрашенных побочных продуктов в настоящем примере, по сравнению с примером 3.The effect of the horizontal node of the deflectors is to perturb the vertical velocity of the gas phase and the suspension in the reaction vessel. This slows down the progression of paraxylene towards the upper surface of the reaction medium, leading to a useful reduction in the loss of paraxylene output in the off-gas from the top of the column. In addition to this, a stepwise change in the concentration of molecular oxygen and an oxidizable compound is improved, thereby reducing the formation of undesired colored by-products in the present example, as compared with Example 3.

Пример 6Example 6

В настоящем примере реакционная емкость конструируется для очень высоких значений поверхностных скоростей газа и содержания газа в соответствии с настоящим изобретением. Использование меньших значений D делает возможным более высокое отношение L:D без обращения к избыточно высокой реакционной емкости и без осуществления избыточного разложения растворителя, уксусной кислоты.In the present example, the reaction vessel is designed for very high surface gas velocities and gas contents in accordance with the present invention. The use of lower D values makes it possible to have a higher L: D ratio without resorting to an excessively high reaction capacity and without carrying out excessive decomposition of the solvent, acetic acid.

Скорость исходных материалов параксилола опять равна 49000 кг/ч - в 7 раз больше, чем в примере 1. Другие потоки исходных материалов увеличиваются при том же отношении 7:1, к примеру 1. Композиции исходных материалов являются такими же, как в примере 1, обеспечивая такие же концентрации воды, кобальта, брома и марганца в жидкой фазе реакционной среды, как в примере 1. Рабочее давление реакционной емкости газа в верхней части опять равно 0,52 МПа в датчике, и рабочая температура опять равна примерно 160°C, измеренная вблизи срединной высоты реакционной среды. Реакционная среда, содержащая CTA, удаляется сбоку реакционной емкости на высоте 28 м с постоянной скоростью, с использованием наружной деаэрационной емкости.The speed of paraxylene starting materials is again equal to 49000 kg / h - 7 times more than in example 1. Other streams of starting materials increase with the same ratio of 7: 1, for example 1. The compositions of the starting materials are the same as in example 1, providing the same concentrations of water, cobalt, bromine and manganese in the liquid phase of the reaction medium, as in example 1. The working pressure of the gas reaction vessel in the upper part is again 0.52 MPa in the sensor, and again the working temperature is approximately 160 ° C, measured near the median height of the reaction with food. The reaction medium containing CTA is removed from the side of the reaction vessel at a height of 28 m at a constant speed using an external deaeration vessel.

Реакционная емкость барботажной колонны содержит вертикальную цилиндрическую секцию с внутренним диаметром, равным 5,00 м. Высота от нижней части TL до верхней части TL цилиндрической секции составляет 70 м. Верхняя и нижняя части цилиндрической секции соединяются с эллиптическими днищем и крышкой, 2:1. Высота от нижней части реакционной среды до верхней части цилиндрической секции составляет примерно 71,3 м, и общая высота реакционной емкости составляет примерно 72,5 м. Рабочий уровень составляет примерно 61,3 м над нижней частью реакционной среды. Исходные материалы опять распределяются в реакционной емкости примерно на высоте 2 м над нижней частью реакционной среды с использованием горизонтального распределительного узла, сконструированного для однородного, по существу, высвобождения исходных материалов на площади поперечного сечения, лежащей внутри радиуса 0,45·(внутреннего диаметра). Исходные материалы воздуха опять проходят через входной распределитель для окислителя, подобный тому, который показан на фиг. 12-15, и все отверстия для накопления окислителя находятся ниже нижней TL цилиндрической секции. Флегма растворителя распределяется в виде капель над всей, по существу, площадью поперечного сечения зоны отделения.The reaction capacity of the bubble column contains a vertical cylindrical section with an inner diameter of 5.00 m. The height from the lower part of the TL to the upper part of the TL of the cylindrical section is 70 m. The upper and lower parts of the cylindrical section are connected to the elliptical bottom and cover, 2: 1. The height from the lower part of the reaction medium to the upper part of the cylindrical section is approximately 71.3 m, and the total height of the reaction vessel is approximately 72.5 m. The operating level is approximately 61.3 m above the lower part of the reaction medium. The starting materials are again distributed in the reaction vessel approximately 2 m above the bottom of the reaction medium using a horizontal distribution unit designed to substantially uniformly release the starting materials over a cross-sectional area lying within a radius of 0.45 * (inner diameter). Air starting materials again pass through an oxidizer inlet distributor, similar to that shown in FIG. 12-15, and all openings for the accumulation of oxidant are below the lower TL of the cylindrical section. The phlegm of the solvent is distributed in the form of droplets over the entire substantially cross-sectional area of the separation zone.

Отношение H:W реакционной среды составляет 12,3. Отношение L:D реакционной емкости составляет 14,3. Объем, занятый реакционной средой, составляет примерно 1,190 м3, и реакционная емкость содержит примерно 420000 кг суспензии. Отношение массы суспензии к скорости исходных материалов параксилола составляет примерно 8,7 часов. STR составляет примерно 41 кг параксилола, вводимого на кубический метр реакционной среды в час. Разность давлений от нижней части реакционной среды до уходящего газа из верхней части колонны, покидающего реакционную емкость, составляет примерно 0,21 мПа. Расположенная вертикально площадь поверхности в контакте с реакционной средой составляет примерно 975 м2, что составляет примерно 3,18·Wmin·H. Отношение объема реакционной среды к расположенной вертикально площади поверхности в контакте с реакционной средой составляет примерно 1,22 м. Относительно малое значение D создает поверхностную скорость газовой фазы на срединной высоте реакционной среды, которая превышает примерно в 1,7 раза поверхностную скорость, используемую в примерах 1-5. Содержание газа на срединной высоте реакционной среды составляет более 0,6. При условиях примера 6 установлено, что разложение уксусной кислоты в реакционной среде желательным образом уменьшается ниже 0,03 кг/кг получаемой CTA. Это происходит благодаря уменьшению количества суспензии, более конкретно уксусной кислоты, в реакционной емкости, по сравнению с примером 3.The H: W ratio of the reaction medium is 12.3. The L: D ratio of the reaction vessel is 14.3. The volume occupied by the reaction medium is approximately 1,190 m 3 and the reaction vessel contains approximately 420,000 kg of suspension. The ratio of the mass of the suspension to the speed of the paraxylene starting materials is approximately 8.7 hours. STR is about 41 kg of paraxylene injected per cubic meter of reaction medium per hour. The pressure difference from the lower part of the reaction medium to the exhaust gas from the upper part of the column leaving the reaction vessel is approximately 0.21 MPa. The vertically located surface area in contact with the reaction medium is about 975 m 2 , which is about 3.18 · Wmin · H. The ratio of the volume of the reaction medium to the vertically located surface area in contact with the reaction medium is approximately 1.22 m. The relatively small value of D creates the surface velocity of the gas phase at a median height of the reaction medium, which exceeds approximately 1.7 times the surface velocity used in the examples 1-5. The gas content at the mid-height of the reaction medium is more than 0.6. Under the conditions of example 6, it was found that the decomposition of acetic acid in the reaction medium desirably decreases below 0.03 kg / kg of the resulting CTA. This is due to a decrease in the amount of suspension, more specifically acetic acid, in the reaction vessel, compared with example 3.

В этом примере отношение H:W является благоприятным для уменьшения перемешивания от одного края до другого и для выгодного ступенчатого изменения концентраций молекулярного кислорода и окисляемого соединения. Однако аксиальные скорости выше, чем в примере 1, что ускоряет перемешивание от одного края до другого, для данного H:W. К счастью, более низкая STR уменьшает объемную потребность в переносе молекулярного кислорода из газа в жидкость; и увеличение содержания газа служит для увеличения способности к переносу молекулярного кислорода из газа в жидкость. В результате уровень получения нежелательных окрашенных побочных продуктов, как установлено, является сравнимым с примером 1.In this example, the H: W ratio is favorable to reduce mixing from one edge to the other and to advantageous stepwise change in the concentrations of molecular oxygen and the oxidizable compound. However, the axial speeds are higher than in example 1, which accelerates mixing from one edge to the other, for a given H: W. Fortunately, a lower STR reduces the volumetric need for the transfer of molecular oxygen from gas to liquid; and an increase in gas content serves to increase the ability to transfer molecular oxygen from gas to liquid. As a result, the level of production of undesirable colored by-products was found to be comparable to Example 1.

Пример 7Example 7

В этом примере реакционная емкость конструируется для еще более высоких значений поверхностной скорости газа и содержания газа в соответствии с настоящим изобретением. Увеличенная, расположенная сверху зона отделения используется для ограничения захвата суспензии в уходящем газе из верхней части колонны.In this example, the reaction vessel is designed for even higher values of surface gas velocity and gas content in accordance with the present invention. The enlarged, upstream separation zone is used to limit the capture of the suspension in the flue gas from the top of the column.

Скорость исходных материалов параксилола опять равна 49000 кг/ч - в 7 раз больше, чем в примере 1. Другие потоки исходных материалов увеличиваются при том же отношении 7:1, к примеру 1. Композиции исходных материалов являются такими же, как в примере 1, обеспечивая такие же концентрации воды, кобальта, брома и марганца в жидкой фазе реакционной среды, как в примере 1. Рабочее давление реакционной емкости газа в верхней части опять равно 0,52 МПа в датчике, и рабочая температура опять равна примерно 160°C, измеренная вблизи срединной высоты реакционной среды. Реакционная среда, содержащая CTA, удаляется сбоку реакционной емкости на высоте 28 м с постоянной скоростью, с использованием наружной деаэрационной емкости.The speed of paraxylene starting materials is again equal to 49000 kg / h - 7 times more than in example 1. Other streams of starting materials increase with the same ratio of 7: 1, for example 1. The compositions of the starting materials are the same as in example 1, providing the same concentrations of water, cobalt, bromine and manganese in the liquid phase of the reaction medium, as in example 1. The working pressure of the gas reaction vessel in the upper part is again 0.52 MPa in the sensor, and again the working temperature is approximately 160 ° C, measured near the median height of the reaction with food. The reaction medium containing CTA is removed from the side of the reaction vessel at a height of 28 m at a constant speed using an external deaeration vessel.

Реакционная емкость барботажной колонны содержит вертикальную цилиндрическую секцию с внутренним диаметром, равным 4,60 м. Высота от нижней части TL до верхнего края цилиндрической секции составляет 60 м. На верхнем краю этой цилиндрической секции коническая секция расходится до внутреннего диаметра 7 м, в то же время, поднимаясь в высоту на 2 м. Наклон конической стенки равен, таким образом, примерно 31° от вертикали. Выше конической секции находится цилиндрическая секция для отделения газа с внутренним диаметром 7 м. Высота верхней цилиндрической секции равна 7 м. Емкость соединяется с эллиптическими днищем и крышкой, 2:1, в верхней и нижней части. Таким образом, объединенная высота реакционной емкости равна примерно 71,9 м. Рабочий уровень равен примерно 61,2 м над нижней частью реакционной среды, располагаясь вблизи сопряжения главного цилиндрического корпуса и расходящейся конической секции. Исходные материалы опять распределяются в реакционной емкости примерно на высоте 2 м над нижней частью реакционной среды с использованием горизонтального распределительного узла, сконструированного для однородного, по существу, высвобождения исходных материалов на площади поперечного сечения, лежащей внутри радиуса 0,45·(внутреннего диаметра). Исходные материалы воздуха опять проходят через входной распределитель для окислителя, подобный тому, который показан на фиг. 12-15, и все отверстия для накопления окислителя находятся ниже нижней TL нижней цилиндрической секции. Флегма растворителя распределяется в виде капель, по существу, по всей площади поперечного сечения расширенной секции отделения.The reaction capacity of the bubble column contains a vertical cylindrical section with an inner diameter of 4.60 m. The height from the lower part of TL to the upper edge of the cylindrical section is 60 m. At the upper edge of this cylindrical section, the conical section diverges to an internal diameter of 7 m, at the same time, rising in height by 2 m. The slope of the conical wall is thus approximately 31 ° from the vertical. Above the conical section is a cylindrical section for separating gas with an inner diameter of 7 m. The height of the upper cylindrical section is 7 m. The capacity is connected to the elliptical bottom and cover, 2: 1, in the upper and lower parts. Thus, the combined height of the reaction vessel is approximately 71.9 m. The operating level is approximately 61.2 m above the bottom of the reaction medium, located near the interface between the main cylindrical body and the diverging conical section. The starting materials are again distributed in the reaction vessel approximately 2 m above the bottom of the reaction medium using a horizontal distribution unit designed to substantially uniformly release the starting materials over a cross-sectional area lying within a radius of 0.45 * (internal diameter). Air starting materials again pass through an oxidizer inlet distributor, similar to that shown in FIG. 12-15, and all openings for the accumulation of oxidizing agent are below the lower TL of the lower cylindrical section. The phlegm of the solvent is distributed in the form of droplets over essentially the entire cross-sectional area of the expanded section of the compartment.

Отношение H:W реакционной среды и отношение L:D реакционной емкости равны 13,3. Отношение X:D реакционной емкости равно 1,5. Отношение L:Y реакционной емкости равно 5,7. Объем, занятый реакционной средой, составляет примерно 1000 м3, и реакционная емкость содержит примерно 320000 кг суспензии. Отношение массы суспензии к скорости исходных материалов параксилола равно примерно 6,5 часа. STR равна примерно 49 кг исходных материалов параксилола, вводимых на кубический метр реакционной среды в час. Разность давлений от нижней части реакционной среды до уходящего газа из верхней части колонны, покидающего реакционную емкость, равна примерно 0,19 МПа. Расположенная вертикально площадь поверхности в контакте с реакционной средой составляет примерно 896 м2, что составляет примерно 3,19·Wmin·H. Отношение объема реакционной среды к расположенной вертикально площади поверхности в контакте с реакционной средой составляет примерно 1,12 м. Относительно малое значение D создает поверхностную скорость газовой фазы на срединной высоте реакционной среды, которая примерно в 2 раза превышает поверхностную скорость, используемую в примерах 1-5. Однако поверхностная скорость газовой фазы в расширенной секции отделения уменьшается примерно до 0,85 от поверхностной скорости, используемой в примерах 1-5. Содержание газа на срединной высоте реакционной среды составляет примерно 0,7. При условиях этого примера установлено, что разложение уксусной кислоты в реакционной среде желательным образом уменьшается ниже 0,03 кг/кг полученной CTA. Это происходит благодаря уменьшению количества суспензии, более конкретно уксусной кислоты, в реакционной емкости, по сравнению с примером 3. Установлено, что уровень нежелательных окрашенных побочных продуктов ниже, чем в примере 6, благодаря улучшению ступенчатого изменения концентрации и более высокому содержанию газа.The ratio H: W of the reaction medium and the ratio L: D of the reaction vessel are 13.3. The X: D ratio of the reaction vessel is 1.5. The L: Y ratio of the reaction vessel is 5.7. The volume occupied by the reaction medium is approximately 1000 m 3 and the reaction vessel contains approximately 320,000 kg of suspension. The ratio of the mass of the suspension to the speed of the starting materials of paraxylene is approximately 6.5 hours. STR is equal to about 49 kg of paraxylene starting materials introduced per cubic meter of reaction medium per hour. The pressure difference from the lower part of the reaction medium to the exhaust gas from the upper part of the column leaving the reaction vessel is approximately 0.19 MPa. The vertically located surface area in contact with the reaction medium is about 896 m 2 , which is about 3.19 · Wmin · H. The ratio of the volume of the reaction medium to the vertically located surface area in contact with the reaction medium is approximately 1.12 m. The relatively small value of D creates the surface velocity of the gas phase at a median height of the reaction medium, which is approximately 2 times higher than the surface velocity used in examples 1- 5. However, the surface velocity of the gas phase in the expanded separation section decreases to approximately 0.85 from the surface velocity used in Examples 1-5. The gas content at the mid-height of the reaction medium is about 0.7. Under the conditions of this example, it was found that the decomposition of acetic acid in the reaction medium desirably decreases below 0.03 kg / kg of the obtained CTA. This is due to a decrease in the amount of suspension, more specifically acetic acid, in the reaction vessel, as compared with Example 3. It was found that the level of undesirable colored by-products is lower than in Example 6 due to the improvement of stepwise concentration changes and a higher gas content.

Пример 8Example 8

В этом примере реакционная емкость является такой же, как в примере 7, но рабочий уровень поднимается примерно до 63,2 м над нижней частью реакционной среды, располагаясь вблизи сопряжения расходящейся конической секции и расширенной цилиндрической секции для отделения газа. Это обеспечивает различные преимущества по сравнению с контролем уровня в главной цилиндрической секции корпуса, включая уменьшение тенденции, для верхней части реакционной среды, как к пенообразованию, так и к слишком плохому циркулированию.In this example, the reaction vessel is the same as in example 7, but the operating level rises to about 63.2 m above the bottom of the reaction medium, located near the interface of the diverging conical section and the expanded cylindrical section for gas separation. This provides various advantages over level control in the main cylindrical section of the housing, including a decrease in the tendency, for the upper part of the reaction medium, both to foaming and to too poor circulation.

Скорость исходных материалов параксилола опять равна 49000 кг/ч - в 7 раз больше, чем в примере 1. Другие потоки исходных материалов увеличиваются при том же отношении 7:1, к примеру 1. Композиции исходных материалов являются такими же, как в примере 1, обеспечивая такие же концентрации воды, кобальта, брома и марганца в жидкой фазе реакционной среды, как в примере 1. Рабочее давление реакционной емкости газа в верхней части опять равно 0,52 МПа в датчике, и рабочая температура опять равна примерно 160°C, измеренная вблизи срединной высоты реакционной среды. Реакционная среда, содержащая CTA, удаляется сбоку реакционной емкости на высоте 28 м с постоянной скоростью, с использованием наружной деаэрационной емкости.The speed of paraxylene starting materials is again equal to 49000 kg / h - 7 times more than in example 1. Other streams of starting materials increase with the same ratio of 7: 1, for example 1. The compositions of the starting materials are the same as in example 1, providing the same concentrations of water, cobalt, bromine and manganese in the liquid phase of the reaction medium, as in example 1. The working pressure of the gas reaction vessel in the upper part is again 0.52 MPa in the sensor, and again the working temperature is approximately 160 ° C, measured near the median height of the reaction with food. The reaction medium containing CTA is removed from the side of the reaction vessel at a height of 28 m at a constant speed using an external deaeration vessel.

Отношение H:W реакционной среды равно примерно 13,7, и отношение L:D реакционной емкости равно 13,3. Объем, занятый реакционной средой, составляет примерно 1060 м3, и реакционная емкость содержит примерно 330000 кг суспензии. Отношение массы суспензии к скорости исходных материалов параксилола равно примерно 6,8 часа. STR равна примерно 46 кг исходных материалов параксилола, вводимых на кубический метр реакционной среды в час. Разность давлений от нижней части реакционной среды до уходящего газа из верхней части колонны, покидающего реакционную емкость, составляет примерно 0,20 МПа. Расположенная вертикально площадь поверхности в контакте с реакционной средой составляет примерно 953 м2, что составляет примерно 3,39·Wmin·H. Отношение объема реакционной среды к расположенной вертикально площади поверхности в контакте с реакционной средой составляет примерно 1,11 м. Поверхностная скорость газовой фазы на срединной высоте реакционной среды примерно в 2 раза превышает поверхностную скорость, используемую в примерах 1-5. Содержание газа на срединной высоте реакционной среды равно примерно 0,7. При условиях этого примера установлено, что разложение уксусной кислоты в реакционной среде желательным образом уменьшается ниже 0,03 кг/кг полученной CTA. Это происходит благодаря уменьшению количества суспензии, более конкретно уксусной кислоты, в реакционной емкости, по сравнению с примером 3. Установлено, что уровень нежелательных окрашенных побочных продуктов ниже, чем в примере 6, благодаря улучшению ступенчатого изменения концентрации и содержания газа.The H: W ratio of the reaction medium is approximately 13.7, and the L: D ratio of the reaction vessel is 13.3. The volume occupied by the reaction medium is approximately 1060 m 3 , and the reaction vessel contains approximately 330,000 kg of suspension. The ratio of the mass of the suspension to the speed of the paraxylene starting materials is approximately 6.8 hours. STR is equal to about 46 kg of paraxylene starting materials introduced per cubic meter of reaction medium per hour. The pressure difference from the lower part of the reaction medium to the exhaust gas from the upper part of the column leaving the reaction vessel is approximately 0.20 MPa. The vertically located surface area in contact with the reaction medium is about 953 m 2 , which is about 3.39 · Wmin · H. The ratio of the volume of the reaction medium to the vertically located surface area in contact with the reaction medium is approximately 1.11 m. The surface velocity of the gas phase at the mid-height of the reaction medium is approximately 2 times higher than the surface velocity used in Examples 1-5. The gas content at the mid-height of the reaction medium is approximately 0.7. Under the conditions of this example, it was found that the decomposition of acetic acid in the reaction medium desirably decreases below 0.03 kg / kg of the obtained CTA. This is due to a decrease in the amount of suspension, more specifically acetic acid, in the reaction vessel, as compared with Example 3. It was found that the level of undesirable colored by-products is lower than in Example 6, due to the improvement of the stepwise change in the concentration and gas content.

Пример 9Example 9

В этом примере элементы, удерживающие давление, реакционной емкости являются такими же, как в примере 7, но внутренние элементы, используемые для введения окислителя и параксилола, значительно модифицируются, с обеспечением множества разделенных некоторым расстоянием по вертикали входов для каждого из них.In this example, the pressure-holding elements of the reaction vessel are the same as in Example 7, but the internal elements used to introduce the oxidizing agent and paraxylene are significantly modified, providing a plurality of inlets separated by a certain vertical distance for each of them.

Скорость исходных материалов параксилола опять равна 49000 кг/ч - в 7 раз больше, чем в примере 1. Другие потоки исходных материалов увеличиваются при том же отношении 7:1, к примеру 1. Составы исходных материалов являются такими же, как в примере 1, обеспечивая такие же концентрации воды, кобальта, брома и марганца в жидкой фазе реакционной среды, как в примере 1. Рабочее давление реакционной емкости газа в верхней части опять равно 0,52 МПа в датчике, и рабочая температура опять равна примерно 160°C, измеренная вблизи срединной высоты реакционной среды. Реакционная среда, содержащая CTA, удаляется сбоку реакционной емкости на высоте 28 м с постоянной скоростью, с использованием наружной деаэрационной емкости.The speed of paraxylene starting materials is again equal to 49000 kg / h - 7 times more than in example 1. Other streams of starting materials increase with the same ratio of 7: 1, for example 1. The compositions of the starting materials are the same as in example 1, providing the same concentrations of water, cobalt, bromine and manganese in the liquid phase of the reaction medium, as in example 1. The working pressure of the gas reaction vessel in the upper part is again 0.52 MPa in the sensor, and again the working temperature is approximately 160 ° C, measured near the median height of the reaction medium . The reaction medium containing CTA is removed from the side of the reaction vessel at a height of 28 m at a constant speed using an external deaeration vessel.

Реакционная емкость барботажной колоны содержит такой же распределитель окислителя внизу реакционной емкости, как в примере 8. Однако только 70% от всего газофазного потока окислителя вводится через этот нижний распределитель. Другие 30% газофазного окислителя вводятся через приподнятый входной распределитель для окислителя. Это отношение потоков накладывается петлями контроля потока, с использованием контрольных клапанов и датчиков потока, удобно расположенных на подающих проходах для сжатого воздуха снаружи реакционной емкости. Приподнятый распределитель окислителя содержит горизонтальный, скошенный, квадратной формы проход для потока, вместо восьмиугольного прохода, как используется в днище. Удобно, чтобы проход квадратной формы содержал номинально 14-дюймовые трубные материалы Schedule 10S. Расстояние от центроида на одной стороне до центроида на противоположной стороне равно 1 м. Приподнятый распределитель окислителя содержит примерно шестьдесят выходных отверстий для газофазного окислителя, все, по 0,03 м в диаметре, и вблизи нижней части прохода, примерно на высоте 14 м над нижней частью реакционной среды. Этот приподнятый распределитель окислителя служит, по меньшей мере, для двух полезных функций. Во-первых, поток окислителя, инжектируемый вниз в реакционную среду, разрушает профиль аксиальной скорости, поднимаясь вдоль вертикальной оси симметрии цилиндрической секции. Он исполняет полезную функцию гидравлического дефлектора для замедления распределения параксилола в верхних областях реакционной среды, связанного с потерями выхода в верхней части колонны, и для уменьшения расхода в растворенном кислороде в верхних областях. Несколькими метрами выше приподнятого входа для окислителя, структура потока естественной конвекции реорганизуется самопроизвольно, поднимаясь вверх вдоль центральной оси симметрии, но, тем не менее, функция гидравлического дефлектора осуществляется эффективно. Во-вторых, большая часть тепла реакции удаляется из реакционной среды посредством испарения растворителя, и большая часть этого испарения осуществляется в положениях вблизи ввода исходных материалов окислителя. Разделяя по вертикали положения введения частей газофазного потока окислителя, регулируют вертикальный профиль температуры в реакционной среде.The reaction capacity of the bubble column contains the same oxidizer distributor at the bottom of the reaction vessel as in Example 8. However, only 70% of the total gas-phase oxidizer stream is introduced through this lower distributor. Another 30% of the gas phase oxidizer is introduced through a raised oxidizer inlet. This flow ratio is superimposed by flow control loops using control valves and flow sensors conveniently located on the supply passages for compressed air outside the reaction vessel. The raised oxidizer dispenser contains a horizontal, beveled, square-shaped flow passage, instead of an octagonal passage, as used in the bottom. Conveniently, the square-shaped passageway contains nominally 14-inch Schedule 10S pipe materials. The distance from the centroid on one side to the centroid on the opposite side is 1 m. The raised oxidizer distributor contains about sixty outlets for a gas phase oxidizer, all 0.03 m in diameter, and near the bottom of the aisle, approximately 14 m above the bottom part of the reaction medium. This elevated oxidizing agent distributor serves at least two useful functions. Firstly, the oxidizer flow injected down into the reaction medium destroys the axial velocity profile, rising along the vertical axis of symmetry of the cylindrical section. It performs the useful function of a hydraulic deflector to slow down the distribution of paraxylene in the upper regions of the reaction medium, associated with output losses in the upper part of the column, and to reduce the flow rate in dissolved oxygen in the upper regions. A few meters above the elevated inlet for the oxidizer, the natural convection flow structure reorganizes spontaneously, rising up along the central axis of symmetry, but, nevertheless, the function of the hydraulic deflector is carried out efficiently. Secondly, most of the heat of the reaction is removed from the reaction medium by evaporation of the solvent, and most of this evaporation is carried out in positions near the input of the oxidizing materials. Separating vertically the positions of the introduction of the parts of the gas-phase flow of the oxidizing agent, the vertical temperature profile in the reaction medium is regulated.

Реакционная емкость барботажной колонны содержит два входных распределителя для параксилола, подобных тому, что в примере 8. Нижний входной распределитель для параксилола располагается для обеспечения, по существу, однородного высвобождения 50% жидкофазных исходных материалов на площади поперечного сечения, лежащего внутри радиуса 0,45·(внутреннего диаметра) на более низкой высоте 2 м над нижней частью реакционной среды. Верхний входной распределитель для параксилола располагается для обеспечения, по существу, однородного высвобождения 50% жидкофазных исходных материалов на площади поперечного сечения, лежащей внутри радиуса 0,45·(внутреннего диаметра) на более высокой высоте 10 м над нижней частью реакционной среды. Это отношение потоков накладывается петлями контроля потоков с использованием контрольных клапанов и датчиков потока, удобно расположенных на подающих проходах для жидкофазных исходных материалов вне реакционной емкости.The bubble column reaction vessel contains two inlet dispensers for paraxylene, similar to that of Example 8. A lower inlet dispenser for paraxylene is arranged to provide substantially uniform release of 50% of the liquid phase feed materials over a cross-sectional area lying within a radius of 0.45 (inner diameter) at a lower height of 2 m above the bottom of the reaction medium. An upper inlet distributor for paraxylene is arranged to provide substantially uniform release of 50% of the liquid phase feed materials over a cross-sectional area lying within a radius of 0.45 * (internal diameter) at a higher height of 10 m above the lower part of the reaction medium. This flow ratio is superimposed by flow control loops using control valves and flow sensors conveniently located on the feed passages for liquid phase feed materials outside the reaction vessel.

В этом примере рабочий уровень поднят примерно до 63,7 м над нижней частью реакционной среды, располагаясь как раз над расходящейся конической секцией и в расширенной цилиндрической секции для отделения газа. Отношение H:W реакционной среды равно примерно 13,8, и отношение L:D реакционной емкости равно 13,3. Объем, занятый реакционной средой, составляет примерно 1070 м3, и реакционная емкость содержит примерно 340000 кг суспензии. Отношение массы суспензии к скорости исходных материалов параксилола равно примерно 6,9 часа. STR равна примерно 46 кг исходных материалов параксилола, вводимых на кубический метр реакционной среды в час. Разность давлений от нижней части реакционной среды до уходящего газа из верхней части колонны, покидающего реакционную емкость, равна примерно 0,20 МПа. Расположенная вертикально площадь поверхности в контакте с реакционной средой составляет примерно 975 м2, что составляет примерно 3,47·Wmin·H. Отношение объема реакционной среды к расположенной вертикально площади поверхности в контакте с реакционной средой составляет примерно 1,10 м. Поверхностная скорость газовой фазы на срединной высоте реакционной среды превышает примерно в 2 раза поверхностную скорость, используемую в примерах 1-5.In this example, the operating level is raised to about 63.7 m above the bottom of the reaction medium, located just above the diverging conical section and in the expanded cylindrical section for separating gas. The H: W ratio of the reaction medium is approximately 13.8, and the L: D ratio of the reaction vessel is 13.3. The volume occupied by the reaction medium is approximately 1070 m 3 and the reaction vessel contains approximately 340,000 kg of suspension. The ratio of the mass of the suspension to the speed of the paraxylene starting materials is approximately 6.9 hours. STR is equal to about 46 kg of paraxylene starting materials introduced per cubic meter of reaction medium per hour. The pressure difference from the lower part of the reaction medium to the exhaust gas from the upper part of the column leaving the reaction vessel is approximately 0.20 MPa. The vertically located surface area in contact with the reaction medium is about 975 m 2 , which is about 3.47 · Wmin · H. The ratio of the volume of the reaction medium to the vertically located surface area in contact with the reaction medium is approximately 1.10 m. The surface velocity of the gas phase at the mid-height of the reaction medium is approximately 2 times greater than the surface velocity used in Examples 1-5.

Пример 10Example 10

В этом примере реакционная емкость конструируется с тремя различными цилиндрическими диаметрами на различных высотах, при этом диаметр на средней высоте является наименьшим. Эта конфигурация выигрывает благодаря нижней цилиндрической секции, куда сначала попадают жидкий поток исходных материалов и газофазный окислитель, с относительно большей массой жидкой фазы для начального разбавления и взаимодействия параксилола, где кислород все еще является более избыточным; благодаря средней цилиндрической секции, где молекулярный кислород все больше истощается, с относительно более высоким содержанием газа и скоростью массопереноса из газа в жидкость; и благодаря верхней цилиндрической секции, которая представляет собой зону отделения газа, с относительно пониженной скоростью газовой фазы, для ограничения захвата суспензии в уходящем газе из верхней части колонны.In this example, the reaction vessel is constructed with three different cylindrical diameters at different heights, with the diameter at the average height being the smallest. This configuration wins thanks to the lower cylindrical section, where the liquid feed stream and the gas phase oxidizer first enter, with a relatively large mass of the liquid phase for the initial dilution and interaction of paraxylene, where oxygen is still more redundant; thanks to the middle cylindrical section, where molecular oxygen is becoming increasingly depleted, with a relatively higher gas content and mass transfer rate from gas to liquid; and thanks to the upper cylindrical section, which is a gas separation zone, with a relatively reduced velocity of the gas phase, to limit the capture of the suspension in the exhaust gas from the top of the column.

Скорость исходных материалов параксилола опять равна 49000 кг/ч - в 7 раз больше, чем в примере 1. Другие потоки исходных материалов увеличиваются при том же отношении 7:1, к примеру 1. Составы исходных материалов являются такими же, как в примере 1, обеспечивая такие же концентрации воды, кобальта, брома и марганца в жидкой фазе реакционной среды, как в примере 1. Рабочее давление реакционной емкости газа в верхней части опять равно 0,52 МПа в датчике, и рабочая температура опять равно примерно 160°C, измеренная вблизи срединной высоты реакционной среды. Реакционная среда, содержащая CTA, удаляется сбоку реакционной емкости на высоте 28 м с постоянной скоростью, с использованием наружной деаэрационной емкости.The speed of paraxylene starting materials is again equal to 49000 kg / h - 7 times more than in example 1. Other streams of starting materials increase with the same ratio of 7: 1, for example 1. The compositions of the starting materials are the same as in example 1, providing the same concentrations of water, cobalt, bromine and manganese in the liquid phase of the reaction medium, as in example 1. The working pressure of the gas reaction vessel in the upper part is again 0.52 MPa in the sensor, and again the working temperature is approximately 160 ° C, measured near the median height of the reaction medium . The reaction medium containing CTA is removed from the side of the reaction vessel at a height of 28 m at a constant speed using an external deaeration vessel.

Барботажная колонна содержит три вертикальные цилиндрические секции с различными диаметрами. Самая нижняя цилиндрическая секция имеет внутренний диаметр 6,46 м, дающий поверхностную скорость газовой фазы в этой секции, приблизительно равную поверхностной скорости примера 1. Высота этой нижней цилиндрической секции от нижней TL до верхнего края составляет 8 м. На верхнем краю этой нижней цилиндрической секции коническая секция расходится до внутреннего диаметра 4,5 м, при этом поднимаясь на высоту 1 м. Наклон этой конической стенки, таким образом, составляет примерно 44° от вертикали. Расположенная над нижней конической секцией средняя цилиндрическая секция имеет внутренний диаметр 4,5 м, давая поверхностную скорость газовой фазы в этой секции, примерно в два раза превышающую поверхностную скорость в самой нижней цилиндрической секции. Высота средней цилиндрической секции равна 45 м. На верхнем краю средней цилиндрической секции коническая секция расходится до внутреннего диаметра 7 м, в то же время поднимаясь в высоту на 2 м. Наклон конической стенки, таким образом, составляет примерно 32° от вертикали. Над верхней конической расходящейся секцией находится цилиндрическая секция для отделения газа с внутренним диаметром 7 м. Высота верхней цилиндрической секции равна 7 м. Емкость соединяется с эллиптическими днищем и крышкой, 2:1, верхней и нижней части. Таким образом, объединенная высота реакционной емкости равна примерно 66,4 м. Рабочий уровень находится на высоте примерно 57,6 м над нижней частью реакционной среды, располагаясь вблизи сопряжения расходящейся конической секции и верхней цилиндрической секции. Исходные материалы опять распределяются в реакционной емкости примерно на высоте 2 м над нижней частью реакционной среды с использованием горизонтального распределительного узла, сконструированного для однородного, по существу, высвобождения исходных материалов на площади поперечного сечения, лежащей внутри радиуса 0,45·(внутреннего диаметра). Исходные материалы воздуха опять проходят через входной распределитель для окислителя, подобный тому, который показан на фиг. 12-15, и все отверстия для накопления окислителя находятся ниже нижней TL самой нижней цилиндрической секции. Флегма растворителя распределяется в виде капель, по существу, по всей площади поперечного сечения верхней цилиндрической секции.The bubble column contains three vertical cylindrical sections with different diameters. The lowest cylindrical section has an inner diameter of 6.46 m, giving the surface velocity of the gas phase in this section approximately equal to the surface velocity of Example 1. The height of this lower cylindrical section from the lower TL to the upper edge is 8 m. On the upper edge of this lower cylindrical section the conical section diverges to an internal diameter of 4.5 m, while rising to a height of 1 m. The slope of this conical wall, thus, is approximately 44 ° from the vertical. The middle cylindrical section located above the lower conical section has an inner diameter of 4.5 m, giving the surface velocity of the gas phase in this section, approximately two times the surface velocity in the lowest cylindrical section. The height of the middle cylindrical section is 45 m. On the upper edge of the middle cylindrical section, the conical section diverges to an inner diameter of 7 m, while rising 2 m in height. The inclination of the conical wall is thus approximately 32 ° from the vertical. Above the upper conical diverging section is a cylindrical section for separating gas with an inner diameter of 7 m. The height of the upper cylindrical section is 7 m. The capacity is connected to the elliptical bottom and cover, 2: 1, of the upper and lower parts. Thus, the combined height of the reaction vessel is approximately 66.4 m. The operating level is at an altitude of approximately 57.6 m above the lower part of the reaction medium, located near the interface of the diverging conical section and the upper cylindrical section. The starting materials are again distributed in the reaction vessel approximately 2 m above the bottom of the reaction medium using a horizontal distribution unit designed to substantially uniformly release the starting materials over a cross-sectional area lying within a radius of 0.45 * (internal diameter). Air starting materials again pass through an oxidizer inlet distributor, similar to that shown in FIG. 12-15, and all openings for the accumulation of oxidizing agent are below the lower TL of the lowest cylindrical section. The phlegm of the solvent is distributed in the form of droplets essentially over the entire cross-sectional area of the upper cylindrical section.

Объем, занятый реакционной средой, равен примерно 1080 м3, и реакционная емкость содержит примерно 400000 кг суспензии. Отношение массы суспензии к скорости исходных материалов параксилола равно примерно 8,1 часа. STR равна примерно 45 кг исходных материалов параксилола, вводимых на кубический метр реакционной среды в час. Разность давлений от нижней части реакционной среды до уходящего газа из верхней части колонны, покидающего реакционную емкость, равна примерно 0,20 МПа. Расположенная вертикально площадь поверхности в контакте с реакционной средой составляет примерно 944 м2, что составляет примерно 3,64·Wmin·H и примерно 2,34·Wmax·H. Отношение объема реакционной среды к расположенной вертикально площади поверхности в контакте с реакционной средой равно примерно 1,14 м. Отношение Ll:D1 равно примерно 1,5:1. Отношение Lu:Du равно примерно 10:1. Отношение Ll:Lu равно примерно 0,21:1. Отношение X:D1 равно примерно 1,1:1. Отношение Lu:Y равно примерно 4,2:1. Отношение Lt:D1 равно примерно 0,15:1.The volume occupied by the reaction medium is approximately 1080 m 3 and the reaction vessel contains approximately 400,000 kg of suspension. The ratio of the mass of the suspension to the speed of the paraxylene starting materials is approximately 8.1 hours. STR is equal to about 45 kg of paraxylene starting materials introduced per cubic meter of reaction medium per hour. The pressure difference from the lower part of the reaction medium to the exhaust gas from the upper part of the column leaving the reaction vessel is approximately 0.20 MPa. The vertically located surface area in contact with the reaction medium is about 944 m 2 , which is about 3.64 · Wmin · H and about 2.34 · Wmax · H. The ratio of the volume of the reaction medium to the vertical surface area in contact with the reaction medium is approximately 1.14 m. The ratio L l : D 1 is approximately 1.5: 1. The ratio of L u : D u is approximately 10: 1. The ratio of L l : L u is approximately 0.21: 1. The ratio of X: D 1 is approximately 1.1: 1. The ratio of L u : Y is approximately 4.2: 1. The ratio of L t : D 1 is approximately 0.15: 1.

Больший диаметр в основании реактора обеспечивает большую массу суспензии вблизи зоны введения для исходных материалов параксилола, где протекает жидкость и перемешивание является абсолютно важным для обеспечения разбавления исходных материалов, чтобы устранить связанные окрашенные ароматические примеси. Также этот больший диаметр помещает большую долю реакционной среды под большее напорное давление от суспензии сверху, увеличивая парциальное давление кислорода и массоперенос молекулярного кислорода из газа в жидкость. Имеющая меньший диаметр удлиненная средняя цилиндрическая секция обеспечивает ступенчатое изменение концентрации реагентов и высокое содержание газа; это улучшает согласование расхода реакции в растворенном кислороде с подачей посредством массопереноса из поднимающейся газовой фазы, где кислород потребляется все больше и его парциальное давление уменьшается. Настоящее изобретение описывается подробно с конкретными ссылками на его предпочтительные варианты осуществления, но будет понятно, что вариации и модификации могут осуществляться в пределах сущности и рамок настоящего изобретения.The larger diameter at the base of the reactor provides a large mass of slurry near the injection zone for the paraxylene starting materials, where liquid flows and mixing is absolutely essential to ensure dilution of the starting materials to eliminate associated colored aromatic impurities. Also, this larger diameter places a larger fraction of the reaction medium under a higher pressure from the suspension from above, increasing the partial pressure of oxygen and the mass transfer of molecular oxygen from gas to liquid. Having a smaller diameter, the elongated middle cylindrical section provides a stepwise change in the concentration of reagents and a high gas content; this improves the coordination of the flow rate of the reaction in dissolved oxygen with the supply by mass transfer from the rising gas phase, where oxygen is consumed more and more and its partial pressure decreases. The present invention is described in detail with specific references to its preferred embodiments, but it will be understood that variations and modifications can be made within the spirit and scope of the present invention.

Claims (30)

1. Способ жидкофазного каталитического окисления ароматического соединения, включающий введение исходного окисляемого материала в зону реакции начального реактора, введение газофазного потока окислителя, содержащего молекулярный кислород, окисление окисляемого соединения в жидкой фазе реакционной среды, содержащейся в перемешиваемом реакторе, который представляет собой барботажную колонну реакторного типа, где указанная реакционная среда имеет содержание газа, по меньшей мере, примерно 0,6, усредненное по времени и усредненное по объему.1. The method of liquid-phase catalytic oxidation of an aromatic compound, comprising introducing a source of oxidizable material into the reaction zone of the initial reactor, introducing a gas-phase stream of an oxidizing agent containing molecular oxygen, oxidizing the oxidizing compound in the liquid phase of the reaction medium contained in a stirred reactor, which is a bubble column reactor type where the specified reaction medium has a gas content of at least about 0.6, averaged over time and averaged over to lift. 2. Способ по п.1, в котором указанная реакционная среда содержит, по меньшей мере, примерно 3 мас.% твердых продуктов, при усреднении по времени и усреднении по объему.2. The method according to claim 1, in which the specified reaction medium contains at least about 3 wt.% Solid products, with averaging over time and averaging over volume. 3. Способ по п.1, в котором указанный начальный реактор представляет собой барботажную колонну реакторного типа, где указанная реакционная среда имеет содержание газа в пределах от 0,65 до 0,85, усредненное по времени и усредненное по объему, где указанная реакционная среда содержит в пределах примерно от 5 примерно до 40 мас.% твердых продуктов, при усреднении по времени и усреднении по объему.3. The method according to claim 1, in which the specified initial reactor is a bubble column reactor type, where the specified reaction medium has a gas content in the range from 0.65 to 0.85, averaged over time and averaged over the volume, where the specified reaction medium contains from about 5 to about 40 wt.% solid products, with averaging over time and averaging over volume. 4. Способ по п.1, в котором усредненная по времени скорость потока газовой фазы реакционной среды на половинной высоте указанной реакционной среды находится в пределах примерно от 0,8 примерно до 5 м/с.4. The method according to claim 1, in which the time-averaged flow rate of the gas phase of the reaction medium at half the height of the specified reaction medium is in the range from about 0.8 to about 5 m / s. 5. Способ по п.1, в котором указанное окисляемое соединение представляет собой ароматическое соединение.5. The method according to claim 1, wherein said oxidizable compound is an aromatic compound. 6. Способ по п.1, в котором указанное окисляемое соединение выбирают из группы, состоящей из пара-ксилола, мета-ксилола, пара-толуальдегида, мета-толуальдегида, пара-толуиловой кислоты, мета-толуиловой кислоты, ацетальдегида и сочетаний двух или более из них.6. The method according to claim 1, in which the specified oxidizable compound is selected from the group consisting of para-xylene, meta-xylene, para-tolualdehyde, meta-tolualdehyde, para-toluic acid, meta-toluic acid, acetaldehyde and combinations of two or more of them. 7. Способ по п.1, в котором указанное окисляемое соединение представляет собой пара-ксилол.7. The method according to claim 1, wherein said oxidizable compound is para-xylene. 8. Способ по п.1, в котором указанная реакционная среда представляет собой трехфазную реакционную среду.8. The method according to claim 1, wherein said reaction medium is a three-phase reaction medium. 9. Способ по п.1, в котором указанное окисление вызывает образование твердых продуктов в указанной реакционной среде.9. The method according to claim 1, wherein said oxidation causes the formation of solid products in said reaction medium. 10. Способ по п.1, в котором указанное окисление заставляет, по меньшей мере, примерно 10 мас.% указанного окисляемого соединения образовывать твердые продукты в указанной реакционной среде.10. The method according to claim 1, wherein said oxidation causes at least about 10% by weight of said oxidizable compound to form solid products in said reaction medium. 11. Способ по п.1, в котором указанный начальный реактор представляет собой барботажную колонну реакторного типа.11. The method according to claim 1, in which the specified initial reactor is a bubble column reactor type. 12. Способ по п.11, в котором указанное окисляемое соединение содержит пара-ксилол.12. The method according to claim 11, in which the specified oxidizable compound contains para-xylene. 13. Способ по п.1, в котором указанное окисление осуществляют в присутствии системы катализаторов, содержащей кобальт.13. The method according to claim 1, in which the specified oxidation is carried out in the presence of a catalyst system containing cobalt. 14. Способ по п.13, в котором указанная система катализаторов дополнительно содержит бром и марганец.14. The method of claim 13, wherein said catalyst system further comprises bromine and manganese. 15. Способ по п.1, в котором указанная реакционная среда имеет максимальную высоту (Н), максимальную ширину (W) и отношение H:W, равное, по меньшей мере, примерно 3:1.15. The method according to claim 1, wherein said reaction medium has a maximum height (H), a maximum width (W), and an H: W ratio of at least about 3: 1. 16. Способ по п.15, в котором указанное отношение H:W находится в пределах примерно от 8:1 примерно до 20:1.16. The method according to clause 15, in which the specified ratio H: W is in the range from about 8: 1 to about 20: 1. 17. Способ по п.15, в котором указанный способ дополнительно включает в себя введение в основном газофазного потока окислителя, содержащего молекулярный кислород, в указанную реакционную зону.17. The method according to clause 15, in which the specified method further includes introducing a mainly gas-phase flow of an oxidizing agent containing molecular oxygen, in the specified reaction zone. 18. Способ по п.17, в котором большая часть указанного молекулярного кислорода поступает в указанную реакционную зону в пределах примерно 0,25W от нижней части указанной реакционной зоны.18. The method according to 17, in which most of the specified molecular oxygen enters the specified reaction zone within about 0.25 W from the bottom of the specified reaction zone. 19. Способ по п.17, в котором большая часть указанного молекулярного кислорода поступает в указанную реакционную зону в пределах примерно 0,025Н от нижней части указанной реакционной зоны.19. The method according to 17, in which most of the specified molecular oxygen enters the specified reaction zone within about 0.025H from the bottom of the specified reaction zone. 20. Способ по п.17, в котором указанный способ дополнительно включает в себя введение в основном жидкофазного потока исходных материалов, содержащего указанное окисляемое соединение, в указанную реакционную зону.20. The method of claim 17, wherein said method further comprises introducing a substantially liquid phase feed stream containing said oxidizable compound into said reaction zone. 21. Способ по п.20, в котором указанный начальный реактор представляет собой барботажную колонну реакторного типа.21. The method according to claim 20, in which the specified initial reactor is a bubble column reactor type. 22. Способ по п.20, в котором, по меньшей мере, примерно 50 мас.% указанного окисляемого соединения поступает в указанную реакционную зону в пределах примерно 2,5W от самого нижнего положения, где указанный молекулярный кислород поступает в указанную реакционную зону.22. The method according to claim 20, in which at least about 50 wt.% The specified oxidizable compounds enters the specified reaction zone within about 2.5 W from the lowest position, where the specified molecular oxygen enters the specified reaction zone. 23. Способ по п.20, в котором указанный поток исходных материалов вводится в указанную реакционную зону через множество входных отверстий, где, по меньшей мере, два из указанных входных отверстий отделены друг от друга по вертикали расстоянием, по меньшей мере, примерно 0,5W.23. The method according to claim 20, wherein said feed stream is introduced into said reaction zone through a plurality of inlets, where at least two of said inlets are vertically separated from each other by a distance of at least about 0, 5W. 24. Способ по п.34, в котором, по меньшей мере, два из указанных входных отверстий отделены друг от друга по вертикали расстоянием, по меньшей мере, примерно 1,5W.24. The method according to clause 34, in which at least two of these inlets are separated from each other vertically by a distance of at least about 1.5W. 25. Способ по п.20, в котором 80 мас.% окисляемого соединения потока исходных материалов вводят в один вертикальный квадрант зоны реакции, определяемый теоретически при помощи пары пересекающихся вертикальных плоскостей, разделяющих упомянутую зону реакции на 4 вертикальных квадранта с равным объемом.25. The method according to claim 20, in which 80 wt.% Of the oxidizable compound of the feed stream is introduced into one vertical quadrant of the reaction zone, determined theoretically by a pair of intersecting vertical planes dividing the reaction zone into 4 vertical quadrants with equal volume. 26. Способ по п.20, в котором, по меньшей мере, часть указанной реакционной зоны определяется одной или несколькими расположенными вертикально боковыми стенками указанного реактора, где, по меньшей мере, примерно 25 мас.% указанного окисляемого соединения поступает в указанную реакционную зону в одном или нескольких положениях, отдаленных внутрь, по меньшей мере, на 0,05D от указанных расположенных вертикально боковых стенок, где указанная реакционная зона имеет максимальный диаметр (D).26. The method according to claim 20, in which at least a portion of the specified reaction zone is determined by one or more vertically arranged side walls of the specified reactor, where at least about 25 wt.% Of the specified oxidizable compounds enters the specified reaction zone in one or more positions distant inward by at least 0.05D from said vertically positioned side walls, where said reaction zone has a maximum diameter (D). 27. Способ по п.1, в котором указанное окисление в указанном начальном реакторе вызывает образование терефталевой кислоты в указанной реакционной среде, где указанный способ дополнительно включает в себя воздействие, по меньшей мере, на часть указанной терефталевой кислоты окисления в реакторе вторичного окисления.27. The method according to claim 1, wherein said oxidation in said initial reactor causes terephthalic acid to form in said reaction medium, wherein said method further comprises exposing at least a portion of said terephthalic acid to oxidation in a secondary oxidation reactor. 28. Способ по п.27, в котором указанное окисление в указанном реакторе вторичного окисления осуществляют при средней температуре, по меньшей мере, примерно на 10°С большей, чем указанное окисление в указанном начальном реакторе.28. The method according to item 27, in which the specified oxidation in the specified secondary oxidation reactor is carried out at an average temperature of at least about 10 ° C greater than the specified oxidation in the specified initial reactor. 29. Способ по п.27, в котором указанное окисление в указанном реакторе вторичного окисления осуществляют при средней температуре, превышающей, в пределах примерно от 20 примерно до 80°С, среднюю температуру указанного начального реактора, где указанное окисление в указанном начальном реакторе осуществляют при средней температуре в пределах примерно от 140 примерно до 180°С, где указанное окисление в указанном реакторе вторичного окисления осуществляют при средней температуре в пределах примерно от 180 примерно до 220°С.29. The method according to item 27, in which the specified oxidation in the specified secondary oxidation reactor is carried out at an average temperature exceeding, in the range of from about 20 to about 80 ° C., The average temperature of the specified initial reactor, where the specified oxidation in the specified initial reactor is carried out at an average temperature in the range of about 140 to about 180 ° C, where said oxidation in said secondary oxidation reactor is carried out at an average temperature of about 180 to about 220 ° C. 30. Способ по п.1, в котором указанное окисление вызывает образование частиц сырой терефталевой кислоты в указанной реакционной среде, где представительный образец указанных частиц сырой терефталевой кислоты имеет одну или несколько из следующих характеристик: (i) содержит меньше, примерно, чем 12 м.д. мас. 4,4-дикарбоксистильбена (4,4-DCS), (ii) содержит меньше, примерно, чем 800 м.д. мас. изофталевой кислоты (IPA), (iii) содержит меньше, примерно, чем 100 м.д. мас. 2,6-дикарбоксифлуоренона (2,6-DCF), (iv) имеет процент пропускания на 340 нм на примерно 25% больше. 30. The method according to claim 1, wherein said oxidation causes the formation of crude terephthalic acid particles in said reaction medium, wherein a representative sample of said crude terephthalic acid particles has one or more of the following characteristics: (i) contains less than about 12 m .d. wt. 4,4-dicarboxylstilbene (4,4-DCS), (ii) contains less than about 800 ppm. wt. isophthalic acid (IPA), (iii) contains less than about 100 ppm. wt. 2,6-dicarboxyfluorenone (2,6-DCF), (iv) has a transmittance percentage at 340 nm of about 25% more.
RU2007111959/02A 2004-09-02 2005-08-29 Optimised liquid-phase oxidation RU2393146C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US60673204P 2004-09-02 2004-09-02
US60/606,732 2004-09-02
US63151904P 2004-11-29 2004-11-29
US60/631,519 2004-11-29
US11/154,480 2005-06-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007111959A RU2007111959A (en) 2008-10-10
RU2393146C2 true RU2393146C2 (en) 2010-06-27

Family

ID=39927355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007111959/02A RU2393146C2 (en) 2004-09-02 2005-08-29 Optimised liquid-phase oxidation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2393146C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007111959A (en) 2008-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1786754B1 (en) Optimized liquid-phase oxidation
RU2363535C2 (en) Optimised liquid-phase oxidation
EP1786556B1 (en) Optimized liquid-phase oxidation
EP1786551B1 (en) Optimized liquid-phase oxidation
EP1786750B1 (en) Optimized liquid-phase oxidation
EP2316566A1 (en) Bubble column reactor for gas-liquid exchange reactions
EP2251315A1 (en) Crude therephthalic acid composition and production process thereof
EP1786555B1 (en) Optimized liquid-phase oxidation in a bubble column reactor
EP1890991B1 (en) Optimized liquid-phase oxidation
EP1791800B1 (en) Optimized liquid-phase oxidation
WO2006028816A1 (en) Optimized liquid-phase oxidation
RU2381211C2 (en) Optimised liquid-phase oxidation in reactor type bubble column
RU2363534C2 (en) Optimised liquid-phase oxidation in bubble reactor
EP1786751B1 (en) Optimized liquid-phase oxidation
RU2393146C2 (en) Optimised liquid-phase oxidation
WO2006028766A2 (en) Optimized liquid-phase oxidation
RU2384563C2 (en) Optimised liquid-phase oxidation
RU2382759C2 (en) Optimised liquid-phase oxidation
RU2388743C2 (en) Optimised liquid-phase oxidation
RU2382758C2 (en) Optimised liquid-phase oxidation
WO2006028817A2 (en) Optimized liquid-phase oxidation
WO2006028768A2 (en) Optimized liquid-phase oxidation of paraxylene
CA2578362A1 (en) Optimized liquid-phase oxidation

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20121119

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20140505

QC41 Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20140505

Effective date: 20150902

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180830