SU869554A3

SU869554A3 - Способ очистки терефталевой кислоты

Info

Publication number: SU869554A3
Application number: SU742055522A
Authority: SU
Inventors: Арнольд Фишер Джей
Original assignee: Стандарт Ойл Компани
Priority date: 1973-08-20
Filing date: 1974-08-19
Publication date: 1981-09-30
Also published as: IN142341B; YU41043B; DE2437846C2; CA1019342A; JPS5049248A; US3931305A; GB1476436A; PL100195B1; BG31071A3; ES429400A1; DE2437846A1; FR2241529B1; EG11555A; IT1018896B; JPS5324057B2; CS198150B2; NL7409866A; FR2241529A1; YU224174A; TR18050A

Description

(54) ШОСОБ ОТИСПСИ TEPEФTAJШBOЙ

I

Изо6рете1ше относитс к улучшенному способу отастки терефталевой кислоты (ТФК), котора используетс дл лолучеин синтетических волокон.

Известен способ очистки терефталевой кисло- s ты путем кристаллизации, при котором Kptcталлизацию провод т испарением раствсфител дл осуществлени охлаждени , необходимого дл осаждени кристаллической терефталевой кислоты, при условии, что при проведении ис- ю парительного охлаждеии избегаетс ударное охлажденне раствора, которое могло бы иметь место при мгновенном нспареннн раств фа, так как пр таковом соосаждаютс растворенные щжмесн, загр зн кнцие продукт - терефталевую }s шслоту. Дл предупреждени загр зн ющего зффекта такого ударного охлажданю в этом способе испарительное охлаждение регулируют испарением прн равновешом обратном давлении например путем дросселировани выпуска 20 пара при равновесном давлешш. Фактически зто вл етс эффектом исщжтелыюго охлаждени с регулнруемой скоростью.

Согласно нзвестнок г способу кр$1сталш1заци е помощью нспарнтельного охлаждени с 25 КИСЛОТЫ

шруемой скоростью примен етс дн neiqiepba ной кртсталлизацин, проводимЫ в трех пос едователыю соеднненных стади х в успов х достжени за 3-4 ч падени темпе| пуры от 276 до начальйскй стгаат до 1М)°С m третьей cTajoM {1.

Однако такое веденне кристаллнзацш, обеспечгааюшее среднюю скорость охлаждет в 0,8 С за 1 ют не только чрезмерно медленно в прнменеюш к растворам терефталевой квелоты с содержащем 0,24% паратолуиловой квело м , но дает также терефталевую кнслоту, содержаиогю 0,12% паратолуиловой кислоты. Такой Продукт неприемлем . дл пр мой реакщш с эткленгликолем дл производства полиэфир ного волокна.

Цель нзс ретени - повышение эффективноете пронесс и чистоты целевого прорукп.

Поставленна цель достнгаетс тем, что в способе очистки терефталевсЛ кислоты нэ водного раствора, обладаммцего пе сжачалыюй температурой в пределах 204-288°С, поеледов те ыкш кристаллНзацией путем охлаждени указанного раствора в нескольких св занных . ««жду собой зонах крнстадлнзашш, последа из которых имеет температуру 109-149С, одн из зон кристаллизации имеет температуру 160182°С . Способ позвол ет получать ТФК с содержанием 0,015 вес.% или менее паратолуиловот кислоты дл производства волокиа, применим дл водных растворов ТФК, содержаидах 0,050 ,6 вес.% паратолуиловой кислоты, с использованием почти мгновенной кристаллизации порций растворенной ТФК в небольшом числе, не менее двух соединенных последовательно кристаллизационных зон. Така непрерывна кристаллизаци может быть применена к водным растворам почти насыщенным ТФК при 204- 288°С и условии, что по крайней мере последние зоны работают при 182-160°С и ниже, пре почтительнее .все зоны работают ак, что кристаллизуютс все меньшие порции первоначально растворенной ТФК. Выбор фактического и эффективного числа последовательно coeдинe шыx перемешиваемых зон кристаллизации с применением мгновенного испарени воды св зан с концентрацией паратолуиловой кислоты, счита на ТФК, а не с концентрацией паратолуиловой кислоты, подава емой в любую зону, так как кристаллизаци каждой порции ТФК почти мгновенна и ни в какой мере не зависит от техники кристаллиза ции ТФК. Дл такой растворенной ТФК, содер жащей 0,05-0,6 вес.% паратолуиловой кислоты число мгновенных испарений растворител не б дет превышать восьми перемешиваемых зон кристаллизации. Нааример, две зоны достатошш при содержании 0,05-0,1% паратолуиловой кис лоты, три зоны при 0,05-0,4% и от п ти до восьми зон при содержании 0,2-0,6% паратолу иловой кислоты, сшта на начальное содержание ТФК в растворе. Однако число зон, св за ное с концентраци ми паратолуиловой кислоты в ТФК, не вл етс единственным. Кажда порци испаренной первоначальной с державшейс воды из каждой 2-8, преццочтительнее 3-6 зон, мгновенного испарени не во вращаетс ни на какую стадию процесса. Выбор рабочей температуры дл мгновенного исп рени растворител может производитьс по кривой дл насьццени ТФК; в зависимости о температуры так, чтобы градиент телетературы всего процесса соответствовал этой кривой. Способ ненрерьшной кристаллизации ТФК основан на том, что загр знение конечного пр дукта ТФК путем удалени паратолуиловой кислоты из ненасыщенного ею раствора представл ет вление более завис щее от температуры , чем от скорости охлаждени . Больша гибкость способа возможна как в отношении содержани в начальном водном растворе растворенной ТФК и содержани в ней 0,05-0,6 вес.% толуиловой кислоты, так и в выборе числа перемешиваемых зон кристалжзации и даже конечного качества продукта ТФК . Зависимое от температуры удаление паратолуиловой кислоты происходит после достижени температуры 182-160° С. Порции кристаллиз9ванной первоначально растворенной ТФК в каждой зоне могут быть значительными до достижени 182-160° С, и после этого кажда кристаллизованна порци уменьшаетс , однако не сводитс к критической ограничивающей отдельной порции первоначально растворенной ТФК. Ключевой фактор дл выбора температурного градиента дл кристаллизационных зон от 182 до 160°С н ниже, включает выбор такой температуры зоны, чтобы кажда кристаллизованна порци ТФК на каждой стадии была прогрессивно меньше, чём в предыдущей зоне. Это не только уменьшает долю ТФК кристаллизованной ниже 171-160°С, но также уменьшает загр знение паратолуиловой кислоты. В отношении применени мгновенного испарени растворител сопутствующего осаждени кристаллов ТФК, контроль конечной температуры кристаллизации и отделение продукта при 121-149° С или контроль скоростью кртсталлизадии ТФК не применимы дл ограничени загр знени паратолуиловой кислотой, полученной в качестве продукта ТФК. -. Пример i (срав штельный). Водный pactвор из 20 вес.% ТФК и 0,25% толуиловой кислоты (счита на ТФК) при 268 С и давлении 56,25 кг/см, подают в перемешиваемую зону кристаллизации, работающую при 149° С и 4,7 кг/см через регулирующий подачу клапан на входе в кристаллизатор. Пар, образующийс при мгновенном испарении воды от 268 до 149° С, отбираетс ; из кртсталлизатора, конденсируетс и сбрасьгоаетс . Полученную суспензию кристаллов ТФК центрифугируют при 149° С и давлении 4,7 кг/см. Твердую кристаллическую ТФК высушивают. Полученна ТФК содержит 0,12 вес.% параголуиловой кислоты. П р и м е р 2. (сравнительный). Операции повторены, аналогичны примеру 1, но содержание паратолуиловой кислоты в ТФК 0,05 вес.% Полученна суха ТФК содержит 0,025 вес.% паратолуиловой кислоты. П р и м е р 3 (сравнительный). ТФК, содержащую 0,25 вес.% паратолуиловой кислоты, раствор ют в воде при 277° С и давлении 6,3 кг/см. Получают раствор, содержащий 20 вес.% ТФК. Дл непрерьшной работы последовательно соединены четыре зоны кристаллизащш . Температурный градиент выбран таким, чтобы равные порции первоначально pacraopei ной ТФК кристаллизовались в каждой зоне. Соответствующие рабочие температуры (°С) н давлени (кг/см), такие: 261 и 42,7; 252 и 40,85; 237 и 31,43; 149 и 4,7. Раствор подаетс в первую зону со скоростью 45,4 кг/ч. Коли чество водаых паров, выдел ющихс в каждой зоне, соответственно составл ет кг/ч: 14,3; 19,52; 14,5 и 31,9. Соответствующие количества кристаллизующейс ТФК таковы, кг/ч: 12,86 11,34. 11,2; 10,38. Суспензи вытекает из четвертой зоны со скоростью 159 кг/ч и содержит 45,17 кг взвешенных веществ и 116 кг маточного раствора. Эта суспензи центрифугируетс при 149° С и давлении 4,7 кг/см. Полученна высушенна ТФК содержит 0,042% паратолуиловой кислоты. При вышеописанной работе имеетс соответствующее число кристаллизованных зон как по казано далее в примерах 1-3, конечна температура кристаллизащш и отделени соответствует известному уровню техники, и температурный градиент логически приемлемому из прежней зависимости от скорости. Но конечный продукт ТФК в этих случа х неприемлемого качества (много более чем 0,015% паратолуиловой кислоты), так как порци , кристаллизован нал при 149° С, слишком больша . Водный раствор, подаваемый в первую из 2-8, предпочтительнее 3-6, зон мгновенного испарени , когда согласно изобретению сопутствующа кристаллизаци ТФК вл етс почти мгновенной, может быть почти насыщенным водным раствором при 204-288° С, что соответ ствует концентрации ТФК 0,002-0,005 вес.% на 100 ч. воды. Содержание паратолуиловой кислоты в этой растворенной ТФК находитс в пределах 0,05-0,6 вес.%. По экономическим соображени м предпочтительнее, чтобы растворы подаваемые в первую зону, содержали 10-30 ч ТФК на 100 ч. воды. Соответствующие температуры насыщени ТФК 24-271° С. Однако дл предупреждени преждевременной кристаллизации ТФК на врем передачи в первую зону (из очистки каталитической гидроге1{изацией в первую зону) предпочтительнее, чтобы эти растворы, содержащие 10-30 ч. ТФК на 100 ч. воды, были при температуре по крайней мере на 5-10°С выше температур насыще1ш и пред почтительно при 250-280° С. Кроме того, полученна кристаллическа маг ма легко раздел етс центрифугированием, несмотр 1и то, что мгновенна кристаллизаци ТФК из раствора дает кристаллическую магму, содержащую кристаллы достаточно малых размеров дл забивки отжимаемого на центрифуге осадка и делает невозможным при промышленной работе непрерывное разделение жидкости и твердого вещества центрифугированием. Следующие примеры иллюстрируют целесообразные выполнени предлагаемого способа при применении растворов ТФК различных концен46 траций с различным содержмием в ней паратолунловой кислоты в пределах 0,05-0,6%, различного числа перемешивает 1ЫХ зон мгновенного испарени - кристаллизации ТФК в пределах 2-8, и различных температур дп конечной кристаллизации ТФК даже ниже 100° С. Во всех примерах раствор, счита на ТФК, подаетс в первую из. этих зон со скоростью кг/ч. ТФК отдел етс непрерывным центрифугированием , промьтаетс свежей водой дп отделени приставшего маточного раствора и затем высупшваетс . Водна промывка продукта центрифугированием ТФК снижает содержание паратолуиловой кислоты в ТФК только на количестве ее, остающеес растворенным в приставшем малом количестве маточного раствора. В каждом из следующих трех примеров, подаваемые в первую зону растворы содержат 20 вес.% ТФК с 0,0025% паратолуилсвой кислоты . Такой раствор поддерживаетс при 268 С (на 3°С выше температуры насыщени ) и давленюс в 56,2 кг/см дл поддержани воды в хшдком состо нии. Ь1сло стадий мгновенного испарени растворител 3,5 и 6. Примеры 1-3. Дл 3,5 и 6-зонного мгновенного испарени и кристаллизации вышеописанный раствор подаетс в первую зону. Магма (кристаллы плюс раствор), полученна в первой перемешиваемой зоне, последовательно подаетс в каждую последующую зону. Магма, полученна в последней зоне, непрерьшно подаетс в центрифугу. Во всех трех случа х последн перемешиваема зона и центрифуга рабо тают при 149° С и давлении 4,7 кг/см. Температура и давление дл каждой стадии кристаллизаш1и и работы центрифуги при 3,5 и 6 последовательно соединенных перемешиваемых зонах, а также содержание паратолуиловой кислоты в отфугованном жмыхе этих процессов представленыв табл. 1. Примеры 4-6. Процесс повтор ют аналогично примерам 1-3. Применение подаваемых растворов, число перемешиваемых зон, температур и давлений, используемых в пpи fepax 4-6, представлены в табл. 2. В примере 5 температурные разницы подачи ежду первой зоной и последующими почти динаковые. При такой работе получаютс меньшающиес количества кристаллизованной ФК, нменно 83,4, 13,7 и 2,45% первоначально астворенной ТФК в зонах 1, 2 и 3. П р н м е р 7. Подаваемый раствор содерит 20 вес.% ТФК с содержанием 0,161% параолунловой кислоты и нмее телтературу 276° С давление 60,7 кг/см дл поддержани воды жидком состо нии. Этот раствор, непрерыво подаетс со скоростью 45,3 кг/ч (счита на ФК) в первую из шести зон. Услови работы в каждой зоне, процент кри сталлизованной ТФК в час, температура и давление при работе центрифуги, процент извлеченной ТФК и содержание в ней {не промытой паратолуиловой кислоты, показаны в табл. 3. Из табл. 3 видно, что почти одинаковые количества ТФК кристаллизуютс в зонах 1 и 2 и общее количество кристаллизрва1шой ТФК составл ет 93 вес.% от содержащейс в подаваемом .растворе. ТФК, полученна по примеру 7, вл етс уникальной в отношении распределени по части крупности. Этот продукт имеет илирокое распределение частиц от О до 450 мк, больша исть частиц имеет крупность 250 мк и в распределении крупности имеетс два пика. Такое распределение крупности характерно дл бимодального распределени , а не нормального распределени частиц из обычной кристаллизации. Таким образом, методика примера 7 указьюает путь к уникальной кристаллической ТФК дл волокна. Такой бимодальный кристаллический продукт может быть получен путем кристаллизации 75-95% общей ТФК почти в равных пропорци х в первых двух из 3-6 последовательно соединенных перемешиваемых зонах, согласно предлагаемому способу. Пример ы8и9и пример 4 (сравиительный ). Пример 4 аналогичен примеру 8, но в нем отсуствует кристаллизационна зона, работающа при 166° С, и кристаллизуют при 13 пропорцию исходной ТФК, равную сумме порций кристаллизованных в примере 8 в зонах, работающих при 166 и 13 5° С. Подаваемые растворы имеют температуру 276° С и давление 60,4 кг/см, чтобы повдерживать воду в жидком состо нии и содержат 18 вес.% ТФК, содержащей 0,2% паратолунло- вой кислоты. Такие растворы подаютс в первую из р да последовательно соединенных кристаллизационных зон со скоростью 45,3 кг ТФК в час. Услови работы в зонах (температура и дав ление) fi в центрифуге, весовой процент ТФК кристаллизованной в каждой зоне, общий про ,цент кристаллизованной ТФК и содержание паратолуиловой кислоты в полученной в качестве продукта ТФК показаны в табл. 4. П р и м е р 9. Производ т простую промыв ку жмыха центрифуги свежей водой при 93396° С. В результате снижаетс содержание паратолуиловой кислоты в промытом и высушенном продукте до менее чем 0,0150%. Промывка продукта сравнительного примера 4 не дает такого содержани паратолуиловой кислоты. Анализ продукта после третьей зоны кристаллизации примера 4 показывает содержание паратолуиловой кислоты больше 0,02%. Следовательно, работы по примеру 4 надо избегать . Примеры 10, 11 и 12. Подаваемые растворы содержат 20% ТФК с разным содержанием паратолуиловой кислоты, имеют одинаковую температуру 276° С и давление 60,2 кг/см да поддержани воды в жидком состо нии и подаютс со скоростью 45,3 кг/ч ТФК в первую зону. Непрерывное испарение растворител и кристаллизаци ТФК представлены в табл. 5, П р и м е р 13. Водный раствор подают в первую из восьми перемешиваемых зон со скоростью 45,3 кг ТФК в час. Раствор поддерживаетс при 276°С и давлении 60,3 кг/см, чтобы вода была в жидком состо нии и содержит 20 вес.% ТФК с 0,25% паратолуиловой кислоты . Всего было мгновенно испарено 76,9 кг . Услови работы каждой зоны, кумул тивный процент кристаллизованной ТФК и содержание в ней паратолуиловой кислоты указаны в табл. 6. Максимальное содержание паратолуиловой кислоты в извлеченном конечном продукте ТФК не превышает 0,015%. Однако- продукт может быть извлечен из магмы первых шести кристаллизационных стадий без ухудшени выхода с содержанием около 0,0089% паратолуиловой клслоты, что сравнимо с продуктом п{ 1мера 5, содержащим 0,0087% паратолуиловой кислоты. Продукт примера 13 вследствие температурного градиента дл порции ТФК, кристаллизованных ниже 182-1бО°С, в сравнении с градиентом примера 4, получаетс более высокого качества (0,0ll3l% против 0,015% паратолуиловой киспоты ) , чем по процессу примера 4.

Продолжение табл.2

Пере1 |ешиваема

Перва Ч

кг/см

Втора

°С

кг/см

Треть

кг/см

Четверта °С

кг/см

Шеста °С

кг/см

Паратолуиловой кислоты в жмыхе, %

Примечание. Содержание паратолуиловои кислоты в продукте 0,0102%.

143Не примен лись

Не примен лись

4,7

0,0087

0,015

Таблица 4

Таблица 5

17

Claims

869554 Формула изобр.етени Способ очистки терефталевой кислоты из воцого paciBopa, обладающего первоначальной темвратурой в пределах 204-288° С, последовательш кртссталлизацией путем охлаждени указанforo раствора в нескольких св занных между обой зонах кристаллизации, последн из коорых имеет температуру 109-149° С, отли18 Таблица б чающийс тем, что, с целью повышен фективности процесса и чистоты целевого продукта, одна из зон кристаллизации имеет температуру 160-182° С. Источники информации, прин тые во внимание при зкспертнзе 1. Патент Англии N 1152575, кл. С 2 С, i опублик. 1969.