Поліпшення швидкості фільтрування при очищенні терефталевої кислоти регулюванням % води в суспензії, що подають в фільтр

Реферат: Спосіб стосується удосконалення витягання металевого каталізатора з окисненого потоку скидання, отриманого при синтезі карбонової кислоти, як правило, терефталевої кислоти, з використанням фільтрування під тиском. UA 113395 C2 (12) UA 113395 C2 UA 113395 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ, ДО ЯКОЇ НАЛЕЖИТЬ ВИНАХІД Цей винахід заявляє про пріоритет заявки в США з серійним номером 12/860, поданої 20 серпня 2010 р., повний зміст якої тим самим включений в даний опис за допомогою цього посилання. Цей винахід стосується удосконалення витягання металевого каталізатора з окисненого потоку скидання, отриманого при синтезі терефталевої кислоти. Вдосконаленого витягання каталізатора досягають в процесі очищення, що включає випарну концентрацію окисненого скидання, що подається для генерування висококонцентрованої суспензії скидання, фільтрування багатої водою висококонцентрованої суспензії скидання для отримання маточної рідини і відфільтрованого матеріалу і спрямування маточної рідини в зону екстрагування. ПЕРЕДУМОВИ СТВОРЕННЯ ВИНАХОДУ Терефталеву кислоту промислово виробляють за допомогою окиснення параксилолу в присутності каталізатора, такого як, наприклад, Co, Mn, Br, і розчинника. Терефталева кислота, що використовується при виробництві поліефірних волокон, плівок і смол, повинна додатково оброблятися для видалення домішок, що утворюються внаслідок окиснення параксилолу. Терефталева кислота (ТФК)-(TPA) є проміжним продуктом у виробництві складних поліефірів для застосувань, пов'язаних в пластиками і волокнами. Промислові способи виробництва ТФК часто основані на окисненні п-ксилолу, що каталізується важкими металами, як правило, з бромідним промотором, в оцтовокислому розчиннику. Завдяки обмеженій розчинності ТФК в оцтовій кислоті при практичних умовах окиснення в реакторі окиснення звичайно утворюється суспензія кристалів ТФК. Як правило, суспензія ТФК в окиснику витягується з реактора і тверді продукти ТФК відділяються від маточної рідини окисника з використанням звичайних технологій розділення твердих продуктів і рідини. Маточна рідина окисника, яка містить велику частину каталізатора і промотору, що використовується в процесі, рециклюється в реактор окиснення. Крім каталізатора і промотору, потік маточної рідини окисника також містить розчинену ТФК і множину побічних продуктів і домішок. Ці побічні продукти і домішки виникають частково з незначних домішок, присутніх у вхідному потоку пксилолу. Інші домішки виникають через неповне окиснення п-ксилолу, що дає в результаті частково окиснені продукти. Ще інші побічні продукти виходять з конкуруючих побічних реакцій, що утворюються внаслідок окиснення п-ксилолу до терефталевої кислоти. Патенти, що розкривають виробництво терефталевої кислоти, такі як патенти США №№ 4158738 і 3996271, тим самим включені в даний опис за допомогою цього посилання в їх повноті до тієї міри, коли вони не суперечать формулюванням в даному описі. Тверді продукти ТФК піддаються розділенню твердих продуктів і рідини, коли свіжий розчинник використовується для заміни головної частини рідкого компонента в маточній рідині окисника. Багато які з домішок в потоці маточної рідини окисника, які рециклюються, є відносно інертними при подальшому окисненні. Такі домішки включають в себе, наприклад, ізофталеву кислоту, фталеву кислоту і тримелітову кислоту. Також присутні домішки, які можуть піддаватися подальшому окисненню, такі, наприклад, як, 4-карбоксибензальдегід, п-толуїлова кислота і п-толуїловий альдегід. Інертні домішки при окисненні мають тенденцію нагромаджуватися в маточній рідині окисника при рециклюванні. Концентрація цих інертних домішок буде підвищуватися в маточній рідині окисника доти, поки не буде досягнута рівновага, при цьому швидкість видалення кожної домішки за допомогою продукту ТФК урівноважується з швидкістю утворення і швидкості додавання в спосіб окиснення. Звичайний рівень домішок в промисловій сирій ТФК робить її непридатною для безпосереднього використання в більшості полімерних застосувань. Звичайно, сиру ТФК очищали або за допомогою перетворення складного диметилового ефіру, або за допомогою розчинення у воді з подальшим гідруванням над стандартними каталізаторами гідрування. Пізніше повторні окиснювальні обробки використовували для отримання ТФК полімерної якості. Є бажаним звести до мінімуму концентрацію домішок в маточній рідині і, тим самим, полегшення подальшого очищення ТФК. У деяких випадках є неможливим отримання очищеної ТФК полімерної якості, якщо тільки не використовуються якінебудь засоби для видалення домішок з потоку маточної рідини окисника. Однією технологією для видалення домішок з потоку рециклу, що звичайно використовується в хімічній промисловості переробки, полягає у "відкачуванні" або "очищенні" деякої частини рецикльованого потоку маточної рідини окисника. Як правило, потік скидання просто випускається або, якщо економічно виправдано, піддається різним обробкам для видалення небажаних домішок, в той же час, з витяганням цінних компонентів. Одним прикладом є патент США № 4939297, включений в даний опис як посилання в його повноті до 1 UA 113395 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тієї міри, в якій він не суперечить формулюванням в даному описі. Величина очищення, необхідна для контролю домішок, залежить від способу; однак величина очищення, що дорівнює 10-40% від загального потоку маточної рідини окисника, звичайно є достатньою для отримання ТФК, придатної як матеріали, що подаються для промислового виробництва полімерів. При виробництві ТФК частка очищення потоку маточної рідини окисника, необхідна для підтримки прийнятних концентрацій домішок, в поєднанні з економічною кількістю металевого каталізатора і компонентів розчинника в окисненому потоку скидання робить простий випуск окисненого потоку скидання економічно непривабливим. Таким чином, є необхідність в способі, який витягує по суті всі цінні металеві каталізатори і оцтову кислоту, що містяться в окисненому потоку скидання, в той же час, видаляючи найбільшу частину домішок, присутніх в окисненому потоку скидання. Металевий каталізатор може витягуватися в активній формі, придатній для повторного використання шляхом прямого рециклювання в етап окиснення п-ксилолу. Досить багато патентів розкривають спосіб для терефталевої кислоти, що включає спосіб очищення, який включає концентрування, фільтрування з подальшим екстрагуванням. У таких процесах очищення побічні продукти окиснення залишають процес в двох місцях. Побічні продукти окиснення, які виходять з розчину в зоні очищення концентруванням, через втрату розчинника відділяють і промивають в подальшій зоні фільтрування для генерування вологого відфільтрованого матеріалу, багатого побічними продуктами окиснення, який може залишити процес. Також, ті побічні продукти окиснення, які залишаються в розчині після зони концентрування, проходять через зону фільтрування в рідиноподібну маточну рідину, яку потім спрямовують в зону екстракції і дистиляції, де побічні продукти окиснення концентрують в потік осаду, що видаляється, придатного для видалення з процесу. Є бажаним зведення до мінімуму вмісту каталізатора в побічних продуктах окиснення вологого відфільтрованого матеріалу, генерованого в зоні фільтрування, а також потоку осаду, що видаляється, генерованого в зоні екстрагування і дистиляції. Будь-який каталізатор, присутній в цих двох потоках не буде направлений зворотно в реактор окиснення п-ксилолу і буде, тому, існувати втрата каталізатора в способі для терефталевої кислоти. Воду додають до скидної фільтрувальної маточної рідини в зоні змішування саме перед екстракцією, генеруючи потік, який є сумішшю маточної рідини і води. Метою додавання води до скидної фільтрувальної маточної рідини саме перед зоною екстрагування є регулювання співвідношення вода:кислота для прийнятної результативності в зоні екстрагування. Ми виявили, що розділення цього водного потоку і спрямування його частини в зону змішування негайно перед фільтром очищення, де вода змішується з концентрованим матеріалом, який фільтрується, що подається саме перед фільтруванням, має важливий вплив на зниження вмісту кобальту у вологому відфільтрованому матеріалі скидання, генерованому в зоні очисного фільтрування. Потрібно помітити, що розділення водного потоку, звичайно доданого саме перед екстрагуванням, і спрямування частини водного потоку до матеріалу, що подається в фільтр, саме перед фільтруванням, не впливає на співвідношення вода:кислота в фільтрувальній маточній рідині скидання і водну суміш, спрямовану на екстрагування, тому що будь-яка вода, додана перед фільтруванням, просто проходить через зону фільтрування з фільтрувальною маточною рідиною. СУТЬ ВИНАХОДУ Винахід стосується видалення домішок і витягання металевого каталізатора з окисненого потоку скидання, отриманого при синтезі карбонових кислот, як правило, терефталевої кислоти, причому спосіб включає: (a) упарювання окисненого потоку скидання, що утворюється в способі терефталевої кислоти в зоні першого випарника з отриманням першого потоку пари і концентрованого потоку скидання; при цьому окиснений потік скидання містить карбонову кислоту, металевий каталізатор, домішки, воду і розчинник; при цьому розчинник включає оцтову кислоту і (b) додавання води до концентрованого потоку скидання в першій зоні змішування з отриманням багатого водою концентрованого потоку скидання; (с) упарювання багатого водою концентрованого потоку скидання в зоні другого випарника з отриманням другого багатого пором потоку і потоку висококонцентрованої суспензії потоку скидання; і (d) додавання води до висококонцентрованої суспензії скидання у другій зоні змішування з отриманням багатої водою висококонцентрованої суспензії скидання, і (е) фільтрування багатої водою висококонцентрованої суспензії скидання в зоні розділення твердих продуктів і рідини з утворенням відфільтрованого матеріалу і маточної рідини 2 UA 113395 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (f) промивання відфільтрованого матеріалу промивальними матеріалами, що подаються в зоні розділення твердих продуктів і рідини з утворенням промитого відфільтрованого матеріалу і промивальної рідини. (g) додавання води до маточної рідини в третій зоні змішування для витягання металевого каталізатора, і потім екстрагування водної суміші, тим самим утвореній екстракційним розчинником з утворенням потоку екстракту і очищеного потоку, що містить металевий каталізатор. Ці варіанти здійснення і інші варіанти здійснення стануть більш очевидними фахівцям в галузі техніки після прочитання цього розкриття. КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ Фіг. 1 ілюструє варіант здійснення винаходу, в якому спосіб видалення домішок з окисненого потоку скидання, утвореного в способі терефталевої кислоти, що включає оцтову кислоту, воду, металевий каталізатор, а також домішки, що окиснюються, (a) випарюванням частини окисненого потоку скидання в зоні першого випарника з отриманням концентрованого потоку скидання і першого потоку пари, що включає оцтову кислоту і воду (b) додаванням води з автоматичним керуванням до концентрованого потоку скидання в першій зоні змішування з отриманням багатого водою концентрованого потоку скидання (с) випарюванням частини багатого водою концентрованого потоку скидання в зоні другого випарника з утворенням висококонцентрованої суспензії потоку скидання із вмістом води, що змінюється від 5,8% мас. до 24,4% мас., і другого потоку пари, що містить оцтову кислоту і воду (d) додаванням води до висококонцентрованої суспензії потоку скидання у другій зоні змішування з отриманням багатої водою висококонцентрованої суспензії потоку скидання; (е) відділенням твердих речовин від багатої водою висококонцентрованої суспензії потоку скидання, і впливом на тверді речовини промивальними матеріалами, що подаються в зоні розділення твердих продуктів і рідини з утворенням потоку маточної рідини, потоку промивального фільтрату, а також потоку промитого відфільтрованого матеріалу; (f) змішуванням в третій зоні змішування води з потоком маточної рідини і, необов'язково, частиною потоку промивального фільтрату з утворенням водної суміші; і (g) додаванням екстракційного розчинника до водної суміші в зоні екстрагування з утворенням потоку екстракту і очищеного потоку; і (h) подачею потоку екстракту в дистиляційну колону для утворення потоку рециклу екстракційного розчинника і потоку суспензії. Фіг. 2 ілюструє, як на масові частинки на мільйон - ppmw (parts per million by weight - частин на мільйон по вазі) кобальту у вологому відфільтрованому матеріалі впливає додавання води до висококонцентрованої суспензії скидання саме перед фільтруванням. Фіг. 3 показує варіант здійснення винаходу, в якому на швидкість фільтрування матеріалів, що подаються в фільтр, впливає ваговий процент води в потоці висококонцентрованої суспензії скидання. ОПИС ВИНАХОДУ У даному описі і формулі винаходу, яка наведена далі, будуть зроблені посилання на ряд термінів, які, як буде визначено, мають наступні значення: Використані в описі і прикладеній формулі винаходу форми однини включають в себе об'єкти, що позначаються у множині, доти, поки контекст ясно не диктує по-іншому. Таким чином, наприклад, посилання на трубчастий реактор містить в собі один або більше трубчастих реакторів. Діапазони можуть бути виражені в даному описі як від "приблизно" одного окремого значення і/або до "приблизно" іншого окремого значення. Коли відображають такий діапазон, будь-який варіант здійснення включає в себе від одного окремого значення і/або до іншого окремого значення. Подібним чином, коли величини відображають як наближення, то з використанням попереднього "приблизно" буде зрозуміло, що окреме значення утворить інший варіант здійснення. Ще буде зрозуміло, що кінцеві точки кожного з діапазонів є такими, що означають і відносно іншого окремого значення, і незалежно від іншого окремого значення. "Необов'язковий" або "необов'язково" означає, що послідовно описана подія або обставина можуть, або не можуть мати місце, і що опис включає в себе приклади, де подія або обставина має місце, і приклади, де їх немає. Наприклад, фраза "необов'язково нагрітий" означає, що матеріал може бути, або може не бути нагрітим, і що така фраза включає в себе процеси і з нагріванням, і без нагрівання. Незважаючи на те, що область числових значень і параметри, що формулюють широкий об'єм винаходу, є наближеннями, чисельні величини, викладені в конкретних прикладах, повідомляються по можливості більш точно. Будь-яка чисельна величина, однак, по суті, містить певні погрішності, що обов'язково дають в результаті стандартне відхилення, знайдене при відповідних вимірюваннях під час випробування. 3 UA 113395 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Використаний в описі і прикладеній формулі винаходу термін "процент" або % стосується масової частки. В одному варіанті здійснення цього винаходу спосіб видалення домішок побічних продуктів окиснення з окисненого потоку скидання 101 забезпечують, як показано на фіг. 1. Процес містить наступні етапи. Етап (a) включає упарювання окисненого потоку скидання 101 випарювання в зоні першого випарника 120 з отриманням першого потоку пари 121 і концентрованого потоку 122 скидання. Окиснений потік скидання 101 витягується з способу окиснювального синтезу карбонової кислоти, що включає терефталеву кислоту. Одним способом для генерування окисненого потоку скидання 101 є фільтрування окисненої суспензії терефталевої кислоти і збір частини маточної рідини, що залишає фільтр, і спрямування її в процес очищення. Ще іншим способом генерування окисненого потоку скидання 101 є проведення заміни розчинника на окиснену суспензію терефталевої кислоти, заміняючи частину окисненої маточної рідини і спрямовуючи її в процес очищення. Окиснена маточна рідина, отримана з способу терефталевої кислоти, може бути охолодженою до температури, що змінюється від 90 °C до 45 °C, і спрямованого на фільтр очищення, працюючий під тиском, такий як свічковий фільтр, для видалення будь-яких твердих речовин, присутніх перед спрямуванням її в перший випарник в процесі очищення. Окиснений потік скидання 101 служить як потік матеріалів, що подаються для даного способу очищення терефталевої кислоти. Окиснений потік скидання 101 містить карбонову кислоту, воду, розчинник, металевий каталізатор і домішки. Домішки включають в себе органічні броміди, кородуючі метали, побічні продукти окиснення п-ксилолу і домішки, отримані внаслідок присутності домішок в п-ксилолі. Органічні броміди можуть бути використані як промотори в реакції окиснення. Прикладами кородуючих металів є залізо і сполуки хрому, які інгібують, знижують або повністю руйнують активність металевого каталізатора. Крім каталізатора і промотору, потік маточної рідини окисника також містить побічні продукти і домішки. Ці побічні продукти і домішки виникають з незначних домішок, присутніх в потоці п-ксилолу, що подається. Інші домішки виникають через неповне окиснення п-ксилолу, що приводить до частково окиснених продуктів. Ще інші побічні продукти виходять внаслідок конкурентних побічних реакцій при окисненні п-ксилолу до терефталевої кислоти. Карбонові кислоти включають в себе ароматичні карбонові кислоти, що отримуються за допомогою контрольованого окиснення органічного субстрату. Такі ароматичні карбонові кислоти включають в себе сполуки, щонайменше, з однією карбоксильною групою, приєднаною до атома вуглецю, який є частиною ароматичного кільця, що переважно має, щонайменше, 6 атомів вуглецю, навіть більш переважно, має тільки атоми вуглецю. Відповідні приклади таких ароматичних кілець включають в себе, але, не обмежуючись цим, бензольне, біфенільне, терфенільне, нафталінове і інші злиті ароматичні кільця на основі вуглецю. Приклади відповідних карбонових кислот включають в себе, але, не обмежуючись цим, терефталеву кислоту, бензойну кислоту, п-толуїлову кислоту, ізофталеву кислоту, тримелітову кислоту, нафталіндикарбонову кислоту, 2,5-дифенілтерефталеву кислоту і їх суміші. Відповідні розчинники включають в себе, але, не обмежуючись цим, аліфатичні монокарбонові кислоти, що переважно містять 2-6 атомів вуглецю, або бензойну кислоту і їх суміші і суміші цих сполук з водою. Переважно, розчинником є оцтова кислота, змішана з водою в співвідношенні приблизно 5:1- приблизно 25:1, переважно в межах приблизно між 8:1 і приблизно 20:1, і найбільш переважно приблизно між 11:1 і приблизно 20:1. У всьому описі оцтова кислота буде згадуватися як розчинник. Однак потрібно брати до уваги, що інші придатні розчинники, такі як ті, розкриті раніше, також можуть використовуватися. На першому етапі даного способу окиснений потік скидання 101 концентрується за допомогою звичайних засобів в зоні першого випарника 120, що містить випарник, з отриманням першого потоку пари 121 і концентрованої суспензії скидання 122. Випарник працює при атмосферних умовах, або трохи перевершуючих атмосферні, як правило, приблизно від 1 атмосфери приблизно до 10 атмосфер. Потік пари 121 містить велику частину води і розчинника, і концентрований потік скидання 122 включає залишок води і розчинника, видалені з окисненого потоку скидання 101. Випарювання видаляє приблизно від 50% мас. приблизно до 85% мас. маси розчинника, присутнього в потоці 101 окисника скидання. Етап (b) піддає концентрований потік скидання 122 і потік 131, що містить воду, змішуванню в зоні 130 для отримання багатого водою концентрованого потоку скидання 132. Багатий водою концентрований потік скидання 132 збагачується водою, в якому % мас. води в багатому водою концентрованому потоку скидання 132 більше, ніж в концентрованому потоку скидання 122. Може використовуватися будь-яке обладнання, відоме в галузі техніки для змішування двох рідкотекучих потоків, що включає в себе змішування двох потоків в трубі, оснащеній внутрішнім 4 UA 113395 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 статичним міксером. У варіанті здійснення винаходу швидкістю подачі (мас/час) потоку 131, доданого в зоні 130 змішування, контролюють для регулювання масової частки води, що міститься в потоці висококонцентрованої суспензії скидання, що виходить 142, приблизно від 5,0 вагових процентів (мас.%) до приблизно 25% мас. води. Інший діапазон для регулювання вмісту води потоку 142 складає приблизно від 8,0% мас. води до приблизно 23,0% мас. води. Ще інший діапазон для регулювання вмісту води потоку 142 складає приблизно від 11,0% мас. води до приблизно 21,0% мас. води. Ще інший діапазон для регулювання вмісту води потоку 142 складає приблизно від 13,0% мас. води до приблизно 19,0% мас. води. Трубопровід між першим випарником 120 і зоною змішування 130 потрібно експлуатувати при температурі або 90 °C, або більше, для зведення до мінімуму випадання твердих речовин, що випадають з розчину в трубопроводі. Етап (С) піддає багатий водою концентрований потік скидання 132 випарюванню в зоні другого випарника 140 з отриманням другого потоку пари 141 і висококонцентрованої суспензії потоку скидання 142. Трубопровід між зоною змішування 130 і другим випарником 140 потрібно експлуатувати при температурі 80 °C або більше для зведення до мінімуму кількості твердих речовин, що випадають з розчину в трубопроводі. Зона другого випарника 140 включає, щонайменше, один випарник, працюючий в умовах вакууму. Випарювання може здійснюватися при температурі приблизно від 20 °C до приблизно 90 °C; інший діапазон складає приблизно від 30 °C до приблизно 80 °C. Поєднання випарників 120 і 140 працює так, щоб концентрувати окиснений потік скидання 101 до стану, де видаляється випарюванням приблизно від 75% мас. до приблизно 97% мас. від маси потоку 101. Інший діапазон для роботи поєднання випарників 120 і 140 призначений для концентрування окисненого потоку скидання, як представлено за допомогою потоку 101, до стану, де видаляється випарюванням приблизно від 85% мас. до приблизно 94% мас. маси потоку 101. Ще інший діапазон для роботи поєднання випарників 120 і 140 призначений для концентрування окисненого потоку скидання, як представлено за допомогою потоку 101, до стану, де видаляється випарюванням приблизно від 87% мас. до приблизно 93% мас. маси потоку 101. Етап (d) піддає впливу висококонцентрованої суспензії потоку скидання 142 і частина потоку 171, що включає воду, другої зони змішування 150 з отриманням багатої водою висококонцентрованої суспензії потоку скидання 152. Багата водою висококонцентрована суспензія потоку скидання 152 збагачена водою, в якій % мас. води в багатій водою висококонцентрованій суспензії потоку скидання 152 більше, ніж у висококонцентрованій суспензії потоку скидання 142. Може використовуватися будь-яке обладнання, відоме в галузі техніки для змішування двох рідкотекучих потоків, включаючи змішування двох потоків в трубі, оснащеній внутрішнім статичним змішувачем. Загальну масу води в потоці 171, що спрямовується в зони змішування 150 і 170 регулюють так, що співвідношення оцтова кислота:вода в потоці 172 змінюється приблизно від 0,7:1 до приблизно 1,4:1, переважно приблизно від 0,8:1 до приблизно 1,3:1, і найбільш переважно приблизно від 0,9:1 до приблизно 1,2:1. Загальна маса потоку 171 розділяється і прямує в зону змішування 150 і зону змішування 170. Масова частка потоку 171, спрямована в зону 150 змішування, може бути аж до приблизно 25% мас. Масова частка потоку 171, спрямована в зону 150 змішування, може бути аж до приблизно 50% мас. Масова частка потоку 171, спрямована в зону змішування 150, може бути аж до приблизно 75% мас. Етап (е) включає в себе фільтрування багатої водою висококонцентрованої суспензії скидання 152 в зоні фільтрування 160 з утворенням відфільтрованого матеріалу 164 і маточної рідини 163; і Етап (f) промиває відфільтрований матеріал 164 за допомогою промивальних матеріалів, що подаються 166 в зоні промивання 161 з утворенням промитого відфільтрованого матеріалу 165 і промивального фільтрату 167; і, необов'язково, збезводнює промитий відфільтрований матеріал 165 в необов'язковій зоні збезводнення 162 за допомогою газоподібного матеріалу, що подається 168 з утворенням збезводненого відфільтрованого матеріалу 169. У варіанті здійснення даного винаходу промивальний потік 166 містить воду. У варіанті здійснення винаходу зона фільтрування 160 містить, щонайменше, один пристрій розділення твердих продуктів і рідини. В іншому варіанті здійснення винаходу зона фільтрування і зона промивання можуть бути виконані в одному пристрої розділення твердих продуктів і рідини в зоні 200. Приклад таких пристроїв включає в себе, але, не обмежуючись цим, безперервні фільтри, працюючі під тиском, безперервні вакуумні фільтри, періодичні фільтри, працюючі під тиском, центрифуги і подібні пристрої. В іншому варіанті здійснення зона розділення твердих продуктів і рідини і зона промивання, і зона необов'язкового збезводнення можуть бути виконані в одному пристрої. Приклад таких пристроїв включає в себе, але, не 5 UA 113395 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 обмежуючись цим, безперервні фільтри, працюючі під тиском, безперервні вакуумні фільтри, періодичні фільтри, працюючі під тиском, центрифуги і подібні пристрої. Відповідним фільтром, працюючим під тиском, який може пристосуватися до вимог даного винайденого способу, є фільтр високого тиску BHS-FEST™, роторний барабанний фільтр високого тиску, хоча можуть використовуватися і інші фільтр-преси, які можуть здійснювати необхідні операції. Приклади інших пристроїв, які можуть використовуватися в зоні розділення 200 твердих продуктів і рідини, включають в себе, але, не обмежуючись цим, вакуумні стрічкові фільтри високого тиску, фільтр-преси, центрифуги, листові фільтри високого тиску, барабанні фільтри високого тиску і вакуумні барабанні фільтри. Фільтр високого тиску може працювати при температурі і тиску, достатньому для отримання, щонайменше, 80% витягування металевого каталізатора з розчиненої речовини маточної рідини 163. Переважно фільтр високого тиску може працювати при температурі приблизно від 25 °C до приблизно 160 °C і при тиску від 2 бар до 6 бар. Етап (g) включає змішування в третій зоні змішування 170 частини водного потоку 171 з потоком 163 маточної рідини і, необов'язково, потоком промивального фільтрату 167 з утворенням водної суміші 172. В одному варіанті здійснення винаходу зона змішування 170 містить звичайний змішувач. У варіанті здійснення винаходу потік 171, що містить воду, розділяють і спрямовують і у другу зону змішування 150 і третю зону змішування 170. Загальна маса потоку 171, спрямованого в зони змішування 150 і 170 регулюють так, що співвідношення оцтова кислота:вода в потоці 172 змінюється приблизно від 0,7:1 до 1,4:1, переважно приблизно від 0,8:1 до 1,3:1, найбільш переважно приблизно від 0,9:1 до 1,2:1. Бажаним є збереження водної суміші 172, циркулюючої за допомогою зовнішнього контуру циркуляції. Мала кількість екстракційного розчинника 181, як правило, приблизно від 1 приблизно до 10% мас., переважно менше ніж 5% мас., може додаватися в зону змішування 170, для полегшення маніпуляцій з суспензією за допомогою зменшення прилипання твердих продуктів до стінок ємностей. Це представлене за допомогою переривчастої стрілки від потоку 181 на фіг. 1. Є бажаним, але не необхідним, вплив на водну суміш 172, перед екстрагуванням, термічної обробки приблизно при 60 °C - приблизно 95 °C, інший діапазон складає приблизно від 80 °C приблизно до 90 °C, протягом приблизно від 0,5 приблизно до 4 годин, переважно приблизно від 1 приблизно до 2 годин. За допомогою цієї обробки органічні броміди взаємодіють з отриманням неорганічних бромідів, які переважно утримуються в очищеному потоці 183. Тим самим зводиться до мінімуму кількість бромвмісних сполук, що видаляються з системи разом з небажаними домішками. Термічна обробка зберігає броміди і спрощує вивільнення органічних домішок. Етап (h) включає в себе приведення в контакт екстракційного розчинника 181 з водною сумішшю 172 в зоні екстрагування 180 з утворенням потоку екстракту і очищеного потоку 183. Водну суміш 172 вводять в зону екстрагування 180, де водна суміш 172 і екстракційний розчинник 181 вступають в контакт в зоні екстрагування 180. Водна суміш 172 і екстракційний розчинник 181 змішуються з утворенням потоку екстракту, що містить розчинник, воду, органічні домішки і екстракційний розчинник, який утворить більш легку фазу, і очищеного потоку 183, що містить металевий каталізатор, кородуючі метали і воду. Потік екстракту 182 витягують як головний потік, і очищений потік 183 витягують з нижньої частини екстрактора в зоні екстрагування 180. У даному винаході один варіант здійснення зони екстрагування 180 являє собою одноступінчатий екстрактор. Екстракційний розчинник 181, що використовується в екстракторі, повинен бути по суті таким, що не змішується з водою, для зведення до мінімуму кількості органічного розчинника, розчиненого у водній фракції. У доповнення до цього, екстракційний розчинник 181 переважно являє собою азеотропний агент, який служить для полегшення витягання розчинника з органічного екстракту. Розчинники, які, як показано, є особливо придатними для використання, являють собою C1-C6 алкілацетати, зокрема н-пропілацетат, ізопропілацетат, ізобутилацетат, втор-бутилацетат, етилацетат і н-бутилацетат, хоча і інші, по суті органічні розчинники, що не змішуються з водою, які мають відповідну густину і досить низьку температуру кипіння, такі як пксилол, також можуть використовуватися. н-пропілацетат і ізопропілацетат є особливо переважними, завдяки їх відносно низькій змішуваності з водою і чудовій азеотропній поведінці. Екстрагування може здійснюватися з використанням співвідношення розчинників приблизно від 1-4 частин по масі екстракційного розчинника на частину водної суміші. Хоча екстрагування може працювати при температурі і тиску навколишнього середовища, може використовуватися і нагрівання розчинника і екстрактора приблизно до 30 °C - приблизно 70 °C, інший діапазон являє собою приблизно від 40 °C приблизно до 60 °C. Хоча потік екстракту 182 містить малі кількості металевого каталізатора і кородуючих металів, по суті весь металевий каталізатор і 6 UA 113395 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 велика частина кородуючих металів, що залишилися, містяться в більш важкій фазі, в очищеному потоці 183. Стадія (i) включає в себе розділення потоку екстракту 182 в зоні розділення 190, з отриманням потоку органічних домішок з високою температурою кипіння 192 і потоку витягнутого екстракційного розчинника 191. Потік екстракту 182 містить органічний розчинник і органічні домішки. Потік екстракту 182 може додатково містити оцтову кислоту і воду, часто - в незначних кількостях. Потік екстракту 182 може дистилюватися в зоні розділення 190, що містить звичайне обладнання для дистиляції. Звичайне обладнання для дистиляції включає в себе, наприклад, дистиляційну колону. Більша частина органічних домішок екстрагується за допомогою органічного розчинника в зоні екстрагування 180. Це відбувається тому, що органічні домішки демонструють високий рівень розчинності для органічного розчинника і, до меншої міри, для оцтової кислоти. За допомогою дистиляції більш легкої фази з екстрактора органічний розчинник випарюють, даючи можливість органічним домішкам для концентрування в потоці з нижньої частини колони. Витягнутий потік екстракційного розчинника 191 може рециклюватися в екстрактор в зоні екстрагування 180. Потік органічних домішок з високою температурою кипіння 192 видаляється у вигляді осаду з основи дистиляційної колони для випуску. У варіанті здійснення винаходу зони випарника 120, 140 і 150 працюють в безперервному режимі в протилежність періодичній роботі. У варіанті здійснення винаходу всі дії блоків (зони 120-190) здійснюються в безперервному режимі, в протилежність періодичній роботі. ПРИКЛАДИ Даний винахід може додатково ілюструватися за допомогою наступних далі прикладів його інших варіантів здійснення, хоча буде зрозуміло, що ці приклади включаються сюди виключно для цілей ілюстрації і не призначені для обмеження рамок даного винаходу, якщо тільки цього не вказано конкретно. Дані для прикладів з 1 по 5, що наводяться в таблиці 1 і фіг. 2, отримали в лабораторії. Метою цих прикладів є ілюстрація переваги додавання води до висококонцентрованої суспензії потоку скидання 142 перед фільтруванням для витягання кобальту в фільтрі. Додавання води до висококонцентрованої суспензії потоку скидання 142 приводить до зниження концентрації кобальту в потоці промитого відфільтрованого матеріалу 165, і меншій втраті кобальту в процесі скидання. Кобальт, присутній в потоці 165 не рециклюється в зону окиснення терефталевої кислоти, де кобальт діє як каталізатор. Для кожного лабораторного експерименту окиснений потік скидання 101 отримували з промислової установки, що містить приблизно 6% води і 94% оцтової кислоти. 75% маси матеріалу окисненого потоку скидання, що подається, видаляли шляхом випарювання при 120 °C в першій зоні випарника, що приводить до концентрованого потоку скидання 122, що містить приблизно 4,6% води. Концентрований потік скидання 122 з температурою 120 °C змішували безперервно в зоні змішування з різними кількостями води з температурою навколишнього середовища і потім піддавали впливу додаткового випарного концентрування при кінцевій температурі приблизно 55 °C, що приводить до висококонцентрованого потоку скидання 142, який містить воду, що змінюється приблизно від 8% мас. до 25% мас. Приблизно 92% мас. первинної маси матеріалу окисненого скидного потоку, що подається, втрачається під час випарного концентрування. Для кожного з 5 експериментів висококонцентрований потік скидання 142 розділяють на дві частини. Одна частина потоку 142 фільтрується. Інша частина потоку 142 змішується з водою, генеруючи багатий водою висококонцентрований потік скидання 152, і потім фільтрується. Це є показовим для порівняння концентрації кобальту в промитих відфільтрованих матеріалах, генерованих шляхом фільтрування концентрованої суспензії потоку скидання 142 і багатої водою концентрованої суспензії скидання 152. Фільтрування виконували на лабораторному фільтрувальному пристрої, працюючому при 2 тиску 3 бар з площею фільтрування 20 см , промивали водою і збезводнювали з допомогою N 2. У всіх експериментах приблизно 10 грамів промивки використали на кожний грам сухих твердих речовин у вологому відфільтрованому матеріалі. Щонайменше, три висновки можуть бути зроблені з експериментальних даних в таблиці 1. Перше, ясно, що концентрація кобальту в промитих відфільтрованих матеріалах 165, генерованих шляхом фільтрування багатого водою висококонцентрованого потоку скидання 152, є набагато меншою, ніж концентрація кобальту в промитих відфільтрованих матеріалах 165, генерованих шляхом фільтрування висококонцентрованого потоку скидання 142 для кожного експерименту. 7 UA 113395 C2 5 10 15 20 Друге, ясно, що додавання водного потоку 131 до концентрованого потоку скидання 122 в першій зоні змішування 130 має сильний вплив на швидкість фільтрування висококонцентрованої суспензії потоку скидання, що виходить 142, і багатої водою висококонцентрованої суспензії 152. Кількість води з потоку 171 додається у другій зоні змішування для зведення до мінімуму кількості кобальту у вологому відфільтрованому матеріалі 165. В іншому варіанті здійснення винаходу кількість води з потоку 171 додається у другій зоні змішування така, що кількість кобальту в промитому відфільтрованому матеріалі 165 є меншою, ніж 1500 масових частин на мільйон. В іншому варіанті здійснення винаходу кількість води з потоку 171 додається у другій зоні змішування така, що кількість кобальту в промитому відфільтрованому матеріалі 165 є меншою, ніж 1000 масових частин на мільйон. В іншому варіанті здійснення винаходу кількість води з потоку 171 додається у другій зоні змішування така, що кількість кобальту в промитому відфільтрованому матеріалі 165 є меншою, ніж 600 масових частин на мільйон. Третє, ясно, що швидкість фільтрування потоків 142 і 152 для кожного експерименту істотно не відрізняється. Тому навіть якщо додавання води в першій зоні змішування 130 має істотний вплив на швидкість фільтрування вихідних суспензій, додавання води у другій зоні змішування 150 не має істотного впливу на швидкість фільтрування вихідної суспензії. Мотивацією для додавання води у другій зоні змішування є генерація багатої водою висококонцентрованої суспензії скидання 152, яка при фільтруванні буде давати відфільтрований матеріал з більш низьким вмістом кобальту відносно вмісту кобальту відповідного вхідного потоку висококонцентрованої суспензії скидання 142. Таблиця 1 Експериментальні дані по фільтруванню для висококонцентрованої суспензії скидання (SCPS) з додаванням води і без в зоні змішування 153 Зона 150 Зона 153 Третій Друга зона випарник змішування № експ. 1 2 3 4 5 25 30 35 Зона 160 Зона фільтрування Зона 161 Зона промивання Потік 165 Вологий % мас. Потік відфільтроПотік Потік Потік 154 Час Потік 163 Потік Г Потік Води в 167 ваний 152 171 Заванта- фільтру- Маточна рідини 166 потоці Промиматеріал Маса Маса ження вання рідина Час проми152 вального кобальт (г) (г) (г) (сек.) (г) (г/сек) вання (SCPS) фільтрату (частин на мільйон) 7,7 % 401 0 401 16 306 25 76 133 5371 7,7 % 400 243 643 28 572 23 76 120 1351 11 % 400 0 400 13 322 31 98 150 3991 11 % 400 226 626 19 583 32 98 107 743 18 % 400 0 400 8 313 50 140 201 1484 18 % 400 152 552 12 464 46 140 198 979 20 % 400 0 400 18 351 22 65 102 1719 20 % 400 255 655 23 623 29 65 67 567 25 % 400 0 400 27 324 15 117 168 2787 25 % 400 199 599 41 566 15 117 125 591 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб обробки потоку скидання, що утворився при одержанні терефталевої кислоти, що включає: (a) упарювання окисненого потоку скидання, що утворюється в процесі одержання терефталевої кислоти, в зоні першого випарника з отриманням першого потоку пари і концентрованого потоку скидання; при цьому вказаний окиснений потік скидання містить карбонову кислоту, металевий каталізатор, домішки, воду і розчинник; при цьому вказаний розчинник містить оцтову кислоту і воду, і (b) додавання води до вказаного концентрованого потоку скидання в першій зоні змішування з отриманням багатого водою концентрованого потоку скидання; 8 UA 113395 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (c) упарювання вказаного багатого водою концентрованого потоку скидання в зоні другого випарника з отриманням другого потоку пари і потоку висококонцентрованої суспензії скидання; і (d) додавання води до вказаного потоку висококонцентрованої суспензії скидання у другій зоні змішування з отриманням багатої водою висококонцентрованої суспензії скидання, і (e) фільтрування вказаної багатої водою висококонцентрованої суспензії скидання в зоні розділення твердих продуктів і рідини з утворенням відфільтрованого матеріалу і маточної рідини; (f) промивання вказаного відфільтрованого матеріалу промивальними матеріалами, що подаються, у вказаній зоні розділення твердих продуктів і рідини з утворенням промитого відфільтрованого матеріалу і промивального фільтрату; (g) додавання води до вказаної маточної рідини в третій зоні змішування, і потім екстрагування водної суміші, тим самим утвореної, за допомогою екстракційного розчинника з отриманням потоку екстракту і очищеного потоку, що містить металевий каталізатор. 2. Спосіб за п. 1, в якому маса води, об'єднаної на етапах (d) і (g), дає в результаті вказану водну суміш на етапі (g) з масовим співвідношенням оцтова кислота:вода, що змінюється в межах від 0,7:1 до 1,4:1. 3. Спосіб за п. 1, в якому маса води, об'єднаної на етапах (d) і (g), дає в результаті вказану водну суміш на етапі (g) з масовим співвідношенням оцтова кислота:вода, що змінюється в межах від 0,9:1 до 1,2:1. 4. Спосіб за п. 1, в якому маса води, об'єднаної у другій зоні змішування етапу (d), змінюється приблизно від 5 мас. % до 25 мас. % від загальної маси води, об'єднаної у другій зоні змішування етапу (d) і третьої зони змішування етапу (g). 5. Спосіб за п. 1, в якому маса води, об'єднаної у другій зоні змішування етапу (d), змінюється в межах приблизно від 5 мас. % до 50 мас. % від загальної маси води, об'єднаної у другій зоні змішування етапу (d) і третьої зони змішування етапу (g). 6. Спосіб за п. 1, в якому маса води, об'єднаної у другій зоні змішування етапу, є достатньою кількістю, такою, що кількість кобальту у вказаному вологому відфільтрованому матеріалі складає менше ніж 1500 частин на мільйон. 7. Спосіб за п. 6, в якому щонайменше 80 % вказаного металевого каталізатора з вказаної висококонцентрованої суспензії скидання витягують за допомогою використання вказаної зони розділення у вказаній маточній рідині і сукупному промивальному фільтраті. 8. Спосіб за п. 7, в якому приблизно від 75 % до приблизно 95 % від маси вказаного окисненого потоку скидання видаляють за допомогою випарювання з вказаного окисненого потоку скидання на об'єднаних етапах (а) і (с). 9. Спосіб за п. 8, де щонайменше частину промитого відфільтрованого матеріалу спрямовують до продукту терефталевої кислоти після зони окиснення. 10. Спосіб за п. 1, в якому вказана висококонцентрована суспензія скидання має вміст води приблизно від 8 мас. % до приблизно 23 мас. %. 11. Спосіб за п. 1, в якому вказана висококонцентрована суспензія скидання має вміст води від приблизно 11 мас. % до приблизно 21 мас. %. 12. Спосіб за п. 1, в якому вказана висококонцентрована суспензія скидання має вміст води від приблизно 13 мас. % до приблизно 19 мас. %. 13. Спосіб за п. 12, в якому пристрій розділення твердих продуктів і рідини являє собою пристрій фільтрування під тиском, який працює при температурі між приблизно 25 °C і приблизно 90 °C. 14. Спосіб за п. 13, в якому вказаний пристрій фільтрування під тиском містить щонайменше один осередок фільтра, і де щонайменше один осередок фільтра акумулює щонайменше 0,25 дюйма по глибині вказаного відфільтрованого матеріалу. 15. Спосіб за п. 14, в якому щонайменше частину маточної рідини, утвореної на етапі (e), спрямовують зворотно в зону окиснення способу одержання терефталевої кислоти. 16. Спосіб за п. 15, в якому вказаний пристрій фільтрування під тиском являє собою роторний барабанний фільтр високого тиску. 17. Спосіб за п. 16, в якому час перебування у другій зоні випарювання змінюється від 30 хвилин до 180 хвилин. 18. Спосіб за п. 1, в якому потік екстракту спрямовують в дистиляційну колону для витягання екстракційного розчинника і потоку осаду, що видаляється, який містить домішки побічних продуктів окиснення. 19. Спосіб за п. 18, в якому розчинник являє собою оцтову кислоту, змішану з водою в співвідношенні 8:1 і приблизно 20:1. 9 UA 113395 C2 5 10 20. Спосіб за п. 19, в якому масу води, доданої в першій зоні змішування, варіюють для регулювання масової частки води, що міститься у вихідному потоці висококонцентрованої суспензії скидання, від 5 мас. % до 25 мас. % води. 21. Спосіб за п. 1, в якому масу води, доданої в першій зоні змішування, варіюють для регулювання масової частки води, що міститься у вихідному потоці висококонцентрованої суспензії скидання, від 10 мас. % до 20 мас. % води. 22. Спосіб за п. 1, в якому масу води, доданої в першій зоні змішування, варіюють для регулювання масової частки води, що міститься у вихідному потоці висококонцентрованої суспензії скидання, від 13 мас. % до 18 мас. % води. 23. Спосіб за п. 1, в якому масу води, доданої в першій зоні змішування, варіюють для регулювання масової частки води, що міститься у вихідному потоці висококонцентрованої суспензії скидання, від 8 мас. % до 23 мас. % води. 24. Спосіб за п. 18, в якому розчинник являє собою оцтову кислоту, змішану з водою в співвідношенні між приблизно 11:1 і приблизно 20:1. 10 UA 113395 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11