[發明專利]采用增強的能量回收法制備二羧酸

有效

• 申請號: 200980143798.2
• 申請日: 2009-10-22
• 公開（公告）號: CN102203044A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 雷蒙德·埃爾伯特·福格爾三世;羅納德·布福德·謝潑德;蒂莫西·阿蘭·厄普舍;阿蘭·喬治·旺德斯
• 申請（專利權）人: 佩特洛泰梅克斯集團股份公司
• 主分類號: C07C51/265
• 分類號: C07C51/265;C07C63/26;C07C63/15
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 金鮮英;鐘海勝

背景技術

已知通過使反應廢氣通過至少一個冷卻、吸收和/或蒸餾裝置以產生液化的回收溶劑而從該反應廢氣中回收主要量的汽化溶劑。通常希望使從反應廢氣中回收含有至少一個烴基鍵的汽化化合物(本文中稱作“烴基化合物”、“揮發性有機化合物”和“VOC”)最大化。

已知使用至少一個蒸餾裝置從回收的溶劑中去除過量的水，所述的水由于pX的部分氧化而大量共產生。已知有多種使用源自部分氧化pX的能量用于運行蒸餾裝置所需要的至少一部分能量輸入的設計。

術語“TPA生成水”在本文定義為每千克商業純pX進料0.340千克水。根據化學計量式：pX+3O₂產生TPA+2H₂O，其來自于由pX形成TPA的預期反應。盡管商業純pX內存在少量雜質并且少量pX氧化不足和/或過度氧化，但是現代制造設施產生了包含極低量雜質的商業純pX并將這種進料以極高產率轉化成粗制和/或精制的TPA。優選地，基于商業純pX進料的質量除以分子量106.16克/摩爾，粗制和/或精制的TPA固體產物的總產率是至少約96或97、或98或99摩爾百分數。優選地，該商業純pX進料包含至少約0.990、或0.995、0.997、或0.998質量分數的pX。

還已知有與回收汽化溶劑進行各種組合的從部分廢氣中回收能量(包括熱能和機械軸功)。一種用于能量回收的已知方法是使用至少一部分的廢氣使工作流體例如水或戊烷沸騰以產生蒸氣。這種蒸氣用來將熱傳輸至另一用戶，或該蒸氣減壓通過膨脹機(一般是渦輪膨脹機)以產生軸功輸出。來自渦輪膨脹機的能量回收可以直接轉化成機械功，如驅動供氣壓縮機或其他運動機器，或通過驅動連接至電力分配和消費網絡的旋轉式發電機來轉化成電力。

另一種用于能量回收的已知方法是使至少一部分包含雙氮的廢氣通過渦輪膨脹機。來自渦輪膨脹機的能量回收可以直接轉化成機械功，如驅動供氣壓縮機或其他運動機器，或通過驅動連接至電力分配和消費網絡的旋轉式發電機來轉化成電力。

還已知有將廢氣中大部分的蒸氣形式水輸送至熱氧化性分解裝置(thermal?oxidative?destruction?means，TOD)，在所述裝置中將有害氣體和VOC污染物，例如一氧化碳、乙酸、乙酸甲酯、對二甲苯和甲基溴轉化成環境可接受的排放物，例如水蒸汽和二氧化碳。某些常規系統公開了從對二甲苯氧化反應器中排出蒸汽形式的“反應水”至用于除去有害污染物的熱分解裝置中。

發明內容

本發明人已經發現現有技術中未構思的優選實施方式。本發明的實施方式可以提供從某些氧化反應介質的反應廢氣中回收更多量的軸功率，無論是用于發電機或直接用于機械用途；和/或排出甚至比TPA生成水更多量的水蒸汽；和/或自維持(自供燃料)式TOD。本發明的某些施方式甚至可以提供有效不產生液態廢水的pX-至-TPA-至-PET聯合設施。

在優選的實施方式中，本發明包括將基本上所有的氧化反應廢氣，包括含有pX進料和間二甲苯(mX)進料的初級和次級氧化反應器源，通過共享的溶劑回收蒸餾系統，隨后通過過加熱工序，然后通過包含級間加熱以產生更多量軸功的2級渦輪膨脹機。這種配置允許輸出超過工藝空氣壓縮機以及工藝液體和漿料泵的消費量的電力。來自渦輪膨脹機加熱器中的冷凝物的閃蒸氣被用于TPA工藝的另一部分中。在該渦輪膨脹機后，部分水蒸汽從氧化反應廢氣中被冷凝出來以提供用于各種工藝用途的液態水；并且其余量的水蒸汽剩余在廢氣中，該廢氣被送至TOD裝置。任選地，使用直接燃料燃燒而非蒸氣加熱來加熱廢氣以在渦輪膨脹機內產生過熱。任選地，渦輪膨脹機的出口壓力因在廢氣通過冷凝器裝置和液體分離裝置后再壓縮該廢氣而降低。

另外，以下實施方式對于本發明方法的其他方面是優選的：

●優選足夠的可燃燒燃料值留在廢氣中，從而在TOD、優選蓄熱式熱氧化器(RTO)中廢氣的環境削減是基本上自加熱的，更優選徹底自加熱的，無需添加在反應廢氣中不存在的燃料。甚至更優選是大量的這種可燃燒燃料值來自乙酸甲酯(MeOAc)，其是在乙酸中氧化pX的已知副產物。本發明人已經發現如何保持足夠低地生成乙酸甲酯，從而與添加購買的燃料至RTO相比，分離乙酸甲酯和通過水解回收乙酸內容物的大量資本和運行成本不是合理的。

●冷凝水經常由提供環境空氣至TPA氧化反應器的壓縮系統中的環境水蒸汽形成，并且這種水潛在地被潤滑劑和密封流體污染。優選允許這種冷凝的環境進入TPA工藝液體，例如作為洗滌器用水、淬冷水、回流水，或用作公用水，例如作為冷卻塔補充水，而非直接送至液態廢水處理設施。