[發明專利]粗化學品結晶器

有效

• 申請號: 201310174335.0
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN104147807B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 琳內·夏普;海賽姆·優素福
• 申請（專利權）人: 英威達紡織（英國）有限公司
• 主分類號: B01D9/02
• 分類號: B01D9/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 陳平

技術領域

本發明涉及化學品結晶器的設計，尤其是對苯二甲酸(TA)結晶器的設計，以避免結晶器內組件的侵蝕/腐蝕和結垢。

背景技術

使用結晶器用于化工產品從粗化學品的結晶，所述結晶器包括：具有內壁的結晶器容器；在給定方向旋轉的具有葉輪的攪拌器；擋板，其中所述擋板位于攪拌器的外緣與結晶器內壁之間；和進料管，所述進料管用于進料包含粗化學品的流。

在設備年度關閉的過程中，注意到結晶器的特定部分顯示侵蝕的信號，如果不對其進行處理，則具有導致災難性故障的威脅。

金屬表面的侵蝕是其中將金屬層移除導致壁減薄的復雜過程。存在多于一種作為造成侵蝕的原因的機制。據信它是物理(結晶對容器壁的摩擦和沖擊)和化學品侵蝕(腐蝕)的組合。結晶的沖擊和表面摩擦建立小的裂縫，工藝流體進入其中并且腐蝕表面之下的金屬。這形成將由結晶的連續沖擊和摩擦移除的金屬的疏松層，從而顯露新的金屬層，借此整個過程再次重復。

在這種情況下，采用對苯二甲酸作為化工產品的實例。

提純的對苯二甲酸在兩階段過程中制備。在第一階段氧化設備中，粗對苯二甲酸(CTA)通過對二甲苯在溶劑(例如，乙酸和水)中使用均相催化劑的空氣氧化制備。

粗對苯二甲酸中的主要雜質是4-羧基苯甲醛，即一種反應中間體和對苯二甲酸前體。這以約1000-4000ppm或約2500-3500ppm的濃度存在于CTA中。CTA中存在的其他中間體和污染物包括對甲苯甲酸和貢獻顏色的有機化合物(有色化學品)如2，6-二羧基芴酮。以下參考文獻詳細描述PTA和CTA中存在的有色化合物的范圍：美國專利號4,626,598；美國專利號3,850,983；和美國專利號4,833,269。這些有色化合物在氧化反應器中形成。一些有色化合物保留在溶液中并且經由副產物排放路徑從氧化過程中移除，但顯著比例沉淀在CTA結晶中并且在CTA中轉移至該工藝的純化階段。

歸因于雜質的水平，粗對苯二甲酸(CTA)不適合于制備聚酯產品。主要雜質是來自對二甲苯氧化的中間體并且包括4羧基苯甲醛(4CBA)，對甲苯甲酸(p-TA)和有色物質。CTA為99.7％純度，但必須被提純為提純的對苯二甲酸(PTA)，其為大約99.98％純度，以作為合適的進料。

制備過程的第二階段是在水溶液中CTA通過催化氫化的純化。典型地，將CTA在高壓(70-90巴(a))和高溫(275-290℃)下溶解在水中，并且在負載在碳上的鈀的固定床催化劑上氫化。在氫化過程中，主要雜質4-羧基-苯甲醛(4-CBA)反應為對甲苯甲酸(p-TA)。同樣，將多種有色化合物氫化。有色化合物的實例是2，6-二羧基芴酮，并且其轉化為2，6-二羧基芴。雖然這對于PTA中的顏色有一些貢獻，但是它比CTA中存在的2，6-二羧基芴酮顏色淡。

將所得到的溶液當使其通過四至六個結晶器的系列時冷卻，其中大部分的對甲苯甲酸保留在溶液中并且純化的對苯二甲酸(PTA)結晶。

雜質與對苯二甲酸(TA)共結晶，因此必須將TA粉末完全溶解在溶劑中，之后可以對雜質進行化學處理。在PTA制備過程中，將TA溶解在水中并且雜質與氫在催化劑的存在下反應。

氫化反應將雜質有效地轉化為更可溶的或無色的形式，其在隨后的結晶化階段中保持溶解在水相中。TA和4CBA兩者在水中都極不可溶，但p-TA更加可溶。將p-TA和其他無色形式在來自初級固/液分離階段的水性母液中從設備排出。

結晶化階段的主要目的是逐漸地降低氫化反應器產物的壓力和溫度，以使得可以通過固-液分離工藝分離PTA結晶。

氫化反應器通過經由用于控制氫化反應器中的壓力的減壓閥排放至結晶器中的管連接至第一純化結晶器。

將氫化反應器液在約270-290℃至約200-270℃閃蒸至第一結晶器中。這導致在結晶器的入口處3相混合物的產生，其中PTA結晶占漿液的10-35％(w/w)。

注意到結晶器的特定部分在液體進料點附近顯示侵蝕的信號，如果不對其進行處理，可能導致災難性故障。

將所討論的至結晶器的進料管線設計為通過容器一側注入的液體進料管，其中它沖擊至護罩(shroud)上；焊接至具有進料口的容器的內壁的管的一半位于護罩內的中心。護罩的設計將閃蒸的進料引導至兩側并且遠離攪拌器軸和攪拌器，以避免對容器攪拌器的損壞。然而，使用護罩的該設計導致流動被引導向護罩出口附近的容器壁并且導致這些區域中的侵蝕。據推斷從護罩以高速噴出的液體導致對于壁的過度剪切應力和壁隨后的侵蝕。