TWI225804B - Process for recovering crystals from a slurry - Google Patents

Description

1225804 五、 發明說明（1 ) 本 發明係關於一種自漿料中回收結晶的 方 法 其 係 用 於 各 種有機化學產物的製程中，例如以對 二 甲 苯 的 液 態 氧 化法來生產對酞酸的方法。 先 前技藝說明 當 對酞酸係以對二甲苯的液態氧化法來 生 產 時 所 形 成 之 對酞酸將在母液中結晶，並且會形成 含 有 對 酞 酸 晶 體 的 漿料。粗製對酞酸係藉著自漿料中回 收 結 晶 而 獲 得 的 〇 當所得之粗製對酞酸被溶解，並且藉 由 如 氧 化 處 理 和 還 原處理的方式來進行純化處理，並且 經 純 化 的 對 酞 酸 已 結晶時，可獲得含結晶的漿料。 上 述漿料的兩種處理方法中，最常使用 以 批 式 操 作 方 式依 序進行抽氣過濾、沖洗、抽氣過濾以 及 濾 餅 碎 裂 之 旋 轉 (Rotary)式真空過濾機（以下稱爲RVF)來 進 行 白 漿 料 回 收 晶體的程序。 在 RVF的操作中，抽氣過濾、沖洗、抽 氣 •iJHL 過 濾 以 及 濾 餅 碎 裂係依序進行操作，此時圓柱狀的濾 材係在 轉 動 〇 然 而 ，RVF操作卻很難在長時間下連續操 作 因 爲 濾 材 會 在 連續操作的過程中被阻塞。 發 明 槪沭 本 發明之目的係提出一種能長時間連續 回 收 結 晶 的 方 法 5 而不會在以RVF自漿料中回收結晶時 發 生 濾 材阻 塞 的現 象。 在 經過本發明人針對具有上述問題之RVF 做 了 密 集 的 硏 究 之後，結果發現可以藉由供應一種與 -3- 溶 劑 具 有 相 同 1225804 五、發明說明（2) 組成之蒸氣做爲R V F之濾餅碎裂步驟中所用的吹氣，以 利於濾餅的碎裂，因而使得RVF的操作可以在長時間下 連續操作。基於此發現而得以完成本發明。 本發明提供了一種自漿料中回收結晶的方法，其包括 將一種包含晶體和溶劑的漿料供應至旋轉式真空過濾機 中，並且藉著圓柱狀濾材轉動的方式，依次進行抽氣過 濾、沖洗、抽氣過濾以及濾餅碎裂，其中並供應一種與溶劑 具有相同組成的蒸氣，用來做爲碎裂濾餅的吹氣。 眉__式簡單說明 第1圖所示爲RV F的剖面圖。第2圖所示係本發明回 收結晶方法之較佳實施例的流程圖。 在圖中所示數字的意義如下：1 ·· RVF(旋轉式真空過爐 機）；2 :外殻；3 ;濾材；4 ··漿料；5 :過濾區；6 :濾 液；7 :氣體；8 :抽氣區；9 :濾餅；10 :洗液管；1 1 : 沖洗區；12 :除液區；13 :集液區；14 :吹氣區；15 : 密封處；1 6 :碎裂區；1 7 :吹氣供應管；1 8 :漿料供應 管；19 :屏障；20 :漿料循環處；21 :濾餅排出處； 22 :漿料槽·，23 :泵；24 ··泵；25 :濾液槽；26 :泵； 27 :冷卻器；28 :水氣分離器；29 :真空泵；30 :以液 體密封之分離器；3 1 ··水氣分離器；32 :溶劑蒸氣供應 管線；33 :閘門；34 :閘門；35 :乾燥機；36 :產物出口。 本發明詳細敘述 以下將參考附圖對本發明做更進一步的詳細說明。 在第1圖所示的剖面圖中，具有水平圓柱狀之濾材3係 1225804 五、發明説明（3) 安裝於RVF 1的外殻2中，並且可使得濾材3得以旋轉。 濾材3的下半部係侵入置於外殼2底部之漿料4中，並且 形成過濾區5。在過濾區5的內側則形成了會吸入濾液6和 吹氣7的抽氣區8。 在濾材3的上半部，用來沖洗濾餅9的一對洗液管1 〇係 以彼此面對的方式來安裝。在相對於洗液管1〇的適當位 置，可在濾材3上方形成沖洗區11和除液區1 2，而在這些 區的內側則是形成了集液區1 3。 在濾材的內側係安排了用來碎裂濾餅9的吹氣區1 4，以 及密封處1 5。濾材3的相對部分爲碎裂區1 6。在碎裂區1 6 的內側係與吹氣供應管1 7相連接，該管係供應非冷凝氣體 (例如氮）與溶劑蒸氣混合所得之吹氣。 須被RVF 1處理的漿料係經由漿料供應管1 8供料。屏障 1 9的安置是爲了維持漿料的液面位置。自屏障1 9溢流出的 漿料可自漿料循環處20排放出來，並且自濾餅排出處21 排放濾餅。 在第2圖所示的流程圖中，被處理的漿料係藉由泵23將 漿料槽22中的漿料供料至RVF 1的漿料供應管1 8中，且 自漿料循環處20排放及循環回收。集液區1 3的洗液係藉 由泵24排放至系統外。 在第1圖中，來自抽氣區8的濾液和吹氣被傳送至濾液 槽25，並且濾液係藉由泵26排放至系統外。在濾液槽25 的上半部裝有一個冷卻器27。藉由水氣分離器28可將冷卻 氣體自水氣中分離出來，然後再藉由真空泵9排放出去。 1225804 五、發明説明（4) 在真空泵9的出口處，置有以液體密封的分離器30及水氣 分離器3 1，由真空泵29所排出的氣體被用來做爲RVF中 的吹氣。 在RVF 1中碎裂的濾餅係經過閘門33和閘門34自第1 圖中所示的濾餅排出處21取出，並以乾燥機35予以乾 燥，而在產物出口 3 6處回收成結晶（產物）。 在回收結晶的方法中，漿料槽22中所存的漿料係以泵23 供料至RVF 1的底部，並且在濾材旋轉的狀態下，依序進 行抽氣過濾、沖洗、抽氣過濾和碎裂（吹氣）。這些程序將 在下文中做更明確的描述。 藉著真空泵29經由抽氣區使得旋轉鼓內側的壓力低於外 側。結果使得供料至RVF 1底部的漿料經過旋轉濾材3而 過濾。漿料4中的結晶將被濾材3攔阻，形成濾餅9，並且 向上移動。一部分的漿料4自屏障1 9溢流而出，並且經過 漿料循環處20而回收至漿料槽22中。 濾餅9係在沖洗區1 1以洗液管1 0所噴出的洗液來進行 沖洗，在除液區1 2中與洗液分離，並且向下移動。在碎裂 區16，將吹氣供應至吹氣供應管17中，並且在吹氣區14 中將吹氣吹過濾材，濾餅9就碎裂了。濾餅9已碎裂的濾 材3區仍進一步向下移動，並且再次到達過濾區5。 在抽氣區8所抽取的濾液6和吹氣7係被傳送至濾液槽 25，並且藉由泵26將濾液6排放至系統外。 在碎裂區1 6中碎裂的濾餅9係經過閘門33和閘門34自 第1圖中所示的濾餅排出處2 1取出，並以乾燥機3 5予以 1225804 五、發明説明（5) 乾燥，而在產物出口 36處回收成結晶（產物）。 本發明的重點在於將供應溶劑蒸氣供應管線32與出自 水氣分離器3 1的吹氣管線相連接，以及供應與溶劑組成 相同的蒸氣。當漿料4的母液爲水時，所謂與溶劑組成相 同的蒸氣當然就是指水蒸汽。當漿料4的母液爲含水醋酸 時，含水蒸汽之醋酸蒸氣的量須使得其組成接近母液的組 成，而此蒸氣以具有與溶劑相同的組成爲宜。然而，也可 使用水蒸汽或是醋酸蒸氣。 在生產對酞酸的一般裝置中，有一或多個結晶槽置放於 漿料槽22的上游。在結晶槽中，藉由快閃蒸發的方式來降 低漿料的溫度。由快閃蒸發所形成的蒸氣較好是能經由溶 劑供應管線32供應。 藉著經由溶劑供應管線32來供應與溶劑組成相同蒸氣的 方式，結果可使得濾材得以免於被阻塞，因此可以長時間 進行連續操作。雖然造成這項結果的原因仍未能被完全了 解，但是應與以下幾種效應的綜合結果有關。 第一個效應是，供應與溶劑相同組成之蒸氣將會造成吹 氣體積的增加。結果使得碎裂區1 6中的結晶能完全碎裂。 由於經由溶劑供應管線32所供應的溶劑蒸氣在被用來做爲 吹氣之後經由抽氣區被移送到濾液槽25中，使得真空栗29 處理的氣體量只會受到吹氣體積增加效應的些微影響，這 是因爲供應了具有與溶劑相同組成的蒸氣的緣故。 第二個效應是，藉由供應溶劑蒸氣而使得吹氣的濕度提 高。結果使得結晶阻塞濾材的現象得以抑制。此外，殘留 -Ί· 1225804 五、發明説明（6) 在吹氣中的少量溶劑水氣可以去除黏附在濾材上的微小結 晶。 第三個效應是，吹氣的溫度受到具有與溶劑相同組成之 蒸氣供應的影響而升高。由於吹氣的升溫，可預期得到碎 裂更完全的結果。 如下文中的實例所示，當具有與溶劑相同組成之蒸氣混 入吹氣中時，濾餅排出處2 1中結晶裡的潮濕成份含量會因 而降低。這是先前未預期到的效應。 由於經由溶劑供應管線32所供應的溶劑蒸氣在被用來做 爲吹氣之後經由抽氣區被移送到濾液槽25中，使得真空泵 29處理的氣體量只會受到吹氣體積增加效應的些微影響， 這是因爲供應了具有與溶劑相同組成的蒸氣的緣故。 由於在與具有和溶劑相同組成之蒸氣混合之後及到吹氣 區1 4之前，溫度會下降，因此可能會形成水氣。然而，在 真實進行長時間操作時未曾發現什麼問題。溶劑蒸氣溫度 的降低可藉著將連接到RVF的管線予以絕熱處理的方式來 抑制。 如上所述，本發明方法可用於回收粗製酞酸和純化酞酸 的結晶。此方法也可用於回收芳香羧酸（如異酞酸和萘二 羧酸）製程漿料中的結晶，該製程係在高溫高壓下於含有 觸媒成份之溶劑中以分子氧進行芳香烴類的氧化反應。 如同參考以下實例中所示，藉著以具有與溶劑相同組成 之蒸氣做爲碎裂濾餅用之吹氣，本發明之方法可避免濾材 阻塞，以及長時間自漿料有效的連續回收結晶。 1225804

五、發明説明（7) 由於在本發明中所供應具有與溶劑相同組成之蒸氣在被 用來做爲碎裂濾餅的吹氣之後將經由抽氣區被移送到濾液 槽中，蒸氣可以溶劑的形態被回收，並且吹氣體積的增加 對於真空泵的氣體處理量並無影響。此外，回收結晶的品 質會隨著吹氣體積的增加而改善。 本發明之自漿料中回收結晶的方法可用於許多方法，例 如依液相氧化反應來生產芳香羧酸的方法。 實施例 以下將參考幾個實例來對本發明做更明確的說明。然而 ，本發明並不限於這些實例。 實施例1 將在含水醋酸中的對酞酸漿料（對酞酸含量爲32重量％， 溫度爲89°C)依照第1和2圖中所示之方法來進行處理，並 且回收粗製的對酞酸，此漿料係獲自粗製對酞酸的商業生 產裝置，其係使對二甲苯與空氣在觸媒（包含鈷、錳和溴） 存在的情況下進行氧化反應而得。使用氮氣做爲吹氣，並 且藉由快閃蒸發使置放於漿料槽22上游之結晶槽中形成的 快閃蒸氣（醋酸蒸氣和水蒸汽的混合物），經由溶劑蒸氣供 應管線32，以780公斤/小時的速率供應。濾材3被阻塞之 前所持續的操作時間爲3 1 0小時。將濾餅排出處2 1所取出 的濃餅在11 0°C的溫度下乾燥4小時，所得到因乾燥而減輕 的重量爲9.8%。 比較實例1 除了未將快閃蒸氣經由溶劑蒸氣供應管線32供應之後， 1225804 五、發明説明（8) 進行與實施例1相同之程序，亦即單獨使用氮氣做爲吹氣 。結果濾材3被阻塞之前所持續的操作時間爲24小時。將 濾餅排出處2 1所取出的濾餅在11 (TC的溫度下乾燥4小 時，所得到因乾燥而減輕的重量爲11.3%。 實施例2 將在含水醋酸中的異酞酸漿料（異酞酸含量爲30重量％， 溫度爲85°C)依照第1和2圖中所示之方法來進行處理，並 且回收粗製的異酞酸，此漿料係獲自粗製異酞酸的商業生 產裝置，其係使間二甲苯與空氣在觸媒（包含鈷、錳和溴） 存在的情況下進行氧化反應而得。使用氮氣做爲吹氣，並 且藉由快閃蒸發使置放於漿料槽22上游之結晶槽中形成的 快閃蒸氣（醋酸蒸氣和水蒸汽的混合物），經由溶劑蒸氣供 應管線32，以200公斤/小時的速率供應。濾材3被阻塞之 前所持續的操作時間爲230小時。將濾餅排出處2 1所取出 的濾餅在11 〇°C的溫度下乾燥4小時，所得到因乾燥而減輕 的重量爲10.4%。 比較實例2 除了未將快閃蒸氣經由溶劑蒸氣供應管線32供應之後， 進行與實施例2相同之程序，亦即單獨使用氮氣做爲吹氣 。結果濾材3被阻塞之前所持續的操作時間爲1 8小時。將 濾餅排出處2 1所取出的濾餅在1 1 0°C的溫度下乾燥4小 時，所得到因乾燥而減輕的重量爲12.1%。 符號之說明 1....旋轉式真空過濾機 -10- 1225804 五、發明説明（9) 2. ...外殻 3. ...濾材 4. ...漿料 5. ..過濾區 6. ..濾液 7·· ..氣體 8·· ..抽氣區 9.· ..濾餅 10 ..洗液管 11. ..沖洗區 12. ..除液區 13. ..集液區 14. ..吹氣區 15. ..密封處 16. ..碎裂區 17·. ..吹氣供應管 18·. •漿料供應管 19·· .水壩 20·. •漿料循環處 21·· .濾餅排出處 22.· .發料槽 23·· •泵 24.. .泵 25·· .漿液槽 -11- 1225804 五、發明説明（1G) 26…泵 27.. .冷卻器 28.. .水氣分離器 29.. .真空泵 30.. .以液體密封之分離器 31.. .水氣分離器 32.. .溶劑蒸氣供應管線 33…閘門 34…閘門 3 5...乾燥機 3 6...產物出口 -12-

Claims (1)

1225804 83. 4. η π 六、申請專利範圍 第9 0 1 1 6 2 3 4號「自漿料回收結晶之方法」專利案 (93年4月9日修正本） 六申請專利範圍： 1 · 一種自漿料回收結晶之方法，其包括將一種包含結晶 和溶劑的漿料供應至旋轉式真空過濾機中，並且藉著圓 柱狀濾材的轉動的方式，依次進行抽氣過濾、沖洗、抽 氣過濾以及使濾餅碎裂，其中並供應一種與溶劑具有相 同組成做爲使濾餅碎裂的吹氣用之蒸氣。 2 ·如申請專利範圍第1項之自漿料回收結晶之方法，其 中化學反應係使用溶劑和快閃蒸氣在升壓的狀況下進 行，快閃蒸氣係獲自在減壓下之反應產物液體，並且供 應具有與溶劑相同組成之快閃蒸氣來做爲碎裂濾餅用之 吹氣。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之自漿料回收結晶之方 法’其中在藉由高溫高壓下於含有觸媒成份之溶劑中以 分子氧進行芳香烴類的氧化反應來生產芳香羧酸的方法 中’經過包括降低反應產物液體溫度的結晶步驟之後， 形成了含有芳香羧酸結晶之漿料，並且以旋轉式真空過 濾機來分離漿料中的芳香羧酸結晶，其中具有與溶劑相 同組成之快閃蒸氣係供應用來做爲碎裂濾餅之吹氣。 4 ·如申請專利範圍第3項之自漿料回收結晶之方法，其 中在包括以分子氧在含有觸媒成份的溶劑中氧化對二甲 .苯的方法中，含水醋酸係用來做爲氧化反應的溶劑，並 1225804 六、申請專利範圍 且粗製對酞酸的結晶係以供應降低氧化液體壓力所得之 快閃蒸氣做爲旋轉式真空過濾機之吹氣的方式來進行回 收0