Способ и устройство для выделения ароматической карбоновой кислоты из ее суспензии в растворителе

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКОЙ КАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ЕЕ СУСПЕНЗИИ В РАСТВОРИТЕЛЕ Способ выделения ароматической карбоновой кислоты из ее суспензии в растворителе,включающий следующие стадии: (a) разделение суспензии на отдельные потоки и подачу каждого из указанных отдельных потоков на соответствующие барабанные пресс-фильтры таким образом,что указанные отдельные потоки проходят через фильтры параллельно; и (b) пропускание газа через барабанные пресс-фильтры последовательно в незамкнутой системе.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ДЭЙВИ ПРОУСЕСС ТЕКНОЛОДЖИ ЛИМИТЕД (GB) Настоящее изобретение относится к способу и аппаратуре для производства ароматических карбоновых кислот, в частности терефталевой или изофталевой кислоты. Более конкретно, оно относится к способу извлечения из суспензии ароматических карбоновых кислот, таких как терефталевая или изофталевая кислота. Еще более конкретно, оно относится к способу, в котором поглощение газа уменьшено и/или получаемый фильтрационный кек ароматической карбоновой кислоты содержит меньшее количество влаги, чем в способах и на аппаратуре предшествующего уровня техники. Термин "газ" включает пары и относится к газу, который используют для повышения давления в зоне разделения твердых веществ на производстве. Обычно сырую терефталевую кислоту получают окислением п-ксилола. Окисление проводят в присутствии катализатора с использованием уксусной кислоты в качестве растворителя. Затем раствор охлаждают ступенчато для кристаллизации терефталевой кислоты. Далее кристаллы терефталевой кислоты отделяют от растворителя - уксусной кислоты - обычно с помощью вакуум-фильтров. Отделенные кристаллы затем сушат для удаления остаточной влаги. Затем сырую терефталевую кислоту очищают. Традиционно для этого используют центрифуги под давлением. Однако вместо традиционных центрифуг можно использовать барабанный пресс-фильтр. Примеры использования таких фильтров можно найти в патентной заявке GB1008412.7 от 20 мая 2010 г. Изофталевую кислоту получают окислением в присутствии катализатора, такого как кобальтмарганцевый катализатор. Остальная часть способа выделения и очистки аналогична описанной выше для терефталевой кислоты. Другие ароматические карбоновые кислоты обрабатывают аналогично. Для простоты будут рассмотрены способы предшествующего уровня техники в применении конкретно к терефталевой кислоте, но понятно, что комментарии относятся в равной степени к другим ароматическим карбоновым кислотам. Использование барабанных пресс-фильтров имеет преимущества по сравнению с традиционными системами. Например, они более надежны, чем традиционные центрифуги, работающие под давлением,и поэтому требуют меньше ухода, что уменьшает простои и стоимость обслуживания. Следующим преимуществом использования барабанных пресс-фильтров является то, что они могут работать при более высоком давлении, чем традиционные вакуум-фильтры и центрифуги, работающие под давлением. Это позволяет получать более сухой фильтр-кек терефталевой кислоты, что уменьшает подаваемый поток для сушки на стадии разделения и, таким образом, улучшает экономику системы. Другая выгода от использования барабанных пресс-фильтров заключается в том, что можно использовать более эффективную систему промывки фильтр-кека, в которой получают кек с меньшим количеством примесей, чем это было возможно в системах предшествующего уровня техники. Кроме того,такие пресс-фильтры легче в обращении, чем центрифуги предшествующего уровня техники, так как они вращаются медленнее. Еще одним их преимуществом является то, что они обеспечивают большую гибкость процесса, так как перепад давления и скорость вращения можно установить такими, чтобы оптимизировать выход продукта и/или рабочие условия. Для получения значительной производительности в промышленном способе окислительного производства терефталевой кислоты используют несколько барабанных пресс-фильтров. Они работают параллельно, так что поток продуктов реакции окисления разделяют на отдельные потоки, которые подают на фильтры. Хотя обычно используют два параллельных фильтра, число фильтров зависит от производительности завода и идеологии производства. При работе барабанного пресс-фильтра перепад давления между фильтруемой массой и внутренней частью барабана устанавливается с помощью потока газа. Скорость газового потока зависит от размеров фильтра и рабочих условий, таких как температура, давление, перепад давления, пористость фильтр-кека и его желательная остаточная влажность. Как показано выше, термин "газ" включает не только газы, которые могут быть, например, одним или несколькими инертными газами, азотом, кислородом, диоксидом углерода, монооксидом углерода и т.п., но также пары, такие как водяной пар и/или технологический пар, и тогда этот термин следует трактовать соответственно. Способ предшествующего уровня техники показан схематически на фиг. 1. Суспензию терефталевой кислоты в растворителе подают на линию 1 через нагнетающий насос 2 фильтра и линии 3 и 4 к фильтрам 5 и 6 соответственно. Таким образом, эти фильтры работают параллельно. Газ подают на линию 7 и по линиям 8 и 9 к фильтрам 5 и 6 соответственно. Отходящий газ, который использовали для отделения влажного кека от фильтровальной ткани, отводят из линии 7 и подают на линии 17 и 18 к барабану фильтров 5 и 6 соответственно. Отделенный фильтр-кек снимают с фильтра 5 и подают на линию 10, а фильтр-кек с фильтра 6 подают на линию 11. Маточный раствор и газ отводят из фильтра 5 на линию 12 и пропускают в сепаратор 13. Маточный раствор и газ отводят из фильтра 6 на линию 14 и также пропускают в сепаратор 13. Отделенный маточный раствор удаляют на линию 15 и газ на линию 16. Давление газа из сепаратора должно быть таким же, как в последнем кристаллизаторе. В результате этого способа достигают содержание влаги примерно 12-14%. Понятно, что при использовании технологического газа поток, подаваемый в барабанные фильтры под давлением, составляет лишь часть общего газового потока, который в противном случае уходит из зоны реакции окисления на заводе и направляется в турбодетандер для утилизации энергии. При использовании водяного пара поток, подаваемый в барабанные фильтры под давлением, составляет часть потока, направляемого на паровую турбину для утилизации энергии. Таким образом, чем больше газа требуется для фильтров, тем меньше газа направляют в устройство для утилизации энергии и, следовательно,тем меньше энергии можно утилизировать. При попытке решить эту проблему традиционно работали с газовым циклом для пресс-фильтра в замкнутой системе. Т.е. газ, отделенный в сепараторе, возвращают обратно и подают на фильтры. Хотя технологический газ является востребованным, обычно его бывает сравнительно немного. В то время как такое решение проблемы минимизирует потребность системы фильтров в газе и потери потока газа, направляемого на утилизацию энергии, замкнутая система требует значительного количества разнообразного оборудования, включая сепараторы газ/жидкость, холодильники для пара и компрессоры, что увеличивает капитальные затраты и эксплуатационные расходы на систему. Поэтому желательно предложить систему, которая удовлетворяет требованиям минимизации потребления газа и, следовательно, повышает до максимума уровень утилизации энергии, но не имеет недостатков, связанных с высокой стоимостью оборудования для работающей в настоящее время замкнутой системы. Было установлено, что если несколько пресс-фильтров работают таким образом, что газ пропускают от одного фильтра к другому, т.е. газ проходит последовательно, а суспензию подают на фильтры параллельно, то можно решить проблемы, которые имели конструкции предшествующего уровня техники. Это следует понимать так, что при таком способе суспензию подают на фильтры параллельно, а газ подают на фильтры последовательно по типу незамкнутой системы. Таким образом, согласно настоящему изобретению предложен способ выделения ароматической карбоновой кислоты из ее суспензии в растворителе, включающий:(a) разделение суспензии на отдельные потоки и подачу каждого из указанных отдельных потоков на соответствующие барабанные пресс-фильтры таким образом, что указанные отдельные потоки проходят через фильтры параллельно;(b) пропускание газа через барабанные фильтры под давлением последовательно в незамкнутой системе. Как показано выше, термин "газ" включает не только газы, в том числе один или несколько инертных газов, азот, кислород, диоксид углерода, монооксид углерода и т.п., но также пары, такие как водяной пар и/или технологический пар, и его следует употреблять соответственно. В одном варианте используют два барабанных пресс-фильтра, т.е. первый и второй фильтры. В этом варианте суспензию пропускают параллельно в первый и второй фильтры, а газ подают сначала в первый фильтр и затем во второй фильтр. Обычно фильтры работают при разных давлениях, даже если их температура одинакова. В одном варианте газ можно подавать в систему при давлении примерно 4-8 бар, более предпочтительно примерно 5-7 бар. Можно также использовать давление 6 бар. При подаче в первый барабанный фильтр газ может иметь давление примерно 3-6 бар, более предпочтительно примерно 4-5 бар. На выходе из первого пресс-фильтра газ может иметь давление ниже, чем давление на входе. В зависимости от перепада давления на первом фильтре газ при подаче во второй фильтр может иметь еще более низкое давление. Во втором фильтре подходящее давление может составлять примерно 3-5 или примерно 4 бар. Можно использовать любые температуры. Обычно температура составляет примерно 100-160 С. Способ по настоящему изобретению обладает многими преимуществами. Поскольку газ пропускают через фильтры последовательно, потребление газа уменьшается по сравнению с тем, которое наблюдается при параллельном варианте, в то время как концентрация влаги в полученном фильтр-кеке сравнима с концентрацией, достигаемой в вариантах предшествующего уровня техники. Например, при использовании двух фильтров потребление газа обычно уменьшается на 50%. В альтернативном варианте способ может работать при потреблении газа, эквивалентном тому, которое отмечалось в параллельных вариантах предшествующего уровня техники при увеличении скорости газового потока. Выгода этого варианта в том, что влажность полученного кека понижается, а это минимизирует необходимый для сушки поток. Основным преимуществом варианта по настоящему изобретению является то, что исключается требование вспомогательного оборудования, которое используют в замкнутой системе, что уменьшает капитальные и эксплуатационные расходы. Способ по настоящему изобретению можно использовать как в зоне обработки сырого продукта,так и в зоне очистки полученных ароматических карбоновых кислот. В одном варианте ароматическая карбоновая кислота представляет собой терефталевую или изофталевую кислоту. Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложена аппаратура для выделения ароматической карбоновой кислоты из ее суспензии в растворителе, включающая:(b) устройство для подачи суспензии на фильтры параллельно;(c) устройство для подачи газа в фильтры последовательно в конструкции открытой петли. В одном варианте ароматическая карбоновая кислота представляет собой терефталевую или изофталевую кислоту. Далее настоящее изобретение описано с помощью следующих чертежей, на которых: фиг. 1 схематически представляет предшествующий уровень техники; фиг. 2 схематически представляет способ по настоящему изобретению. Специалистам будет понятно, что эти фигуры представляют лишь схематическую диаграмму и на промышленном предприятии потребуются другие наименования оборудования. Перечень вспомогательного оборудования не входит в состав настоящего изобретения, и его подбирают в соответствии с традиционной практикой химической технологии. Для простоты данный способ будет описан со ссылкой на выделение терефталевой кислоты из ее суспензии. Однако описание в равной степени относится к получению других ароматических карбоновых кислот, таких как изофталевая кислота. Суспензию терефталевой кислоты в растворителе пропускают по линии 21 через насос подачи на фильтр 22 и по линиям 23 и 24 на фильтры 25 и 26 соответственно. Таким образом, эти фильтры работают параллельно. Газ пропускают по линии 27 в фильтр 25. Газ обратной отдувки подают по линии 28 в корпус фильтра 25. Сухой фильтр-кек удаляют с фильтра по линии 29 и маточный раствор отводят по линии 30. Газ отводят по линии 31 к фильтру 26. Газ обратной отдувки подают по линии 32 в корпус фильтра 26. Сухой фильтр-кек удаляют с фильтра по линии 33. Маточный раствор отбирают из фильтра 26 по линии 34. Газ отводят из фильтра 26 по линии 35. В варианте с двумя фильтрами возможна работа системы по настоящему изобретению при подаче примерно половины газа от количества, используемого в варианте с замкнутой системой предшествующего уровня техники с двумя фильтрами, с получением фильтр-кека на каждом фильтре с влажностью примерно 12-14%. В альтернативном варианте, если скорость газового потока близка к скорости в замкнутой системе предшествующего уровня техники, можно получить фильтр-кек с влажностью примерно 6-8%. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ выделения ароматической карбоновой кислоты из ее суспензии в растворителе, включающий стадии:(a) разделение суспензии на отдельные потоки и подачу каждого из отдельных потоков на соответствующие барабанные пресс-фильтры таким образом, что отдельные потоки проходят через фильтры параллельно; и(b) пропускание газа, используемого для обеспечения падения давления между корпусом фильтра и его внутренней частью, через барабанные пресс-фильтры последовательно в незамкнутой системе. 2. Способ по п.1, в котором используют первый и второй фильтры; суспензию разделяют на два отдельных потока, которые подают параллельно на первый и второй фильтры; и газ подают сначала в первый фильтр и затем во второй фильтр. 3. Способ получения сырой ароматической карбоновой кислоты, включающий выделение ароматической карбоновой кислоты в соответствии со способом по п.1 или 2. 4. Способ очистки сырой ароматической карбоновой кислоты, включающий выделение ароматической карбоновой кислоты способом по п.1 или 2. 5. Способ по любому из пп.1-4, в котором ароматическая карбоновая кислота представляет собой терефталевую или изофталевую кислоту. 6. Устройство для выделения ароматической карбоновой кислоты из ее суспензии в растворителе,включающее:(b) устройство для параллельной подачи суспензии на фильтры;(c) устройство для последовательной подачи газа, предназначенного для обеспечения падения давления между корпусом фильтра и его внутренней частью, в фильтры в незамкнутой системе.