СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АРОМАТИЧЕСКИХ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ (ВАРИАНТЫ)

1. Способ производства ароматических карбоновых кислот, включающий контактирование сырья, содержащего по меньшей мере один исходный ароматический углеводород, с газообразным кислородом в реакционной смеси жидкофазного окисления, содержащей монокарбоновую кислоту в качестве растворителя и воду, в присутствии каталитической композиции, содержащей по меньшей мере один тяжелый металл, в секции реакции при повышенной температуре и давлении, эффективных для поддержания в жидком состоянии реакционной смеси жидкофазного окисления и образования ароматической карбоновой кислоты и примесей, содержащих побочные продукты окисления исходного ароматического углеводорода, растворенные или суспендированные в реакционной смеси жидкофазного окисления, и паровой фазы высокого давления, содержащей растворитель - монокарбоновую кислоту, воду и небольшие количества исходного ароматического углеводорода и побочных продуктов; перенос паровой фазы высокого давления, отведенной из секции реакции в секцию разделения, орошаемую жидкой флегмой, содержащей воду и способную практически полностью разделить растворитель - монокарбоновую кислоту и воду в паровой фазе высокого давления с образованием жидкости, обогащенной растворителем - монокарбоновой кислотой и обедненной водой, и газа высокого давления, содержащего водяной пар; перенос газа высокого давления, содержащего водяной пар, отведенного из секции разделения, в секцию конденсации и конденсацию газа высокого давления с образованием жидкого конденсата, содержащего воду практически без органических примесей, и отходящего газа из секции конденсации под давлением, содержащего неконденсируемые компоненты газа высокого давления, перенесенного в секцию конденсации; выделение из секции конденсации жидкого конденсата, содержащего воду практически без органических примесей и пригодного для использования без дополнительной обработки в качестве по меньшей мере одной жидкости, содержащей воду, в способе очистки ароматических карбоновых кислот; и подачу жидкого конденсата, содержащего воду практически без органических примесей, выделенного в секции конденсации, в процесс очистки ароматической карбоновой кислоты, в котором по меньшей мере одна стадия включает:
(a) приготовление реакционного раствора очистки, содержащего ароматическую карбоновую кислоту и примеси, растворенные или суспендированные в жидкости, содержащей воду;
(b) контактирование реакционного раствора очистки, содержащего ароматическую карбоновую кислоту и примеси в жидкости, содержащей воду, при повышенных температуре и давлении с водородом в присутствии катализатора гидрирования с образованием жидкой реакционной смеси очистки;
(c) выделение твердого очищенного продукта, содержащего карбоновую кислоту с пониженным содержанием примесей, из жидкой реакционной смеси очистки, содержащей ароматическую карбоновую кислоту и примеси в жидкости, содержащей воду; и
(d) промывку по меньшей мере одной жидкостью, содержащей воду, полученной очищенной твердой ароматической карбоновой кислоты, выделенной из жидкой реакционной смеси очистки, содержащей ароматическую карбоновую кислоту, примеси и жидкость, содержащую воду;
так что жидкость, содержащая воду, по меньшей мере на одной стадии способа очистки включает жидкий конденсат, содержащий воду практически без органических примесей.
2. Способ по п.1, в котором очистка включает каждую из стадий (а), (b), (с) и (d).
3. Способ по п.2, в котором реакционный раствор очистки включает жидкий конденсат, выделенный в секции конденсации и содержащий воду практически без органических примесей.
4. Способ по п.2, в котором жидкая реакционная смесь очистки содержит жидкий конденсат, выделенный в секции конденсации и содержащий воду практически без органических примесей.
5. Способ по п.2, в котором полученную твердую очищенную ароматическую карбоновую кислоту, выделенную из жидкой реакционной смеси очистки, промывают жидким конденсатом, выделенным в секции конденсации и содержащим воду практически без органических примесей.
6. Способ по п.5, в котором ароматическая карбоновая кислота содержит терефталевую кислоту, а исходным ароматическим углеводородом является пара-ксилол.
7. Способ по п.6, в котором неочищенный продукт, содержащий терефталевую кислоту и примеси, включающие побочные продукты окисления пара-ксилола, выделяют из реакционной смеси жидкофазного окисления и подают на очистку ароматической карбоновой кислоты.
8. Способ по п.2, в котором неочищенный продукт, содержащий терефталевую кислоту и примеси, включающие побочные продукты окисления исходного ароматического углеводорода, выделяют из реакционной смеси жидкофазного окисления и подают на очистку ароматической карбоновой кислоты.
9. Способ по п.1, в котором ароматическая карбоновая кислота представляет собой терефталевую кислоту, а исходным ароматическим углеводородом является пара-ксилол.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, включающий дополнительно подачу маточного раствора очистки, из которого на стадии (с) выделен твердый очищенный продукт, содержащий ароматическую карбоновую кислоту с пониженным содержанием примесей, в секцию разделения, в которой жидкая флегма для разделения содержит маточный раствор очистки.
11. Способ по п.10, включающий дополнительно утилизацию энергии газа высокого давления, отходящего из конденсатора.
12. Способ по п.11, в котором энергию утилизируют путем теплообмена с теплообменной жидкостью.
13. Способ по п.11, в котором энергию утилизируют в виде работы.
14. Способ по п.11, в котором газ высокого давления, отведенный из секции разделения, конденсируют в секции конденсации путем непрямого теплообмена с теплообменной жидкостью, содержащей воду, с образованием водяного пара при одном или более давлениях.
15. Способ по п.10, в котором газ высокого давления, отведенный из секции разделения, конденсируют в секции конденсации путем непрямого теплообмена с теплообменной жидкостью, содержащей воду, с образованием водяного пара при одном или более давлениях.
16. Способ по любому из пп.1-9, в котором газ высокого давления, отведенный из секции разделения, конденсируют в секции конденсации путем непрямого теплообмена с теплообменной жидкостью, содержащей воду, с образованием водяного пара при одном или более давлениях.
17. Способ производства ароматической карбоновой кислоты, включающий
по меньшей мере одну стадию жидкофазного окисления, включающую контактирование сырья, содержащего по меньшей мере один замещенный ароматический углеводород, в котором заместители можно окислить в карбоксильные группы, с газообразным кислородом в реакционной смеси жидкофазного окисления, содержащей растворитель - монокарбоновую кислоту и воду, в присутствии каталитической композиции, содержащей по меньшей мере один тяжелый металл, в секции реакции при повышенной температуре и давлении, эффективных для поддержания в жидком состоянии реакционной смеси жидкофазного окисления и образования ароматической карбоновой кислоты и примесей, содержащих побочные продукты реакции, растворенные или суспендированные в реакционной смеси жидкофазного окисления, и паровой фазы высокого давления, содержащей воду, монокарбоновую кислоту, непрореагировавший замещенный ароматический углеводород, кислород и побочные продукты реакции; и
по меньшей мере одну стадию очистки, включающую контактирование с водородом при повышенной температуре и давлении в присутствии катализатора, содержащего активный в гидрировании металл, реакционного раствора очистки, содержащего жидкость, содержащую воду и растворенные в ней ароматическую карбоновую кислоту и примеси, выделенные из реакционной смеси жидкофазного окисления после по меньшей мере одной стадии жидкофазного окисления с образованием жидкой реакционной смеси очистки, содержащей ароматическую карбоновую кислоту и гидрированные примеси, растворенные в жидкости, содержащей воду; и
по меньшей мере одну стадию обработки отходящего газа, включающую практически полное разделение растворителя - монокарбоновой кислоты и воды в паровой фазе высокого давления, отведенной из секции реакции по меньшей мере после одной стадии жидкофазного окисления, с образованием жидкости, содержащей растворитель - монокарбоновую кислоту, и газа высокого давления, содержащего воду, непрореагировавшее сырье, побочные продукты реакции, кислород и небольшое количество растворителя - монокарбоновой кислоты, и конденсацию напрямую из газа высокого давления жидкого конденсата, содержащего воду практически без органических примесей; и
по меньшей мере одну стадию, включающую подачу жидкого конденсата, содержащего воду практически без органических примесей, сконденсированного из газа высокого давления по меньшей мере на одной стадии обработки отходящего газа, по меньшей мере на одну стадию очистки, при том что жидкость, содержащая воду, на стадии очистки содержит жидкий конденсат.
18. Способ по п.17, в котором по меньшей мере одна стадия очистки включает по меньшей мере одну из следующих дополнительных стадий с использованием жидкости, содержащей воду:
(a) стадию суспендирования или растворения в жидкости, содержащей воду, твердого продукта, содержащего ароматическую карбоновую кислоту и примеси, выделенные из жидкой реакционной смеси по меньшей мере после одной стадии жидкофазного окисления, с образованием реакционного раствора очистки;
(b) стадию приготовления суспензии в жидкости, содержащей воду, твердого продукта, содержащего ароматическую карбоновую кислоту при пониженной концентрации примесей, выделенного из жидкой реакционной смеси очистки;
(c) стадию, включающую промывку содержащей воду жидкостью твердого продукта, содержащего ароматическую карбоновую кислоту при пониженной концентрации примесей, выделенного из жидкой реакционной смеси очистки.
19. Способ по п.17, в котором по меньшей мере одна стадия очистки включает стадию растворения в содержащей воду жидкости твердого продукта, содержащего ароматическую карбоновую кислоту и примеси, в том числе побочные продукты окисления, выделенного из реакционной смеси жидкофазного окисления после по меньшей мере одной операции жидкофазного окисления с образованием раствора очистки, а содержащая воду жидкость представляет собой жидкий конденсат, сконденсированный из газа высокого давления по меньшей мере на одной стадии обработки отходящего газа.
20. Способ по п.17, в котором по меньшей мере одна стадия очистки включает стадию суспендирования в содержащей воду жидкости твердого продукта, содержащего ароматическую карбоновую кислоту при пониженной концентрации примесей, выделенного из жидкой реакционной смеси очистки, а содержащая воду жидкость представляет собой жидкий конденсат, сконденсированный из газа высокого давления по меньшей мере на одной стадии обработки отходящего газа.
21. Способ по п.17, в котором по меньшей мере одна стадия очистки включает стадию промывки содержащей воду жидкостью твердого продукта, содержащего ароматическую карбоновую кислоту с пониженной концентрацией примесей, выделенного из жидкой реакционной смеси очистки, а содержащая воду жидкость представляет собой жидкий конденсат, сконденсированный из газа высокого давления по меньшей мере на одной стадии обработки отходящего газа.
22. Способ по п.17, в котором по меньшей мере одна стадия обработки отходящего газа включает практически полное разделение растворителя - монокарбоновой кислоты и воды в паровой фазе высокого давления, отведенной из секции реакции по меньшей мере после одной стадии жидкофазного окисления, в сепараторе, орошаемом флегмой, содержащей маточный раствор очистки, из которого выделена ароматическая карбоновая кислота с пониженной концентрацией примесей по меньшей мере на одной стадии очистки.
23. Способ по п.17, в котором реакционный раствор очистки по меньшей мере на одной стадии очистки включает сырой продукт, содержащий ароматическую карбоновую кислоту и примеси, выделенные из реакционной смеси жидкофазного окисления по меньшей мере после одной стадии окисления и поданные на стадию очистки.
24. Способ по п.17, в котором ароматическая карбоновая кислота представляет собой терефталевую кислоту, а замещенным ароматическим углеводородом является пара-ксилол.
25. Способ производства ароматической карбоновой кислоты, включающий следующие стадии:
(a) контактирование сырья, содержащего ароматический углеводород - исходное соединение для получения ароматической карбоновой кислоты, с газообразным кислородом в реакционной смеси жидкофазного окисления, содержащей растворитель монокарбоновую кислоту и воду, в присутствии каталитической композиции, содержащей по меньшей мере один тяжелый металл, в секции реакции при повышенной температуре и давлении, эффективных для поддержания в жидком состоянии реакционной смеси жидкофазного окисления и образования ароматической карбоновой кислоты и примесей, содержащих побочные продукты реакции, растворенные или суспендированные в реакционной смеси жидкофазного окисления, и паровой фазы высокого давления, содержащей монокарбоновую кислоту, воду, непрореагировавший исходный ароматический углеводород, газообразный кислород и побочные продукты реакции,
(b) выделение из реакционной смеси жидкофазного окисления твердого продукта, содержащей ароматическую карбоновую кислоту и примеси, в том числе побочные продукты реакции;
(c) растворение или суспендирование твердого продукта, выделенного из реакционной смеси жидкофазного окисления, содержащего ароматическую карбоновую кислоту и примеси, включая побочные продукты реакции, в жидкости, содержащей воду, по меньшей мере часть которой представляет жидкий конденсат, выделенный согласно стадии (i) с образованием раствора очистки;
(d) контактирование раствора очистки при повышенной температуре и давлении с водородом в присутствии катализатора гидрирования с образованием жидкой реакционной смеси очистки;
(e) выделение из жидкой реакционной смеси очистки твердого очищенного продукта, содержащего ароматическую карбоновую кислоту с пониженной концентрацией примесей, и жидкого маточного раствора очистки, содержащего воду и небольшие количества продуктов окисления исходного ароматического углеводорода, их гидрированных производных или их комбинаций;
(f) перенос паровой фазы высокого давления со стадии (а), содержащей растворитель - монокарбоновую кислоту, водяной пар, непрореагировавшее сырье, кислород и побочные продукты окисления замещенного ароматического углеводорода и побочные продукты жидкофазной реакции, в орошаемую флегмой секцию разделения, где можно практически полностью разделить растворитель - монокарбоноую кислоту и воду в паровой фазе высокого давления;
(g) практически полное разделение растворителя монокарбоновой кислоты и воды в паровой фазе высокого давления в секции разделения при повышенной температуре и давлении на жидкость, содержащую растворитель - монокарбоновую кислоту и обедненную водой, и газ высокого давления практически без растворителя - монокарбоновой кислоты, содержащей воду, ароматическое сырье, побочные продукты стадии окисления и небольшое количество растворителя - монокарбоновой кислоты;
(h) перенос газа высокого давления, отведенного из секции разделения, в секцию конденсации и теплоперенос между сжатым газом и теплообменной жидкостью для конденсации из газа высокого давления жидкого конденсата, содержащего воду практически без органических примесей, и образования отходящего газа высокого давления из секции конденсации; и
(i) подачу по меньшей мере части жидкого конденсата, сконденсированного из сжатого газа со стадии (h), на стадию (с).
26. Способ по п.25, в котором утилизируют энергию отходящего газа высокого давления из секции конденсации.
27. Способ по п.25, включающий дополнительно выделение из отходящего газа высокого давления из секции конденсации по меньшей мере одного продукта: исходного ароматического углеводорода, растворителя - монокарбоновой кислоты и побочных продуктов жидкофазной реакции.
28. Способ по п.27, включающий дополнительно возврат в реакционный сосуд по меньшей мере одного соединения: исходного ароматического углеводорода, растворителя - монокарбоновой кислоты и побочных продуктов жидкофазной реакции, выделенных из отходящего газа высокого давления.
29. Способ по п.27, включающий дополнительно утилизацию энергии отходящего газа высокого давления из секции конденсации, отведенного со стадии конденсации на стадии (h), после выделения из него жидкости, содержащей по меньшей мере один из продуктов: исходный ароматический углеводород, растворитель - монокарбоновую кислоту и побочные продукты жидкофазной реакции.
30. Способ по любому из пп.25-29, дополнительно включающий стадию, на которой по меньшей мере часть маточного раствора очистки, выделенного на стадии (е), подают в секцию разделения, так что жидкая флегма, орошающая секцию разделения, содержит маточный раствор очистки.
1-8
31. Устройство для производства ароматических карбоновых кислот, включающее реакционный сосуд с отверстием для отвода паровой фазы из реактора; сепаратор, разделяющий газообразную монокарбоновую кислоту C и водяной пар в газовой смеси высокого давления, содержащей монокарбоновую кислоту и воду, связанный потоком жидкости с реакционным сосудом, для приема паровой фазы высокого давления, отведенной из реакционного сосуда; конденсатор, связанный потоком жидкости с сепаратором, приспособленный для утилизации энергии газа высокого давления, полученного из сепаратора, путем конденсации по меньшей мере части газа высокого давления и теплообмена с теплопоглотителем; и устройство для подачи жидкого конденсата, сконденсированного из газа высокого давления, по меньшей мере в один сосуд устройства для очистки ароматической карбоновой кислоты.
32. Устройство по п.31, включающее дополнительно устройство, связанное потоком с конденсатором, для приема отходящего газа высокого давления из конденсатора и утилизации механической энергии газа высокого давления.
33. Устройство по п.31, в котором сепаратор состоит из одной или более дистилляционных колонн.
34. Устройство по п.31, в котором конденсатор включает один или более теплообменник.
35. Устройство по п.31, в котором конденсатор включает два или более последовательно соединенных конденсатора.
36. Устройство по п.31, в котором сепаратор связан потоком жидкости с реакционным сосудом для подачи в реакционный сосуд жидкости, отделенной в сепараторе.
1-8
37. Устройство по п.31, в котором сепаратор включает по меньшей мере примерно 20 теоретических равновесных стадий разделения газообразной монокарбоновой кислоты C и водяного пара в газовой смеси высокого давления, содержащей монокарбоновую кислоту и воду.
1-8
38. Устройство по п.31, в котором сепаратор разделяет газообразную монокарбоновую кислоту C и водяной пар в газовой смеси высокого давления, содержащей монокарбоновую кислоту и воду, на жидкую фазу, содержащую по меньшей мере примерно 95% монокарбоновой кислоты из газовой смеси, и фазу сжатого газа, содержащую воду.
39. Устройство для производства ароматической карбоновой кислоты, включающее
(a) реакционный сосуд, предназначенный для работы при первом давлении и пригодный для жидкофазного окисления ароматического сырья газообразным кислородом в реакционной смеси жидкофазного окисления, содержащей растворитель монокарбоновую кислоту и воду, в условиях, достаточных для поддержания в жидком состоянии жидкофазной реакционной смеси и образования паровой фазы высокого давления, и имеющий по меньшей мере одно отверстие для удаления из сосуда паровой фазы высокого давления;
(b) сепаратор, предназначенный для работы при втором давлении, которое практически не ниже первого давления, имеющий по меньшей мере один вход для газа и связанный потоком с реакционным сосудом, для приема паровой фазы высокого давления, отведенной через по меньшей мере одно отверстие в реакционном сосуде, по меньшей мере один ввод жидкости для введения в аппарат жидкой флегмы, по меньшей мере один выход для газа для удаления из аппарата сжатого газа, по меньшей мере один выход жидкости для удаления потока жидкости из аппарата и секцию фракционирования, расположенную между по меньшей мере одним вводом жидкости и по меньшей мере одним выходом газа, в которой можно практически полностью разделить растворитель монокарбоновую кислоту и воду в паровой фазе высокого давления, введенной в аппарат, таким образом, что образуется поток жидкости, содержащей растворитель - монокарбоновую кислоту практически без воды, и газ высокого давления, содержащий воду практически без растворителя - монокарбоновой кислоты;
(c) конденсатор, включающий по меньшей мере один ввод газа для приема газа высокого давления, отведенного через по меньшей мере один выход газа в сепараторе, теплообменник для переноса тепла от газа высокого давления в конденсаторе к теплообменной жидкости с конденсацией жидкого конденсата из газа высокого давления и образованием теплообменной жидкости с возрастающей температурой или давлением, по меньшей мере один выход для удаления из конденсатора отходящего газа высокого давления и по меньшей мере один выход для удаления из конденсатора жидкого конденсата; и
(d) устройство для подачи жидкого конденсата, отведенного по меньшей мере через один выход из конденсатора по меньшей мере в один сосуд в устройстве очистки ароматических карбоновых кислот.
40. Устройство по п.39, в котором секция фракционирования сепаратора включает по меньшей мере примерно 20 теоретических тарелок для разделения воды и монокарбоновой кислоты в паровой фазе высокого давления, содержащей смесь воды и монокарбоновой кислоты.
1-8
41. Устройство по п.39, в котором сепаратор разделяет монокарбоновую кислоту C и водяной пар в газовой смеси высокого давления, содержащей монокарбоновую кислоту и воду, на жидкую фазу, содержащую по меньшей мере примерно 95% монокарбоновой кислоты из газовой смеси, и сжатую газовую фазу, содержащую воду.
42. Устройство по п.39, в котором сепаратор включает одну или более колонн, в которых секция фракционирования состоит из нескольких тарелок или нескольких слоев структурной насадки.
43. Устройство по п.39, в котором сепаратор включает одну или более колонн, в которых секция фракционирования состоит из по меньшей мере одной тарелки и по меньшей мере одного слоя структурной насадки.
44. Устройство по любому из пп.39-43, в котором по меньшей мере один выход для удаления жидкости из конденсатора связан потоком жидкости с устройством для переноса жидкости прямо или опосредованно, но без обработки с целью удаления органических примесей по меньшей мере в один (е) резервуар для суспензии, приспособленный для растворения твердого вещества, содержащего ароматическую карбоновую кислоту, в жидкости, содержащей воду, (f) реакционный сосуд очистки, приспособленный для гидрирования при повышенной температуре и давлении раствора, содержащего ароматическую карбоновую кислоту, растворенную в жидкости, содержащей воду, (g) сосуд для кристаллизации, предназначенный для выделения из жидкой реакционной смеси, полученной гидрированием при повышенной температуре и давлении раствора, содержащего ароматическую карбоновую кислоту, растворенную в жидкости, содержащей воду, твердого вещества, содержащего ароматическую карбоновую кислоту и небольшие количества примесей и маточный раствор очистки практически без ароматической карбоновой кислоты, и (h) устройство для разделения твердых и жидких веществ, предназначенное для выделения твердого вещества, содержащего ароматическую карбоновую кислоту и небольшие количества примесей, из маточного раствора очистки.