天然对苯二酸(“CTA”)地回收方法 本发明涉及一种生产和回收天然对苯二酸(“CTA”)的新方法。尤其是，本申请涉及用旋转加压过滤器和水洗涤来回收结晶对苯二酸。旋转过滤器是在均匀压强下使用，这样可以简化过滤器的结构、维护和操作。
天然对苯二酸(CTA)是纯化对苯二酸生产中的中间产物，纯化对苯二酸是有用的，例如用于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的生产中。CTA是在液体溶剂中用对二甲苯直接氧化产生的。在其它文献中，CTA回收的一般方法包括如下步骤：
1.从氧化反应的母液中结晶CTA；
2.从其母液中分离结晶的CTA(包括液体反应溶剂、催化剂和不需要的副产品)；
3.用新鲜的溶剂洗涤用上述方法回收的固体，以除去CTA固体材料中包含的残余母液；
4.在适当的干燥器中干燥洗涤后的固体，以除去溶剂和水分；
5.将干燥的固体存放在储存仓库中用于进一步处理。
因此，在将CTA用于其它反应之前，例如在生成PET之前，通常将其进一步处理以得到纯化对苯二酸(PTA)。
从其母液中分离CTA的传统方法包括在旋转真空过滤器(RVF)中过滤淤浆(在80～100℃的温度和0.3～0.7巴的压力下)。本领域公知，RVF包括在箱子中旋转的转筒。当箱子受到轻微的压力作用时(一般是1.05～1.4巴)，在转筒的中心形成真空(一般是0.3～0.7巴)。相应地，所得到的箱子/转筒的压差一般在0.35～1.1巴的范围内。理想地将转筒分成3个区：
a)母液分离区；
b)滤饼洗涤区；和
c)固体卸料区。
来源于第一个区的CTA晶体只含有少量的副产品和催化剂(大部分副产品和催化剂留在溶液中)，但确实含有残余母液(一般是10～15％)。为了除去这些杂质，在第二个区通常再用另外的溶剂来洗涤晶体，一般是以比率0.3～0.5m3溶剂/公吨CTA进行洗涤，以置换仍然夹带的母液。然后在第三个区中，将固体从过滤器中卸出，通常被送到一个螺杆上，进料到干燥机中。然后将其时含有10～15％残余溶剂的CTA干燥且储存，其中干燥通常是在旋转式干燥器中进行。因为它们需要真空泵、大型干燥机和储存室，因此这些传统方法需要很高的资金成本。
含有大部分副产品、催化剂和水(通常是在8～12％的重量百分比的范围内)的母液的一部分被循环到氧化反应器中，一部分被送到溶剂回收区。由于对氧化反应有负面影响，循环回氧化反应器的母液中的含水率是一个关键值。被送到溶剂回收系统中的母液的水浓度也是一个关键值。溶剂回收系统首先包括去除副产品，其次包括蒸馏剩余的溶剂。本领域的技术人员将认识到与该操作联系的操作成本直接与含水率成比例。
美国专利5,200,557(由美国石油公司(Amoco)申请)讲述了在逆流阶段用水从含有芳香羧酸(如对苯二酸)的滤饼中置换脂族羧酸(如醋酸)的方法，包括加压过滤。该文献讲述了将存在于含有脂族羧酸(如醋酸)的母液中的芳香羧酸(如对苯二酸)的淤浆引进含有很多滤槽的旋转加压过滤器的滤饼形成室中。旋转之后，将附着有所得的滤饼的滤槽然后传送进洗涤室区域，该处是将通常加热到85～95℃的水流引入滤槽以便在滤饼之上形成贮水池的部位。然后在维持贮水池的同时，在一定的压力梯度下使水通过滤饼来实现置换洗涤，其中压力梯度是在高于系统气压0.03～4.15巴的范围内。在洗涤阶段之后，为了除去滤饼中多余的水，在适当的压力下，将滤槽然后传送到一个不断引进压缩惰性气体的干燥室中。然后在卸料室中将滤饼回收，而滤槽则在用另外的水刷洗后放入滤饼形成室，重复此工艺。据报道，本工艺形成的滤饼，以水的重量计算，水一般会占12-14％；以醋酸的重量计算，醋酸小于5000ppm，因而适合用于纯化阶段。含有不同滤槽的旋转加压过滤器需要复杂的机器设备，这增加了成本以及与设备维护有关的停工时间。
国际专利WO94/17892(由英国化学工业公司(ICI)申请)讲述了在逆流阶段用水从对苯二酸的滤饼中置换醋酸的方法，该方法是用位于含有惰性气体气氛的、压力范围一般在3～15巴的箱子中的带式过滤器，在一般为80～150℃的温度下，过滤从结晶器得到的淤浆。通过除去溶剂母液的主要部分，滤饼在带状区的第一个部分形成，然后在逆流中于带状区的剩余部分进行洗涤，洗涤以纯洗涤介质开始(通常用水)。一般可以用空吸方法使压力下降0.6巴，以便使洗涤介质和气体通过滤饼。而且气流被以逆流方式充入，以实现醋酸去除的提高。在用适当的方法从那里除去饱和醋酸之后，气体可能被循环使用。这样就得到了适合纯化阶段的已降低了醋酸含量的滤饼。具有不同过滤区的带式过滤器需要复杂的机器设备，因为这需要较大的地方以适应带式过滤器的长度，所以增加了成本和与设备维护有关的停工时间。
因此，需要有一个收集和分离CTA的新方法，该方法不需要像真空泵、干燥机和大型贮存仓库这样的昂贵设备，也不需要像多区带式或旋转加压过滤器这样的昂贵设备，并且使包含在母液或用过的溶剂中的水分含量达到了最小化。本发明的申请者已经发现，可以用旋转加压过滤器(RPF)从母液中分离CTA晶体来改进这个过程。旋转加压过滤器与美国专利5,200,557中的方法不同，在于过滤介质处于均匀压差下。RPF箱子的压力略微高于最终结晶器的压力(优选的是从1.1～7.2巴)，优选在110～180℃的温度下操作。而且发现不需要专门的设备将滤饼卸到大气压力下。而且发现可以用水来洗涤CTA，这样所得到的固体不需要干燥或贮存就可以被直接转移到纯化阶段。而且发现RPF的使用使洗涤中所用水的用量最小化，以致溶剂中需要回收的水浓度也被最小化。
本发明的一个方面是天然对苯二酸的制备方法，其首先包括将含有结晶对苯二酸的并带有杂质的液体淤浆引入一个高压旋转过滤器中，然后用高压旋转过滤器来过滤淤浆，其中过滤器处于均匀压差下，然后收集至少一些固体部分。然后再用另外的溶剂和/或水洗涤固体部分。然后将洗涤后的固体部分转移到卸料区，在这里固体部分与过滤介质分开。然后将从高压旋转过滤器中收集的固体卸到再次淤浆槽中，在这个槽中加入水以形成淤浆，其强度适合被抽到向纯化区进料的槽中。
含有杂质的对苯二酸的淤浆可以来自任一种对苯二酸生产方案。这些方案在本领域是熟知的，并且这些方案对本发明的重要性很小。同样地，用于过滤淤浆的特定高压旋转过滤器对本发明也不重要。可以使用任何能在大于大气压的压力下操作的过滤系统。优选地，对于标准操作条件来说，过滤区要足够大以允许处理植物对苯二酸的全部产量，并且要能够在低于1～8巴的气压下操作。合适的过滤器是BakerProcess Inc.销售的Bird Young Rotary Filter。适合在本发明的仪器中使用的专门过滤器是具有1平方英尺过滤区的Bird Young Rotary Filter，该过滤器处理固体CTA的效率为1～3公吨/小时。
旋转加压过滤器基本上包括一个在加压工艺中优选地能被施压的箱子，和一个盖有过滤装置的转筒，例如布或等效的过滤装置，该转筒能被施以比箱子低的合适的压力。
该转筒是旋转的，并且在其旋转时，理想地每一点要通过三个区：
第一个区，在这里母液被除去；
第二个区，在这里用溶剂和/或水洗涤固体，并且除去液体洗涤液；
第三个区，在这里固体被卸出。
为了简化操作，箱子的压力优选略高于紧靠加压过滤器处理之前的处理步骤的压力，因此一般在1.3～7.4巴的范围内，优选在3.0～6.5巴的范围内，最优选的是大约4.5巴。过滤在110～180℃的温度范围内完成，优选在144～175℃的温度范围内，最优选的是大约180℃。
箱子和转筒中心的压力差别应该在0.05～1.1巴的范围内，优选在0.3～0.7巴的范围内，最优选的是大约0.5巴。
正如本领域熟知的，从旋转加压过滤器除去的母液可以被回收，并且可以直接在生产过程中重新使用或送到溶剂回收区，以便从副产品中分离溶剂。
剩余的固体部分在转筒上旋转到可以再用另外的溶剂任意洗涤这些剩余固体部分的区域。虽然可以在本发明的洗涤阶段使用任意量的溶剂，为了降低与加热溶剂以达到工艺温度有关的能量消耗，同时降低与处理用过的溶剂有关的成本，优选的是溶剂使用量低于1.0立方米/公吨CTA。溶剂量优选在0.1～0.5立方米/公吨CTA范围内，更优选在0.2到0.4立方米/公吨CTA范围内，最优选的是大约0.3立方米/公吨CTA。优选的是在与过滤相同的温度下完成洗涤，尽管这是为了方便而不是强制性的。用于洗涤固体材料的溶剂的温度应该在50～180℃的范围内，优选在80～150℃的范围内，最优选的是大约110℃。优选地，以逆流方式完成洗涤，这样就会有两个或多个洗涤区，将最纯的洗涤液体用在最接近收集固体部分区的洗涤区，每一个洗涤区的滤出液被循环用于比较接近淤浆引入转筒的区的洗涤区。在本领域内一般公知这种逆流洗涤。正如本领域熟知的，然后可以将洗涤溶液与母液混合，或单独收集以重新用于生产过程或循环回生产过程。
然后再用另外的水洗涤剩余的固体部分。虽然可以在本发明的洗涤阶段使用任意量的溶剂，为了降低用过的洗涤液中的含水量，优选的是使用量低于0.5立方米/公吨CTA。含水量优选在0.05～0.2立方米/公吨CTA的范围内，最优选的是大约0.15立方米/公吨CTA。优选的是在与过滤相同的温度下完成最后的洗涤，尽管这是为了方便而不是强制性的。用于从固体材料中置换溶剂的水的温度应该在50～166℃的范围内，优选在100～160℃的范围内，最优选的是大约147℃。正如本领域熟知的，然后可以将用过的洗涤液与母液和/或溶剂洗涤液混合，或单独收集。
在备选方案中，仅用水来完成洗涤，优选的是用水量略多一些，但更优选的是用水量仍然低于1.0立方米/公吨CTA，更优选在0.12～0.4立方米/公吨CTA的范围内，最优选的是大约0.3立方米/公吨CTA。
在用水洗涤之后，固体材料被收集到卸料区，在这里可以将其用于进一步加工。优选地，利用重力使固体CTA进入再次淤浆槽，该槽的压力与卸料区的压力相同。在固体转移到再次淤浆槽之后，加入水，以使淤浆浓度在以重量为基础时，其值在5～60％的范围内，优选的是在以重量为基础时在20～50％的范围内，更优选的是在以重量为基础时在26～31％的范围内。应该计算加进去的水的合适温度，以便得到再次淤浆槽中的淤浆温度低于166℃，优选在70～147℃的范围内，最优选在90～130℃的范围内。然后将来自再次淤浆槽中的淤浆抽出到纯化区，正如本领域熟知的，在这个区进行天然对苯二酸的氢化来产生PTA。