[发明专利]气体驱动式旋转过滤器

说明书

本发明涉及一种气体驱动式旋转过滤器，所述过滤器包括：a)外壳；b)滤鼓，定位在所述外壳内，并且可在所述外壳内在第一方向上围绕其轴旋转；以及c)构件，在第二方向上在所述滤鼓的外周与所述外壳之间的气体空间内提供气流，所述气体驱动式旋转过滤器的特征在于，所述气体驱动式旋转过滤器适于抑制溶剂蒸气穿过所述滤鼓的末端与所述外壳之间的气体空间的迁移。本发明还涉及一种用于在所述气体驱动式旋转过滤器中从溶剂分离固体的方法以及一种用于结合此方法制造芳族二羧酸的工艺。

技术领域

本发明涉及一种气体驱动式旋转过滤器、一种用于在所述气体驱动式旋转过滤器中从溶剂分离固体的方法和一种用于结合此方法制造芳族二羧酸的工艺。

背景技术

旋转过滤器等气体驱动式过滤器用在需要从液体中分离固体的多种化学工艺中，例如制造合成中间体，例如对苯二甲酸(TA)等芳族二羧酸，TA广泛用在聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)等聚酯的制造中。典型气体驱动式旋转过滤器包括围绕可旋转滤鼓的外周配置的多个过滤器单元，滤鼓的内部含有通常由一系列排放管道组成的过滤器机制，所述排放管道将过滤器单元的基底处的滤布或滤膜连接到用于对流体(例如滤过物、洗液)进行收集和重新引导(例如到过滤器中的不同位置)或排出的机制。通过将惰性气体(例如氮气)注入到滤鼓的外周与滤鼓所在的外壳之间的气体空间而将此气体空间维持在比滤布下方的空间更高的压力下，这样提供过滤的动力。所述外壳的末端壁通常为“碟形”(即，凸状)以耐受由外壳内的加压气体施加的力。浆料在装料点处与滤鼓的外表面接触，滤鼓旋转，且所得滤饼在排料点处从滤鼓的外表面排出。除了将浆料分离为滤饼和滤过物之外，气体驱动式旋转过滤器可在排出滤饼之前使滤饼经历后续处理(例如清洗)。因此，这些气体驱动式旋转过滤器可用在用于制造芳族二羧酸的工艺的溶剂互换步骤中。

芳族二羧酸通常通过在有机溶剂中催化氧化烃前驱体而制造。PET生产所需的反应物TA被称为“精对苯二甲酸”(PTA)，并且一般含有超过99.97wt％(优选地超过99.99wt％)的对苯二甲酸和低于25ppm的4-对羧基苯甲醛(4-CBA)。在商业规模上，适合用于PET生产中的PTA一般以二步法制备。首先，在存在金属催化剂(例如钴和/或锰盐或化合物)的情况下氧化对二甲苯(例如在空气中)以提供“粗对苯二甲酸”(CTA)，如(例如)US 2,833,816中所描述。其次，由此氧化反应产生的CTA接着被纯化，这是因为其通常被杂质(例如，4-CBA、对甲苯甲酸和使TA呈现微黄色的各种着色杂质)污染。除至少一个物理程序(例如，结晶、清洗等)之外，CTA的纯化通常需要至少一种化学转化(例如，氢化)以产生PTA。PTA一般被认为是年产几百万吨的商品项目，因此制造商期望减小其成本以最大化PTA生产的经济性和效率。这可通过降低资本成本(例如，设备成本)和可变成本(例如，与废物处理、起始材料的使用、有机溶剂、加热燃料和脱矿质水相关的成本)两者实现。

CTA从有机溶剂基体系(通常包括乙酸)传送而来，其中在纯化工艺之前经由溶剂互换步骤将CTA生产到水基体系。期望最小化从此步骤开始的对有机溶剂的携载转送，从而最小化此有机溶剂对PTA产品的污染，并且最大化对有机溶剂原料的回收以用于再循环到氧化反应。另外，在有机溶剂是乙酸的情况下，在此阶段将其清除避免了需要在此阶段的下游设备中使用具有增大的耐腐蚀性的材料，由此降低资金成本。在此溶剂互换步骤中，可使用气体驱动式旋转过滤器将CTA从产生于氧化反应的有机溶剂基浆料中滤出，且可在滤鼓上利用水来清洗所得滤饼以在将滤饼排到纯化工艺之前从滤饼中清除尽可能多的有机溶剂。

已发现排到纯化工艺的CTA的残余有机溶剂含量比可根据简单清洗效率计算所预期的高。人们相信这部分归因于经由滤鼓的外周与外壳之间的气体空间对CTA滤饼的污染。这种污染是由挟带与有机溶剂混杂的清洗液体液滴所导致，和/或由有机溶剂蒸气被挟带到滤饼中所导致。已提出可通过在滤鼓外周与外壳之间的气体空间中提供惰性气体流来减小对CTA滤饼的污染，所述惰性气体流与CTA滤饼的行进方向逆流，即，从排料点附近的位置到装料点附近的位置。