生成水蒸氣的設(shè)備、加熱氣體流的設(shè)備和用于制備芳族二羧酸的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種生成水蒸氣的設(shè)備，所述設(shè)備在用于制備芳族二羧酸的系統(tǒng)中使用；一種加熱氣體流的設(shè)備，所述設(shè)備在用于制備芳族二羧酸的系統(tǒng)中使用；以及一種用于制備芳族二羧酸的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]芳族二羧酸通常通過烴前體在有機溶劑中的催化氧化制備。實例是對苯二甲酸(TA)，其廣泛用于制備聚酯，如聚(對苯二甲酸乙二酯)(PET)。作為用于PET制備的反應(yīng)物所需的TA被稱為“純化的對苯二甲酸”(PTA)，并且通常含有超過99.97重量％、優(yōu)選地超過99.99重量％的對苯二甲酸，以及少于25ppm 4-羧基苯甲醛(4-CBA)。在工業(yè)規(guī)模上，適于在PET制造中使用的PTA通常以兩段方法制備。首先，將對二甲苯在金屬催化劑(例如，鈷和/或錳鹽或化合物)的存在下氧化(例如，使用空氣)以提供“粗對苯二甲酸”(CTA)，如在例如US 2，833，816中所述。然后，將通過該氧化反應(yīng)制備的CTA純化，因為其通常被雜質(zhì)如4-CBA、對甲基苯甲酸，以及賦予TA淡黃色的各種有色雜質(zhì)所污染。CTA的純化除了需要至少一個物理過程(例如，結(jié)晶、洗滌等)之外，通常還需要至少一種化學(xué)轉(zhuǎn)化(例如，氫化)以產(chǎn)生PTA。
[0003]PTA通常被視為批量商品項，其年產(chǎn)量有數(shù)百萬噸，并且因此制造商期望降低其成本以使PTA制造的經(jīng)濟性和效率最大化。這可通過降低資本成本(例如，設(shè)備成本)和可變成本(例如，與廢棄物處置、起始物質(zhì)使用、有機溶劑、加熱燃料和去離子水相關(guān)的成本)實現(xiàn)。
[0004]通常將熱引入至芳族二羧酸制造廠中并在其中使用水蒸氣作載體傳送熱。具體地，通過燃燒加熱燃料以加熱水(例如在化石燃料鍋爐中)，可在設(shè)備區(qū)外生成溫度為例如約300°C的高壓水蒸氣，然后將該高壓水蒸氣導(dǎo)向一個或多個熱交換器，以將熱傳送到具有最高溫度需求的工藝流。可以對所得的高壓冷凝物進行閃蒸以制備溫度為例如約220°C的中高壓水蒸氣(intermediate-pressure steam)，然后該中高壓水蒸氣可用于加熱具有較低熱需求的工藝流形成中高壓冷凝物(intermediate-pressure condensate)，可以對該中高壓冷凝物進行閃蒸以制備中壓水蒸氣，然后如此往復(fù)直到所述水蒸氣的能量耗盡為止。
[0005]生成高壓水蒸氣所需的加熱燃料構(gòu)成芳族二羧酸制造方法的顯著可變成本。本公開的目的是提供一種用于制造芳族二羧酸的更加經(jīng)濟且更有效的方法和設(shè)備并且，具體地，將用于芳族二羧酸制造方法的高壓水蒸氣需求最小化。進一步的目的將從以下說明書易見。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本公開提供一種生成水蒸氣的設(shè)備，所述設(shè)備在用于制備芳族二羧酸的系統(tǒng)中使用，所述設(shè)備包括:
[0007]a)接收粗芳族二羧酸漿液的第一漿液熱交換器；
[0008]b)接收來自所述第一漿液熱交換器的粗芳族二羧酸溶液的氫化反應(yīng)器；
[0009]c)接收來自所述氫化反應(yīng)器的純化的芳族二羧酸溶液的一系列的一個或多個結(jié)晶器；以及
[0010]d)將熱從來自所述系列的一個或多個結(jié)晶器的結(jié)晶器排放流傳送至水流以生成水蒸氣的水蒸氣生成器。
[0011]本公開還提供一種加熱氣體流的設(shè)備，所述設(shè)備在用于制備芳族二羧酸的系統(tǒng)中使用，所述設(shè)備包括:
[0012]A)根據(jù)本公開的用于生成水蒸氣的設(shè)備；以及
[0013]B)將熱從所述水蒸氣傳送至所述氣體流的第一氣體熱交換器。
[0014]本公開還提供一種用于制備芳族二羧酸的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括根據(jù)本公開的設(shè)備。
[0015]本公開還提供一種用于制備芳族二羧酸的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括
[0016]氧化段，
[0017]結(jié)晶段，所述結(jié)晶段包括一個或多個結(jié)晶器；
[0018]處理來自所述氧化段的排放氣體的蒸餾段；
[0019]冷凝段，所述冷凝段連接至所述蒸餾段；
[0020]在將來自冷凝段的塔頂氣體釋放至大氣環(huán)境之前對其進行處理的加壓洗滌器；和
[0021]根據(jù)本公開的設(shè)備。
[0022]本公開的目的可以通過在所述方法中生成較低壓的水蒸氣(例如中高壓水蒸氣)實現(xiàn)，而不是通過直接從高壓水蒸氣中獲得這些水蒸氣。因此本公開的第一方面提供了一種用于在制備芳族二羧酸的方法中生成水蒸氣的方法，所述制備芳族二羧酸的方法包括烴前體在有機溶劑中的催化氧化，所述生成水蒸氣的方法包括以下步驟:
[0023]i)加熱粗芳族二羧酸漿液以形成粗芳族二羧酸溶液；
[0024]ii)將所述粗芳族二羧酸溶液傳送至氫化反應(yīng)器；
[0025]iii)將純化的芳族二羧酸溶液從所述氫化反應(yīng)器傳送至一系列的一個或多個結(jié)晶器；以及
[0026]iv)將熱從來自所述系列的一個或多個結(jié)晶器的結(jié)晶器排放流傳送至水蒸氣生成器中的水流以生成水蒸氣。
[0027]所生成的水蒸氣通常為飽和水蒸氣。優(yōu)選地，在步驟iv)中生成的水蒸氣為中壓水蒸氣或中高壓水蒸氣。更優(yōu)選地，在步驟iv)中生成的水蒸氣為中高壓水蒸氣。
[0028]如本文所使用，“高壓水蒸氣”是指壓力為約50-150barA、或約75_125barA、或約10barA的飽和水蒸氣。相似地，“高壓冷凝物”是指壓力為約50_150barA、或約75-125barA、或約10barA的冷凝物。如本文所使用，“中高壓水蒸氣”是指壓力為約10-50barA、或約 12.5_40barA、或約 15_35barA、或約 17.5_30barA、或約 20barA 的飽和水蒸氣。如本文所使用，“中壓水蒸氣”是指壓力為約5-10barA、或約6_9barA、或約8barA的飽和水蒸氣。如本文所使用，“低壓水蒸氣”是指壓力小于約5barA的飽和水蒸氣。
[0029]粗芳族二羧酸漿液可以使用高壓水蒸氣加熱。因此，步驟i)可包括步驟V):將熱從高壓水蒸氣傳送至第一漿液熱交換器中的粗芳族二羧酸漿液。高壓冷凝物可以在步驟V)中生成。高壓冷凝物通常處于與高壓水蒸氣基本上相同的溫度下，例如高壓冷凝物可處于比高壓水蒸氣低10°c，或低5°C的溫度下。例如，如果高壓水蒸氣處于290-320°C的溫度下，則高壓冷凝物可處于280-310°C，或285-315?的溫度下。因此，步驟i)還可包括步驟vi):在第二漿液熱交換器中將熱從所述高壓冷凝物傳送至所述粗芳族二羧酸漿液，所述第二漿液熱交換器相對于所述粗芳族二羧酸漿液的流向布置在所述第一漿液熱交換器的上游。在相對于所述粗芳族二羧酸漿液的流向的所述第二漿液熱交換器的上游，可以將粗芳族二羧酸漿液加熱至至少250°C，優(yōu)選地，不直接將熱從所述高壓水蒸氣或所述高壓冷凝物傳送至所述粗芳族二羧酸漿液。因此，在將來自所述高壓冷凝物和所述高壓水蒸氣的熱施加至所述粗芳族二羧酸漿液之前，就可將所述粗芳族二羧酸漿液加熱至高溫。然后，在所述流抵達所述氫化反應(yīng)器之前，所述高壓冷凝物和所述高壓水蒸氣提供所需的溫度上的最后增加。因此，與之前的制造方法和制造廠比較，本公開以更加經(jīng)濟、有效和有利的方式使用高壓水蒸氣。
[0030]本公開的該方面還提供了一種用于在制備芳族二羧酸的方法中生成水蒸氣的設(shè)備，所述制備芳族二羧酸的方法包括烴前體在有機溶劑中的催化氧化，所述設(shè)備包括:
[0031]a)第一漿液熱交換器，所述第一漿液熱交換器配置為接收粗芳族二羧酸漿液；
[0032]b)氫化反應(yīng)器，所述氫化反應(yīng)器配置為接收來自所述第一漿液熱交換器的粗芳族二羧酸溶液；
[0033]c) 一系列的一個或多個結(jié)晶器，所述一個或多個結(jié)晶器配置為接收來自所述氫化反應(yīng)器的純化的芳族二羧酸溶液；以及
[0034]d)水蒸氣生成器，所述水蒸氣生成器配置為將熱從來自所述系列的一個或多個結(jié)晶器的結(jié)晶器排放流傳送至水流以生成水蒸氣。
[0035]所生成的水蒸氣通常為飽和水蒸氣。優(yōu)選地，由水蒸氣生成器d)生成的水蒸氣為中壓水蒸氣或中高壓水蒸氣。更優(yōu)選地，由水蒸氣生成器d)生成的水蒸氣為中高壓水蒸氣。
[0036]可以使用高壓水蒸氣加熱粗芳族二羧酸漿液。因此，第一漿液熱交換器可以配置為將熱從高壓水蒸氣傳送至粗芳族二羧酸漿液。所述設(shè)備還可包括e)第二漿液熱交換器，所述第二漿液熱交換器配置為將熱從由高壓水蒸氣生成的高壓冷凝物傳送至粗芳族二羧酸漿液，并且相對于粗芳族二羧酸漿液的流向布置在第一漿液熱交換器的上游。所述設(shè)備可以配置為在相對于粗芳族二羧酸漿液的流向的所述第二漿液熱交換器的上游將所述粗芳族二羧酸漿液加熱至至少250°C，優(yōu)選地，不直接將熱從高壓水蒸氣或高壓冷凝物傳送至粗芳族二羧酸漿液。因此，在將來自高壓冷凝物和高壓水蒸氣的熱施加至粗芳族二羧酸漿液之前，可以將粗芳族二羧酸漿液加熱至高溫。然后，在所述流抵達氫化反應(yīng)器前，高壓冷凝物和高壓水蒸氣提供所需溫度的最后增加。
[0037]發(fā)明人已驚奇地發(fā)現(xiàn)，可使用來自結(jié)晶器排放流的熱生成水蒸氣(具體地中高壓水蒸氣)，而不增加該方法中其他地方的高壓水蒸氣需求，例如不需要另