TW201823194A - 經純化的對苯二甲酸(pta)排氣孔蒸汽之利用 - Google Patents

Abstract

用於製造經純化的芳香族羧酸的方法，包括在一反應區氧化一經取代之芳香族化合物以形成一粗芳香族羧酸和一氣態流；在一預熱區加熱該粗芳香族羧酸；使該粗芳香族羧酸在一催化劑存在下於一氫化反應器中與氫接觸以形成一經純化的芳香族羧酸；將該經純化的芳香族羧酸在一結晶區中結晶以形成包含固體經純化的芳香族羧酸的漿料流和一蒸氣流，至少一部分之該蒸氣流被引導至該預熱區且至少一部分來自該預熱區的蒸氣流被排出至排氣處理區以實現節能。

Description

經純化的對苯二甲酸(PTA)排氣孔蒸汽之利用

發明領域 本案教示大體上有關於製造芳香族羧酸的方法，且特別有關於用以純化粗芳香族羧酸的方法。

發明背景 對苯二甲酸（TA）和其它芳香族羧酸可以用於製造聚酯（例如，經由它們與乙二醇及/或更高級烷二醇的反應）。聚酯又可用於製造纖維、薄膜、容器、瓶子、其他包裝材料、模製物品等。

在量產實務中，已藉由經甲基取代之苯和萘原料在含水乙酸溶劑中的液相氧化來製備芳香族羧酸。甲基取代基的位置對應於芳香族羧酸產物中羧基的位置。在例如含有鈷和錳的溴促進催化劑的存在下，空氣或其它氧源（例如通常為氣態）已被使用作為氧化劑。氧化是放熱的且產生芳香族羧酸連同副產物，包括芳香族原料的部分或中間氧化產物，以及乙酸反應產物（例如甲醇，乙酸甲酯和溴甲烷）。水也被生成為副產物。

對於製造使用在重要應用（例如纖維和瓶子）中的聚酯而言，純芳香族羧酸形式通常是合意的。酸中之雜質（例如，由芳香族原料的氧化產生的副產物，更一般地為各種經羰基取代之芳香族物質）被認為導致及/或與由其製成的聚酯中的顏色形成相關，此又導致在聚酯轉換成之產物變色。具有降低雜質含量的芳香族羧酸可藉由如上該在一個或多個逐漸降低的溫度和氧氣水平下進一步氧化得自液相氧化的粗產物來製備。另外，部分氧化產物可以在結晶過程中回收並轉化為所需的酸產物。

已藉由在溶液中使用貴金屬催化劑催化氫化較不純的酸形式或所謂中等純度產物來製備具有降低雜質量的純對苯二甲酸和其它芳香族羧酸形式--例如經純化對苯二甲酸（PTA）。在量產實務中，烷基芳香族饋料液相氧化成粗芳香族羧酸以及粗產物的純化常常以連續的整合方法進行，其中使用來自液相氧化的粗產物作為純化的起始原料。

為使氫化以令人滿意的速率進行，需要使用過多的氫，其為高價的。這氫在第一PTA結晶器中進入汽相。來自PTA第一結晶器的蒸氣用於預熱進入PTA氫化反應器的漿料以節省能量。蒸氣進入交換器的殼側。在習知的純化單元中，由於存在不可冷凝的氫，有必要從交換器排出一小部分蒸汽/氫，導致氫和熱值之損失。如本領域中所教導的，氫可以被回收且再循環，但是這需要額外的設備形式的資金，且仍然需要小清洗以避免雜質累積。

降低製造芳香族羧酸之總成本的需求仍然存在。

發明概要 本發明的範圍僅由所附請求項界定，並且不受此一發明內容內之陳述的任何程度影響。

根據本發明的一方面，提供一種製造純化的芳香族羧酸的方法。該方法包含在反應區中氧化一經取代之芳香族化合物以形成一粗芳香族羧酸和一氣態流；在預熱區加熱粗芳香族羧酸；使粗芳香族羧酸在催化劑存在下於氫化反應器中與氫接觸以形成一純化的芳香族羧酸；使純化的芳香族羧酸在結晶區中結晶以形成一包含固體純化芳香族羧酸之漿料流和一蒸氣流，其中該蒸氣流包含蒸汽和氫；從漿料中回收純化的羧酸產物；將至少一部分蒸氣流引導至預熱區以加熱粗芳香族羧酸；將至少一部分蒸氣流從預熱區排出至排氣處理區，排氣處理區配置用於處理由經取代之芳香族化合物之氧化形成之氣態流的至少一部分；並從排氣處理區的蒸氣流中回收能量。

根據本發明的另一方面，提供一種用於製造純化的芳香族羧酸的設備。該設備包含一反應區，其係配置用於氧化經取代之芳香族化合物以形成粗羧酸和氣態流；一預熱區，其係配置用於加熱粗羧酸的；一氫化反應器，其係配置用於使該粗芳香族羧酸在催化劑存在下與氫接觸以形成純化的芳香族羧酸；一結晶區，其係配置用於結晶純化的芳香族羧酸以形成包含固體純化芳香族羧酸的漿料流和蒸氣流，其中該蒸氣流包含蒸汽和氫；一回收區，其係配置用於從漿料回收純化的羧酸產物；以及一排氣處理區，其係配置用於處理由該經取代之芳香族化合物氧化形成之氣態流的至少一部分，其中至少一部分蒸氣流被引導至預熱區，以加熱該粗芳香族羧酸，其中至少一部分來自預熱區的蒸氣流被排出到排氣處理區，且其中來自蒸氣流的能量在排氣處理區中被回收。

本發明的其它方面由下面的描述對於本領域技術人員將是顯而易見的。

詳細說明 作為總體介紹，依據本發明的製造經純化的芳香族羧酸的方法包含：在一反應區氧化一經取代之芳香族化合物以形成一粗芳香族羧酸和一氣態流；在一預熱區加熱該粗芳香族羧酸；使粗芳香族羧酸與氫於催化劑存在下在氫化反應器中接觸以形成經純化的芳香族羧酸；使純化的芳香族羧酸在結晶區中結晶以形成一包含固體純化芳香族羧酸的漿料流和一蒸氣流，其中該蒸氣流包含蒸汽和氫；從漿料中回收純化的羧酸產物；將至少一部分蒸氣流引導至預熱區以加熱粗芳香族羧酸；將至少一部分蒸氣流從預熱區排出至一排氣處理區，該排氣處理區配置用於處理由經取代之芳香族化合物氧化形成之氣態流的至少一部分；以及從排氣處理區的蒸氣流中回收能量。在一些實施例中，預熱區包括熱交換器且蒸氣流進入熱交換器的殼側。在一些實施例中，排氣處理區包含至少一個熱交換器，一催化氧化單元及一膨脹器。

在一些實施例中，該方法進一步包含在蒸餾塔中蒸餾該氣態流以形成一經蒸餾氣態流。在一些實施例中，至少一部分蒸氣流可以在至少一個熱交換器的上游排出。在一些實施例中，至少一部分蒸氣流的被排放到引向催化氧化單元之一流以加熱該經蒸餾氣態流。

在一些實施例中，該方法進一步包含將該經蒸餾氣態流引導至該催化氧化單元，其中該經蒸餾氣態流包含溴甲烷；燃燒該催化氧化裝置中之蒸氣流中的氫；氧化該催化氧化單元中之溴甲烷以形成溴；形成一第一催化氧化流出物和一第二催化氧化流出物；且將該第一催化氧化流出物引導至膨脹器，其中該膨脹器從第一催化氧化流出物回收能量。在一些實施例中，該方法進一步包含將第二催化氧化流出物引導至一洗滌器；以及利用洗滌器從第二催化氧化流出物中除去溴。在一些實施例中，進入膨脹器的第一催化氧化流出物的溫度大於150℃。

依據本發明的用於製造純化的芳香族羧酸的設備包含：一反應區，其係配置用於氧化一經取代之芳香族化合物以形成一粗羧酸和一氣態流；一預熱區，其係配置用於加熱粗羧酸；一氫化反應器，其係配置用於使該粗芳香族羧酸在催化劑存在下與氫接觸以形成純化的芳香族羧酸；一結晶區，其係配置用於使純化的芳香族羧酸結晶以形成一包含固體純化芳香族羧酸的漿料流和一蒸氣流，其中該蒸氣流包含蒸汽和氫；一回收區，其係配置用於從漿料回收純化的羧酸產物；以及一排氣處理區，其係配置用於處理由該經取代之芳香族化合物之氧化形成的該氣態流的至少一部分，其中至少一部分之該蒸氣流被引導至該預熱區以加熱該粗芳香族羧酸。在一些實施例中，至少一部分來自預熱區的蒸氣流的被排放到排氣處理區。在一些實施例中，來自蒸氣流的能量在排氣處理區中被回收。

在一些實施例中，該設備進一步包含配置用於經蒸餾該氣態流以形成蒸餾氣態流的蒸餾塔。在一些實施例中，催化氧化單元配置用於氧化該經蒸餾氣態流以形成一催化氧化流出物。在一些實施例中，膨脹器配置用於從催化氧化流出物回收能量。

現在將參照圖式描述依據本教示之用於製造純化形式芳香族羧酸的上述方法的附加特徵。

圖1A和1B繪示依據本發明一實施例之製造純化形式芳香族羧酸的流程圖。作為簡要介紹，程序100包括一包含氧化反應器110之反應區，其係配置用於液相氧化原料；一結晶區，其係配置用於從液相氧化反應混合物形成粗芳香族羧酸，且包含結晶容器152和156；一固-液分離裝置190，其係配置用於從液體中分離粗芳香族羧酸（及某些氧化副產物和中間物），一包括純化反應混合物配製容器200之混合區，其係配置用於製備粗芳香族羧酸在純化反應溶劑中的混合物；一包括熱交換器208之預熱區以供在將粗芳香族羧酸引入至一純化區中之前將其加熱，一包括氫化反應器210的純化區，其係配置用於使該粗芳香族羧酸在催化劑存在下與氫接觸以形成經純化的芳香族羧酸；以及包含一包括容器220之結晶區的回收區，其係配置用於形成一包含固體經純化的芳香族羧酸的漿料流和一蒸氣流，其中該蒸氣流包含蒸汽和氫；以及一固-液分離裝置230，其係配置用於從液體中分離經純化固體產物。

圖1A和1B中之程序整合純粹是代表性的，且同樣可使用各種其他的整合與非整合配置。

圖1A和1B所示的程序中使用的液態和氣態流和物料可以經由合適的輸送線路、導管以及，例如，由對於程序使用與安全性適當之材料所構成的管路來引導和傳送。應該理解的是，特定元件可以在物理上並置，並且在適當的情況下可以具有柔性區，剛性區或兩者的組合。在引導液流或化合物時，可以包括中介裝置及/或可選的處理。舉例而言，可存在泵、閥、歧管、氣體和液體流量計和分配器，取樣和感測裝置以及其他配備（例如，用於監測，控制，調整及/或轉移壓力，流量和其他操作參數）。

適合用於氧化反應器110中的代表性芳香族原料包括但不限於在一個或多個位置被至少一個可氧化成羧酸基團之基團取代的芳香族化合物（例如碳氫化合物）。在一些實施例中，取代基的位置對應於所製備的芳香族羧酸的羧酸基團的位置。在一些實施例中，可氧化取代基包括烷基（例如甲基，乙基及/或異丙基）。在其它實施例中，可氧化取代基包括含氧基團，諸如羥烷基，甲醯基，醛及/或酮基。取代基可以相同或不同。原料化合物的芳香族部分可以是苯核，或者可以是雙環或多環（例如萘及/或蒽核）。在一些實施例中，原料化合物的芳香族部分上的可氧化取代基的數目等於芳香族部分上可用部位的數目。在其它實施例中，原料的芳香族部分上的可氧化取代基的數量少於所有此種部位（例如在一些實施例中為1至4，在一些實施例中為2）。依據本教示可單獨使用或組合使用的代表性進料化合物包括但不限於甲苯；經乙苯和其它烷基取代之苯；鄰二甲苯；對二甲苯；間二甲苯；甲苯甲醛，甲基苯甲酸，烷基苯甲醇，1-甲醯基-4-甲基苯，1-羥甲基-4-甲基苯；甲基苯乙酮；1,2,4-三甲基苯；1-甲醯基-2,4-二甲基-苯；1,2,4,5-四甲基-苯；經烷基、甲醯基、醯基、和羥甲基取代之萘（例如，2,6-二甲基萘，2,6-二乙基萘，2,7-二甲基萘，2,7-二乙基萘，2-甲醯基-6-甲基萘，2-醯基-6-甲基萘，2-甲基-6-乙基萘等，等等）等等；以及前述任一者的部分氧化之衍生物；及其組合。在一些實施例中，經取代之芳香族化合物包含經甲基、乙基及/或異丙基取代芳香族碳氫化合物。在一些實施例中，經取代之芳香族化合物包含經烷基取代的苯、鄰二甲苯、對二甲苯、間二甲苯等等，或其組合。

依據本教示製造的芳香族羧酸不受限制，且包括但不限於具有一個或多個芳環的單-和聚羧酸化物質。在一些實施例中，芳香族羧酸藉由氣態和液態反應物在液相系統中之反應來製造。在一些實施例中，芳香族羧酸僅包含一個芳環。在其它實施例中，芳香族羧酸包含多個（例如兩個或兩個以上）芳環，其在一些實施例中係被稠合（例如萘，蒽等），在其它實施例中則否。在一些實施例中，芳香族羧酸僅包含一個羧酸（例如-CO₂ H）部分或其鹽（例如-CO₂ X，其中X是陽離子物質，包括但不限於金屬陽離子，銨離子，等等）。在其它實施例中，芳香族羧酸包含多個（例如兩個或更多個）羧酸部分或其鹽。代表性的芳香族羧酸包括但不限於對苯二甲酸，均苯三甲酸，偏苯三甲酸，鄰苯二甲酸，間苯二甲酸，苯甲酸，萘二羧酸，等等，及其組合。在一些實施例中，本教示涉及製造純形式之對苯二甲酸，包括純化對苯二甲酸（PTA）和所謂中等純度的對苯二甲酸。

可以在氧化反應器110中進行的代表性氧化類型是液相氧化，該液相氧化包含使氧氣與包含具有可氧化成羧酸基團之取代基的芳香族碳氫化合物的饋料在液相反應混合物中接觸。在一些實施例中，液相反應混合物包含催化劑組成物存在下之單羧酸溶劑和水，該催化劑組成物包含至少一重金屬組分（例如Co，Mn，V，Mo，Cr，Fe，Ni，Zi，Ce，Hf等等，及其組合）與促進劑（例如鹵素化合物等）。在一些實施例中，氧化在有效維持液相反應混合物且形成高溫高壓蒸氣相的升高溫度與壓力下進行。在一些實施例中，在液相氧化中的芳香族饋料之氧化產生芳香族羧酸以及反應副產物，諸如芳香族饋料之部分或中間氧化產物及/或溶劑副產物。在一些實施例中，芳香族羧酸包含對苯二甲酸，且氧化包含使對二甲苯與氣態氧在包含乙酸，水和溴促進催化劑之組成物的液相氧化反應混合物中接觸。液相氧化和相關程序可以作為批式程序、連續程序或半連續程序進行。氧化可以在一個或多個反應器中進行。

在代表性實施例中，諸如可以如圖1A和1B所示來被實現，液體饋料包含至少約99重量%之經取代的芳香族碳氫化合物、乙酸水溶液（例如，含有約70至約95重量%的乙酸）、鈷和錳的可溶性化合物（例如，諸如它們各自的乙酸鹽）作為催化劑金屬來源，溴(例如，溴化氫）作為助催化劑，且空氣可以經由諸如入口112的入口連續地加載至氧化反應容器110。在一些實施例中，容器110是壓力額定、連續攪拌的槽式反應器。

在一些實施例中，可經由攪拌器120的旋轉來提供攪拌，攪拌器120的軸由外部動力源（未示出）驅動。安裝在軸上並位於液態體內的葉輪被配置成提供用於混合液體及使氣體分散於液體中的力，由此避免固體沉降在液態體的下部區域。

在一些實施例中，對二甲苯在反應器110中被氧化，主要是氧化成對苯二甲酸。除對苯二甲酸之外可形成的副產物包括但不限於部分及中間氧化產物（例如4-羧基苯甲醛，1,4-羥甲基苯甲酸，對甲基苯甲酸，苯甲酸，等等，及其組合）。由於氧化反應是放熱的，反應產生的熱可能引起液相反應混合物的沸騰並形成塔頂氣態流，其包含汽化乙酸，水蒸氣，來自氧化反應的氣態副產物，碳氧化物，來自加載至反應之空氣的氮，未反應的氧，等等，及其組合。

在一些實施例中，包含在液相反應混合物中漿料化之固體氧化產物的液態流出物通過漿料出口114從反應容器110中除去且以流115被引導至結晶容器152，進而到結晶容器156，以回收一固體產物。

在一些實施例中，固體粗產物可藉由以一或多級結晶從液體中回收，諸如以圖1A和1B所示的單一結晶容器，或者以一系列的多個攪拌結晶容器。在一些實施例中，結晶過程包含從較前級到較後級連續降低溫度和壓力以增加產物回收率。舉例而言，如圖1A和1B所示，結晶容器152和156可串聯設置並流體連通，使得來自容器152的產物漿料可被轉移到容器156。結晶容器中的冷卻可藉壓力釋放來完成。一或多個結晶容器可被排氣，如在排氣孔154和158處排氣，以便將壓力降低所產生的蒸氣及由驟沸蒸氣產生的蒸汽排出到熱交換裝置（未示於圖中）。

如圖1A和1B所示，結晶容器156與固-液分離裝置190流體連通。固-液分離裝置190配置成接收來自結晶容器156的固體產物的漿料。在一些實施例中，固-液分離裝置190進一步配置成從液體中分離粗固體產物和副產物。在一些實施例中，分離裝置190是離心機，旋轉真空過濾器，壓濾機，等等、或其組合。在一些實施例中，分離裝置190包含配置為用於溶劑交換（例如，藉由在濾餅中的母液的壓力下以包含水的洗滌液體正壓置換）的壓濾機。合適的旋轉式壓濾機由BHS-Sonthofen銷售，且係例如揭露於美國專利2,741,369和7,807,060以及美國專利申請公開號2005/0051473中。由分離產生的氧化母液可以流191離開分離裝置190以轉移到母液桶192中。母液的一部分以及在一些實施例中母液的大部分可以從桶192被轉移到氧化反應器110。這樣，在母液中溶解及/或以細固體顆粒形式存在的單羧酸溶劑、水、催化劑及/或氧化反應副產物可以返回到液相氧化反應。

如圖1A和1B所示，包含經加熱之粗固體產物之流197可被引導至包括反應混合物配製容器200的混合區。流197中的粗固體產物可在配製容器200中混合及成漿，一補充溶劑經由線路202進入容器200以形成包含粗芳香族羧酸的純化反應混合物。容器200中所製備的純化反應混合物經由線路204收回且轉移至泵206。在一些實施例中，純化補充溶劑含有水。在一些實施例中，溶劑線路202連接到用於容納補充溶劑的貯留容器（未示於圖中）。在其他實施例中，溶劑包含由脫氣器供給的新鮮去礦質水。在其它實施例中，溶劑由整合程序100的另一部分供應。例如，在一實施例中，溶劑包含從塔330中之排氣分離或從結晶區回收之蒸氣中所獲得的冷凝液。純化補充溶劑之來源更充分地記載於例如美國專利5,723,656，6,137,001，7,935,844,7，935,845及8,173,834中。純化補充溶劑的合適來源包括去礦質水，蒸汽冷凝液，來自氧化段之蒸餾的冷凝液，諸如來自流334之塔頂冷凝，以及來自純化結晶器諸如220的冷凝液。

純化反應混合物經由線路204離開容器200進入一預熱區。包含粗芳香族羧酸的純化反應混合物被引入至預熱區中。圖1A和1B中所示的預熱區包括一泵206和一熱交換器208。本領域的技術人員可以理解，儘管圖1A和圖1B中僅繪示一個熱交換器，預熱區可以包括串聯或並聯配置的額外熱交換器。熱交換器208將純化反應混合物的溫度升高至使用負載型催化劑進行純化反應所需的溫度。

加熱的純化反應混合物離開預熱區並進入純化區。純化區包括純化反應器210。在一些實施例中，純化反應器210是氫化反應器且純化反應器210中的純化包含使包含粗芳香族羧酸的純化反應混合物與氫在氫化催化劑存在下接觸。在一些實施例中，一部分純化液體反應混合物可從氫化反應器210中被連續除去為流211，並被引導至下游結晶區中的結晶容器220。在一些實施例中，在結晶容器220中，可以從反應混合物中結晶出對苯二甲酸與降低水平的雜質。在容器220中形成的包含固體經純化的芳香族羧酸和液體的漿料流可以流221被引導至固-液分離裝置230。一包含蒸汽和氫的所產生蒸氣流以流222被引導至預熱區的熱交換器208以加熱粗羧酸。在一些實施例中，流222中的蒸氣流進入熱交換器208的殼側。純化的羧酸產物以流231離開固-液分離裝置230。在一些實施例中，一些實施例中至少一部分或實質上全部純化母液可以流233作為回流被引導至高壓蒸餾塔330中，例如，更充分地記載於美國專利號5,723,656，6,137,001，7,935,844，7,935,845及8,173,834。在其它實施例中，流233可被引導至廢水處理設施。又一替代方案是冷卻該流233以回收固體產物，如美國專利公開案號2012/142962中所記載。固-液分離裝置230可以是離心機，旋轉式真空過濾器，壓濾機等，或其組合。

程序100進一步包括排氣處理區300，其配置成處理由經取代之芳香族化合物之氧化形成的氣態流的至少一部分。排氣處理區300包含一蒸餾塔330，熱交換器337和338，一催化氧化單元344，及一膨脹器347。在一些實施例中，至少一部分來自熱交換器208的蒸氣流以流224或流226被排放排氣處理區300。

氣態流可以經由排氣孔116從反應器移出且以流111送至蒸餾塔330。分離區配置用於將水與溶劑單羧酸分離且使富溶劑液相以線路331返回至反應器。一經蒸餾氣態流以線路334從分離區中除去並進一步處理。在一些實施例中，經蒸餾氣態流包含氮、氧、水、乙酸、碳氧化物和溴甲烷。回流以線路335返回至塔330。回流流體可以包括富水氣流334的冷凝部分，或者可以包括來自其他來源的流體。在美國專利5,723,656，6,137,001，7,935,844，7,935,845和8,173,834中更全面地描述了塔頂氣流和回流流體源來源的進一步處理的實例。

在一些實施例中，至少一部分之蒸氣流在熱交換器337和338的上游以流224排出，並與流336中的經蒸餾氣態流合併，如圖1A所示。流224中的蒸氣流包含蒸汽和氫。能量藉由加熱殼側流體（未示於圖中）從熱交換器337和338中的蒸汽回收且流336被冷卻。殼側流體，諸如水或別的程序流的可用來產生能量，例如藉由產生蒸汽供使用在程序的其他地方，或者藉由加熱水或程序流以供稍後使用。在程序的這一點上加入流224之蒸汽是有益的，因為能量可以用熱交換器從蒸汽中回收，且因為程序的此一部分不需要保持乾燥。然後未冷凝的氣體被引導至配置用於除去流339中之揮發性組分的高壓吸收器340。揮發性組分可藉由使蒸氣與液體接觸，首先與富乙酸流350接觸然後與富水流351接觸而除去。所產生的洗滌液352和353可被引導至程序的其他部分，諸如氧化反應器110。

來自高壓吸收器340的經洗滌蒸氣流出物經由流341被引導至一配置用於將蒸氣流出物加熱到約120℃之溫度的熱交換器342。經加熱的流出物經由流343被引導至達催化氧化單元344。催化氧化單元344包含催化氧化反應器（未示於圖中）和二級熱交換器（未示於圖中），其由一催化氧化反應器流出物回收熱量以將進入催化氧化單元344之流的溫度升高到約300℃。來自蒸氣流（在熱交換器337和338上游的流224中排出之蒸氣流的至少一部分）的氫在催化氧化單元344中燃燒，其亦導致能量的回收。催化氧化單元344需要足夠熱以破壞揮發性有機化合物並產生足夠熱以避免下游腐蝕問題（即保持下游程序乾燥）的流出物。燃燒來自至少一部分蒸氣流的氫增加由催化氧化單元344產生的放熱反應熱量，因為不需要將過多的燃料添加到催化氧化單元344，此容許較少的能量輸入到系統中，其亦導致比習知程序更經濟的程序。

在一些實施例中，至少一部分蒸氣在流226中被排放到引向催化氧化單元344之流341，如圖1B所示。蒸氣流226包含蒸汽和氫。由於蒸氣流中的蒸汽加熱流341，使得在進入催化氧化單元344之前不需要太多額外的能量來加熱流341，故能量被回收。然而，液態水不利於催化氧化單元344和下游程序。因此，進入催化氧化單元344之流341的溫度可能需要更高以蒸發水。此外，或者替換地，當壓力降低時（相較於圖1A所示的實施例），膨脹器中之流的溫度不能降低多少。因此，較少能量可被膨脹器回收。如在圖1A中的程序，來自蒸氣流（該於流226中排出的至少一部分蒸氣流）的氫在催化氧化單元344中燃燒，這也導致能量的回收。燃燒來自至少一部分蒸氣流的氫增加由催化氧化單元344產生的放熱反應熱量，此容許較少的能量輸入到系統中，因為不需要將過多的燃料添加到催化氧化單元344，這也導致一比習知程序更經濟的程序。

溴甲烷在催化氧化單元344中被氧化以形成溴和HBr。在一些實施例中，一第一催化氧化流出物與一第二催化氧化流出物被形成。第一催化氧化流出物經由流345引導至膨脹器347，且能量由第一催化氧化流出物在產生器348中回收。在一些實施例中，第二催化氧化流出物以流346引導至洗滌器349以從第二催化氧化流出物去除溴。

在一些實施例中，以流345進入膨脹器347的第一催化氧化流出物的溫度高於150℃。在一個實施例中，溫度高於170℃。流345中之第一催化氧化流出物的溫度由進入催化氧化單元344之流343的入口溫度和催化氧化反應器中的反應熱控制。燃燒來自流224或流226之氫增加該反應熱。

本文引用的每一專利和非專利公開的全部內容由引用而併入，只是在與本說明書有任何不一致的揭露或定義的情況下，本文中的揭露或定義將被視為優先。

前面的詳細描述和附圖已藉由說明和示例的方式被提供，且不欲用以限制所附請求項的範圍。本文所示的目前較佳實施例中的許多變化對於本領域的普通技術人員將是顯而易見的，且仍然在所附請求項及其均等標的之範圍內。

應該理解的是，所附請求項中列舉的元件和特徵可以以不同的方式組合以產生同樣落入本發明範圍內的新請求項。因此，雖然以下所附之依附請求項僅依附於單一的獨立或依附請求項，但應理解的是，這些依附請求項或者可依附於任一可選擇的前述請求項—無論為獨立項或依附項—且此一新組合應理解為形成本說明書的一部分。實例

以下實例係基於計算機模擬。最上一列表示藉由從純化程序中的預熱區排出蒸氣流將氫加入到催化氧化（“CATOX”）系統中的益處。CATOX流出物通常依路線被送到一膨脹器。入口愈熱，可以回收的能量愈多。或者，需要較少的燃料或蒸汽來加熱進入CATOX反應器的氣體。兩者都導致節省能源。如下表所示，從預熱區排出蒸氣流允許進入膨脹器之CATOX流出物的溫度升高，因此比習知程序更經濟。

有必要在CATOX系統中保持一定的溫度（＞300℃）以確保揮發性有機化合物諸如溴甲烷的適當破壞。塔頂系統中的氫濃度遠低於空氣中4％的爆炸下限，因此不構成安全風險。

對於這個過程觀察到來自整個程序煙道的溴甲烷濃度減少大約40％。因此，與習知程序相較溴甲烷的排放減少。

100‧‧‧程序

110‧‧‧氧化反應器

111、115、191、197、211、221、222、224、226、231、233、336、339、341、343、345、346‧‧‧流

112‧‧‧入口

114‧‧‧漿料出口

116、154、158‧‧‧排氣孔

120‧‧‧攪拌器

152、156、220‧‧‧結晶容器

190、230‧‧‧固-液分離裝置

192‧‧‧母液桶

200‧‧‧純化反應混合物配製容器

202、204、331、334、335‧‧‧線路

206‧‧‧泵

208、337、338、342‧‧‧熱交換器

210‧‧‧氫化反應器

300‧‧‧排氣處理區

330‧‧‧高壓蒸餾塔

340‧‧‧高壓吸收器

344‧‧‧催化氧化單元

347‧‧‧膨脹器

348‧‧‧產生器

349‧‧‧洗滌器

350‧‧‧富乙酸流

351‧‧‧富水流

352、353‧‧‧洗滌液

圖1A和1B繪示依據本教示製造純化形式之芳香族羧酸的流程圖。

Claims (17)

1. 一種用於製造一經純化的芳香族羧酸之方法，包含： 在一反應區氧化一經取代之芳香族化合物以形成一粗芳香族羧酸和一氣態流； 在一預熱區加熱該粗芳香族羧酸； 使該粗芳香族羧酸在一催化劑存在下於一氫化反應器中與氫接觸以形成一經純化的芳香族羧酸； 將該經純化的芳香族羧酸在一結晶區中結晶以形成一包含固體經純化的芳香族羧酸的漿料流和一蒸氣流，其中該蒸氣流包含蒸汽與氫； 從該漿料中回收一經純化的羧酸產物； 將至少一部分之該蒸氣流引導至該預熱區以加熱該粗芳香族羧酸； 將至少一部分之該蒸氣流從預熱區排出到一排氣處理區，該排氣處理區配置用於處理由該經取代之芳香族化合物之氧化形成的氣態流的至少一部分；以及 自該排氣處理區的蒸氣流中回收能量。
2. 如請求項1之方法，其中該排氣處理區包括至少一個熱交換器，一催化氧化單元，以及一膨脹器。
3. 如請求項2之方法，其中該至少一部分之蒸氣流在該至少一個熱交換器的上游被排出。
4. 如請求項1之方法，進一步包含： 在一蒸餾塔中蒸餾該氣態流以形成一經蒸餾氣態流。
5. 如請求項4之方法，其中該至少一部分之蒸氣流被排放至一引向該催化氧化單元之流以加熱該經蒸餾氣態流。
6. 如請求項4之方法，進一步包含： 將該經蒸餾氣態流引導至該催化氧化單元，其中該經蒸餾氣態流包含溴甲烷； 燃燒該催化氧化單元中之該蒸氣流中的氫； 氧化該催化氧化單元中之溴甲烷以形成溴； 形成一第一催化氧化流出物和一第二催化氧化流出物；以及 將該第一催化氧化流出物引導至該膨脹器，其中該膨脹器從該第一催化氧化流出物回收能量。
7. 如請求項6之方法，進一步包含： 將該第二催化氧化流出物引導至一洗滌器；以及 用該洗滌器從該第二催化氧化流出物中除去溴。
8. 如請求項6之方法，其中該進入膨脹器的第一催化氧化流出物的溫度大於150℃。
9. 如請求項1之方法，其中該預熱區包含一熱交換器且其中該蒸氣流進入該熱交換器的一殼側。
10. 如請求項1之方法，其中該經純化的芳香族羧酸包含對苯二甲酸。
11. 一種用於製造一經純化的芳香族羧酸之設備，包含： 一反應區，其係配置用於氧化一經取代之芳香族化合物以形成一粗羧酸和一氣態流； 一預熱區，其係配置用於加熱該粗羧酸； 一氫化反應器，其係配置用於使該粗芳香族羧酸在催化劑存在下與氫接觸以形成一經純化的芳香族羧酸； 一結晶區，其係配置用於將該經純化的芳香族羧酸結晶以形成一包含固體純化的芳香族羧酸的漿料流和一蒸氣流，其中該蒸氣流包含蒸汽和氫氣； 一回收區，其係配置用於從該漿料回收一經純化的羧酸產物；以及 一排氣處理區，其係配置用於處理由該經取代之芳香族化合物之氧化形成的該氣態流的至少一部分，其中至少一部分之該蒸氣流被引導至該預熱區以加熱該粗芳香族羧酸，其中至少一部分來自該預熱區的蒸氣流被排出到排氣處理區，且其中該蒸氣流的能量在該排氣處理區中被回收。
12. 如請求項11之設備，其中該排氣處理區包含至少一個熱交換器，一催化氧化單元，以及一膨脹器。
13. 如請求項11之設備，進一步包含： 一蒸餾塔，其係配置用於蒸餾該氣態流以形成一經蒸餾氣態流。
14. 如請求項13之設備，其中該催化氧化單元係經配置用於氧化該經蒸餾氣態流以形成一催化氧化流出物。
15. 如請求項14之設備，其中該膨脹器係配置用於從該催化氧化流出物回收能量。
16. 如請求項11之設備，其中該預熱區包含一熱交換器且其中該蒸氣流進入該熱交換器之一殼側。
17. 如請求項11之設備，其中該經純化的芳香族羧酸包含對苯二甲酸。