專利名稱：：生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的方法
背景技術(shù)：
：發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種對(duì)苯二甲酸的生產(chǎn)方法，更具體地說，涉及一種生產(chǎn)和回收高純度對(duì)苯二甲酸的方法，按照本發(fā)明，該方法包括以下步驟將從聚酯織物染色設(shè)備(complex)的減重過程中排放的堿減重(alkaliweight-reduction)廢水溶解于水中，吸附除去雜質(zhì)，通過用酸中和得到本發(fā)明的對(duì)苯二甲酸?！皦A減重廢水”是堿減重處理步驟中排放的剩余反應(yīng)物，該處理步驟是通過使用堿金屬/堿土金屬氫氧化物處理聚酯織物，使聚酯具有類似絲的性質(zhì)，并改進(jìn)其染色容量，因此，會(huì)引起一部分織物解聚。所述堿性廢水含有大量的堿金屬/堿土金屬氫氧化物、對(duì)苯二甲酸堿金屬/堿土金屬鹽和乙二醇。在過去，由具有染色裝置的大型工業(yè)設(shè)備產(chǎn)生的大量堿減重廢水被傳統(tǒng)的廢水處理過程直接排放了。此外，用如鹽酸或硫酸中和的漿料被掩埋或排放到大海中，剩余的廢水由傳統(tǒng)廢水處理排放。因此，由常規(guī)聚酯織物減重過程產(chǎn)生的堿減重廢水已引起了嚴(yán)重的環(huán)境問題，傳統(tǒng)處理方式需要大量的投資用于防止污染的設(shè)備。最近，提出了各種由聚酯堿減重廢水回收對(duì)苯二甲酸的方法，因?yàn)樗龌厥詹粌H可以重復(fù)利用原料，還能減少環(huán)境問題。使用聚酯減重廢水生產(chǎn)和回收對(duì)苯二甲酸的常規(guī)方法如下在日本未審專利JP-A-50-104,276中，對(duì)苯二甲酸鹽用硫酸中和得到對(duì)苯二甲酸。在日本未審專利JP-A-60-19,784中，引入超濾以除去雜質(zhì)，然后，通過硫酸中和得到對(duì)苯二甲酸。在日本未審專利JP-A-60-163,843中，堿性廢水被離心，并用硫酸中和得到對(duì)苯二甲酸。在日本未審專利JP-A-60-216,884中，堿性廢水通過離子交換膜得到對(duì)苯二甲酸。在日本未審專利JP-A-60-233,033中，堿性廢水在120℃和1.7個(gè)大氣壓下中和得到對(duì)苯二甲酸。在日本未審專利JP-A-61-43,139中，低濃度的堿性廢水分兩次調(diào)節(jié)到pH5-6和pH4以沉淀出對(duì)苯二甲酸，然后離心回收對(duì)苯二甲酸。在日本未審專利JP-A-61-43,140中，向堿性廢水中加入鹽酸直到溶液的pH變?yōu)?.4，并用活性炭處理。然后，向溶液中再加入鹽酸直到溶液的pH變?yōu)?，得到對(duì)苯二甲酸。在DE2,508,819中，堿性廢水在60-94℃下用硫酸處理得到對(duì)苯二甲酸。在US5,210,292中，堿性廢水的pH調(diào)節(jié)到6-9，冷卻除去硫酸鈉，然后這一物料再用硫酸調(diào)節(jié)到pH為2-4，得到對(duì)苯二甲酸。所報(bào)道的這些方法存在如下問題a)大多數(shù)反應(yīng)是在苛刻的條件下進(jìn)行的，b)要使用大量的水以提高對(duì)苯二甲酸的純度，產(chǎn)生了大量的廢水，在經(jīng)濟(jì)上是不實(shí)用的，c)難于通過調(diào)節(jié)pH值的方法從堿性廢水的中和反應(yīng)產(chǎn)生的鈉鹽中分離對(duì)苯二甲酸，d)所報(bào)道的方法中未描述除去雜質(zhì)和監(jiān)視純度的方法。特別是所報(bào)道的方法未能除去用酸中和產(chǎn)生的副產(chǎn)物-鈉鹽，又產(chǎn)生了另一環(huán)境污染。此外，在過濾對(duì)苯二甲酸作為最終步驟的方法中，對(duì)苯二甲酸粒徑應(yīng)充分長大，因?yàn)樾☆w粒的對(duì)苯二甲酸使固體和液體的分離不充分，導(dǎo)致回收率降低，還會(huì)使干燥發(fā)生困難。因此，由于回收率和純度低，所報(bào)道的方法獲得的對(duì)苯二甲酸不足以重復(fù)利用，而且，所報(bào)道方法中對(duì)苯二甲酸的純度是由普通方法分析的，而不是分析對(duì)苯二甲酸質(zhì)量的方法。從這一意義上講，所報(bào)道的方法在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上對(duì)工業(yè)化不利。附圖簡述附圖是描述本發(fā)明的生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸方法的流程圖。發(fā)明簡述因此，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的新方法，按照本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)a)可以從堿減重廢水中獲得高純度的對(duì)苯二甲酸，b)作為副產(chǎn)物形成的鈉鹽被作為酸和堿分離和回收，因此，降低了對(duì)苯二甲酸的生產(chǎn)成本和減輕了環(huán)境問題。本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明可以按以下方式更詳細(xì)地描述。本發(fā)明的特征在于使用包括如下步驟的從堿減重廢水生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的方法(a)溶解在水中的堿減重廢水溶液被吸附；(b)用酸中和水溶液得到對(duì)苯二甲酸；(c)結(jié)晶以使對(duì)苯二甲酸顆粒長大；(d)和，在減壓下冷卻長大的對(duì)苯二甲酸顆粒，過濾并干燥。本發(fā)明還涉及幾種生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的順序安裝的罐，其特征在于包括以下裝置溶解裝置(1)，堿減重廢水在其中溶解于水；離心裝置(3)；吸附塔(2)；中和裝置(3)，在其中用酸中和對(duì)苯二甲酸堿金屬/堿土金屬鹽制備對(duì)苯二甲酸；結(jié)晶裝置(4)，對(duì)苯二甲酸顆粒在其中長大；冷卻裝置(5)；過濾裝置(6)，長大的對(duì)苯二甲酸顆粒在其中過濾；干燥裝置(7)，過濾的對(duì)苯二甲酸在其中干燥。本發(fā)明在以下進(jìn)行更詳細(xì)的描述。本發(fā)明涉及一種從大量來自聚酯織物堿減重過程的堿減重廢水生產(chǎn)和回收對(duì)苯二甲酸的方法，按照本發(fā)明可以簡易方式獲得高純度的對(duì)苯二甲酸。此外，因?yàn)樵诜磻?yīng)中排出的溶劑和原料可以返回，可以預(yù)期降低生產(chǎn)成本并減少環(huán)境問題。本發(fā)明的生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的方法將根據(jù)附圖作進(jìn)一步的描述堿減重廢水與水一起排入溶解罐(1)中，然后，用攪拌器(1a,60-300rpm)攪拌，并在吸附塔(2)中吸附除去雜質(zhì)。用于本發(fā)明的堿減重廢水是聚酯織物減重過程中產(chǎn)生的堿性廢水原料。堿減重廢水的組成根據(jù)減重比率和洗滌速度、或減重過程的類型(例如間歇操作和連續(xù)操作)而變化。通常，從聚酯減重過程中排出的堿減重廢水(比重1.0-1.35,pH:11-14)含有1-25％的氫氧化鈉、1-20％的對(duì)苯二甲酸二鈉、乙二醇、用于生產(chǎn)聚酯織物的添加劑、水以及其它雜質(zhì)。因此，此外，含于堿減重廢水中的對(duì)苯二甲酸二鈉在水中的溶解度為約13重量％，以漿液的形式存在。因此，根據(jù)堿減重廢水的含量，可以排入能夠大量溶解對(duì)苯二甲酸二鈉的水，但是，相對(duì)于堿減重廢水的量，優(yōu)選加入約0.5-2.0重量倍的水，此外，為了提高對(duì)苯二甲酸二鈉的溶解度，溶解罐可以保持在常壓和25-80℃下。大量溶解在溶解罐中的含有對(duì)苯二甲酸二鈉的水溶液被輸送到吸附塔(2)中，在其中除去某些雜質(zhì)(如金屬、金屬化合物、有機(jī)化合物、污物等)。最終產(chǎn)物對(duì)苯二甲酸的純度由吸附塔(2)的去除效率所決定。按照本發(fā)明，選擇活性炭作為吸附塔(2)的填充材料，它在堿性溶液中是穩(wěn)定的，考慮到其吸附速度，單位體積活性炭的表面積優(yōu)選在500-1,500m2/g的范圍內(nèi)。因?yàn)槲剿?2)的操作溫度由溶解罐(1)的溫度決定，另外的加熱或冷卻裝置是不必要的，但為了進(jìn)一步提高吸附速度，操作壓力維持在0.01-1.0kg/cm2是有利的。在吸附塔(2)內(nèi)的停留時(shí)間優(yōu)選為1-60分鐘，這一停留時(shí)間可以根據(jù)操作壓力作某些調(diào)整。此外，作為一種提高吸附效率的手段，通過溶解罐(1)的水溶液在傳送到吸附塔(2)之前，通過一設(shè)備預(yù)先過濾分離成固體和液體。在這種情況下，在吸附塔(2)除去雜質(zhì)的效率可以進(jìn)一步提高。通過吸附塔(2)的對(duì)苯二甲酸二鈉水溶液被送入中和罐(3)中用酸中和。在中和罐(3)中的攪拌器(3a)的攪拌下，所述溶液與如鹽酸、硫酸、硝酸和磷酸的強(qiáng)酸緩慢混合。然后，對(duì)苯二甲酸二鈉被中和，制備對(duì)苯二甲酸和相應(yīng)的鈉鹽。在中和反應(yīng)期間，形成了兩個(gè)當(dāng)量點(diǎn)；當(dāng)所述溶液的pH在9.0-6.0之間檢測到第一個(gè)當(dāng)量點(diǎn)，氫氧化鈉被酸中和制備鈉鹽，當(dāng)所述溶液的pH在4.0-2.0之間檢測到第二個(gè)當(dāng)量點(diǎn)，對(duì)苯二甲酸二鈉被酸中和制備了對(duì)苯二甲酸。在所述中和反應(yīng)期間，必須不斷提供酸直到所述溶液的pH達(dá)到4.0-2.0。在所述中和反應(yīng)之后，由于其在水中具有較高的溶解度，所獲得的鈉鹽大量溶解在水中，同時(shí)對(duì)苯二甲酸以固體狀態(tài)結(jié)晶。因?yàn)榻Y(jié)晶的對(duì)苯二甲酸顆粒是如此的小，對(duì)苯二甲酸難于用固-液分離方法(例如離心或過濾)有效地分離。即使進(jìn)行分離，其回收率也很低，在工業(yè)上應(yīng)用是不經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。因此，按照本發(fā)明，從所述中和步驟如此獲得的對(duì)苯二甲酸漿液被送到結(jié)晶罐(4)中，以使對(duì)苯二甲酸粒徑充分長大。一至五個(gè)結(jié)晶罐(4)串聯(lián)連接，每一個(gè)結(jié)晶罐(4)以這樣的方式安裝其溫度逐步降低。由于所述結(jié)構(gòu)，粒徑逐步長大，因此，可以減少小顆粒。結(jié)晶溫度降優(yōu)選30-50℃。所有結(jié)晶罐(4)必須能在如下規(guī)格下操作溫度120-300℃，壓力2-86kg/cm2，攪拌速度60-300rpm。通過結(jié)晶罐(4)的停留時(shí)間優(yōu)選為30-180分鐘。此外，由于對(duì)苯二甲酸的結(jié)晶是在高溫和高壓下進(jìn)行的，過量的酸會(huì)引起結(jié)晶罐(4)的腐蝕?？紤]到這一點(diǎn)，通過所述中和步驟的對(duì)苯二甲酸漿液中含有的任何酸應(yīng)低于10重量％。對(duì)于結(jié)晶罐，應(yīng)選擇高度耐腐蝕的材料，如不銹鋼316或鈦。在所述結(jié)晶罐(4)中充分長大的對(duì)苯二甲酸顆粒被送入下一冷卻罐(5)中，在0.1-1.0kg/cm2的壓力和60-90℃的溫度下冷卻。因此，漿液中含有的醇隨水一起被蒸發(fā)。蒸發(fā)的醇和水被冷凝，然后返回溶解罐(1)。冷卻的對(duì)苯二甲酸漿液被輸送到過濾器(6)以進(jìn)行固-液分離。過濾器(6)的操作溫度取決于對(duì)苯二甲酸漿液的溫度，優(yōu)選維持在60-80℃。壓力優(yōu)選為0.1-0.8kg/cm2。根據(jù)所述液-固分離方法，對(duì)苯二甲酸以濕濾餅的形式分離出來，鈉鹽與水以液態(tài)的形式出現(xiàn)。過濾出來的對(duì)苯二甲酸用水洗滌，考慮到洗滌效率，相對(duì)于對(duì)苯二甲酸(30-80℃)，優(yōu)選使用0.5-1.2倍的水。過濾后的對(duì)苯二甲酸輸入到干燥器(7)，在100-150℃和0.5-1.0kg/cm2的壓力下干燥10-120分鐘，得到對(duì)苯二甲酸，即本發(fā)明的最終產(chǎn)品。正如上面所描述，本發(fā)明提供了一種重復(fù)利用包括從每一生產(chǎn)步驟排出溶劑的返回原材料的方法，因此，降低了產(chǎn)品的成本，同時(shí)還減少了廢物引起的環(huán)境問題。進(jìn)一步說，從所述生產(chǎn)過程中如此制備和回收的對(duì)苯二甲酸可以98％或更高的收率獲得。本發(fā)明可以通過以下的實(shí)施例更詳細(xì)地說明，但權(quán)利要求書并不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1將100g堿減重廢水(pH:11.4)放入溶解罐(1)，所述廢水來自減重11％的聚酯織物連續(xù)操作過程，加入50g水，并在常壓和室溫下，用攪拌器(1a,60rpm)攪拌15分鐘。通過溶解罐(1)的對(duì)苯二甲酸二鈉水溶液轉(zhuǎn)移到吸附塔(2)，在1kg/cm2的壓力和25℃的溫度下吸附60分鐘。吸附塔(2)中填充了表面積為500m2/g的活性炭。通過吸附塔(2)的對(duì)苯二甲酸二鈉的水溶液轉(zhuǎn)移到中和罐(3)。然后，溶液在中和罐中用攪拌器(3a)攪拌，并緩慢加入鹽酸，直到pH上升到4.0。SEM監(jiān)視的結(jié)果是，從所述中和步驟形成的對(duì)苯二甲酸顆粒的粒徑非常小(5-15μm)。所述中和溶液放入結(jié)晶罐(4)以使對(duì)苯二甲酸粒徑長大。結(jié)晶罐(4)由不銹鋼316制成，其反應(yīng)要求如下溫度為150℃，壓力為5kg/cm2，攪拌速度為60rpm，停留時(shí)間為30分鐘。在所述結(jié)晶罐(4)內(nèi)充分長大的對(duì)苯二甲酸漿液被送入下一冷卻罐(5)中，并減壓冷卻，壓力為0.1kg/cm2，溫度為60℃。蒸發(fā)出來的甲醇和水被冷凝并返回反應(yīng)罐(1)。冷卻的對(duì)苯二甲酸漿液被傳送到過濾器(6)以分離成相應(yīng)的固體和液體，反應(yīng)壓力為0.8kg/cm2，溫度為60℃。然后，回收溫濾餅形式的對(duì)苯二甲酸。過濾后的對(duì)苯二甲酸被送到干燥器(7)，在壓力為0.5kg/cm2，溫度為120℃下干燥60分鐘，得到2.05g對(duì)苯二甲酸。實(shí)施例2按實(shí)施例1的相同方法生產(chǎn)和回收對(duì)苯二甲酸，但在中和罐(3)中加入97％的硫酸直到反應(yīng)溶液的pH變?yōu)?。實(shí)施例3將100g堿減重廢水(pH:13.3)放入溶解罐(1)，所述廢水來自減重20％的聚酯織物的間歇操作過程并用對(duì)苯二甲酸鈉沉淀，加入200g水，并在常壓和80℃的溫度下，用攪拌器(1a,60rpm)攪拌15分鐘。通過溶解罐(1)的對(duì)苯二甲酸二鈉水溶液轉(zhuǎn)移到吸附塔(2)，在0.01kg/cm2的壓力和80℃的溫度下吸附60分鐘。吸附塔(2)中填充了表面積為1,500m2/g的活性炭。通過吸附塔(2)的對(duì)苯二甲酸二鈉的水溶液轉(zhuǎn)移到中和罐(3)。然后，溶液在中和罐中用攪拌器(3a)攪拌，并緩慢在加入硫酸，直到pH上升到2.0。SEM監(jiān)視的結(jié)果是，從所述中和步驟形成的對(duì)苯二甲酸顆粒的粒徑非常小(10-15μm)?？紤]到這一點(diǎn)，所述中和溶液放入結(jié)晶罐(4)以使對(duì)苯二甲酸粒徑長大。結(jié)晶罐(4)由不銹鋼316或鈦制成，具有五個(gè)串聯(lián)的結(jié)晶罐，每一個(gè)結(jié)晶罐的要求如下壓力2-86kg/cm2，攪拌速度為150-300rpm。此外，第一結(jié)晶罐的溫度被測定為300℃，在這一構(gòu)造中，所述結(jié)晶罐的溫度逐步下降30-50℃，通過整個(gè)結(jié)晶罐(4)的總停留時(shí)間為180分鐘。在所述結(jié)晶罐(4)內(nèi)充分長大的對(duì)苯二甲酸漿液被送入下一冷卻罐(5)中，并減壓冷卻，壓力為1.0kg/cm2，溫度為90℃。蒸發(fā)出來的甲醇和水被冷凝并返回溶解罐(1)。冷卻的對(duì)苯二甲酸漿液被傳送到過濾器(6)以分離成相應(yīng)的固體和液體，反應(yīng)壓力為0.1kg/cm2，溫度為80℃。然后，回收濕濾餅形式的對(duì)苯二甲酸。過濾后的對(duì)苯二甲酸被送到干燥器(7)，在壓力為1.0kg/cm2，溫度為150℃下干燥120分鐘，得到35.2g對(duì)苯二甲酸。試驗(yàn)由實(shí)施例1-3中獲得的對(duì)苯二甲酸按如下方法分析(2)純度對(duì)于由堿重廢水獲得的對(duì)苯二甲酸，引入μ-bondapakC-18柱在高壓液相色譜(HPLC)上監(jiān)視雜質(zhì)濃度。(3)平均粒徑引入過篩分析和SEM監(jiān)視平均粒徑。(4)透光度將對(duì)苯二甲酸溶解在氫鉀水溶液中，引入SPECTRONIC601(MILTONROY)分光計(jì)在340nm監(jiān)視透光度。(5)色值引入DIANOMatchScanⅡ型比色計(jì)監(jiān)視色值L、a和b。(6)金屬含量引入XRF(X射線折射熒光)監(jiān)視Co、Mn和Fe的金屬含量。表</tables>因此，本發(fā)明方法回收的對(duì)苯二甲酸不含任何金屬，純度高，對(duì)于生產(chǎn)聚酯特別有用。權(quán)利要求1．一種從堿減重廢水生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的方法，按照本發(fā)明包括如下步驟(a)溶解在水中的的堿減重廢水溶液被吸附；(b)用酸中和溶液得到對(duì)苯二甲酸；(c)結(jié)晶以使對(duì)苯二甲酸顆粒長大；(d)和，在減壓下冷卻長大的對(duì)苯二甲酸顆粒，過濾并干燥。2．權(quán)利要求1的生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的方法，其中在步驟(a)中，堿減重廢水使用聚酯織物減重過程中排出的廢水。3．權(quán)利要求1的生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的方法，其中所述步驟(c)是在結(jié)晶罐中進(jìn)行的，一至五串聯(lián)連接，每一結(jié)晶罐的溫度逐步下降30-50℃。4．權(quán)利要求1或3的生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的方法，其中所述結(jié)晶罐保持在2-86kg/cm2的壓力和120-300℃的溫度下。5．權(quán)利要求1的生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的方法，其中所述步驟(e)是在0.1-1.0kg/cm2的壓力和60-90℃的溫度下進(jìn)行的。6．一種順序安裝的生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸的設(shè)備，包括以下裝置溶解裝置(1)，其中堿重廢水溶解在水中；離心裝置(3)；吸附塔(2)；中和裝置(3)，在其中用酸中和對(duì)苯二甲酸堿金屬/堿土金屬鹽制備對(duì)苯二甲酸；結(jié)晶裝置(4)，對(duì)苯二甲酸顆粒在其中長大；冷卻裝置(5)；過濾裝置(6)，長大的對(duì)苯二甲酸顆粒在其中過濾；干燥裝置(7)，過濾的對(duì)苯二甲酸在其中干燥。全文摘要本發(fā)明涉及一種對(duì)苯二甲酸的生產(chǎn)方法,更具體地說,涉及一種生產(chǎn)和回收高純度對(duì)苯二甲酸的方法,按照本發(fā)明,該方法包括以下步驟:將從聚酯織物染色設(shè)備(complex)的減重過程中排放的堿減重廢水溶解于水中,吸附除去雜質(zhì),通過用酸中和得到本發(fā)明的對(duì)苯二甲酸。文檔編號(hào)C07C51/02GK1209800SQ95198018公開日1999年3月3日申請(qǐng)日期1995年12月30日優(yōu)先權(quán)日1995年12月30日發(fā)明者盧恒德,裴東睦申請(qǐng)人:鮮京工業(yè)股份有限公司