Способ извлечения непрореагировавшего ксилола из уксусной кислоты в производстве терефталевой или изофталевой кислоты (варианты)

Способ извлечения непрореагировавшего ксилола из уксусной кислоты в производстве терефталевой или изофталевой кислоты (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки изобретения

Настоящее изобретение относится к способу возврата непрореагировавшего алкилбензола в способе получения ароматической дикарбоновой кислоты, в котором реакцию окисления алкилбензола проводят молекулярным кислородом в жидкой фазе в уксусной кислоте в качестве растворителя в присутствии тяжелого металла как катализатора. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу возврата и повторного использования непрореагировавшего в реакции окисления алкилбензола из регенерируемой системы уксусной кислоты, которая является растворителем в реакции.

Уровень техники

Способы получения терефталевой кислоты или изофталевой кислоты жидкофазным окислением параксилола или метаксилола молекулярным кислородом с использованием в качестве растворителя уксусной кислоты в присутствии тяжелого металла как катализатора являются общепринятыми в промышленности.

В данных способах получения ароматической дикарбоновой кислоты непрореагировавший диалкилбензол удаляют из реактора в процессе реакции жидкофазного окисления диалкилбензола, т.е. параксилол или метаксилол с паром уксусной кислоты, которая является растворителем в реакции, удаляют вместе с отходящими газами для отвода реакционного тепла. Далее на стадии рекуперации тепла, на котором удаленный газ и пар охлаждаются и конденсируются, большая часть непрореагировавшего диалкилбензола циркулирует и возвращается в реакционный процесс вместе с растворителем - уксусной кислотой. Однако, как например в JP-B-39-8818 (Патентный документ 1), давно известно, что следовые количества непрореагировавшего диалкилбензола смешиваются в регенерируемой системе с уксусной кислотой, которая является растворителем в реакции, и непрореагировавший диалкилбензол конденсируют в головной фракции в дегидратационной/дистилляционной колонне для регенерации уксусной кислоты вместе с толуолом, получаемым как побочный продукт, отделяют и возвращают.

Дополнительно известно из JP-B-62-41219 (Патентный документ 2) и из JP-A-11-171820 (Патентный документ 3), что даже при азеотропной дистилляции с использованием изобутилацетата или бутилацетата, образующих азеотропную смесь с водой как азеотропным агентом в дегидратационной/дистилляционной колонне для очистки и возврата растворителя, являющегося уксусной кислотой, непрореагировавший алкилбензол смешивается с головной фракцией, отделяется и удаляется разгонкой головной фракции.

Также JP-A-2001-508024 (Патентный документ 4) предлагает способ, содержащий выделение фракции, содержащей углеводород, такой как параксилол, из азеотропного участка азеотропной дистилляционной колонны для возврата уксусной кислоты, отгонку дистиллята, отделяя, таким образом, углеводородную фракцию от азеотропного агента, и повторное использование возвращенного азеотропного агента в азеотропном участке дистилляционной колонны, посредством чего азеотропный агент возвращают одновременно с удалением углеводородов.

JP-A-10-504556 (Патентный документ 5) также сообщает, что предпочтительным является способ, в котором сырье, содержащее предшественник для реакции окисления (диалкилбензол), такой как параксилол, которое нужно подать в азеотропную дистилляционную колонну, вводят в азеотропный участок (точка выше ввода нижнего предела азеотропного интервала), и предшественник отбирают в точке вблизи точки ввода, (участок, включающий в себя точку ввода), и, кроме того, на участке, включающем в себя точку ввода, предшественник, предпочтительно, отбирают в точке над точкой ввода, предполагая, что предшественник реакции, который является углеводородом, выделяют внутри ограниченного участка относительно точки ввода сырья.

Далее JP-A-2002-326001 (Патентный документ 6) предполагает, что сырье (цель дистилляции) подают на азеотропную дистилляционную колонну через два или более питающих штуцера на различной высоте и выделением промежуточной фракции со средней тарелки дистилляционной колонны, расположенной ниже тарелки, на которую подают сырье высокой влажности, отбирают смесь, состоящую преимущественно из воды и ароматического углеводорода (параксилола).

Во всех данных предложениях по отбору со средней тарелки отмечается, что точка отбора ароматического углеводорода (реакционный предшественник) из азеотропной дистилляционной колонны предпочтительна вблизи нижнего предела азеотропного участка (концентрация азеотропного агента: 0,1 мас.%). В частности, патентный документ 6 отмечает, что фракция, которую нужно отбирать, является, предпочтительно, смесью, состоящей преимущественно из воды и ароматического углеводорода, и что предпочтительна точка вблизи нижнего предела азеотропного участка. Однако изменение состава на дистилляционных тарелках является максимальным у нижнего предела азеотропной дистилляционной колонны, и поэтому даже небольшое термическое изменение (изменение входящего потока, количества подводимого тепла, количества флегмы, количества дистиллята или кубовой жидкости) в колонне вызывает значительное изменение состава потока, отбираемого из середины колонны, и, таким образом, в настоящее время не только выделение алкилбензола со стабильной концентрацией затруднительно, но также алкилбензол не может быть перегнан вовсе.

Таким образом, при отборе дистиллята из нижнего предела азеотропного участка, где велико изменение состава, изменение состава фракции, содержащей алкилбензол, в частности, влияет на баланс разделения внутри дистилляционной системы и сказывается на эффективности исходной фракционной дистилляции дегидратационных/дистилляционных колонн.

Далее в дегидратационную/дистилляционную колонну для азеотропной дистилляции, чтобы регенерировать уксусную кислоту из исходного материала, имеющего различное содержание уксусной кислоты, регенерированной на различных стадиях способа производства ароматической дикарбоновой кислоты, сырье подают в точке вблизи нижнего предела азеотропного участка, или фракцию, содержащую алкилбензол, отбирают в точке вблизи нижнего предела, и сырье (уксусная кислота, содержащая воду) подают в точке выше точки выделения фракции, содержащей алкилбензол, что означает, что неэффективное ведение процесса дистилляции усугубляется выделением фракций, содержащих алкилбензол.

(Патентный документ 1) JP-B-39-8818

(Патентный документ 2) JP-B-62-41219

(Патентный документ 3) JP-A-11-171820

(Патентный документ 4) JP-A-2001-508024

(Патентный документ 5) JP-A-10-504556

(Патентный документ 6) JP-A-2002-326001

В промышленных способах получения терефталевой и изофталевой кислот не только описанный выше конденсат в процессе рекуперации тепла реакции окисления, но также жидкий поток, содержащий уксусную кислоту, собранный из ряда секций внутри производственного процесса, передают в систему возврата уксусной кислоты, которая является растворителем в реакции. Имеется в виду, что затем жидкий поток испаряют или подают в азеотропную дистилляционную колонну системы возврата непосредственно как сырье, и уксусную кислоту, дегидратированную до низкого содержания воды (от 2 до 8%), возвращают как кубовую жидкость, и воду, содержащую не более чем 1000 м.д. уксусной кислоты, удаляют как головную фракцию. В данном случае, для уменьшения стоимости конструкции и снижения энергетических затрат для дистилляции, была недавно применена азеотропная дистилляция с использованием такого азеотропного агента, как изобутилацетат.

Содержащие уксусную кислоту жидкие потоки, накапливаемые в системе возврата растворителя, являющегося уксусной кислотой, включают в себя не только часть конденсата пара, образующегося в реакторе, но также воду, удаляемую из абсорбционной колонны (абсорбционная колонна высокого давления), в которой вода абсорбировала такой компонент, как уксусная кислота, содержащийся в отходящих газах после конденсации, часть конденсата пара, образующегося в кристаллизационной бане для созревания образующихся кристаллов ароматической дикарбоновой кислоты, часть реакционного маточного раствора, оставшуюся после отделения кристаллов ароматической дикарбоновой кислоты от полученной кристаллической суспензии, пар, образующийся в осушителе для отделения кристаллов ароматической дикарбоновой кислоты, и воду, удаляемую из абсорбционной колонны (абсорбционная колонна низкого давления), в которой абсорбируется компонент, содержащий уксусную кислоту в отходящих газах различных стадий, например, продувочный газ для вытеснения кислорода в сепараторе кристаллов или в каждом резервуаре. Таким образом, содержание уксусной кислоты и воды в данных жидких потоках сильно меняется (содержание уксусной кислоты: от нескольких мас.% до 90 мас.%), и жидкие потоки содержат алкилбензол, преимущественно состоящий из диалкилбензола, который представляет собой непрореагировавшее вещество в реакции окисления, и метилацетат, который представляет собой побочный продукт.

Благодаря современному развитию технологий реакции окисления содержание непрореагировавшего диалкилбензола очень мало в каждом случае и составляет максимально несколько сотен м.д., а метилацетат как побочный продукт содержится в интервале от 0,1 до 1,5 мас.%, хотя количество меняется в зависимости от секции, из которой возвращают уксусную кислоту.

Как описано выше, в азеотропной дистилляционной колонне для возврата уксусной кислоты дегидратированием большого количества гидратированной уксусной кислоты (или воды, содержащей уксусную кислоту), собранной из каждой секции процесса получения ароматической дикарбоновой кислоты, содержание непрореагировавшего диалкилбензола в потоке, такого как параксилол, чрезвычайно мало по сравнению с объемом возвращаемой уксусной кислоты, и, кроме того, количество, подаваемое на дистилляционную колонну, и количество, накопленное в колонне, непостоянно.

Поэтому даже при отборе со средней тарелки дистилляционной колонны, на которой фракция, имеющая высокую концентрацию углеводородного предшественника (диалкилбензол), может быть выделена, как предложено в вышеописанном патентном документе 5 и в патентном документе 6, устойчивое и непрерывное выделение с такой концентрацией затруднительно, и выделяемый и возвращаемый углеводородный предшественник должен быть подвергнут перегонке таким образом, чтобы отделить азеотропный агент.

Алкилбензол, такой как диалкилбензол, который представляет собой непрореагировавшее вещество в реакции окисления, смешивается в небольших количествах с описанным вышевходящим потоком уксусной кислоты из множества секций, и смешавшееся количество неизвестно и не контролируется. Таким образом, сведение баланса для количественного выделения диалкилбензола из дистилляционной колонны не может быть сделано.

Кроме того, так как соотношение концентраций ароматического углеводорода (алкилбензола) и азеотропного агента увеличивается в описанных выше предложениях, предполагается выделение вблизи нижнего предела азеотропного участка дистилляции. Однако небольшое изменение динамических свойств в азеотропной дистилляционной колонне вызывает сдвиг позиции нижнего предела (тарелки), и это делает еще более затруднительным выделение алкилбензола с устойчивой концентрацией.

Далее, поскольку накопленное количество алкилбензола на каждой тарелке дистилляционной колонны намного больше, чем количество алкилбензола в потоке (чем выше концентрация алкилбензола, тем больше накопленное количество), принималось во внимание, что восстановление нарушенного баланса состава (особенно в случаях низкой концентрации) в дистилляционной колонне займет продолжительное время, и это делает выделение с устойчивой концентрацией затруднительным.

Таким образом, авторы настоящего изобретения провели интенсивное изучение работы дистилляционной колонны в способе с возвратом непрореагировавшего диалкилбензола с устойчивой концентрацией при осуществлении способа дегидратации уксусной кислоты азеотропной дистилляцией и ее повторного использования и изобрели следующий способ.

Сущность изобретения

В настоящем изобретении для азеотропной дистилляции уксусной кислоты - воды - изобутиленацетата проведено численное моделирование многокомпонентной дистилляции расчетом системы, в которую постоянно вводятся небольшие количества параксилола. Предполагается, что параксилол сильно концентрируется (около 70 мас.%) внутри участка дистилляции в азеотропной дистилляционной системе с уменьшением концентрации азеотропного агента, и что большинство компонентов переходит в воду с небольшим различием в теоретической тарелке, и концентрация параксилола уменьшается, и, по существу, параксилол не отгоняется.

Таким образом, было предположено, что в предпочтительном интервале участка для выделения концентрированного параксилола с устойчивой концентрацией температура внутри колонны составляет примерно от 94°C до примерно 100°C, и соотношение концентраций параксилола и азеотропного агента находится в интервале примерно от 0,5 до примерно 6, предпочтительно, от примерно 1,0 до примерно 4.

Кроме того, в данном случае может присутствовать некоторое количество азеотропного агента, и было предположено, что концентрация азеотропного агента в выделенной органической фазе составляет примерно 15 мас.% или более, предпочтительно, около 20 мас.% или более.

Основываясь на результатах данных допущений, было найдено, что диалкилбензол может быть возвращен с высокой концентрацией как стабильный дистиллят, если достичь момента, когда непрореагировавший диалкилбензол и азеотропный агент накопятся в азеотропной дистилляционной колонне до описанного выше интервала соотношения концентраций, и после подтверждения накопления соотношения концентраций периодически выделять накопленную фракцию, поддерживая систему при соотношении концентраций, не выделяя непрореагировавший диалкилбензол, такой как параксилол, из области нижнего предела (концентрация азеотропного агента 0,1 мас.%) азеотропного участка однократно или непрерывно.

То есть был найден способ, включающий сохранение непрореагировавшего диалкилбензола, который представляет собой фракцию, накапливаемую в азеотропном участке азеотропной дистилляционной колонны, пока он не накопится до намеченного соотношения концентраций на данном участке, и затем периодическое выделение накопленной фракции.

Как описано выше, настоящее изобретение обеспечивает способ возврата непрореагировавшего алкилбензола в системе возврата уксусной кислоты как растворителя, используя азеотропную дистилляционную колонну с изобутилацетатом в качестве азеотропного агента для дегидратации уксусной кислоты в производстве ароматической дикарбоновой кислоты, способ содержит: дистилляцию фракции, содержащей алкилбензол, присутствующей в азеотропном участке азеотропной дистилляционной колонны, при температуре от 94 до 100°C в резервуар для дистиллята; отделение водной фазы из нижней части резервуара для дистиллята; циркуляцию фракции органической фазы, присутствующей в верхней части резервуара для дистиллята, через азеотропный участок с накоплением фракции органической фазы в азеотропной дистилляционной колонне, пока соотношение концентраций алкилбензола и азеотропного агента не достигнет намеченного интервала; и проведение периодического отбора накопленной фракции органической фазы из резервуара для дистиллята во внешнюю часть системы, возвращая, таким образом, диалкилбензол с устойчивой высокой концентрацией.

Признаком настоящего изобретения также является то, что в вышеупомянутом способе возврата непрореагировавшего диалкилбензола намеченный интервал соотношения концентраций алкилбензола и азеотропного агента составляет от примерно 0,5 до примерно 6 по массе, предпочтительно, примерно от 1,0 до 4 по массе.

Признаком настоящего изобретения также является то, что в вышеупомянутом способе возврата непрореагировавшего диалкилбензола фракция органической фазы, периодически возвращаемая из резервуара для дистиллята, имеет концентрацию азеотропного агента около 15 мас.% или выше, предпочтительно, около 20 мас.% или выше.

Признаком настоящего изобретения также является то, что в вышеупомянутом способе возврата непрореагировавшего диалкилбензола соотношение концентраций алкилбензола и азеотропного агента определяют, когда фракция органической фазы накапливается в азеотропной дистилляционной колонне с циркуляцией фракции органической фазы через азеотропный участок.

Настоящее изобретение также обеспечивает способ возврата непрореагировавшего алкилбензола в системе возврата уксусной кислоты как растворителя, используя азеотропную дистилляционную колонну с изобутилацетатом в качестве азеотропного агента для дегидратации уксусной кислоты при производстве ароматической дикарбоновой кислоты, способ содержит: дистилляцию содержащей алкилбензол фракции, присутствующей в азеотропном участке азеотропной дистилляционной колонны, и подачу фракции в резервуар для дистиллята; отделение водной фазы из нижней части резервуара для дистиллята; циркуляцию фракции органической фазы, присутствующей в верхней части резервуара для дистиллята, через азеотропный участок с накоплением фракции органической фазы в азеотропной дистилляционной колонне; определение соотношения концентраций алкилбензола и азеотропного агента в накопленной фракции органической фазы, и проведение периодического отбора фракции органической фазы, имеющей определенное соотношение концентраций алкилбензола и азеотропного агента от примерно 0,5 до примерно 6 по массе, из резервуара для дистиллята во внешнюю часть системы, возвращая, таким образом, диалкилбензол с устойчивой высокой концентрацией.

Признаком настоящего изобретения также является то, что в вышеупомянутом способе возврата непрореагировавшего диалкилбензола фракция, содержащая алкилбензол, присутствующая в азеотропном участке азеотропной дистилляционной колонны, при температуре от 94 до 100°C отгоняется, подается в резервуар для дистиллята и циркулирует.

Признаком настоящего изобретения также является то, что в вышеупомянутом способе возврата непрореагировавшего диалкилбензола фракция органической фазы, периодически возвращаемая из резервуара для дистиллята, имеет концентрацию азеотропного агента около 15 мас.% или выше, предпочтительно, около 20 мас.% или выше.

Признаком настоящего изобретения также является то, что в вышеупомянутом способе возврата непрореагировавшего диалкилбензола фракцию, содержащую алкилбензол, возвращаемую из резервуара для дистиллята, повторно используют для производства ароматической дикарбоновой кислоты.

В соответствии со способом периодического возврата алкилбензола из азеотропного участка азеотропной дистилляционной колонны с устойчивой концентрацией по настоящему изобретению, поскольку не имеется отклонений в дистилляционных свойствах дистилляционной колонны, стабильность содержания воды в уксусной кислоте в кубе, которая представляет собой цель дистилляции, и количество уксусной кислоты, смешиваемой с жидкостью головного дистиллята, увеличивается, и алкилбензольная фракция с высокой концентрацией может постоянно возвращаться, подавляя смешивание с азеотропным агентом. В частности, когда соотношение концентраций алкилбензола и азеотропного агента в возвращенной фракции составляет от примерно 0,5 до примерно 6 по массе, содержание уксусной кислоты в жидкости головного дистиллята является низким и устойчивым, предотвращая потерю уксусной кислоты и уменьшая нагрузку на обработку удаляемой воды.

Возвращенный диалкилбензол может быть повторно использован в реакции окисления, что способствует улучшению выхода продукта без отрицательного влияния на реакцию.

Изобутилацетат, используемый как азеотропный агент в настоящем изобретении, служит ускорителем реакции при введении в реакцию окисления, и поэтому присутствие его в постоянном количестве предпочтительно. Повторное использование возвращенного алкилбензола, в котором присутствует постоянное количество изобутилацетата, имеет постоянное влияние на реакцию окисления, и, таким образом, было достигнуто прямое повторное использование без какой-либо обработки.

Кроме того, для дальнейшего увеличения концентрации диалкилбензола диалкилбензол может быть повторно использован после количественного проведения отделения/очистки, такой как дистилляция, для подавления смешивания с изобутилацетатом.

Как описано выше, согласно настоящему изобретению непрореагировавший диалкилбензол, собранный на стадии возврата растворителя, может быть выделен и возвращен с высокими концентрациями в производство ароматической дикарбоновой кислоты, и возвращенный алкилбензол может быть повторно использован в производстве дикарбоновой кислоты. Также состав дегидратированной уксусной кислоты, которая представляет собой цель дистилляции, может быть стабилизирован, и жидкость головного дистиллята может быть удалена при устойчивом низком содержании уксусной кислоты.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 иллюстрирует распределение состава в дистилляционной колонне, основанное на результатах численного моделирования системы многокомпонентной дистилляции, в которой небольшое количество параксилола постоянно вводится при азеотропной дистилляции уксусной кислоты - воды - изобутиленацетата по настоящему изобретению.

Фиг.2 иллюстрирует связь между составом в дистилляционной колонне и массовым соотношением параксилол/изобутилацетат, основанную на результате моделирования многокомпонентной дистилляции при азеотропной дистилляции уксусной кислоты - воды - изобутиленацетата по настоящему изобретению.

Фиг.3 иллюстрирует температуры в дистилляционной колонне и тенденцию массового соотношения параксилол/изобутилацетат, основанные на результате моделирования многокомпонентной дистилляции при азеотропной дистилляции уксусной кислоты - воды - изобутиленацетата по настоящему изобретению.

Фиг.4 иллюстрирует вариант технологической схемы при дегидратации уксусной кислоты и возврат диалкилбензола азеотропной дистилляцией по настоящему изобретению.

Фиг.5 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую вариант осуществления дегидратации уксусной кислоты и возврат диалкилбензола азеотропной дистилляцией по настоящему изобретению.

Описание позиций на схеме

1 - азеотропная дистилляционная колонна, 2 - резервуар для сбора конденсата (типа двухфазного сепаратора), 3 - резервуар для дистиллята (типа двухфазного сепаратора), 4, 5 - холодильник, 11 - линия подачи сырья, 12 - линия подачи сырья, 13 - линия подачи сырья, 14 - линия возврата уксусной кислоты, 15 - линия удаления жидкого дистиллята (водная фаза), 16 - (органическая фаза) линия флегмы, 17 - (водная фаза) линия флегмы, 18 - линия циркуляции дистиллята, 19 - линия циркуляции дистиллята, 20 - линия отбора органической фазы, 21 - линия отбора водной фазы, 22 - линия конденсата, 23 - регулирующий клапан, 24 - контроллер, 25, 28, 30, 32 - клапан, 26 - датчик уровня, 27 - насос, 29, 31, 33 - контроллер.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения

Варианты осуществления способа возврата непрореагировавшего алкилбензола в производстве ароматической дикарбоновой кислоты и система для этого будут теперь описаны со ссылками на фигуры. Условия моделирования будут описаны ниже.

Фиг.1 иллюстрирует распределение состава в дистилляционной колонне по числу теоретических тарелок азеотропной дистилляционной колонны, основанное на результате численного моделирования многокомпонентной дистилляции системы, в которой небольшое количество параксилола постоянно вводят при азеотропной дистилляции уксусной кислоты - воды - изобутилацетата по настоящему изобретению. Фиг.1 показывает временное распределение концентрации алкилбензола (параксилола), накопленного в азеотропной дистилляционной колонне, и описывает постепенное накопление алкилбензола от низких концентраций. В качестве индекса степени накопления на фиг.2 показано соотношение концентраций. У азеотропной точки воды и изобутилацетата относительное количество воды равно 16,5 мас.%, и относительное количество изобутилацетата равно 83,5 мас.%. В азеотропном участке азеотропной дистилляционной колонны 1 в отсутствие алкилбензола относительное количество воды составляет свыше 10 мас.%, и относительное количество бутилацетата равно примерно 80 мас.%. Однако присутствие алкилбензола слегка уменьшает концентрацию воды, и относительное количество воды составляет около 5 мас.%, и относительное количество алкилбензола составляет около 70 мас.%. Концентрация алкилбензола находится, по существу, в обратной зависимости от уменьшения концентрации изобутилацетата, по существу, являясь органическим слоем.

Фиг.2 иллюстрирует состав в дистилляционной колонне и массовое соотношение параксилол/изобутилацетат относительно номера теоретической тарелки в дистилляционной колонне, полученные на основании результата моделирования дистилляции по настоящему изобретению. На фиг.2 теоретические тарелки с номерами от 20 до 44 дистилляционной колонны показаны на растянутой шкале, чтобы показать соотношение параксилол/изобутилацетат (массовое соотношение) и соотношение воды и изобутилацетата (мас.%).

Фиг.3 иллюстрирует тенденцию температур в дистилляционной колонне и массовое соотношение параксилол/изобутилацетат относительно номера теоретической тарелки дистилляционной колонны, полученные на основании результата моделирования дистилляции по настоящему изобретению.

На фиг.3 теоретические тарелки с номерами от 20 до 44 дистилляционной колонны показаны на растянутой шкале, чтобы показать соотношение параксилол/изобутилацетат (массовое соотношение) и температуру внутри азеотропной дистилляционной колонны.

Фиг.4 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую вариант осуществления дегидратации уксусной кислоты и возврат алкилбензола азеотропной дистилляцией уксусной кислоты - воды - изобутилацетата по настоящему изобретению.

Количество непрореагировавшего диалкилбензола в процессе возврата уксусной кислоты при производстве ароматической карбоновой кислоты является небольшим в начале операции, и непрореагировавший диалкилбензол накапливается в азеотропной дистилляционной колонне 1 с низкой концентрацией. Поэтому дистиллят из азеотропного участка азеотропной дистилляционной системы отбирают в резервуар 3 для дистиллята типа разделителя фаз, используя линию циркуляции дистиллята 18, и отделенная водная фаза удаляется из нижней части, используя линию 21 удаления водной фазы; затем при циркуляции фракции органической фазы в резервуаре 3 для дистиллята через вышеописанную азеотропную дистилляционную систему с использованием линии 19 циркуляции дистиллята, накопленное количество фракции алкилбензола в азеотропной дистилляционной колонне 1 и в резервуаре 3 для дистиллята увеличивается; и соотношение концентраций алкилбензола и азеотропного агента в резервуаре 3 для дистиллята измеряется с помощью измерительной аппаратуры 40, и компьютер 24 контролирует продолжение циркуляции, пока соотношение концентраций не увеличится до намеченного интервала от примерно 0,5 до примерно 6 по массе, предпочтительно, от примерно 1,0 до примерно 4 по массе, как показано на фиг.2 и 3. После того как соотношение концентраций алкилбензола и азеотропного агента в резервуаре 3 для дистиллята достигло намеченного интервала, компьютер 24 контролирует, например, контрольный клапан 23, чтобы прекратить циркуляцию и перекрыть линию между азеотропной дистилляционной колонной 1 и резервуаром 3 для дистиллята. Затем при открытии, например, контрольного клапана 25 фракция органической фазы в резервуаре 3 для дистиллята периодически удаляется и возвращается через линию 20 удаления органической фазы.

В данном рассмотрении предпочтительно, чтобы точка отбора из азеотропных участков азеотропной дистилляционной колонны 1 соответствовала участку, на котором температура внутри колонны, показанная на фиг.3, составляла от 94 до 100°C (по существу, от 31-ой до 41-ой теоретической тарелки), и органическая фаза циркулировала в азеотропной дистилляционной системе от резервуара 3 для дистиллята до тарелки азеотропной дистилляционной колонны, с которой органическая фаза отбирается, (позиция: например, 34-ая теоретическая тарелка или ее окрестности). Обычно органическая фаза возвращается на одну тарелку выше тарелки отбора (например, 35-ая теоретическая тарелка). В добавление, поскольку азеотропный агент (изобутилацетат) или ему подобный растворен в отделенной удаляемой воде 21, отделенная удаляемая вода 21, предпочтительно, циркулирует в позиции вблизи тарелки отбора дистилляционной колонны, как в случае органической фазы, или может быть смешана с сырьем (например, 13), подаваемым в дистилляционную колонну.

Также во время работы азеотропной дистилляционной колонны 1 концентрация алкилбензола в дистилляционной колонне 1 и в резервуаре 3 для дистиллята может уменьшаться благодаря отклонению условий дистилляции, таких как дисбаланс в системе. Однако, даже в таком случае, фракция органической фазы в резервуаре 3 для дистиллята не отбирается, и удаление отделенной воды 21 из нижней части резервуара 3 для дистиллята, и циркуляция органической фазы в верхней части резервуара 3 для дистиллята продолжается через линии 18 и 19 циркуляции дистиллята, пока соотношение концентраций алкилбензола (параксилол: ПК) и азеотропного агента (изобутилацетат: ИБА) не достигнет значения примерно от 0,5 или более по массе (концентрация алкилбензола 30 мас.% или более) до примерно 1,0 или более по массе (концентрация алкилбензола 50 мас.% или более).

При этом алкилбензол накапливается в азеотропном участке с температурой от 94 до 100°C при азеотропной дистилляции воды с изобутилацетатом, и, таким образом, в дегидратационной колонне 1 для возврата уксусной кислоты, являющейся растворителем, азеотропной дистилляцией при производстве ароматической дикарбоновой кислоты накапливается непрореагировавший диалкилбензол, и композиция в азеотропном участке становится устойчивой при непрерывной циркуляции отгоняемой органической фазы.

С другой стороны, как видно из результата моделирования, показанного на фиг.1, интервал, в котором диалкилбензол отгоняется при высоких концентрациях, ограничен в азеотропном участке дистилляционной системы, и изменение концентрации очень большое в области низкого предела азеотропного участка, и поэтому при практической работе выделение с устойчивой концентрацией требует внимания к выбору точки отгонки из дистилляционной колонны 1. С этой целью предпочтительно, чтобы температура в дистилляционной колонне 1 составляла от 94 до 100°C, чтобы присутствовало определенное количество азеотропного агента, и чтобы концентрация азеотропного агента (изобутилацетат) в отбираемой органической фазе составляла примерно 15 мас.% или более, предпочтительно, примерно 20 мас.% или более. Для стабильного возврата алкилбензола с высокой концентрацией по способу настоящего изобретения предпочтительным является азеотропный участок, в котором соотношение концентраций алкилбензола и азеотропного агента составляет примерно от 0,5 до примерно 6 по массе, предпочтительно, от примерно 1,0 до примерно 4 по массе.

Как видно из фиг.2 и 3, соотношение концентраций алкилбензола и азеотропного агента, равное примерно 0,5 по массе, которое указывает верхний предел азеотропного участка, соответствует одной точке перегиба на кривой ПК/ИБА (между 38-ой теоретической тарелкой и 39-ой теоретической тарелкой), которая представляет собой стабильную точку, где концентрация головного погона уксусной кислоты уменьшается до 0,03 мас.%, как показано в таблице 1 (пример 1), описанной ниже.

С другой стороны, даже на участке, где концентрация алкилбензола увеличивается, концентрация воды быстро увеличивается, и концентрация уксусной кислоты также увеличивается до примерно 10 мас.% вблизи нижнего предела азеотропного участка, где соотношение концентраций алкилбензола и азеотропного агента превышает примерно 6 по массе (по существу, на 32-ой теоретической тарелке), как показано в таблице 4 (ссылочный пример), вызывая уменьшение фазовой стабильности в дистилляционной колонне и снижение качества фракционной дистилляции, и дистилляция с устойчивым составом становится затруднительной. Поэтому нижний предел азеотропного участка выбран из участка, в котором соотношение концентраций алкилбензола и азеотропного агента составляет примерно 6 или менее по массе, предпочтительно, примерно 4 или менее по массе, и концентрация азеотропного агента в органической фазе составляет примерно 15 мас.% или более, предпочтительно, примерно 20 мас.% или более.

Дополнительно при периодическом возврате фракции органической фазы в резервуар 3 для дистиллята, в которой соотношение концентраций алкилбензола и азеотропного агента достигло заранее определенного уровня, циркуляционная связь между дистилляционной колонной 1 и резервуаром 3 для дистиллята должна быть прервана, например, контрольным клапаном 23 так, чтобы регенерация проводилась с незначительными отклонениями в концентрации алкилбензола на азеотропном участке дистилляционной колонны 1. Таким образом, циркуляция может быть возобновлена от заранее определенного циркулирующего количества или меньшего, без быстрого выделения из азеотропного участка.

Кроме того, вода растворенная или отделенная при температуре дистилляции, смешивается с фракцией, отогнанной из азеотропного участка, и отделенная вода (около 10% или менее) накапливается на дне фракции дистиллята, предварительно охлажденной с помощью охлаждающей системы 4 и естественного охлаждения в резервуаре 3 для дистиллята. Поэтому необходимо, чтобы резервуар 3 для дистиллята имел на дне структуру для декантирования, способную к двухфазному разделению, с помощью которой водная фаза может быть отделена. Структура может быть вертикального типа или горизонтального типа, но требует емкости, которая может гарантировать установленное время для отделения воды в дистилляте.

Конкретно, резервуар 3 для дистиллята может иметь емкость для хранения фракций, по меньшей мере, примерно три дня на основании баланса проходящего количества, хотя это зависит от проходящего количества и концентрации возвращенного непрореагировавшего диалкилбензола. И выделение отделенной водной фазы может быть проконтролировано интерфейсом водной фазы, независимо автоматически или вручную, для гарантии стабильной циркуляции органической фазы.

Таким образом, выделенная фракция органической фазы, содержащая диалкилбензол, стабильная при высокой концентрации, может быть смешана с сырьем реакции окисления и повторно использована для циркуляции непосредственно без обработки. Однако, как описано выше, фракцию можно непрерывно и количественно смешивать так, чтобы не влиять на протекание реакции и продукт реакции в реакции окисления.

Условия для проведения моделирования азеотропной дистилляции с дегидратационной колонной для уксусной кислоты, показанные на фиг.1-3, которые приводят к настоящему изобретению, будут теперь описаны.

Моделирование дегидратационной колонны для уксусной кислоты азеотропной дистилляцией по настоящему изобретению проводили на основе практического процесса производства терефталевой кислоты реакцией окисления параксилола в случае, когда множество уксуснокислотного сырья (11, 12 и 13) с различным содержанием воды вводили во множество позиций дистилляционной колонны 1 для дегидратации, используя изобутилацетат как азеотропный агент, и дегидратированная уксусная кислота 14 возвращалась как кубовая жидкость. В данном случае следовые количества параксилола и метилацетата смешивались с каждым видом уксуснокислотного сырья.

Моделирование проводили последовательным расчетом многокомпонентной дистилляции, принимая во внимание коэффициент равновесия каждого компонента и азеотропные свойства смеси вода - изобутилацетат (азеотропная точка: 87,4°C, Н₂О: 16,5