旋转式过滤器制造技术

本发明专利技术涉及一种旋转式过滤器、一种用于在旋转式过滤器中将固体与液体分离的方法以及一种并入此方法的用于制备芳族二羧酸的工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种旋转式过滤器、一种用于在旋转式过滤器中将固体与液体分离的方法，以及一种并入此方法的用于制备芳族二羧酸的工艺。
技术介绍
旋转式过滤器用于需要固体与液体分离的大量化学工艺中，例如比如芳族二羧酸（例如对苯二甲酸（TA））等合成中间产物的制备，对苯二甲酸（TA）在例如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等聚酯的制备中广泛使用。旋转式过滤器提供允许在单件设备内实施若干工艺步骤的优点。具体来说，旋转式过滤器首先将浆液分离成滤饼和滤液，随后使滤饼经历后续处理（例如洗涤、干燥）且接着将其排放。后续处理可包含（例如）单阶段或多阶段饼洗涤、置换洗涤、逆流洗涤、封闭循环洗涤、再浆化、溶剂交换、汽蒸、提取和机械或热饼干燥。工艺步骤可在过滤器内部的分离区段腔室中执行，这允许单独地排掉滤液和其它流体。旋转式过滤器通常包括具有一系列围绕在其圆周的外表面布置的过滤器元件的可旋转转鼓。转鼓的内部含有一系列排水管，其将在过滤器元件的基底处的过滤介质（通常被称作滤布或膜）连接到控制头，控制头收集滤液和施加到饼的任何处理流体（例如，洗涤流体）或呈现于过滤器元件的外表面上的固体产物。转鼓在外壳内可旋转，外壳围绕其圆周被划分成一系列区，在其每个中处理阶段可被应用到滤饼，即所述区沿圆周彼此接续，使得在转鼓旋转时，过滤器元件连续地遇到每个区和每个处理阶段。控制头负责单独地排出个别滤液且包括旋转芯和静止环，所述静止环被划分成通常与外壳的那些区对应的一系列区。在使用中，在第一阶段中通过在向转鼓外部的压力下供给浆液将浆液施加至转鼓。在过滤阶段中经由到控制头的排水管将滤液从滤饼去除，并且滤液可返回到生产浆液的制备工艺，进行另外的处理或丢弃。在转鼓旋转时，滤饼从初始过滤阶段移动至处理阶段。这些处理阶段可包括多个洗涤阶段。洗涤流体经由在一个洗涤阶段中在外壳中的洗涤流体输入端通过转鼓（经由过滤器元件和排水管）传递到在与洗涤阶段相关的控制头中的洗涤流体输出端。洗涤流体接着可从旋转式过滤器去除，或在多阶段逆流洗涤工艺中可被引导到在前述洗涤阶段中的洗涤流体输入端。在与紧接在过滤阶段之后的洗涤阶段相关的区中的滤饼是最脏的（即，它包含最大浓度的（一或多种）污染物），并且在与最终洗涤阶段相关的区中的滤饼（如通过滤饼可知）最清洁的（即，它包含最低浓度的（一或多种）污染物）。类似地，供应到最终洗涤阶段的洗涤流体通常是最清洁的，并且离开紧接在过滤阶段之后的洗涤阶段的洗涤流体通常是最脏的。旋转式过滤器运行的最终阶段包括将滤饼从转鼓去除（例如通过通过排水管反吹气和/或通过机械刮擦），和洗涤滤布以去除残余固体并且防止积垢。芳族二羧酸通常通过在有机溶剂中烃前体的催化氧化反应制备。作为用于PET生产的反应物所需要的TA被称为“纯化的对苯二甲酸”（PTA），并且一般包含超过99.97wt%、优选地超过99.99wt%的对苯二甲酸和低于25ppm的4-羧基苯甲醛（4-CBA）。在商业规模上，适合用于PET生产的PTA一般在两阶段工艺中制备。第一，对二甲苯在金属催化剂（例如，钴和/或锰盐或化合物）存在下被氧化（例如，在空气中）以提供“粗对苯二甲酸”（CTA），如描述于（举例来说）US2,833,816中。第二，然后将通过此氧化反应所生产的CTA纯化，实际上通常被杂质（如4-CBA、对甲苯甲酸以及将淡黄色颜色赋予TA的各种着色杂质）污染。CTA纯化通常需要除了至少一种物理操作（例如，结晶、洗涤等）之外的至少一种化学转化（例如，氢化）以产生PTA。PTA一般被认为是商品项目，其中每年生产几百万吨，并且因此希望制造商降低其成本以使PTA生产的经济和效率最大化。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、有机溶剂、加热燃料和脱矿质水的使用相关的成本）两者实现。CTA是从有机溶剂基体系（通常包含乙酸）转变的，其中在纯化工艺之前经由溶剂互换步骤将它生产到水基系统。在该溶剂互换步骤中，CTA可使用旋转式过滤器从由氧化反应产生的有机溶剂基浆液过滤出来，并且所得CTA滤饼在过滤器转鼓上用水洗涤以在将它排出至纯化过工艺之前从CTA滤饼中去除尽可能多的有机溶剂，从而通过此有机溶剂降低由此步骤向前携带的有机溶剂并且降低PTA产品的污染物。与CTA分离的有机溶剂原料可以以滤液的形式被回收并且再循环至氧化反应。期望最小化进入有机溶剂滤液的洗涤水量以避免增加进入到氧化反应的水，并且因此水量（每吨CTA生产的）必须从氧化反应器去除且随后与有机溶剂分离以便它可在制备工艺中的其它地方使用（例如，作为洗涤水）。任何附加水进入产生用于从该工艺去除水的附加能耗；在氧化反应器操作上的附加约束，其中水必须控制在极限内以确保正常的催化剂操作；增加尺寸和/或需要处理附加水负担的氧化反应器塔顶产物和有机溶剂/水分离系统的复杂度；以及增加材料损耗，因为含低含量的贵重组分的更大体积的水必须从氧化反应设备排出。本专利技术的目的是提供旋转式过滤器，其中滤液具体地说有机溶剂滤液，如来自溶剂互换步骤的有机溶剂滤液的污染物用洗涤流体降至最低。本专利技术的另一目的是提供用于制备芳族二羧酸的更经济并且有效的方法。另外的目的通过以下说明将显而易见。
技术实现思路
已发现，在排出滤饼后残余洗涤流体在排水管中保持原位。另外发现，当新鲜浆液施加至过滤器转鼓时，该残余洗涤流体从排水管排出，导致残余洗涤流体与滤液常规地离开旋转式过滤器，并且形成对于滤液的污染物来源。因此，本专利技术的第一方面提供一种旋转式过滤器，其包含：a）过滤器转鼓，其设置于外壳内并且可在外壳内在第一方向上绕其轴旋转，其中过滤器转鼓包含多个排水管，每个提供从过滤器转鼓的外表面至控制头的流体路径；b）装载区，其用于将固体装载到过滤器转鼓的外表面上，其包含在控制头中的滤液输出端；c）固体排出区，其用于从过滤器转鼓的外表面排出固体；d）第一固体洗涤区，其在第一方向上位于排出区前且在装载区后，且包含经配置以将洗涤流体引导到过滤器转鼓的外表面上的固体上的第一固体洗涤流体输入端；以及e）洗涤流体排出区，其在第一方向上位于装载区前和且在固体排出区后，其特征在于旋转式过滤器经配置以在洗涤流体排出区中从排水管排出洗涤流体。在操作中，排水管适当地包含进入洗涤流体排出区的残余洗涤流体，并且旋转式过滤器经配置以在洗涤流体排出区中排出至少约10%、优选地约90%的该残余洗涤流体。所以，降低进入滤液输出端的该残余洗涤流体以及因此在滤液输出端中用该残余洗涤流体收集的滤液的污染物的量。本专利技术的这个方面另外提供一种在旋转式过滤器中将固体与液体分离的方法，其包含以下步骤：（i）通过在包含在控制头中的滤液输出端的装载区中将固体和液体的混合物引导到过滤器转鼓的外表面上将固体装载到过滤器转鼓的外表面上，其中过滤器转鼓设置于外壳内并且可在外壳内在第一方向上绕其轴旋转，并且其中过滤器转鼓包含多个排水管，每个提供从过滤器转鼓的外表面到控制头的流体路径；（ii）在控制头中的滤液输出端中收集液体；（iii）在外壳内在第一方向上使过滤器转鼓围绕其轴旋转；（iv）在第一固体洗涤区中用来自第一固体洗涤流体输入端的洗涤流体洗涤过滤器转鼓的外表面上的固体；（v）在固体排出区中从过滤器转鼓的外表面排出洗涤的固体；其特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转式过滤器，其包含：a）过滤器转鼓，其设置于外壳内并且可在所述外壳内在第一方向上绕其轴旋转，其中所述过滤器转鼓包含多个排水管，每个提供从所述过滤器转鼓的外表面至控制头的流体路径；b）装载区，其用于将固体装载到所述过滤器转鼓的所述外表面上，其包含在所述控制头中的滤液输出端；c）固体排出区，其用于从所述过滤器转鼓的所述外表面排出固体；d）第一固体洗涤区，其在所述第一方向上位于所述固体排出区前且在所述装载区后，且包含经配置以将洗涤流体引导到所述过滤器转鼓的所述外表面上的固体上的第一固体洗涤流体输入端；以及e）洗涤流体排出区，其在所述第一方向上位于所述装载区前且在所述固体排出区后，其特征在于，所述旋转式过滤器经配置以在所述洗涤流体排出区中从所述排水管排出洗涤流体。

【技术特征摘要】
2015.08.06 GB 1513933.01.一种旋转式过滤器，其包含：a）过滤器转鼓，其设置于外壳内并且可在所述外壳内在第一方向上绕其轴旋转，其中所述过滤器转鼓包含多个排水管，每个提供从所述过滤器转鼓的外表面至控制头的流体路径；b）装载区，其用于将固体装载到所述过滤器转鼓的所述外表面上，其包含在所述控制头中的滤液输出端；c）固体排出区，其用于从所述过滤器转鼓的所述外表面排出固体；d）第一固体洗涤区，其在所述第一方向上位于所述固体排出区前且在所述装载区后，且包含经配置以将洗涤流体引导到所述过滤器转鼓的所述外表面上的固体上的第一固体洗涤流体输入端；以及e）洗涤流体排出区，其在所述第一方向上位于所述装载区前且在所述固体排出区后，其特征在于，所述旋转式过滤器经配置以在所述洗涤流体排出区中从所述排水管排出洗涤流体。2.一种在旋转式过滤器中将固体与液体分离的方法，其包括以下步骤：（i）通过在包含在控制头中的滤液输出端的装载区中将所述固体和所述液体的混合物引导到所述过滤器转鼓的外表面上将所述固体装载到过滤器转鼓的所述外表面上，其中所述过滤器转鼓设置于外壳内并且可在所述外壳内在第一方向上绕其轴旋转，并且其中所述过滤器转鼓包含多个排水管，每个提供从所述过滤器转鼓的所述外表面到所述控制头的流体路径；（ii）在所述控制头中的所述滤液输出端中收集所述液体；（iii）在所述外壳内在所述第一方向上使所述过滤器转鼓围绕其轴旋转；（iv）在第一固体洗涤区中用来自第一固体洗涤流体输入端的洗涤流体洗涤所述过滤器转鼓的所述外表面上的所述固体；（v）在固体排出区中从所述过滤器转鼓的所述外表面排出洗涤的固体；其特征在于所述方法另外包含以下步骤：（vi）在所述第一方向上在位于所述装载区前且在所述固体排出区后的洗涤流体排出区中从所述排水管排出洗涤流体。3.根据权利要求1所述的旋转式过滤器或根据权利要求2所述的方法，其中所述排水管包含进入所述洗涤流体排出区的残余洗涤流体，并且至少约10%、优选地约90%的该残余洗涤流体在所述洗涤流体排出区中排出。4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转式过滤器或方法，其中所述洗涤流体排出区包含在所述控制头中的洗涤流体排出气体输入端。5.根据权利要求4所述的旋转式过滤器或方法，其中所述固体排出区包含在所述控制头中的固体排出气体输入端。6.根据权利要求5所述的旋转式过滤器或方法，其中所述洗涤流体排出气体输入端经配置以在低于或等于通过所述固体排出气体输入端提供的固体排出气体的压力的压...

【专利技术属性】
技术研发人员：APJ林巴赫，R休斯，RP迪恩，
申请(专利权)人：英威达技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH