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Procédé pour séparer l'acide téréphtalique de l'acide isophtalique.
La présente invention se rapporte à la séparation d'acide téréphtalique de ses mélanges avec l'acide isophtalique et concerne particulièrement les moyens d'obtenir un acide téré- phtalique pur à plus de 95% et un acide isophtalique correspon- dant à une composition de solutés à rapport constant. L'invention procure un procédé amélioré pour séparer l'acide téréphtalique et l'acide isophtalique dans les cas où ces acides sont obtenus en mélanges contenant plus de 10 à 15% mais moins d'environ 95% de l'acide téréphtalique.
Le procédé peut être facilement adapté et combiné à tous les procédés provoquant la formation de tels mélanges d'acide téréphtalique et d'acide isophtalique, par exemple, l'oxydation de p-dialkylbenzènes bruts ou de m-dialkyl-
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benzènes bruts tels que le para- ou le métaxylène brut, la décar- boxylation thermique de l'acide trimellitique, l'oxydation de mélanges isomères de ditolyléthanes, etc.
De l'acide téréphtalique ou de l'acide isophtalique relativement pur peut être obtenu à partir de précurseurs ayant à peu près la même pureté que l'acide désiré. Par exemple, de l'acide téréphtalique relativement pur peut être obtenu par oxy- dation de p-xylène très pur ou d'autres p-dialkylbenzènes très purs ou par réaction de p-xylène relativement pur avec de l'hy- droxyde d'ammonium et su soufre à températures et pressions élevées. Le même procédé produit de l'acide isophtalique rela- tivement pur à partir de m-xylène relativement pur ou de m-dial- kylbenzènes. Toutefois, les dialkylbenzènes de ce degré de pure- té sont obtenus à partir de mélanges de dialkylbenzènes isomères tels que le mélanges de xylènes isomères au prix de procédés complexes et coûteux à plusieurs phases.
Comme un grand nombre de ces procédés produisent à la fois l'acide téréphtalique et l'acide isophtalique à partir de précurseurs qui sont beaucoup plus disponibles que les isomères très purs, l'emploi de ces mé- langes de dialkylbenzènes, particulièrement les xylènes mixtes excessivement abondants, serait très avantageux du point de vue technique et du point de vue commercial. Les xylènes mixtes du commerce s'obtiennent facilement en grandes quantités soit à par- tir du goudron de houille, soit à partir de fractions aromatiques de pétrole en C8. Le pseudocumène provenant des fractions de pé- trole sélectionnées peut être transformé en acide trimellitique qui, à son tour, par décomposition thermique donne un mélange d'a- cides téréphtaliaue et isophtalique.
Les mélanges isomères d'éthyl- toluènes et de cy mènes sont facilement obtenables par alkylation de toluène par l'éthylène et le propylène, respectivement, et tels quais constituent une excellente source commerciale de pré- curseurs de mélanges d'isomères d'acide phtalique.
Quel que soit l'intérêt commercial potentiel de ces
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sources d'acides phtaliques, on ne les a pas appliquées largement en pratique industrielle du fait des difficultés connues rencon- trées dans la séparation d'acide téréphtalique et d'acide iso- phtalique dans les procédés produisant des mélanges d'acide phta- lique contenant ces deux Isomères. L'acide orthophtalique peut être facilement séparé des mélanges. L'acide benzoïque éventuelle- ment formé comme sous-produit auxiliaire peut être facilemen éliminé. Il subsiste le problème sérieux de la séparation de l'acide téréphtalique et de l'acide isophtalique après que l'aci- de benzoïque et/ou l'acide orthophtalique ont été éliminés.
Les mêmes problèmes sérieux se manifestent lorsque des mélanges d'aci- de téréphtalique et d'acide isophtalique sont obtenus comme seuls produits.
Il est connu que l'acide isophtalique est plus souble que l'acide téréphtalique dans de nombreux solvants y compris l'eau, l'adide acétique et les alcools. La solubilité de l'acide isophtalique à température ordinaire, jusqu'à 100 C, est environ dix fois plus grande que celle de l'acide téréphtalique. Toutefois, la capacité de dissolution est excessivement faible dans la gamme de 0,1 à 0,2 partie d'acide téréphtalique en poids par 100 parties de solvant en poids et 1 à 2 parties d'acide isophtalique en poids par 100 parties de solvant en poids, même jusqu'à 250-300 F (121- 148 C). C'est ainsi que des volumes importants de solvant sont re- quis pour entraîner l'acide isophtalique plus soluble des mélanges d'acide téréphtalique et d'acide isophtalique.
Même dans ce cas, les solutions saturées en acide isophtalique et acide téréphtali- que donnent généralement un produit dissous mixte contenant les acides isophtalique:. et téréphtalique dans un rapport pratique- ment constant voisin de 9 à 1. Comme la différence des solubilités de l'acide isophtalique et de l'acide téréphtalique est tellement importante, une solution saturée du premier est également géné- rale:nent saturée du second.
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Des recherches prolongées dans les laboratoires de la demanderesse, portant sur une large gamme de solvants notam- ment l'eau, les alcools comme l'alcool méthylique et l'alcool éthylique ainsi que des mélanges aqueux de ces alcools, acides organiques comme l'acide acétique et des mélanges aqueux de ces acides, des solvants spéciaux comme l'anhydride phtalique, le diméthylformiamide et le diméthylsulfoxyde, etc, ont confirmé qu'on obtient une composition de solutés à rapport constant dans les solutions saturées en acide isophtalique et téréphtalique dans ces solvants et qui, par cristallisation, apparaît telle que dans le produit précité.
La formation d'une composition de solutés à rapport constant se présente dans une gamme de températures rela- tivement large, et, bien que certaines variations aient été notées avec certains solvants ou en présence d'un troisième soluté com- me l'acide orthophtalique, il se forme une composition de solutés à rapport pratiquement constant. La variation dans la composi- tion de solutés à rapport- constant se situe dans la gamme de 85 à 95% d'acide isophtalique et de 5 à 15% d'acide téréphta- lique avec les différents solvants et aux différentes températu- res. Plus spécifiquement, dans le cas de l'eau comme solvant, la composition de solutés à rapport constant à des températures jusqu'à 500 F (260 C) est comprise entre 85 et 89% d'acide iso- phtalique et 11 à 15% d'acide téréphtalique.
SiPon sait les diffi- cultés associées au procédé analytique actuel pour déterminer avec précision la teneur en acide isophtalique ou la teneur en acide téréphtalique l'un en présence de l'autre, on appréciera que ces variations ne sont pas aussi larges qu'elles pourraient apparat- tre. On pense que la composition de solutés à rapport constant dans l'eau est plutôt dans la gamme de 87 à 89% d'acide isophta- lique pour 11 à 13% d'acide téréphtalique. Dans le présent némoi- re, le terme "composition de solutés à rapport constant" désigne les compositions d'acide isophtalique et d'acide téréphtalique dé- crites plus tard.
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La cristallisation fractionnée ordinaire n'est pas commercialement applicable pour séparer une telle composition de solutésà rapport constant qui présente la nature d'un eutecti- que binaire. Toutefois, les recherches récentes dans les labora- toires de la demanderesse ont permis de découvrir un procédé uni- que, industriellement applicable pour diviser cet eutectique pseudo- binaire par un procédé de cristallisation réglé procurant des cris- taux individuels de l'un des acides plus gros que les cristaux in- dividuels de l'autre acide, de telle sorte qu'une séparation est possible par classification de grosseur sur la base des différen- ces physiques des dimensions des cristaux. Ce procédé fait l'objet d'une autre demande de brevet où ce procédé est décrit en détail.
La présente invention est basée sur la découverte que l'acide téréphtalique d'une pureté de plus de 95% peut être séparé de son mélange avec l'acide isophtalique, mélange dans lequel l'acide téréphtalique est présent en quantités supérieures à celle présente dans la composition de solutés à rapport constant jusqu'à 95% environ du mélange en tirant parti de la capacité for- tement accrue des solvants de dissoudre l'acide téréphtalique à températures élevées et à des pressions qui maintiennent le sol- vant en phase liquide.
L'acide isophtalique est entraîné du mélan- ge à des températures supérieures au point d'ébullition du solvant jusqu'à 500 F, (260 C) avantageusement entre 300 et 500 F (148-260 C) Les pressions utilisées sont au minimum les pressions supérieures à la pression atmosphérique nécessaires pour maintenir le solvant en phase liquide. L'acide téréphtalique non dissous reste associé à la solution d'acide isophtalique. Ce mélange est maintenu sous forme d'un magma à la température et à la pression d'entraînement et soumis à une opération d'épaississement ou d'enrichissement par rapport à l'acide téréphtalique non dissous en soutirant dans ces conditions de température et de pression une partie importante de la solution d'acide isophtalique.
Pour uneutilisation économique du solvant, afin de dissoudre aussi peu que possible d'acide téréphta-'
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lique et pour intégrer le procédé dans la séparation des acides isophtalique et téréphtalique de la composition de solutés à rap- port constant, on préfère employer approximativement la quantité minimum de solvant requis pour dissoudre pratiquement tout l'acide isophtalique et former une solution saturée par rapport à cet acide. Cette solution contient également de l'acide téréphtalique dissous en quantité au moins suffisante pour assurer la composi- tion de solutés à rapport constant.
La solution soutirée dans l'opération d'épaississement peut être soumise à une cristallisa- tion réglée et à un procédé de séparation par grosseur afin de séparer l'acide isophtalique très pur de la composition de solutés à rapport constant par élimination du solvant et par des procédés connus comprenant des séparations chimiques.
Le magma d'acide téréphtalique épaissi dont la partie liquide est le reste de la solution d'acide isophtalique est alors lavé par un liquide à la température élevée et à la pression éle- vée de l'opération d'entraînement afin de déplacer pratiquement toute la solution restante du magma et de former un second magma.
Il est préférable pour des raisons qui apparaîtront dans la des- cription détaillée du fonctionnement du procédé de l'invention d'utiliser comme liquide déplaçant le même liquide qu'on a uti- lisé comme solvant dans l'opération d'entraînement. Si de l'eau ou du méthanol, ou de l'éthanol, ou du diméthylformiamide, ou du diméthylsulfoxyde, ou de l'acide acétique ou de l'anhydride phta- lique est employé comne solvant dans l'opération d'entrainement, on emploiera alors de préférence, dans l'opération de déplacement de la solution,de l'eau ou du méthanol, ou de l'éthanol, ou du diméthylf ormi amide, ou du diméthylsulfoxyde, ou de l'acide acéti- que ou de l'anhydride phtalique fondu, ou leurs solutions aqueu- ses respectives.
Bien que l'anhydride phtalique ne soit pas nor- malement liquide, il l'est aux températures élevées utilisées dans le procédé de l'invention.
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Le second magma est soutiré à température et pression élevées, puis la pression est réduite et le magma est refroidi à la pression atmosphérique et au moins en dessous du point d'ébul- lition de la partie liquide du magma à la pression atmosphérique, et l'acide téréphtalique solide est récupéré de toute manière désirée, par exemple, par filtration, centrifugation., décantation, etc.
L'épaississement du magma formé en premier lieu, c'est-à-dire formé par l'opération d'entratnement, peut être facilement accompli par repos ou clarification en utilisant des réservoirs de décantation intermittents, continus, des épaissis- seurs non mécaniques tels que les cônes de décantation, les épaississeurs mécaniques continus tels que les différents épais- sisseurs Dorr ou par application de force centrifuge comme dans les épaississeurs centrifuges et les hydroclones. L'opération de dé- placement de la solution peut être effectuée par des procédés de décantation continus à contre-courant et par l'emploi de force centrifuge dans des séparateurs centrifuges et hydroclones.
Un avantage remarquable du procédé de l'invention est qu'on n'effec- tue pas de séparation d'un solide sous forme de gâteau de filtra- tion à partir de solutions ou de liquides à hautes pressions par filtration. Dans l'opération d'épaississement et l'opération de déplacement de la solution, des compositions fluides sont séparées l'une de l'autre; par exemple, une solution d'un magma épaissi dans l'opération d'épaississement et une solution d'un second magma dans l'opération de déplacement de la solution.
Ces sépa- rations peuvent être exécutées facilement de façon continue sans rencontrer les problèmes techniques associés à la filtration et à la reprise du gâteau de filtration à températures élevées entre 300 et 500F (148-260 C) et aux pressions supérieures à la pression atmosphérique requises pour maintenir les solvants en phase liqui- de à ces températures.
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Le second magma retiré de l'opération de déplacement de la solution ne doit pas être refroidi pour cristalliser l'acide téréphtalique de la partie liquide et pour porter au maximum la séparation de l'acide téréphtalique. Il est seulement désirable de le refroidir en dessous du point d'ébullition du liquide pour éviter de manipuler un liquide bouillant. Toutefois, la cristalli- sation de la quantité pratiquement totale de l'acide téréphtali- que à partir du liquide peut être obtenue, si on le désire.
Dans une forme préférée du procédé de l'invention la liqueur-mère provenant de la séparation de l'acide téréphtalique solide est recyclée à l'opération d'entraînement de telle sorte que l'acide téréphtalique dissous dans cette liqueur empêche en général la dissolution de la même quantité au cours de l'opération d'entrai- nement, le résultat final étant pratiquement le même bien que cet- te petite quantité, environ moins de 0,8 livre (350 g) par 100 li- vres (45 kg) de solution, ait été cristallisée du liquide chaud.
La quantité de solvant employé dans l'opération d'en- traînement varie, bien entendu, non seulement avec chaque solvant mais également avec la température élevée choisie. On notera que la capacité de chaque solvant de dissoudre l'acide isophtalique et/ou la composition de solutés à rapport constant varie de sol- vant à solvant, et que la capacité pour un solvant déterminé quel- conque varie avec la température. En général, la présence d'acide téréphtalique augmente la solubilité de l'acide isophtaliaue, et l'acide isophtalique augmente la solubilité de l'acide téréphta- lique.
Par exemple, à 350 F (177"C) et à une pression propre à maintenir l'eau en phase liquide, on a exécuté les observations de solubilité suivantes où "IPA" désigne l'acide isophtalique pratiquement pur, "TPA" est de l'acide téréphtalique pratiquement pur et "IPA-TPA" est la composition de solutés à rapport constant et où les parties sont en poids:
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Solubilité dans l'eau liquide à 350 F (177 C) en parties par 100 parties d'eau.
EMI9.1
<tb>
IPA <SEP> IPA-TPA <SEP> TPA
<tb>
<tb> 7,4 <SEP> 10,5 <SEP> 0,66
<tb>
Lorsque l'IPA-TPA comprend 88% d'IFA et 12% de TPA, on notera que du fait de la présence de chacun de ces acides isomères, on se trouve en présence d'environ 9,24 parties d'IPA et environ 1,26 partie de TPA par 100 parties d'eau; tandis que d'après la solubilité de chacun des acides pratiquement purs on attendrait beaucoup moins de chaque acide'dans la solution. D'autre,part, les compositions de méthanol aqueux, éthanol aqueux et acide acétique aqueux ont une plus grande capacité de dissolution à température déterminée que le méthanol anhydre, l'éthanol ou l'acide acétique anhydre. Cependant, la capacité du solvant de l'anhydride phtalique pour la composition de solutés à rapport constant est inférieure à celle pour l'acide isophtalique.
Par exemple, à 460 F (238 C), on a observé les caractéristiques de solubilité suivantes sur la même base que décrit plus haut. solubilité dans l'anhydride phtalique à 460 F (238 C) en parties par 100 parties d'anhydride.
EMI9.2
<tb>
IPA <SEP> IPA-TPA <SEP> TPA
<tb>
<tb> 7,2 <SEP> 2,45 <SEP> 0,85
<tb>
Les autres solvants comme le méthanol, l'éthanol, l'acide acéti- que, le méthanol aqueux, l'éthanol aqueux, l'acide acétique aqueux le diméthyformiamide, le diméthylsulfoxyde, etc, suivent les caractéristiques de l'eau; c'est-à-dire une plus grande capaci- té pour IPA ou TPA en présence de l'autre que pour l'un de ces deux composés seul.
La capacité pour un solvant donné quelconque à la température désirée de fonctionnement peut être facilement déter- minée par des procédés connus.
Le choix du solvant est une question de préférence basée sur les dimensions des appareils et/ou l'espace réservé au procédé. Ces considérations sont d'ordre économique. Il faut
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également faire entrer en ligne de compte la quantité d'acide isophtalique dans le mélange à séparer. Si la quantité est faible, par exemple dans la gamme de 5 à 15%, un solvant de capacité élevée pour l'acide isophtalique et/ou la composition de solutés à rapport constant acceptera plus d'acide téréphtalique en solu- tion qu'il peut être désirable pour préparer un magma fluide, et la quantité minimum de solvant pour dissoudre tout l'acide iso- phtalique ne formera pas un magma fluide.
Dans ce cas, un solvant de capacité moindre est évidemment choisi pour mettre en solution tout l'acide isophtalique et former un magma fluide. En outre, le solvant à capacité élevée peut être utilisé pour une extraction préliminaire à une température qui fait passer davantage d'acide téréphtalique en solution que la quantité qui serait présente dans la composition de solutés à rapport constant et en formant le premier magma pour le procédé de l'invention par refroidisse- ment de l'extrait obtenu afin de séparer par cristallisation l'excès d'acide téréphtalique.
Bien que l'eau, le méthanol, l'éthanol,les acides aliphatiques inférieurs comme l'acide acétique, le méthanol aqueux, l'éthanol aqueux et l'acide acétique aqueux soient les solvants les plus désirables, on préfère l'eau pour certains facteurs comme l'aspect économique, la corrosion, le toxicité et la régulation.
Une forme d'application du procédé de l'invention est illustrée dans le dessin annexé auquel il sera fait référence:
Le procédé de l'invention est exécuté en faisant sortir du réservoir d'acide mixte 10 par le transporteur 11 en direction de la trémie d'alimentation 12 un gâteau de filtration à 208 F (98 C) contenant les acides téréphtalique et isophtalique obtenus par entraînement à l'eau à 200-210 F (93-99 C) d'acide orthophta- lique à partir d'un mélange d'acides phtaliques obtenus par oxv- dation catalytique en phase liquide de xylènes mixtes dans le rap- port de 2 :1:
1 deméta, para et orthoxylène respectivement avec un peu d'éthylbenzène par de l'air en présence d'acide acétique et un système catalytique comprenant un catalyseur d'oxydation du type
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métal lourd activé par le brome constitué par exemple par le tétrabrométhane et l'acétate de manganèse comme décrit dans le brevet belge n 546.191.
Le dispositif de mesure 13 fait passer dans le réservoir à magma agité- 14,500 livres (3. 400 kg) par heure de gâteau de filtration dont la composition en poids est la suivante :
EMI11.1
Acide térëphtalir ue . - 30.,20 jr,' ;/jjj$
EMI11.2
<tb> Acide <SEP> isophtalique <SEP> 68,65 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acide <SEP> acétique <SEP> 0,48 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acide <SEP> orthophtalique <SEP> 0,51 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acide <SEP> benzoïque <SEP> 0,11 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résidus <SEP> 0,05 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 100,00 <SEP> %
<tb>
Mono-(p-carboxybenzyl) téréphtalate. -
Ce gâteau de filtration est mis en suspension avec de l'eau de recyclage venant de la conduite 15 et forme un magma contenant 16% en poids de matières solides à 210 F (99 C).
Ce mag- ma sort du réservoir à magma 14 par la conduite de sortie 16 munie d'une vanne et passe par la pompe à magma 17 et est refoulé dans la conduite 18 au delà du clapet 19 avec la liqueur-mère aqueuse provenant de la séparation de l'acide téréphtalique et venant de la conduite 69 vers l'échangeur de chaleur 20 à la pression de 225 livres/pouce carré (15,8 kg/cm2) et avec un débit de 34.898 livres (15,827 kg) par heure.
Ce magma correspond à la composition pondérale suivante:
EMI11.3
<tb> Acide <SEP> téréphtatique <SEP> 4,80 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acide <SEP> isophtalique <SEP> 10,80 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acide <SEP> acétique <SEP> 0,66 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Eau <SEP> 82,80 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acide <SEP> orthophtalique <SEP> 0,74 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acide <SEP> benzoïque <SEP> 0,13 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résidus <SEP> * <SEP> 0,07 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 100,00 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Mêmes <SEP> .matières <SEP> que <SEP> plus
<tb>
<tb>
<tb> haut.
<tb>
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Le magma sous pression est chauffé à 385 F (196 C) dans l'échangeur de chaleur 20 par de la vapeur à 400 livres/pouce carré (28 kg/cm2) introduite par la conduite 20a et l'eau de con- densation est éliminée par la conduite 20b. Le magma à températu- re et pression élevées passe par la conduite de transfert 21 dans un appareil de dissolution 22 à plusieurs stades muni d'agitateurs et de plaques déflectrices 23. Le magma contient environ 15% d'excès d'eau rapporté à la dissolution de l'acide isophtalique.
La durée de contact dans l'appareil de dissolution 22 est environ
30 minutes. Le magma est ensuite retiré de l'appareil de dissolu- tion 22 par la conduite 24 munie d'une vanne et mélangé aux cou- rants de recyclage 34 et 35 dans la. conduite de transfert 36, et le mélange de magma obtenu contenant environ 1,75 % en poids de matières solides à 360 F (182 C) et 160-180 livres/pouce carré (11,2-12,7 kg/cm2) environ est chassé par la pompe 25 dans la con- duite de transfert 26 vers l'opération d'épaississement.
Le magma peut être épaissi dans un appareil continu mécanique ou dans un séparateur centrifuge pour obtenir un magma fluide de 25 à 35% en poids de matières solides et on soutire a 360"F (182 C) et 160-180 livres/pouce carré (il,2 à 12,7 kg/cm2) la solution darifiée. Il est préférable d'employer des cyclones à liquide dits hydroclones pour effectuer cet épaissisement. Pour exécuter cette opération, le magma provenant de la conduite de transfert 26 à 360 F (182 C) et environ 155 livres/pouce carré (10,9 kg/cm2) est introduit tangentiellement dans le vortex de l'hydroclone 27. Le magna sortant de l'appareil et contenant environ 9,0% en poids de matières solides s'écoule par la condui- te de transfert 28 et est introduit tangentiellement dans le vor- tex de l'hydroclone 29.
Le magma sortant de cet appareil contenant environ 35% en poids de matières solides sort par la conduite de transfert 30 avec un débit de 3442 livres (1561 kg) par heure afin d'enrichir le réservoir d'équilibre 38 contenant le magma d'acide téréphtalique où le magma enrichi est maintenu à 350 F (177 C) et environ 155 livres/pouce carré (10,9 kg/cm2).
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Le courant de sortie à la partie supérieure de l'hydro- clone 27 (environ 0,2% en poids de matières solides) est dirigé par la conduite de transfert 31 dans le vortex de l'hydroclone 32 pour y subir une seconde opération de clarification. Le courant de sortie de la partie supérieure de l'hydroclone 32, une solu- tion pratiquement limpide contenant 0,05 à 0,07 % en poids de matières solides à environ 155 livres/pouce carré (10,9 kg/cm2) et 360"F (182 C) est soutiré à raison de 34.927 livres (15.840 kg) par heure contenant 10,7 % en poids d'acide isophtalique et 1,7% en poids d'acide téréphtalique, soit pour récupérer la composition de solutés à rapport constant,
par exemple en déplaçant l'eau par vaporisation instantanée et en cristallisant la composition ou pour être soumis au traitement précité de cristallisation en cristaux de grosseur réglée suivi de triage pour décomposer la composition de solutés à rapport constant ou le pseudo-eutectique et en séparer de l'acide isophtalique à grande pureté. Aucun de ces procédés n'est représenté.
Le courant inférieur de l'hydroclone 32 est entraîné par la conduite de transfert 34 et combiné dans la conduite 36 avec le courant supérieur dans la conduite 35 provenant du second stade d'épaississement de l'hydroclone 29.
La pompe à magma 25 est utilisée pour créer la perte de charge dans les hydroclones et assurer une sortie des hydro- clones à 105 livres/pouce carré (7,4 kg/cm2). Les appareils néces- saires pour maintenir les pressions en amont, les soupapes de ré- gulation et les débitmètres (non représentés) sont utilisés pour maintenir la pression et la circulation de la matière dans le système.
Le magma dans le réservoir à magma 38 est maintenu en suspension par l'agitateur représenté et maintenu à 360 F(182 C) et 155 livres/pouce carré (10,9 kg/cm2). La solution associée au magma d'acide taraphtalique est saturée en acides isophtalique et téréphtalique.
Ce magma est soutiré par la conduite 39, mélangé au courant supérieur de l'hydroclone 50 et repris par la pompe
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40 sous forme d'un magma à 17% en poids de matières solides et re- foulé dans la conduite d'alimentation 41 qui fait passer le magma dans l'hydroclone 42, le premier d'une série de quatre hydroclones 42,50, 55 et 60 reliés en série,le courant inférieur de chacun des hydroclones étant introduit dans l'hydroclone suivant tandis que le courant inférieur du dernier hydroclone est repris comme second magma dont la solution saturée d'acide isophtalique et d'a- cide téréphtalique est déplacée par de l'eau. Le courant supérieur de chaque hydroclone suivant est mélangé à la masse alimentaire de l'hydroclone précédent.
Le courant supérieur du premier hydro- clone est retiré par la conduite 43 et dirigé vers un réservoir d'attente 44 et remis sous pression par une pompe 46 pour être refoulé dans la conduite 47 à raison de 3351 livres/heure (1519 kg/ h) pour constituer le magma d'entraînement initial de l'appareil de dissolution 22. Les pompes 48, 53 et 58 sont utilisées pour re- mettre sous pression les magmas dans les conduites de sortie 37, 52 et 57 venant des hydroclones 42, 50 et 55 afin de créer la per- te de charge voulue dans ces hydroclones. L'eau de traitement re- cyclée à raison de 3388 livres/heure (1536 kg/he. ) contenant 0,8% en poids d'acide acétique est introduite (venant d'une source non représentée) par la conduite de lavage 70 afin de diluer le courant de sortie de l'hydroclone 55.
Dans ce système de lavage, la masse alimentaire vers chaque hydroclone est un magma à 17% en poids de matières solides environ et la sortie contient environ 35% en poids de matières solides.
Le magma sortant de l'hydroclone 60 passe par la con- duite de sortie 61 vers le réservoir 63 à magma lavé où le magma est soumis a une vaporisation instantanée à la pression atmosphé- rique. La chaleur latente est éliminée par un condenseur 64 relié à l'atmosphère. Une partie, environ 1316 livres/heure (596 kg/hr. ) de la liqueur -mère venant de la séparation de l'acide téréphtali- que est recyclée par la conduite 73 munie d'une vanne vers le réser- voir à magma lavé 63 pour maintenir dans le magma une concentra-
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tion de matières solides de 20 à 25% en poids.
Un magma à 25% en poids de matières solides à 210"F (99 C) est introduit dans le sé- parateur de matières solides 67 à raison de 4586 livres/heure (2080 kg/hr.) ; ilcontient 28 livres (12,7 kg) d'acide acétique, 3364 livres (1525 kg) d'eau, 8 livres (3,6 kg) d'acide orthophta- lique, 21 livres (9,6kg) d'acide isophtalique et 1165 livres (527kg) d'acide téréphtalique. L'ingrédient liquide du magma, la liqueur- mère, est retiré par la conduite de purge 71 et dirigé vers la pompe 72, refoulant dans la conduite 69. La liqueur-mère, repré- sentant environ 3222 livres, contient 0,8 % d'aciee acétique, 98,7% d'eau, 0,2% chacun d'acides ortho- et isophtalique et 0,1 % d'acide téréphtalique.
L'acide téréphtalique humide obtenu, conte- nant environ 85% de matières solides, est séche, Le produit séché contient 98,5% d'acide téréphtalique, environ 1,0 % d'acide iso- phtalique et 0,5 % d'eau, et est séparé à raison d'environ 1144 livres/heure (518 kg/hr).
On aura remarqué plus haut que lorsqu'un seul hydro- clone est représenté ou désigné comme l'hydroclone 27, ou l'hydro- clone 23, ou l'un ou l'autre des hydroclones 42, 50,55 ou 61, un seul cyclone à liquide de capacité appropriée peut être employé.
Toutefois, ce n'est pas là une condition essentielle car on peut utiliser des cyclones à liquide multiples ou des hydroclones mon- tés en parallèle, c'est-à-dire que leurs orifices d'entrée Son\.. reliés à une source d'alimentation commune, leurs orifices de sor- tie-supérieurs sont reliés à un dispositif de sortie supérieur com- mun et leur évacuation est reliée à un dispositif d'évacuation com- mun tel que représenté dans la littérature, par exemple dans le brevet américain n 2. 734.630.
D'autre part, le procédé de l'invention peut être exécuté de la manière suivante. Un mélange contenant de l'acide isophtalique (65%) et de l'acide téréphtalique (35%) est entraîné par 947 livres (429kg) d'eau pour 100 livres (45kg) de mélange à 340"F (171 C) et 120 livres/pouce carré (8,4 kg/cm2) en agitant pendant 30 minu-
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tes environ. Au bout de cette période, pratiquement tout l'acide isophtalique se dissout et est présent sous forme d'une composi- tion de solutés à rapport constant contenant environ 88% d'acide isophtalique et 12% d'acide téréphtalique et représentant envi- ron 7,8 livres (3,5kg) par 100 livres (45kg) d'eau.
En association avec cette solution, se trouvent environ 26 livres (11,8 kg) d'acid' de téréphtalique non dissous. Toujours à 340 F (171 C) et 120 li- vres/pouce carré (8,4 kg/cm2) le magma est laissé àreposer et on sépare 923 livres (472 kg) de solution clarifiée qu'on ramène à la pression atmosphérique et qu'on refroidit à 200 F (93 C). Le produit cristallisé qui se forme est séparé et séché. Ce produit solidè séché contient environ 88% d'acide isophtalique et 12% i d'acide téréphtalique.
Au lieu de réduire la pression et de re- froidir,la solution peut être soumise à une cristallisation ré- glée par refroidissement à 336 F (169 C) en 5 minutes environ par évaporation de l'eau et réduction de la pression de 120-à 100 li- vres/pouce carré (8,4 à 7kg/cm2) environ, puis refroidissement à 332 F (168 C) et environ 95 livres/pouce carré (6,7kg/cm2) en 1 heure environ et finalement refroidissement rapide jusqu'à 212"F (100 C) et à la pression atmosphérique. Le magma obtenu est soumis à un tamissage humide et les fractions de particules cristallines recueillies sur des tamis de 35 à 325 mailles sont utilisées comme produit.
De cette manière, on peut obtenir un acide isophtalique de 95 % de pureté avec un rendement de plus de 90% sur la base du mélange initial.
L'acide téréphtalique (26 livres ou 11,8 kg) associé aux 100 livres (45kg) restantes de solution aqueuse de la composi- , tion de solutés à rapport constant toujours à 120 livres/pouce carré (8,4 kg/cm2) et 340 F (171 C) est lavé à contre-courant par environ 100 livres (45kg) d'eau à 340 F(171 C) et 120 livres/pouce carré (8,4 kg/cm2), par exemple dans un épaisseur à plateaux de lavage fonctionnant sous pression. Le mélange obtenu est un magma d'acide téréphtalique dans l'eau. Une petite quantité d'acide
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téréphtalique est perdue dans l'eau de lavage.(solubilité à 340 F (171"C), environ 0,5 livre (225g) par 100 livres (45kg) d'eau.
Toutefois, l'eau de lavage de la solution diluée de composition de solutés à rapport-constant peuvent être recyclées vers l'opéra- tion d' entraînement. Le magna aqueux final est ramené à la pression atmosphérique, refroidi à 200 F (93 C) et filtré. L'acide téréphta- lique humide est séché. Cet acide téréphtalique d'une pureté de 99% peut être séparé avec un rendement d'environ 73 à 74% sur la base de l'acide introduit dans l'opération d'entraînement.
La solubilité de l'acide isophtalique et de la compo- sition de solutés à rapport constant dans l'acide acétique gla- cial, l'acide acétique aqueux, particulièrement les acides acéti- ques à 70 à 80%, le méthanol et l'éthanol ou l'un ou l'autre avec 0 à 50% d'eau peut être facilement déterminée par des procédés connus dans la partie et déterminée pour les températures auxquel- les on désire exécuter le procédé de l'invention.
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