BRPI0608378A2 - processo para controlar uma coluna de lavagem hidráulica - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA CONTROLAR UMA COLUNA DE LAVAGEM HIDRáULICA. é divulgado um método para operar uma coluna de lavagem hidráulica, no qual a posição da frente de lavagem na coluna de lavagem é determinada por meio da vazão do líquido de controle conduzido para dentro da coluna de lavagem e/ou por meio da vazão da suspensão conduzida para dentro da coluna de lavagem, e a vazão é definida com o auxílio da diferença de pressão entre pontos na zona de suspensão localizada a montante da frente de lavagem e pontos na zona que se estende da frente de lavagem até a extremidade do leito de cristais na coluna.

Description

"PROCESSO PARA CONTROLAR UMA COLUNA DE LAVAGEMHIDRÁULICA"

Descrição

A presente invenção está relacionada a um processo paracontrolar uma coluna de lavagem hidráulica (cf. a Fig. 1, a que as referênciasnuméricas que se segue e as referências numéricas nas reivindicações estãorelacionadas) a qual possui um casco cilíndrico (1) que delimita a coluna edentro do qual um ou mais tubos de filtro (2) se estendem através da coluna,paralelos ao eixo do cilindro e possuem, na vizinhança da segundaextremidade da coluna, pelo menos um filtro (3) na parede do tubo de filtroque forma a única conexão entre o interior do tubo de filtro, sob a pressão PI,e o interior da coluna, na qual

- pelo menos uma corrente de uma suspensão (4) quecompreende cristais de uma substância a ser purificada (para ser removida napureza máxima) em suspensão em um líquido mãe, é alimentadacontinuamente para a primeira extremidade da coluna (5), com uma pressãoP2 (por exemplo, por meio de uma bomba (6)), a qual é maior que PI,

- o líquido mãe (7) é conduzido através dos filtros para dentrodo interior do tubo de filtro e para fora da coluna por meio dos tubos de filtro,

- caso apropriado, um líquido de controle é alimentado àcoluna de lavagem na primeira extremidade da coluna e/ou entre estaextremidade e o início do filtro,

- o líquido mãe e, caso apropriado, o fluxo de líquido decontrole na coluna, formam um leito de cristais (10) da substância a serpurificada, o dito leito de cristais possuindo uma frente de acumulação (11)que fica voltada para a primeira extremidade da coluna e na qual os cristais dasuspensão introduzida se adicionam continuamente ao leito de cristais,

- o leito de cristais, em virtude da força que resulta da quedade pressão hidráulica do fluxo do líquido mãe e, caso apropriado, do fluxo dolíquido de controle na coluna, é transportado (13) para além dos filtros, parauma zona de lavagem disposta entre os filtros e a segunda extremidade dacoluna de lavagem (12),

- os cristais são removidos (14) continuamente na extremidadeoposta à frente de acumulação do leito de cristais,

- os cristais removidos são fundidos (15) e uma parte dofundido é conduzida (16) através do leito de cristais, na forma de umacorrente líquida de lavagem vinda da segunda extremidade da coluna e contraa direção de transporte dos cristais, e

- a posição da frente de acumulação é controlada com o auxílioda vazão do líquido de controle conduzido para dentro da coluna de lavageme/ou com o auxílio da vazão da suspensão (4) conduzida para dentro dacoluna de lavagem.

Em particular, a presente invenção está relacionada ao controlede uma coluna de lavagem hidráulica que é operada para a remoção purificadade cristais de ácido acrílico, da sua suspensão em ácido acrílico contaminado,como descrito nos documentos WO 01/77056, WO 04/35514, WO 03/41833,WO 02/9838, WO 03/41832, DE-A 10036881, WO 02/55469 e WO03/78378. O designado numericamente neste documento está relacionadosempre às figuras anexadas a este documento.

Neste documento, os termos cilíndrico e tubular deverão serentendidos de modo a compreender todas as formas (corpos) geométricascujas seções em corte sejam circulares ou semelhantes a um círculo (como porexemplo, elípticas ou poligonais, como por exemplo, tetrágono, hexágono, ouoctógono, regulares).

Neste documento, o termo líquido mãe deverá ser entendido demodo a compreender em particular fundidos compostos da substância a serpurificada e impurezas e/ou ainda soluções da substância a ser purificada esolventes, ou misturas de solventes, e também impurezas. Da mesma forma, otermo "fundido de cristais removidos como uma corrente de líquido delavagem" deverá compreender, de preferência, fundidos de cristais removidosmas também soluções saturadas de cristais removidos em solventes, oumisturas de solventes.

De forma correspondente, "fusão dos cristaisremovidos" compreende também "dissolução à saturação de cristaisremovidos em solventes ou misturas de solventes". O ácido acrílico, tantocomo ele próprio como na forma de seus sais ou seus ésteres, é deimportância, em especial para a preparação de polímeros para uma amplavariedade de campos de utilização (como por exemplo, adesivos,superabsorventes, aglutinantes).

O processo de acordo com o preâmbulo deste documento éconhecido (cf., por exemplo, EP-A 097405, WO 03/041832, DE-A 10036881,WO 02/09839, WO 03/041833, WO 01/77056 e WO 03/063997).

O processo segue em geral uma cristalização em suspensãoque forma um processo muito efetivo e barato para obter uma elevada purezapara um composto químico desejado (de uma substância química).

Isto é porque na síntese de um composto químico, a substânciadesejada, tipicamente, não ocorre na forma de um produto puro, mas em vezdisso, na forma de parte de uma mistura do composto a qual, em adição àsubstância desejada, compreende impurezas tais como compostos de partidanão-convertidos, solventes, sub-produtos ou isômeros indesejados.

Quando a substância desejada é um composto cristalizável(como por exemplo, ácido acrílico), o qual se acha presente em uma misturalíquida do composto após o processo de síntese, ou pode ser convertida a uma(cf., por exemplo, EP-A 1015411, DE-A 19606877, DE-A 10336386, EP-A792867, DE-A 10235847, WO 03/078378, WO 02/055469, no caso de ácidoacrílico ou ácido metacrílico), a cristalização em suspensão (especialmente damassa fundida) é recomendada como um processo de purificação para asubstância desejada que vem a formar um processo muito efetivo e baratopara obtenção de uma elevada pureza para um composto químico desejado.

Isto utiliza o fato de que as impurezas são substancialmenteexpelidas da rede do cristal no curso do crescimento dos cristais em umlíquido, permanecendo as mesmas no líquido mãe. A cristalização emsuspensão apresenta a vantagem em relação à cristalização em camadas pelofato de que ela pode ser conduzida como um processo contínuo. Mais ainda, apureza dos cristais é muito elevada, devido à sua razão de crescimentocomparativamente lenta. A despeito da razão de crescimento ser relativamentelenta, é possível obter, com a cristalização em suspensão, uma alta produçãodo produto, uma vez que a cristalização é associada com uma grande área desuperfície disponível para crescimento, devido ao grande número de cristaisem crescimento simultâneo.

Mesmo em um processo de cristalização em um estágio,cristais altamente puros do composto desejado são obtidos deste modo. Emprincípio, a cristalização em suspensão pode ser levada a efeito tanto de umasolução como de uma massa fundida.

Uma etapa decisiva que possui uma influência crucial napureza do produto visado cristalizado é a remoção dos cristais altamentepuros do seu líquido mãe, o qual compreende as impurezas em uma formaenriquecida e as frações não-cristalizadas do produto visado, por meio de umprocesso de separação sólido/líquido.

Para a tarefa de separação acima mencionada, foi encontradocomo sendo útil, o uso de colunas de lavagem. Elas compreendem uma paredeem geral cilíndrica (casco) a qual delimita uma câmara de processo.

Disposta com freqüência à montante da câmara de processo seencontra uma câmara de distribuição, para dentro da qual a suspensão doscristais a serem separados na coluna de lavagem é alimentada. No seupercurso da câmara de distribuição para dentro da câmara de processo, asuspensão de cristais fica distribuída de forma substancialmente uniformesobre a seção em corte da câmara de processo. Na câmara de processo éobtido um leito de cristais mais denso, em especial pela remoção do líquidomãe, e que é conduzido através da câmara de processo (em colunas comtransporte forçado do leito de cristais, este poderá ser tanto de cima para baixocomo de baixo para cima). A seção em corte da câmara de processo énormalmente constante ao longo do seu comprimento. O líquido de lavagemconduzido através do leito de cristais, em contra-corrente, é uma massafundida dos cristais que foram removidos de antemão na coluna (ou umasolução saturada dos mesmos em solvente ou em uma mistura de solventes).

Para a formação de um leito denso (compacto) de cristais nacoluna de lavagem, diferentes métodos são empregados na prática. Nascolunas de lavagem que operam por gravidade, a suspensão de cristais éintroduzida na coluna pelo topo e o leito de cristais é formado por umprocesso de sedimentação com somente uma ação de condução pelagravidade. Os processos de separação nessas colunas de lavagem não sãoprovidos pelo processo de acordo com a invenção.

As colunas de lavagem com transporte (ou condução) forçadado leito de cristais diferem dessas colunas de lavagem gravimétricas pelo fatode que, na direção da condução (ou direção do transporte) do leito de cristais,atua pelo menos uma força de condução, outra que não a gravidade.

Em princípio, as colunas de lavagem com transporte forçadodo leito de cristais, são divididas em, colunas pressurizadas (conhecidastambém como colunas de lavagem hidráulicas ou colunas hidráulicas) e emcolunas mecânicas.

As colunas de lavagem mecânicas compreendem uma unidadede condução forçada, mecânica, para os cristais. No caso mais simples, estapoderá ser um pistão submerso semipermeável que é permeável para o líquidomãe, mas impermeável para os cristais na suspensão fornecida (cf. a Fig. 3 doWO 03/041832) e que se alterna para gerar a pressão para a compactação epara conduzir o leito de cristais. Em uma coluna de lavagem mecânica, umleito de cristais pode ser também compactado e conduzido pela remoção dolíquido mãe através de filtros e o transporte mecânico dos cristais do filtropara o leito de cristais por um elemento transportador rotativo (como porexemplo, parafusos, agitadores, hélices ou espirais)(cf. a Fig. 4 do WO03/041832). Os filtros podem ser ainda integrados aos elementostransportadores rotativos. Os processos de separação em colunas de lavagemmecânicas não são proporcionados pelo processo de acordo com a invenção.

Nas colunas de lavagem hidráulicas relevantes para o processode acordo com a invenção, a suspensão de cristais é conduzida por umaextremidade da coluna de lavagem para dentro da coluna cilíndrica delavagem, sob pressão (como por exemplo, pelas bombas (6), de acordo com aFig. 1, ou por uma altura hidrostática). Em paralelo ao eixo do cilindro, pelomenos um tubo de filtro ((2) na Fig. 1) se estende através da coluna e possui,apontado na direção oposta da alimentação da suspensão de cristais, pelomenos um filtro ((3) na Fig. 1), que forma a única conexão direta entre ointerior do tubo de filtro, sob uma pressão PI, e a parte interna da coluna.

Tipicamente, os tubos de filtro se projetam para dentro da zonade lavagem, mas não são mais perfurados nessa região da coluna de lavagem(cf., por exemplo, WO 01/77056, WO 03/41833 e WO 03/41832). Esta partedos tubos de filtro é referida também como deslocador do tubo de filtro.

O fluxo de líquido imposto pela pressão de alimentação dacoluna, P2>P1, gera uma compactação dos cristais para formar um leito decristais e a condução dos mesmos. O líquido mãe flui através dos filtros parafora da coluna de lavagem (para além dos filtros, a pressão poderá ser apressão padrão, uma pressão reduzida ou uma pressão superatmosférica). Oleito de cristais possui uma, assim denominada, frente de acumulação ((11) naFig. 1) na qual os cristais da suspensão de cristais introduzida vão seadicionando continuamente. A frente de acumulação caracteriza assim atransição da suspensão para o leito de cristais, e é indicada por um aumentorelativamente abrupto no conteúdo de cristais na suspensão. Ela separa a zonade suspensão ((17) na Fig. 1) do leito de cristais. Em muitos casos, a frente deacumulação é referida também como frente de filtração.

Na extremidade oposta do leito de cristais, em relação à frentede acumulação, os cristais lavados são continuamente removidos ((14) na Fig. 1).

Isto poderá ser levado a efeito, por exemplo, por meio de um tipo de rotorde lâmina ou com o auxílio de raspadores, que removem os cristaiscontinuamente do leito de cristais. A remoção contínua dos cristais poderá serlevada a efeito também como descrito no WO 03/063997. Ali, um impulsoapropriado na massa fundida de lavagem dá origem a uma contínuadesintegração dos cristais do leito de cristais. A adição contínua dos cristais àfrente de acumulação, por um lado, e a contínua remoção dos cristais lavadosna extremidade oposta do leito de cristais, em relação à frente de acumulação,por outro lado, define a direção do transporte do leito de cristais (ela poderáser tanto do topo para baixo como de baixo para cima). Os cristais removidosdo leito de cristais, de preferência após eles terem sido novamentesuspendidos na massa fundida pura (ou em solventes ou misturas desolventes), são fundidos por transferência de calor (ou dissolvidos, depreferência de modo a produzir uma saturação). Uma parte da massa fundida(da massa fundida pura) é removida na forma de uma corrente de produtopuro ((20) na Fig. 1) e outra parte da massa fundida pura é reciclada (forçadade retorno) para a câmara de processo, na forma de líquido de lavagem, nosentido contrário à direção do transporte do leito de cristais, na suaextremidade voltada para longe da frente de acumulação. Tipicamente, olíquido de lavagem se encontra no ponto de fusão. É dada preferência a levara efeito a resuspensão em uma câmara separada (a câmara de suspensão)contígua ao leito de cristais (tipicamente não incluída na coluna de lavagem),para dentro da qual, por exemplo, o rotor de lâminas introduz os cristaisremovidos ((21) na Fig. 1). Esta suspensão é então, apropriadamente,conduzida em um circuito de massa fundida ((22) na Fig. 1), através de umcondutor de calor ((15) na Fig. 1), por meio do qual, o calor requerido parafundir os cristais, é introduzido por uma rota indireta. Com freqüência de 70 a80 % em peso, e em casos favoráveis (por exemplo, na eventualidade de umamarcante recristalização na zona de lavagem) até mesmo de > 80 até 100 %em peso, dos cristais fundidos, são removidos na forma de produto puro ((20)na Fig. 1) do circuito de massa fundida. A quantidade retirada de produtopuro é ajustada, de forma apropriada, por meio de uma válvula reguladora deproduto ((23) na Fig. 1). A condução no circuito de massa fundida é levada aefeito vantajosamente, com uma bomba de circulação ((24) na Fig. 1). Arazão de circulação no circuito de massa fundida é vantajosamente de 2 a 30m3/h, usualmente de 5 a 20 m3/h, por m3 de cristais purificados removidos(calculado na forma de fundido). Em outras palavras, a resuspensão apresentaum baixo conteúdo de cristais, favorável em termos de desempenho e quepromove a condução dos mesmos.

O quanto de massa fundida pura penetra do circuito de massafundida, na forma de massa fundida de lavagem, para dentro da coluna delavagem, é controlada apropriadamente por meio da pressão no circuito demassa fundida (câmara de suspensão) (isto é determinado indiretamente pormeio do ajuste da válvula de regulagem do produto). Em geral, esta é umaparte da quantidade de cristais removida.

No entanto, a fusão dos cristais removidos pode ser levada aefeito também diretamente dentro da coluna de lavagem (como por exemplo,por meio de aparelhos apropriadamente instalados para aquecimento naextremidade da câmara de processo voltada na direção oposta à frente deacumulação). Neste caso, somente uma parte da massa fundida gerada éretirada da coluna. A outra parte ascende na forma de massa fundida delavagem, por dentro da coluna de lavagem hidráulica.Como resultado da condução dessa massa fundida pura, nosentido contrário à direção da condução do leito de cristais, o leito de cristais,o qual foi impregnado com o líquido mãe em particular, é praticamenteforçado para dentro da massa fundida pura (e vice versa), e o líquido mãe noleito de cristais é, essencialmente, simplesmente forçado de volta pela massafundida pura ("para formar uma separação de fases substancialmente estávelentre a massa fundida pura e o líquido mãe").

Em um estado estável (em operação), o resultado desseprocesso, a uma altura definida no leito de cristais (disposta entre o filtro e aremoção dos cristais), é uma frente de lavagem ("separação de fases") que édefinida como aquele ponto no leito de cristais onde ocorrem a temperatura eos gradientes de concentração mais elevados (dentro da frente de lavagem, atransição de fases é efetivamente de massa fundida pura para líquido mãe (oumistura de líquido mãe e líquido de controle); na frente de lavagem, atemperatura praticamente salta da temperatura do líquido mãe para atemperatura mais elevada da massa fundida pura; acima e abaixo da frente delavagem, as temperaturas são substancialmente constantes). Uma vez que amassa fundida pura e o líquido mãe (conforme já estabelecido), expresso emtermos brutos, colidem um com o outro na frente de lavagem, existe tambémum salto na concentração das impurezas indesejáveis, na altura da frente delavagem, da concentração no líquido mãe para a concentração na massafundida pura. A região da frente de lavagem até a frente de acumulação éreferida como zona de líquido mãe, e a região da frente de lavagem até aextremidade do leito de cristais voltada para longe da frente de lavagem, éreferida como zona de massa fundida pura.

Uma vez que a temperatura de cristalização na suspensãocontaminada é abaixo do ponto de fusão do produto puro, existe também umatemperatura de equalização dos cristais frios com a massa fundida delavagem, na região da frente de lavagem, onde a massa fundida de lavagemrecristaliza parcial ou totalmente. Isto recupera pelo menos uma parte damassa fundida de lavagem. A outra parte deixa a coluna de lavagemjuntamente com o líquido mãe removido através dos filtros e pode ser, porexemplo, reciclada para a recuperação da mistura de compostos líquidos a serpurificada, ou purificada adicionalmente ((25) na Fig. 1) e/ou, casoapropriado, usada pelo menos parcialmente como líquido de controle o qual éainda para ser descrito abaixo ((9) na Fig. 1).

Quanto mais a temperatura de cristalização no líquido mãe éabaixo da temperatura da massa fundida do produto puro (ou a temperatura desaturação da solução de lavagem), mais marcada a recristalização descrita damassa fundida de lavagem (diferenças de temperatura típicas de 5 a 15 K).

Quando a recristalização é quantitativa, 100 % dos cristais fundidos podemser removidos como produto puro do já descrito circuito de massa fundida((22) na Fig. 1).

A seção em corte da câmara de processo de uma coluna delavagem hidráulica poderá ser circular, oval ou angular (como por exemplo,poligonal regular).

Para obter uma adequada ação de purificação na zona delavagem (a parte do leito de cristais que começa na remoção dos cristais e seestende para cima até o início do filtro), a frente de lavagem precisa estarposicionada a uma determinada altura mínima acima da remoção dos cristais.

De uma maneira similar, a frente de acumulação precisa estar bemposicionada também, com a finalidade de assegurar uma operação efetiva dacoluna de lavagem hidráulica.

Uma vez que o leito de cristais é transportado pela forçaresultante da queda de pressão do fluxo hidráulico do líquido mãe (ou líquidomãe e líquido de controle) passados os filtros e para dentro da zona delavagem além dos filtros, é energeticamente desfavorável para a operação deuma coluna de lavagem hidráulica quando a zona de concentração (a regiãodo leito de cristais da frente de acumulação até o início da zona de lavagem) émuito alongada. Com aumento do comprimento da zona de concentração,aumenta o atrito e a queda de pressão do fluxo associada. Inversamente, umcomprimento insuficiente da zona de concentração é desvantajoso pelo fato deque ele poderá ser insuficiente para formar um leito de cristaisadequadamente compactado. Além disso, uma queda de pressão no fluxoexcessivamente baixa é incapaz de transportar, de forma totalmentesatisfatória, o leito de cristais.

Para assegurar a operação estável de uma coluna de lavagemhidráulica, i.e., para assegurar uma produção espaço-tempo definida com umaação de purificação constantemente boa, uma constante compensação dosfatores externos disruptivos que têm efeito na posição da frente de lavagem ena frente de acumulação, é requerida. Esses fatores disruptivos podem ser, porexemplo, variações na vazão da suspensão, alterações no conteúdo de cristaisna suspensão, variações na distribuição de tamanho dos cristais ou aindavariações na mistura do produto do processo de síntese alimentado aocristalizador.

A posição da frente de lavagem é controlada, tipicamente, peloestabelecimento da quantidade de massa fundida de lavagem. Isto pode serfeito, por exemplo, como descrito nos documentos DE-A 10036881 e WO02/09839.

Uma vez que a posição da frente de acumulação e da frente defiltração é influenciada pelas condições hidráulicas (elas determinam a razãode avanço do leito de cristais) na coluna de lavagem, uma possibilidade, deacordo com os ensinamentos da DE-A 10036881 e do WO 02/09839, éinfluenciar a queda da pressão hidráulica e portanto influenciar a força deavanço na coluna de lavagem bombeando de volta uma parte do líquido mãeremovida por meio dos filtros (e caso apropriado a massa fundida de lavagem,e também caso apropriado o líquido de controle), como líquido de controle((9) na Fig. 1), para dentro da coluna de lavagem, na extremidade oposta à daremoção de cristal e/ou entre esta extremidade e o início do filtro (casoapropriado, o líquido de controle é bombeado para dentro simultaneamenteem vários pontos). A vazão do líquido de controle a ser reciclado é ajustada,de forma apropriada, por meio de uma correspondente bomba de controle dacorrente ((8) na Fig. 1), como por exemplo, alterando a velocidade de rotaçãoe/ou com uma válvula de regulagem adicional. No entanto, os líquidos decontrole úteis são, em princípio, também massas fundidas ou soluções (asquais são de preferência saturadas com a substância a ser purificada) quecompreendem a substância a ser purificada e são diferentes do líquido mãe,ou idênticas ao líquido mãe, que podem ser retiradas de fontes externas (i.e.,não retiradas da coluna de lavagem propriamente dita) (como por exemplo, docristalizador e/ou de outros estágios do processo no curso da preparação dasubstância a ser purificada). Deve ser observado que os líquidos de controleusados poderão ser também misturas dos tipos de líquidos de controleindicados acima e abaixo. Em vez de por meio de uma bomba, o líquido decontrole poderá ser forçado para dentro da coluna de lavagem pela alturahidrostática. É possível também, naturalmente, combinar ambas a variantes dealimentação. Por exemplo, o líquido de controle usado poderá ser o líquidomãe que é retirado diretamente do cristalizador usado para preparar a correnteem suspensão ((4) na Fig. 1) ou a suspensão ali disposta. O líquido decontrole não possui, de preferência, uma pureza mais elevada que o líquidomãe, com a finalidade de, substancialmente, evitar uma recristalização nazona de concentração. Em outras palavras, a massa fundida de partida usadapara a cristalização da suspensão propriamente dita é útil também comolíquido de controle. Outros líquidos de controle úteis são os líquidos nos quaisa substância a ser purificada é, em primeiro lugar, muito pouco solúvel ou atéinteiramente insolúvel e a qual, em segundo lugar, possui um ponto desolidificação que é abaixo da temperatura da suspensão dos cristaisalimentada à coluna de lavagem. Quando, por exemplo, em uma operaçãocontínua, o leito de cristais ascende na coluna de lavagem hidráulica deacordo com a Figura 1 (a frente de acumulação se move para cima), a vazãodo líquido de controle (e com ela a queda de pressão do fluxo hidráulico dolíquido mãe e o líquido da corrente de controle na coluna de lavagem)aumenta, e, na eventualidade de um leito de cristais descendente, ele éreduzido. A alteração na vazão do líquido de controle pode ser conduzida deacordo com uma característica definida, como por exemplo, uma alteraçãolinear na quantidade da vazão com o tempo. De modo alternativo, ou emadição, a vazão da suspensão (4) propriamente dita pode ser, de formacorrespondente, aumentada ou reduzida, para controlar a posição da frente deacumulação.

Quando o líquido de controle é forçado para dentro da coluna,entre a extremidade oposta da coluna, em relação à remoção dos cristais, e oinício do filtro, em vários pontos (em várias alturas) (isto normalmente deveser feito com diferentes pressões; de modo apropriado, estas podem serestabelecidas por meio de válvulas e correspondem às pressões existentes nospontos de alimentação particulares da coluna de lavagem, ou ligeiramenteacima delas) (ao mesmo tempo, os líquidos de controle forçados para dentroda coluna de lavagem podem possuir também diferentes composiçõesquímicas; eles são de preferência quimicamente idênticos), um aumento oudiminuição na quantidade da corrente de controle (total) pode ser levado aefeito de tal modo que a contribuição de cada corrente de líquido de controleindividual é aumentada ou reduzida. Vantajosamente, o aumento ou adiminuição acima mencionado é efetuado de tal modo que a relação dosvolumes da corrente de controle alimentados por unidade de tempo, emdiferentes pontos, um em relação ao outro, permanece constante. Deve serobservado que as correntes de líquido de controle podem compreendertambém a "correntes em branco". Estas são correntes de líquido de controlecuja magnitude é mantida estável, independente do comportamento da frentede acumulação. Elas formam essencialmente uma contribuição base para ocontrole. De preferência somente uma corrente de controle será usada, edeverá ser, de preferência, forçada (bombeada) (com a pressão P2) paradentro da coluna de lavagem (para dentro da zona de suspensão) naextremidade oposta à da remoção dos cristais. De modo vantajoso, essacorrente de controle consiste exclusivamente do líquido conduzido para forada coluna de lavagem através dos tubos de filtro ((9) na Fig. 1) sendoconduzida apropriadamente (bombeada) para dentro da coluna de lavagempor meio da bomba de controle S ((8) na Fig. 1).

No entanto, em princípio, a corrente de líquido de controlepode ser alimentada também para dentro da coluna de lavagem alimentando acorrente de líquido de controle, como por exemplo, a montante e/ou a jusanteda bomba (6), na corrente de suspensão (4) para ser alimentada à coluna delavagem.

Para monitorar a posição da frente de acumulação, ambos, oWO 02/09839 e a DE-A 10036881, recomendam a detecção ótica da posição.

No entanto, uma desvantagem da detecção ótica da posição é que, pelo menosno ponto de detecção, o casco cilíndrico da coluna de lavagem deve consistirde um material transparente (vidro, por exemplo). Entretanto, o casco dacâmara de processo de uma coluna de lavagem hidráulica é de preferência(cf., por exemplo, o WO 03/041832) fabricado de metal. Embora sejapossível, em princípio, instalar janelas transparentes em uma parede de metal,a fabricação com vedação à pressão (como é requerido no caso de colunas delavagem hidráulicas) não é simples, em termos de engenharia, e seu uso,especialmente no caso de substâncias perigosas, não é sem controvérsias emtermos de segurança. Mais ainda, o monitoramento de pontos através dejanelas com vista restrita não é totalmente satisfatório. Em vez disso, o que édesejado é uma variante de monitoramento que venha a capturar (vistas) todoo comprimento da zona de concentração. Além disso, os sensores óticos sãocomparativamente mais caros.

Era um objeto da presente invenção proporcionar um processomelhorado para regular a posição da frente de acumulação dentro de umacoluna de lavagem hidráulica, no qual a vazão do líquido de controle e/ou dasuspensão a ser conduzida para a coluna de lavagem hidráulica em ummomento particular é determinada com o uso de um parâmetro mais vantajosoque aquele da tecnologia precedente.

Em conseqüência, foi encontrado um processo para controlaruma coluna de lavagem hidráulica que possua um casco cilíndrico (1) quedelimita a coluna e dentro do qual um ou mais tubos de filtro (2) se estendematravés da coluna, em paralelo ao eixo do cilindro e possuem, na vizinhançada segunda extremidade da coluna, pelo menos um filtro (3) na parede dotubo de filtro, o qual forma a única conexão direta entre o interior do tubo defiltro, sob a pressão PI, e o interior da coluna, na qual

- pelo menos uma corrente de uma suspensão (4) quecompreende cristais de uma substância a ser purificada em suspensão em umlíquido mãe, é alimentada continuamente para dentro da primeira extremidadeda coluna (5), com uma pressão P2 (por exemplo, por meio de uma bomba(6)), a qual é maior que PI,

- o líquido mãe (7), é conduzido através dos filtros para dentrodo interior do tubo de filtro e para fora da coluna por meio dos tubos de filtro,

- caso apropriado, um líquido de controle (9) é alimentado àcoluna de lavagem na primeira extremidade da coluna e/ou entre estaextremidade e o início do filtro,

- o líquido mãe e, caso apropriado, o fluxo de líquido decontrole na coluna, formam um leito de cristais (10) da substância a serpurificada, o dito leito de cristais possuindo uma frente de acumulação (11)que fica voltada para a primeira extremidade da coluna e na qual os cristais dasuspensão introduzida se adicionam continuamente ao leito de cristais,

- o leito de cristais, em virtude da força que resulta da quedade pressão hidráulica do fluxo do líquido mãe e, caso apropriado, do fluxo dolíquido de controle na coluna, é transportado (13) para além dos filtros, parauma zona de lavagem disposta entre os filtros e a segunda extremidade dacoluna de lavagem (12),

- os cristais são removidos (14) continuamente na extremidadeoposta à frente de acumulação do leito de cristais,

- os cristais removidos são fundidos (15) e uma parte da massafundida é conduzida (16) através do leito de cristais, na forma de umacorrente líquida de lavagem vinda da segunda extremidade da coluna e contraa direção de transporte dos cristais, e

- a posição da frente de acumulação é controlada com o auxílioda vazão do líquido de controle conduzido para dentro da coluna de lavageme/ou com o auxílio da vazão da suspensão (4) conduzida para dentro dacoluna de lavagem,

onde

as vazões do líquido de controle e/ou da suspensão (4),conduzidos para dentro da coluna de lavagem, são determinadas (reguladas)com o uso (emprego) de pelo menos uma diferença de pressão APsk queexiste na coluna entre pelo menos um ponto na zona de suspensão, dispostona frente da frente de acumulação (17) e pelo menos um ponto na zona que seprojeta da frente de acumulação até a extremidade do leito de cristais (depreferência na zona de concentração (18), que se projeta até o início da zonade lavagem (19), do leito de cristais).

De preferência, de acordo com a invenção, as diferenças depressão ΔΡ8κ são empregadas para determinar a vazão do líquido de controlee/ou da suspensão (4) conduzidos para dentro da coluna de lavagem, nas suasformas ΔΡ8κβ ajustadas em relação às diferenças de pressão hidrostática.As bases para o processo de acordo com a invenção são ascondições de pressão que foram ajustadas segundo a pressão hidrostática eque estão mostradas esquematicamente na Fig. 2 para uma coluna de lavagemhidráulica. Nesta figura, as indicações numéricas são definidas como sesegue:

1 = meio (por exemplo, rotor com lâminas) para removercontinuamente os cristais do leito de cristais

2 = leito de cristais

3 = zona de suspensão

4 = frente de acumulação

5 = tubo de filtro

6 = pressão, ajustada segundo a pressão hidrostática, dentro dacoluna de lavagem hidráulica, como uma função do seu comprimento

A frase "pressão ajustada segundo a pressão hidráulica"15 significa a pressão existente em um determinado ponto na coluna de lavagemhidráulica menos a pressão "hidrostática" existente nesse ponto. Parasimplificação lingüística, essa pressão será referida neste documento como"pressão ajustada" Ρ. O termo pressão hidrostática significa a pressãoexercida pela coluna disposta acima desse ponto.

Dentro da zona de suspensão, a pressão ajustada ésubstancialmente constante e se acha no nível de pressão de acionamento P2.

Em seguida ela cai progressivamente além da frente de acumulação, dentro doleito de cristais (dentro da zona de concentração), para baixo até a altura dofiltro.

Na altura da remoção dos cristais, a pressão ajustada se achano nível da pressão de lavagem. Essa é a pressão com a qual a massa fundidade lavagem é reciclada para dentro da coluna de lavagem. Essa pressãodecresce igualmente dentro da zona de lavagem (com freqüência de formaaproximadamente linear). A pressão de acionamento e a pressão de lavagemficam em uma relação fixa, uma em relação à outra, dependendo do atrito.

Como a diferença é agora determinada entre a pressão ajustadade um ponto dentro da zona de suspensão e a pressão ajustada de um pontodentro da zona que se projeta da frente de acumulação até a extremidade doleito de cristais (de preferência dentro da zona de concentração), essadiferença de pressão APSkb é uma medida do estado de operação imediato dacoluna de lavagem e pode ser empregada de uma maneira vantajosa paradeterminar as vazões do líquido de controle e/ou da suspensão a seremconduzidas dentro da coluna de lavagem.

No caso de valores grandes para APskb, como ocorre comfreqüência na prática por motivos de uma produção no espaço e no tempomáxima, e produções da coluna resultantes e pressões de acionamentomáximas, a fração resultante da diferença de pressão hidrostática no valorAPsk não ajustado que acompanha um valor APskb é pequena e negociáveldentro da precisão da regulagem requerida e desejada.

Nesses casos, é possível também empregar para o processo deacordo com a invenção, valores de APsk diretos na sua forma não ajustada emrelação à diferença de pressão hidrostática (pela pressão hidrostáticadiferencial) para determinar as vazões do líquido de controle e/ou dasuspensão (4) a serem conduzidas na coluna de lavagem.

No entanto, é dada preferência, de acordo com a invenção,especialmente no contexto da regulagem das vazões do líquido de controlee/ou da suspensão (4) a serem alimentados à coluna de lavagem com umaprecisão aumentada, empregar os valores APsk ajustados em relação à pressãodiferencial hidrostática, i.e., os valores APskb, para essa determinação.

Nas observações que se seguem, APsk representa portanto"APSK" e "APskb", a menos que de outra forma estabelecido. Em outraspalavras, qualquer coisa estabelecida abaixo para aplicação de APsk se aplicatambém ao APskb correspondente.De preferência, de acordo com a invenção, todos os pontos dereferência ficam dentro da zona que se projeta da frente de acumulação até aextremidade do leito de cristais e que são empregados para determinar umΔΡ8κ ficam dispostos na região entre a remoção dos cristais e o ponto dealimentação seguinte de uma corrente de controle após a remoção dos cristaisque não seja uma corrente em branco. De modo apropriado, de acordo com ainvenção, esse ponto de alimentação seguinte fica separado do início do filtropor pelo menos um quinto, de preferência pelo menos um quarto, e maispreferido pelo menos um terço, do comprimento da zona de concentração(visto da frente de acumulação).

Quando a posição da frente de acumulação muda dentro dacoluna de lavagem, devido a uma perturbação, o valor de APsk se altera(desde que a posição dos dois pontos de medição dentro da coluna de lavagempermaneça retida). Quando a frente de acumulação na Figura 2 começa a semover para baixo, o ΔΡ§κ se torna menor. Este é o sinal para reduzir a vazãodo líquido de controle e/ou aumentar a da corrente da suspensão (4). Quandoa frente de acumulação na Figura 2 começa a se mover para cima, o ΔΡδκ setorna maior. Este é o sinal para aumentar a vazão do líquido de controle e/oureduzir a da corrente da suspensão (4).

Experimentalmente, o APsk pode ser derivado de uma maneirasimples proporcionando duas perfurações abertas (posicionadas nacircunferência da coluna de lavagem e de preferência uma sobre a outra, i.e.,identicamente) no casco cilíndrico. Uma das duas perfurações fica disposta auma altura da zona de suspensão (como por exemplo, (8) na Fig. 2) e a outradas duas perfurações fica disposta, por exemplo, a uma altura na zona deconcentração (como por exemplo, (7) na Fig. 2) ou geralmente a uma alturadentro da zona que se projeta da frente de acumulação até a extremidade doleito de cristais. As linhas que se fixam às perfurações abertas levam, em cadacaso, a uma cabeça de medição que determina diretamente a diferença depressão que existe entre as duas perfurações e geralmente converte essamedição para outro sinal, como por exemplo, para um sinal elétrico.

Quando as duas linhas na cabeça de medição são levadas auma e mesma altura, a diferença de pressão detectada na cabeça de mediçãonormalmente não compreende mais a diferença de pressão hidrostáticaexistente entre as duas perfurações, i.e., ela é ajustada automaticamente pelaúltima, como resultado do processo de medição empregado. Neste caso, amedição compreende diretamente APskb- Deve ser observado que cada linhapode ser conduzida também a uma cabeça de medição separada designadapara ela. Quando as cabeças de medição ficam dispostas na mesma altura, oPskb relevante resulta da formação simples da diferença das pressõesdetectadas nas cabeças de medição. De uma maneira particularmente simples,o APskb pode ser determinado com o auxílio de uma membrana de mediçãode diferença de pressão. Uma das duas linhas termina no lado esquerdo damembrana e a outra das duas linhas termina no lado direito da membrana. Acabeça de medição que compreende a membrana indica diretamente o APSkb-

As duas linhas são, de preferência, cheias com um líquido, detal modo que elas não venham a entupir. Esses líquidos úteis são, porexemplo, o líquido mãe e a massa fundida pura. No caso de uma suspensão decristais solúveis em água (como por exemplo, cristais de ácido acrílico), éapropriado também o uso de água, como ela própria, como líquido deenchimento. Em primeiro lugar, a água, diferente do ácido acrílico, não possuiqualquer tendência a polimerizar via radicais livres, e a água possui umamarcante capacidade de dissolução para os cristais de ácido acrílico quecrescem nas perfurações abertas. A água compreende também, de preferência,uma pequena quantidade dissolvida de inibidor de polimerização (como porexemplo, fenotiaziona, monometil éter de hidroquinona, p-nitrosofenol,hidroquinona, nitrosodietil anilina, 4-hidroxi-2,2,6,6-tetrametil piperidina N-óxido e/ou 4-oxo-2,2,6,6-tetrametil piperidina N-óxido). De modo apropriado,o enchimento aquoso das linhas é substituído de tempos em tempos, oucontinuamente durante uma operação contínua da coluna de lavagem. Demodo vantajoso, a perfuração em particular termina com um acabamentopolido, com a finalidade de não formar resistências ao transporte do leito decristais.

O diâmetro do orifício de entrada dessas perfurações abertas é,visto do interior da coluna, para a finalidade de medição do ΔΡ§κ,apropriadamente, de um ponto de vista de aplicação, < 5 mm, com freqüência< 3 mm e em geral >0,1 mm. De modo apropriado, de um ponto de vista deaplicação, um diâmetro da perfuração que se estreita continuamente, ou emetapas, através da parede e no sentido do interior da coluna, pode serempregado.

De preferência, de acordo com a invenção, uma perfuraçãoaberta ao longo da zona de concentração, com base no comprimento total damesma, fica disposta a pelo menos um terço do comprimento, e sendo maispreferido a pelo menos dois terços do comprimento, e do modo maispreferido, a pelo menos três quartos do comprimento, para além da frente deacumulação. Deve ser observado que a perfuração aberta ao longo da zona deconcentração poderá ficar disposta também na altura do filtro. Oposicionamento do ponto de referência ΔΡ8κ não disposto na zona desuspensão, dentro da zona de lavagem, é menos preferido, de acordo com ainvenção.

Naturalmente, a diferença de pressão hidrostática pode serdeterminada também por cálculo (as densidades de massa são conhecidas) esubtraída da diferença de pressão medida ΔΡδΚ (como por exemplo, quando aslinhas são conduzidas das perfurações abertas para cabeças de mediçãodispostas em alturas diferentes).

Deve ser observado que poderá ser proporcionada tambémuma pluralidade de perfurações abertas, em uma altura igual, ao longo dazona de concentração (ou geralmente ao longo da zona que se projeta dafrente de acumulação até a extremidade do leito de cristais), distribuída aoredor da circunferência da coluna de lavagem hidráulica (sendo depreferência, de modo uniforme). Deste modo, uma pluralidade de diferençasde pressão APsk pode ser determinada simultaneamente e utilizada paradeterminação (regulagem) da vazão do líquido de controle e/ou da corrente dasuspensão (4).

Vantajosamente, de acordo com a invenção, a vazão do líquidode controle conduzido ou bombeado de volta para a coluna de lavagem e/ou avazão da corrente da suspensão (4), conduzida para dentro da coluna delavagem, são determinadas com o uso da relação V das duas diferenças depressão (APsk) e (APSk) (as quais tenham sido, ambas, de preferência,ajustadas em relação às diferenças de pressão hidrostática, particulares, queacompanham), cujos pontos de referência particulares na zona deconcentração (ou em geral na zona que se projeta da frente de acumulação atéa extremidade do leito de cristais) estão em alturas diferentes. Seus pontos dereferência particulares na zona de suspensão ficam dispostos, de preferência,na mesma altura. No entanto, estes poderão, em princípio, assumir tambémposições em alturas diferentes. E possível também para um e o mesmo pontode referência na zona de suspensão ser usado para ambas as diferenças depressão.

Em um estado de operação estável, essa relação V deverá terum valor > 0 (o valor 0 corresponde a um comprimento de leito de cristaisque tende a desaparecer) e < 1 (o valor 1 corresponde a um comprimentoilimitado do leito de cristais), com freqüência >0,1 (ou > 0,2) e < 0,8. Isto éespecialmente verdadeira quando os dois pontos de referência que não ficamdentro da zona de suspensão ficam dentro da zona de concentração.

Quando a posição da frente de acumulação muda, o valor de Vse altera também e induz uma mudança na vazão do líquido de controle e/ouda suspensão (4). Quando a frente de acumulação na Figura 1 migra paracima, V cresce e induz um aumento na vazão da alimentação de líquido decontrole e/ou uma diminuição na vazão da alimentação de suspensão (4).

Quando a frente de acumulação na Figura 1 migra para baixo, V cai e induzuma diminuição na vazão do líquido de controle e/ou um aumento na vazãoda alimentação de suspensão (4).

A vantagem do uso de V como um indicador de uma alteraçãona posição da frente de acumulação é que causa outra que não uma mudançana posição da frente de acumulação (como por exemplo, uma quantidadealterada do líquido que flui através do leito de cristais e/ou formas e/outamanhos dos cristais alterados) para uma mudança em APsk que possui omesmo efeito em (APsk)1 e (ΔΡδκ)2 e portanto neutraliza um ao outro no efeitoque possuem na formação do quociente V.

E possível experimentalmente derivar (APsk) e (ΔΡδκ) deuma maneira simples, como por exemplo, provendo uma perfuração abertaadicional (9) acima da perfuração aberta (7) em uma coluna de lavagemhidráulica, de acordo com a Figura 2, ao longo da zona de concentração (ougeralmente na zona que se projeta da frente de acumulação até a extremidadedo leito de cristais) (as perfurações abertas (7), (9) e (8) não são, depreferência, deslocadas uma da outra na circunferência da coluna de lavagemhidráulica, mas sim providas diretamente uma abaixo da outra).

Da perfuração aberta (8), por exemplo, uma linha de pressãode ramificação leva então, em cada caso, uma ou as duas ramificações para olado esquerdo de uma membrana de medição da pressão, em cada caso. Nolado direito de uma membrana de medição da pressão, por exemplo, a linhade pressão leva então da perfuração aberta (9), e no lado direito de outramembrana de medição de pressão, a linha de pressão leva, de maneiracorrespondente, da perfuração aberta (7).

Deve ser observado que uma pluralidade de, por exemplo, até5 ou 4, triplas (de preferência perfuradas em alturas idênticas) perfuraçõesabertas (7), (8) e (9), poderão ser providas ao redor da circunferência dacoluna de lavagem hidráulica. Dessa maneira, um conjunto total de relações Vé obtenível simultaneamente. Apropriadamente, de um ponto de vista deaplicação, as vazões do líquido de controle e/ou da suspensão (4) vão seraumentadas ou reduzidas somente quando a maioria das relações V apresentaum desvio, sol vivei pela tecnologia da medição, na mesma direção.

A pressão de acionamento (reportada como a pressão elevadaem relação à atmosférica) em uma coluna de lavagem hidráulica é comfreqüência de até 1000 kPa, em muitos casos de até 600 kPa e com freqüênciade 100 a 500 kPa ou de 50 a 400 kPa. A queda de pressão do fluxo hidráulicodo líquido mãe é em geral de > 10 kPa a < 500 kPa ou < 1000 kPa.

A velocidade de rotação da lâmina é usualmente de valores > 0e < 100/min, ou < 60/min. A temperatura no circuito de massa fundida étipicamente de 0,01 a 5o C, com freqüência de 0,1 a 3o C, acima do ponto defusão dos cristais lavados removidos.

A altura total do leito de cristais em uma coluna de lavagemhidráulica é tipicamente de 300 a 2000 mm, com freqüência de 500 a 1500mm, e em muitos casos de 400 mm a 1000 mm. O comprimento doselementos de filtro é com freqüência de 20 a 200 mm. Em relação àperfuração do filtro, as observações na página 7 do WO 03/041833 podem serseguidas. O comprimento do deslocador do tubo de filtro é com freqüência de100 a 500 mm. Os diâmetros internos típicos de uma coluna de lavagemhidráulica são de 300 a 3000 mm. Os diâmetros internos típicos dos tubos defiltro são de 5 a 200 mm, com freqüência de 10 a 100 mm, e em muitos casosde 20 a 80 mm.

O número de tubos de filtro, no caso de aplicação em escalaindustrial, poderá ser, de acordo com a invenção, de 3 a 200, ou mais. Ocomprimento da zona de lavagem é tipicamente de 0,5 a 20 vezes, depreferência de 1 a 8 vezes, e ainda mais preferido de 2 a 5 vezes a distância dotubo de filtro mais próximo do casco para o casco (esta distância é geralmentede 25 a 500 mm, com freqüência de 40 a 250 mm e freqüentemente de 80 a 200 mm).

De acordo com a invenção, é vantajoso quando, na relação Vde duas (de preferência ajustadas) diferenças de pressão, (APsk) e (APsk) , adistância entre os dois pontos de referência que ficam preferivelmentedispostos na zona de concentração (ou geralmente dentro da zona que seprojeta da frente de acumulação até a extremidade do leito de cristais) (adistância entre as perfurações abertas correspondentes) é de IOal 000 mm, depreferência de 50 a 500 mm e mais preferido de 100 a 300 mm ou 200 mm. Adistância dos dois pontos de referência que ficam preferivelmente dispostosdentro da zona de concentração e estão mais próximos da frente deacumulação da frente de acumulação, apropriadamente de acordo com ainvenção, de 100 a 2000 mm, vantajosamente de 200 a 1000 mm.

As preferências para o procedimento da invenção ficam emparticular na sua viabilidade econômica, e no fato de que ele é um processo deregulagem e controle de emprego contínuo. Ele pode ser empregadoespecialmente em colunas de lavagem hidráulicas, como descrito no WO03/041833 e no WO 03/041832. A temperatura diferencial entre o líquidomãe e a massa fundida pura poderá ser de até 15° C ou mais. Em muitoscasos, a temperatura diferencial é de 4 a 100 C e, no caso de um conteúdo deimpurezas baixo no líquido mãe, com freqüência de até mesmo somente de 2 a 4°C.

O processo de acordo com a invenção é apropriado, como jámencionado, especialmente para a remoção com purificação de cristais deácido acrílico (ou cristais de ácido metacrílico) de suas suspensões em massasfundidas de ácido acrílico (ou massas fundidas de ácido metacrílico), comodescrito no WO 01/77056, WO 02/055469 e no WO 03/078378. Isto éverdadeiro, em particular, quando os cristais de ácido acrílico possuem umaaparência cúbica ou cubóide, e apresentam uma relação de comprimento (L)para espessura (D) na faixa de L:D = 1:1 a L:D = 6:1, de preferência na faixade 1:1 a 4:1, e mais preferido na faixa de 1,5:1 a 3,5:1. A espessura D doscristais é tipicamente na faixa de 20 a 600 μιη, e com freqüência de 50 a 300μηι. O comprimento L dos cristais é tipicamente na faixa de 50 a 1500 μιη, ecom freqüência de 200 a 800 μηι.

Estas são suspensões em particular que são obteníveis, porexemplo, pela cristalização em suspensão de ácidos acrílicos brutos, quecompreendem:

De 65, ou 70, ou 75, ou 85 a 99,5 % em peso de ácido acrílico,> 0, geralmente de 0,1 a 40 % em peso, ou até 20 % em pesode água,

> 0, geralmente de 0,001 a 5 % em peso, de acroleína,> 0, geralmente de 0,001 a 10 % em peso, de metacroleína,> 0, geralmente de 0,001 a 10 % em peso, de ácidometacrílico,

> 0, geralmente de 0,01 a 5 % em peso, de ácido acético,

> 0, geralmente de 0,01 a 5 % em peso, de ácido propiônico,

> 0, geralmente de 0,001 a 5 % em peso, de formaldeído,

> 0, geralmente de 0,001 a 5 % em peso, de outros aldeídos(em determinadas circunstâncias também para cada aldeído, como porexemplo, benzaldeído), e

> 0, geralmente de 0,01 a 5 % em peso, de ácido malêico.

Em particular, elas são suspensões que são obteníveis, porexemplo, por cristalização em suspensão de ácidos acrílicos brutos quecompreendem:

> 70 % em peso de ácido acrílico,até 20 % em peso de água,até 15 % em peso de ácido acético,

até 5 % em peso de ácido propiônico,

até 5 % em peso de aldeídos de baixo peso molecular,

até 3 % em peso de inibidores de polimerização, e

até 5 % em peso de oligômeros de ácido acrílico (adutores deMichael).

Em particular, elas são suspensões que são obteníveis, porexemplo, por cristalização em suspensão de ácidos acrílicos brutos quecompreendem:

90 a 98 % em peso de ácido acrílico,

de 0,2 a 5 % em peso de água,

de 0,001 a 3 % em peso de acroleína,

de 0,001 a 3 % em peso de metacroleína,

de 0,01 a 3 % em peso de ácido acético,

de 0,001 a 3 % em peso de ácido propiônico,

de 0,001 a 3 % em peso de outros aldeídos, e

de 0,001 a 3 % em peso de ácido malêico.

E vantajoso levar a efeito a cristalização em suspensão empelo menos dois, ou em pelo menos três, cristalizadores em suspensão,operados em paralelo. Desses três cristalizadores, as suspensões de cristaissão conduzidas para um vaso tampão combinado no qual a suspensão decristais total resultante é continuamente homogeneizada, por mistura. Do vasotampão, vantajosamente pelo menos duas, vantajosamente em particular pelomenos três, colunas de lavagem hidráulicas, operadas em paralelo, sãoalimentadas. Ambas, a partida dos cristalizadores em suspensão operados emparalelo, e a partida das colunas de lavagem hidráulicas operadas em paralelo,podem ser levadas a efeito separadas no tempo umas em relação às outras, ouem paralelo. Neste caso as incrustações são, da mesma forma, formadasseparadas no tempo e podem ser removidas, de forma correspondente, emseparado, no tempo.

A coluna de lavagem individual e o cristalizador em suspensãoindividual, são planejados, em termos de engenharia, de tal modo que, doisem operação podem absorver também os volumes de um terceiro que possater falhado.

Os cristalizadores em suspensão a serem usados de preferênciaestão descritos, por exemplo, no WO 04/35514.

No entanto, o processo de acordo com a invenção é apropriadotambém no caso de outras suspensões de cristais, conforme se acha descrito,por exemplo, na EP-A 97405, com suspensões de cristais de xileno. Ele éfavorável também no caso de suspensões de cristais de N-vinilpirrolidona.

Uma vantagem significativa do procedimento da invenção éque ele pode ser empregado no caso de colunas de lavagem hidráulicas quepossuem um casco metálico. Este poderá ser tanto de metais puros como deligas, como por exemplo, aços carbono, ligas à base de ferro (aço inoxidável,por exemplo, com a adição de Cr/Ni) ou ligas à base de níquel (como porexemplo, qualidades de Hastelloy). Quando a substância a ser removida damaneira com purificação é o ácido acrílico, o material da parede é depreferência o aço inoxidável, em especial o aço inoxidável 1.4571, ou 1.4541,ou 1.4306, ou 1.4404. A espessura da parede de metal que delimita a câmarade processo é apropriadamente de 3 a 30 mm, com freqüência de 4 a 20 mm eusualmente de 5 a 15 mm. Esta última é especialmente verdadeira no caso doaço inoxidável.

O processo de acordo com a invenção pode ser empregadotambém quando o casco da coluna de lavagem hidráulica é fabricado de vidroou de plástico sintético.

Os valores típicos de APsk ou APskb no processo de acordocom a invenção são com freqüência de 5 a 800 kPa, em muitos casos de 10 a400 kPa, com freqüência de 20 a 100 kPa, ou até 75 kPa.Os valores típicos de V no processo de acordo com a invençãosão de 0,1 a 0,8, e com freqüência de 0,2 a 0,4.

No processo de acordo com a invenção, é possível regular nosvalores acima mencionados.

Deve ser observado que o processo de regulagem, de acordocom a invenção, pode ser empregado combinado com o processo deregulagem divulgado na DE-A 10036881 e no WO 02/09839.

Um processo alternativo útil deste tipo é também um métodoradiométrico para determinação das vazões do líquido de controle e/ou dasuspensão (4). Neste processo, é usado um irradiador-γ o qual irradia paradentro do leito de cristais. A absorvância da radiação na medida que ela passaatravés do leito de cristais é dependente do comprimento do leito de cristais eportanto da posição da frente de acumulação. Isto permite que as vazões dolíquido de controle e/ou da suspensão (4) sejam também reguladas(determinadas) de uma maneira muito simples, de acordo com oenfraquecimento do sinal da radiação.

De acordo com a presente invenção, é preferível selecionaruma corrente de suspensão (4) em um estado substancialmente estável eregular a posição da frente de acumulação de forma substancialmenteexclusiva por meio da quantidade da vazão do líquido de controle. Em outraspalavras, o processo da presente invenção compreende, em particular,processos para controlar uma coluna de lavagem hidráulica que possui umcasco cilíndrico (1) que delimita a coluna e dentro do qual um ou mais tubosde filtro (2) se estendem através da coluna, em paralelo ao eixo do cilindro epossuem, na vizinhança da segunda extremidade da coluna, pelo menos umfiltro (3) na parede do tubo de filtro, o qual forma a única conexão direta entreo interior do tubo de filtro, sob a pressão PI, e o interior da coluna, na qual

- pelo menos uma corrente de uma suspensão (4) quecompreende cristais de uma substância a ser purificada em suspensão em umlíquido mãe, é alimentada continuamente para dentro da primeira extremidadeda coluna (5), com uma pressão P2 (por exemplo, por meio de uma bomba(6)), a qual é maior que PI,

- o líquido mãe (7), é conduzido através dos filtros para dentrodo interior do tubo de filtro e para fora da coluna por meio dos tubos de filtro,

- um líquido de controle (9) é alimentado à coluna de lavagemna primeira extremidade da coluna e/ou entre esta extremidade e o início dofiltro,

- o líquido mãe e o fluxo do líquido de controle na coluna,formam um leito de cristais (10) da substância a ser purificada, o dito leito decristais possuindo uma frente de acumulação (11) que fica voltada para aprimeira extremidade da coluna e na qual os cristais da suspensão introduzidase adicionam continuamente ao leito de cristais,

- o leito de cristais, em virtude da força que resulta da quedade pressão hidráulica do fluxo do líquido mãe e do fluxo do líquido decontrole na coluna, é transportado (13) para além dos filtros, para uma zonade lavagem disposta entre os filtros e a segunda extremidade da coluna delavagem (12),

- os cristais são removidos (14) continuamente na extremidadeoposta à frente de acumulação do leito de cristais,

- os cristais removidos são fundidos (15) e uma parte da massafundida é conduzida (16) através do leito de cristais, na forma de umacorrente líquida de lavagem vinda da segunda extremidade da coluna e contraa direção de transporte dos cristais, e

- a posição da frente de acumulação é controlada com o auxílioda vazão do líquido de controle conduzido para dentro da coluna de lavagem,onde

as vazões do líquido de controle conduzido para dentro dacoluna de lavagem, são determinadas (reguladas) utilizando pelo menos umadiferença de pressão APsk que existe na coluna entre pelo menos um ponto nazona de suspensão (17), disposto na frente da frente de acumulação e pelomenos um ponto na zona que se projeta da frente de acumulação até aextremidade do leito de cristais (de preferência na zona de concentração (18),que se projeta até o início da zona de lavagem (19), do leito de cristais).

Exemplo

Pela condensação fracionada de uma mistura gasosa produtode oxidação parcial em fase gasosa catalisada heterogeneamente, em doisestágios, de propeno, na retirada lateral de uma coluna de condensaçãofracionada, 1,5 t por hora de ácido acrílico bruto com a seguinte composiçãodo conteúdo, foi retirada:

Ácido acrílico 96,1 % em peso

Acroleína 446 ppm em peso

Alil acrilato 20 ppm em peso

r Acido diacrílico 3764 ppm em peso

r Acido acético 7460 ppm em peso

Furfural 6719 ppm em peso

Benzaldeído 7131 ppm em peso

r Acido propiônico 751 ppm em peso

Fenotiazina 91 ppm em peso

MEHQ 247 ppm em peso

Água 0,83 % em peso

Pela adição contínua de 22,5 kg/h de água ao ácido acrílico bruto, seu conteúdo de água foi aumentado para 2,3 % em peso, sendo elesubseqüentemente alimentado a um cristalizador em suspensão a umatemperatura de 20° C. O cristalizador usado era um cristalizador de discoresfriador (fabricante: GMF, Holanda) com 7 discos de resfriamentopossuindo um diâmetro de 1,25 m e uma capacidade de cerca de 2500 1.Como líquido de resfriamento, uma mistura de água/glicol (70/30 % emvolume) foi conduzida através dos discos de resfriamento (temperatura deentrada = 1,5 a 2o C). A massa fundida e o líquido de resfriamento foramconduzidos em contra-corrente. Na medida em que ela era passada através docristalizador, a massa fundida era resfriada para 8o C, o que formou, com basena massa total da suspensão, cerca de 24 % em peso de cristais.

Uma parte dessa suspensão foi conduzida continuamente pormeio de uma bomba de pistão rotativo (regulada pela velocidade de rotação) auma coluna de lavagem hidráulica. Essa coluna de lavagem possuía umacâmara de processo cilíndrica com um diâmetro interno de 263 mm e possuíauma parede de metal que delimitava a câmara de processo feita de açoinoxidável 1.4571, com uma espessura de parede de 5 mm. Para remoção dolíquido, um tubo de filtro instalado centralmente (feito do mesmo açoinoxidável) possuindo um diâmetro externo de 48 mm (espessura da parede =2 mm) foi usado na coluna de lavagem. O comprimento da câmara deprocesso era de 1230 mm.

O comprimento do tubo de filtro era de 1225 mm. Ocomprimento do filtro era de 60 mm. O filtro foi instalado após umcomprimento de tubo de 970 mm (medido a partir do topo). Os cristais eramremovidos na extremidade inferior da coluna de lavagem por uma lâminarotativa (60 rotações por minuto). A direção do transporte era do topo parabaixo.

Os cristais removidos eram novamente colocados emsuspensão em um circuito de massa fundida que era operado a 14° C (pontode fusão dos cristais removidos de uma maneira purificadora). Ao mesmotempo, MEHQ (monometil éter de hidroquinona) e ar (por espalhamento)eram introduzidos como inibidores de polimerização na suspensão circulada(278 ppm em peso de MEHQ). O calor era introduzido na suspensão circuladapor um caminho indireto, por meio de um trocador de calor, com a finalidadede fundir substancialmente os cristais novamente em suspensão ali. A bombausada no circuito de massa fundida era uma bomba centrífuga (1500 rpm)com um selo de face axial de dupla-ação. O fluido de barreira usado era umamistura água/glicol (85/15 % em volume) o qual era resfriado indiretamentecom água de resfriamento. A posição da frente de lavagem na coluna eramonitorada por uma pluralidade de termômetros instalados axialmente emdiferentes alturas na coluna de lavagem, e regulada pelo ajuste da quantidadede produto puro retirado do circuito de massa fundida. A altura do leito decristais (a frente de acumulação) era controlada pela regulagem do ajuste dadiferença de pressão ΔΡ5κβ = 25 kPa que existia entre uma primeiraperfuração aberta dentro da zona de suspensão e uma segunda perfuraçãoaberta 300 mm abaixo da primeira perfuração aberta, em estado constante (AFigura 3 mostra um perfil típico de APskb (ordenada, kPa) como uma funçãoda distância (abscissa, mm) entre a frente de acumulação e a segundaperfuração aberta com a mesma posição da primeira perfuração aberta). Acoluna de lavagem hidráulica era carregada com uma vazão da suspensão de1400 kg/h, do cristalizador de disco resfriador. A temperatura da suspensãoera de 8o C. Uma pressão elevada em relação à atmosférica, de 200 a 220 kPa,foi estabelecida no topo da coluna de lavagem, a qual variava em uma faixaestreita com a média de 205 kPa. A pressão elevada na extremidade inferiorda coluna era de 180 a 200 kPa. A corrente de controle (uma correnteseparada da corrente que fluía através do filtro), que retornava para a colunade lavagem (para a alimentação de suspensão a jusante da bomba de pistãorotativo) por meio de uma bomba de controle de corrente, no estado estávelera de 1400 kg/h.

A corrente de produto puro, de ácido acrílico purificado,retirada do circuito de massa fundida, era de 325 kg/h. Isto corresponde a umaprodução de 96,7 % em peso, com base na corrente da massa de cristaisalimentada à coluna de lavagem com a suspensão. O produto puro possuía aseguinte composição do conteúdo:<table>table see original document page 35</column></row><table>

A frente de lavagem e a frente de acumulação foram deestabilidade satisfatória ao longo de toda a experiência.

O Pedido de Patente Provisório U.S. No. 60/673339,depositado em 21 de abril de 2005, é incorporado no presente pedido comoreferência de literatura. Em relação aos acima mencionados ensinamentos,numerosas alterações e desvios da presente invenção são possíveis. E portantopossível assumir que a invenção, dentro do escopo das reivindicações anexas,pode ser levada a efeito de maneiras diferentes daquela descrita aquiespecificamente.

Claims (7)

1. Processo para controlar uma coluna de lavagem hidráulicaque possui um casco cilíndrico (1) que delimita a coluna e dentro do qual umou mais tubos de filtro (2) se estendem através da coluna, em paralelo ao eixodo cilindro e possuem, na vizinhança da segunda extremidade da coluna, pelomenos um filtro (3) na parede do tubo de filtro, o qual forma a única conexãodireta entre o interior do tubo de filtro, sob a pressão PI, e o interior dacoluna, em que- pelo menos uma corrente de uma suspensão (4) quecompreende cristais de uma substância a ser purificada em suspensão em umlíquido mãe, é alimentada continuamente para dentro da primeira extremidadeda coluna (5), com uma pressão P2, a qual é maior que PI,- o líquido mãe (7), é conduzido através dos filtros para dentrodo interior do tubo de filtro e para fora da coluna por meio dos tubos de filtro,- caso apropriado, um líquido de controle (9) é alimentado àcoluna de lavagem na primeira extremidade da coluna e/ou entre estaextremidade e o início do filtro,- o líquido mãe e, caso apropriado, o fluxo do líquido decontrole na coluna, formam um leito de cristais (10) da substância a serpurificada, o dito leito de cristais possuindo uma frente de acumulação (11)que fica voltada para a primeira extremidade da coluna e na qual os cristais dasuspensão introduzida se adicionam continuamente ao leito de cristais,- o leito de cristais, em virtude da força que resulta da quedade pressão hidráulica do fluxo do líquido mãe e, caso apropriado, do fluxo dolíquido de controle na coluna, é transportado (13) para além dos filtros, parauma zona de lavagem disposta entre os filtros e a segunda extremidade dacoluna de lavagem (12),- os cristais são removidos (14) continuamente na extremidadeoposta à frente de acumulação do leito de cristais,- os cristais removidos são fundidos (15) e uma parte da massafundida é conduzida (16) através do leito de cristais, na forma de umacorrente líquida de lavagem vinda da segunda extremidade da coluna e contraa direção de transporte dos cristais, e- a posição da frente de acumulação é controlada com o auxílioda vazão do líquido de controle conduzido para dentro da coluna de lavageme/ou com o auxílio da vazão da suspensão (4) conduzida para dentro dacoluna de lavagem,caracterizado pelo fato de queas vazões do líquido de controle e/ou da suspensão conduzidaspara dentro da coluna de lavagem, são determinadas (reguladas) utilizandopelo menos uma diferença de pressão ΔΡ§κ que existe na coluna entre pelomenos um ponto na zona de suspensão (17), disposto na frente da frente deacumulação e pelo menos um ponto na zona que se projeta da frente deacumulação até a extremidade do leito de cristais (de preferência na zona deconcentração (18), que se projeta até o início da zona de lavagem (19), doleito de cristais).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que as vazões do líquido de controle e/ou da suspensão (4)alimentadas à coluna de lavagem são determinadas pelo uso da relação V deduas diferenças de pressão (ΔΡδΚ) e (ΔΡδΚ) cujos pontos de referênciaparticulares ficam dispostos em alturas diferentes na zona que se projeta dafrente de acumulação até a extremidade do leito de cristais.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que ΔΡδΚ é de 5 a 800 kPa.

4. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que V é de 0,1 a 0,8.

5. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 2 e 4,caracterizado pelo fato de que a distância dos dois pontos de referência dentroda zona que se projeta da frente de acumulação até a extremidade do leito decristais é de IOa 1000 mm.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 5, caracterizado pelo fato de que a diferença de pressão particular APskusada é usada na forma APskb ajustada pela diferença de pressão hidrostáticaparticular que acompanha.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 6, caracterizado pelo fato de que os cristais em suspensão na corrente desuspensão são cristais de ácido acrílico.