BRPI0608502A2

BRPI0608502A2 - processos e equipamentos de fabricação de ácidos carboxìlicos aromáticos

Info

Publication number: BRPI0608502A2
Application number: BRPI0608502-4A
Authority: BR
Inventors: Thomas M Bartos
Original assignee: Bp Corp North America Inc
Priority date: 2005-03-21
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2010-11-16
Also published as: KR20070114823A; ES2348062T3; KR101314005B1; PT1861349E; JP2008538213A; EP1866273A1; WO2006102137A1; BRPI0608504A2; CN101146757B; ES2346560T3; US8173834B2; US7935845B2; BRPI0609328B1; PL1861349T3; EP1861348B1; US20120220800A1; US7935844B2; US20090234156A1; UA96569C2; CN101146758A

Abstract

Um processo e equipamento para a fabricação de ácidos carboxilicos aromáticos compreendem uma oxidação em fase liquida de materiais hidrocarbonetos aromáticos e tratamento de um gás liberado a alta pressão da oxidação em fase liquida para separa água e solvente da reação e purificação dos produtos ácidos carboxilicos aromáticos onde a purificação do liquido inclui água do tratamento do gás liberado.

Description

"Processos e Equipamentos de Fabricaçãode Ácidos Carboxílicos Aromáticos"

Relatório Descritivo

Campo da Invenção

Esta invenção refere-se a processo e equipamento para a fabricaçãode formas puras de ácidos carboxílicos aromáticos pela oxidação de ummaterial de alimentação aromático a um produto impuro, cru, em umamistura de reação em fase líquida e purificação das formas impuras deácido carboxílico aromático, com tratamento dos gases liberados a partirda oxidação da fase líquida para recuperar um líquido contendo água euso do líquido contendo água recuperada dos gases liberados da oxida-ção na purificação do ácido carboxílico aromático impuro.

Antecedentes da Invenção

O ácido tereftálico e outros ácidos carboxílicos aromáticos sãolargamente usados na fabricação de poliésteres, comumente por reaçãocom componentes contendo etileno glicol, alquilenoglicóis superiores oucombinações dos mesmos, para conversão em fibra, filme, containeres,garrafas e outros materiais de embalagem e artigos moldados.

Na prática comercial, os ácidos carboxílicos aromáticos são comu-mente feitos por oxidação em fase líquida em um solvente de ácidoacético aquoso de alimentações de benzenos e naftalenos metil substituí-dos, nos quais as posições dos substituintes metil correspondem àsposições dos grupos carboxilas no produto ácido carboxílico aromáticopretendido, com ar ou outra fonte de oxigênio, a qual normalmente égasosa; na presença de um catalisador promotor de bromo contendocobalto e manganês. A oxidação é exotérmica e produz ácido carboxílicoaromático junto com subprodutos, incluindo produtos de oxidaçãoparcial ou intermediária da alimentação aromática, e produtos de reaçãodo ácido acético, tais como metanol, acetato de metila e brometo demetila. Ê também gerada água como subproduto. O ácido carboxílicoaromático, tipicamente acompanhado de subprodutos de oxidação daalimentação é comumente formado dissolvido ou como sólidos suspensosna mistura de reação da fase líquida e são comumente recuperados porcristalização e técnicas de separação sólido-líquido. A reação de oxidaçãoexotérmica é comumente conduzida em um vaso de reação apropriado aelevada temperatura e pressão. Uma mistura de reação de fase líquida émantida no vaso e a fase vapor formada como resultado da oxidaçãoexotérmica é evaporada da fase líquida e removida do reator para contro-lar a temperatura de reação. A fase vapor compreende vapor de água,solvente da reação ácido acético vaporizado, gás oxigênio não consumidona oxidação, subprodutos gasosos tais como metanol, brometo de metilae acetato de metila, óxidos de carbono e, quando a fonte de oxigênio parao processo é ar ou outra mistura gasosa contendo oxigênio, tambémnitrogênio, óxidos de carbono e outros componentes inertes gasosos dafonte de gás.

Os ácidos carboxílicos aromáticos em formas puras são freqüente-mente empregados para a fabricação de poliésteres de aplicações impor-tantes, tais como fibras e garrafas, em razão das impurezas, tais comosubprodutos gerados de alimentações aromáticas em tais processos deoxidação e mais geralmente, várias espécies aromáticas carbonil-substituídas, são conhecidas de causar ou estarem correlacionadas coma formação de cor em poliésteres feitos dos ácidos e, por sua vèz, coresdiferentes das esperadas em produtos convertidos em poliésteres. Asformas puras de ácidos carboxílicos aromáticos com reduzidos níveis deimpurezas podem ser feitas pela oxidação adicional de produtos crus daoxidação em fase líquida como descrita acima, mas, em um ou maisníveis progressivamente mais baixos de temperatura e oxigênio e durantea cristalização para recuperar os produtos de oxidação, para conversãodos produtos da oxidação parcial da alimentação para os produtos ácidospretendidos, tal como conhecido a partir das Patentes US 4.877.900; US4.772.748 e US 4.286.101. As formas puras de ácido tereftálico e outrosácidos carboxílicos aromáticos com baixos teores de impurezas, tal comoum ácido tereftálico purificado ou "PTA", são feitas ao se hidrogenarcataliticamente formas menos puras de ácidos, tal como um produto crucontendo ácido carboxílico aromático e subprodutos gerados pela oxida-ção em fase líquida da alimentação aromática, em solução à elevadatemperatura e pressão usando um catalisador de metal nobre. Na práticacomercial, a oxidação em fase líquida de materiais de carga alquil aromá-tica para ácido carboxílico aromático cru e a purificação do produto crusão processos integrados contínuos nos quais o produto cru da oxidaçãoem fase líquida é usado como material de partida para purificação.

A fase vapor gerada de alta temperatura e pressão pela oxidaçãoem fase líquida em tais processos é uma fonte potencialmente valiosa derecuperação de solvente da reação ácido acético, material de alimentaçãonão reagido, subprodutos de reação e energia; todavia, seu teor substan-cial de água, alta temperatura e pressão e natureza corrosiva devido ao scomponentes tais como brometo de metila gasoso, solvente ácido acéticoe água colocam desafios técnicos e econômicos para separar e recuperarcomponentes dos gases liberados para reciclo e recuperação de seuconteúdo energético. Ainda, mesmo quantidades menores de impurezasque permanecem não separadas nas correntes do processo de recupera-ção podem prevenir o reuso de correntes recuperadas se impurezasadversamente afetam outros aspectos do processo ou qualidade doproduto. Como descrito na Patente US 5.200.557, por exemplo, ácidosmonocarboxílicos adversamente afetam os catalisadores de hidrogenaçãousados nos processos de purificação, com níveis de resíduos de ácidoacético ainda mais baixos de tais como presentes nos produtos de ácidoscarboxílico aromáticos recuperados dos líquidos da reação de oxidaçãosendo considerados detrimentais.

A especificação da patente Britânica 1.373.230, patente Americanan° 5.304.676; 5.723.656; 6.143.925; 6.504.051, especificação da patenteEuropéia 0 498 591 Bl e aplicação internacional WO 97/27168 descre-vem processos para a fabricação de ácidos carboxílicos aromáticos pelaoxidação em fase líquida de materiais de alimentação aromáticos no qualo gás liberado a alta pressão é removido da oxidação e tratado pararecuperar e reciclar partes de componentes dos mesmos e, em algunscasos, recuperação de energia. A água recuperada dos gases liberados daoxidação a alta pressão destes processos é geralmente retornada para aoxidação com o ácido acético condensado dos gases liberados, recicladadas separações dos gases liberados para uso como refluxo ou colocadanas correntes de purga de líquido. A água condensada dos gases libera-dos da oxidação e então purificada por destilação é usada para lavar umprecipitado de ácido tereftálico purificado de acordo com as realizaçõesda Patente US 5.304.676 e a água tratada condensada de um gás a baixapressão, expandido após a separação do ácido monocarboxílico e vaporesde água em um gás liberado da oxidação ao alta pressão na oxidaçãocatalítica de um gás resultante à alta pressão contendo vapor de águapara remover impurezas orgânicas pela conversão a água e óxidos decarbono e expansão do gás resultante para recuperar energia é usadacomo um solvente de cristalização para o ácido tereftálico purificado deacordo com as realizações da Patente US 5.723.656. Todavia, nenhumdos processos usa líquido condensado de um gás liberado a alta pressãode uma oxidação em fase líquida como solvente ou outro líquido contendoágua na purificação de ácidos carboxílicos aromáticos impuros. Ainda,recuperações de materiais e energia de gases liberados em tais processossão freqüentemente efetuadas à custa um do outro, por exemplo, devidoà perda do teor de energia no resfriamento ou despressurização pararecuperar materiais, queima de materiais para controlar emissões atmos-féricas e outras perdas do solvente de oxidação, alimentações e interme-diários resultantes se a fase vapor a alta temperatura e pressão resultan-te da oxidação não é resfriada nem despressurizada para remoção dessesmateriais. As impurezas permanecendo nas correntes de reciclo podemdescontrolar a operação do processo e impactar na qualidade do produto.A adição de equipamento e etapas de processo na recuperação de materi-ais, energia ou ambos pode adicionar complexidades no processo elimitar ou impedir a utilidade prática dos mesmos se eles adicionamcustos que são maiores que as economias de materiais e energia.

Os impactos na perda de energia e materiais são quantificados pelaescala das operações de processo. Em plantas de fabricação em escalacomercial em nível mundial com capacidades anuais de 500.000 a1.000.000 ou mais de toneladas de produto, mesmo porcentagensfracionais ou centenas de partes por milhão de alimentação e perda desolvente ou conversão a subprodutos indesejáveis e não úteis, pequenasineficiências na recuperação de energia e adições incrementais ao trata-mento de água no efluente se traduz em perda práticas de materiaissignificativas, aumento do consumo de combustível ou eletricidade eprocessamento adicional, bem como eficiências e economia de processoimprevisíveis devido às diferenças e variações nos custos de energia,materiais e requerimentos para tratamento de emissões e efluentesgasosos e líquidos.

Sumário da Invenção

A invenção fornece um processo e equipamento os quais fornecemou permitem a fabricação de ácidos carboxílicos aromáticos em formaspuras com recuperação e reuso de materiais melhorados, recuperação deenergia ou ambos e, em particular, recuperação de líquido condensadocontendo água de gás liberado a alta pressão de uma oxidação em faselíquida de materiais de alimentação aromáticos para uso na purificaçãodo produto ácido carboxílico aromático da oxidação em fase líquida ououtras formas impuras de ácido carboxílico aromático.

Entre os importantes aspectos da invenção está a descoberta deque uma fase vapor a alta pressão gerada como gás liberado ou situadana parte superior na oxidação em fase líquida de materiais de alimenta-ção aromáticos em ácidos carboxílicos aromáticos podem ser tratadospara remoção substancial do solvente da reação da mesma em umacorrente líquida, enquanto um gás a alta pressão resultante da separaçãocontendo vapor e usualmente também contendo um ou mais de compo-nentes não condensáveis do gás liberado da reação de oxidação, materialde alimentação aromático não reagido e reação de subprodutos e pelomenos substancialmente livre de solvente ácido monocarboxílico, podeser processado praticamente e eficientemente a alta pressão para recupe-rar um líquido que compreende água e é substancialmente livre deimpurezas orgânicas da oxidação, e é apropriada, sem necessidadeadicional de tratamento, para uso como solvente ou outro líquido deprocesso contendo água nos processos de purificação de ácidos carboxíli-cos aromáticos impuros. O líquido condensado recuperado de umacorrente situada na parte superior gasosa a alta pressão resultante daseparação de uma fase vapor a alta pressão da oxidação em fase líquidaem um líquido solvente rico em ácido monocarboxílico e um gás a altapressão contendo água pode substituir em todo ou em parte fontes deágua desmineralizada ou outra água purificada usada nos processos depurificação conhecidos. Um ou mais alimentações e subprodutos daoxidação em fase líquida, incluindo subprodutos do material de alimen-tação aromático e do solvente ácido monocarboxílico para oxidação, podetambém ser recuperada de acordo com as realizações da invenção. A fasevapor a alta pressão da oxidação em fase líquida também representa umafonte de energia recuperável e o tratamento daquela fase vapor de acordocom as realizações da invenção permite a recuperação de energia damesma ou dos gases pressurizados derivados da mesma. A energia podeser recuperada na forma de calor, na forma de trabalho ou ambas. Emalgumas realizações, em adição ao fornecimento de líquido contendo águaapropriada para uso na purificação, por exemplo, como solvente parapurificação da solução de reação ou cristalização ou recristalização narecuperação de formas puras do produto ou como líquidos de descargade água ou de selagem, e outros benefícios notados acima, a invençãopode conter uma flexibilidade surpreendente na fabricação de uma faixade formas puras de ácidos carboxílicos aromáticos.

Em processos integrados para a fabricação de formas puras de áci-dos carboxílicos aromáticos compreendendo a oxidação de material dealimentação aromático em uma mistura de reação em fase líquida paraum produto cru contendo ácido carboxílico aromático e subprodutos deoxidação do material de alimentação, e purificação do produto cru pelahidrogenação de uma solução do mesmo em um líquido contendo água, ainvenção pode eliminar ou reduzir as solicitações de água desmineraliza-da ou água pura de outras fontes e fornecer o balanço entre água geradana oxidação em fase líquida e água consumida na purificação não alcan-çada, e substancialmente melhorada, sobre os processos conhecidos.

O líquido contendo água que é recuperado da fase vapor a altapressão resultante da oxidação em fase líquida de materiais de alimenta-ção aromáticos a ácidos carboxílicos aromáticos e usado na purificaçãode ácido carboxílico aromático impuro, de acordo com a invenção, érecuperado de um gás pressurizado restante após substancial separaçãodo solvente ácido monocarboxílico e água em um gás liberado a altapressão da oxidação em fase líquida pela condensação do gás pressuriza-do, preferivelmente de forma que um gás não condensado permaneçaapós a condensação. Em uma realização preferida da invenção, o líquidocondensado contendo água e substancialmente livre de solvente ácidomonocarboxílico é recuperado pela condensação do gás pressurizado pelatroca de calor indireta para gerar vapor e outro fluido de troca de caloraquecido útil nas outras etapas ou processos. Um gás de exaustãoremanescente após a condensação está sob pressão e tipicamente com-preende componentes não condensáveis do gás liberado da reação deoxidação. Ele pode também incluir menores quantidades de material dealimentação aromático e subprodutos de solvente gerados na oxidaçãoem fase líquida que passam na parte superior da oxidação a alta pressão.

O gás de exaustão do condensador, embora normalmente sob pressãomenor do que a do gás liberado da oxidação em fase líquida, entretantoestá sob alta pressão e tem um teor substancial de energia. De acordo, ainvenção em algumas realizações fornece a recuperação de energia do gásde exaustão do condensador pressurizado. A energia pode ser recuperadacomo calor, trabalho ou uma combinação dos mesmos.

Em algumas realizações, a invenção também pode fornecer recupe-rações melhoradas e reuso de solvente ácido monocarboxílico para aoxidação em fase líquida. Em adição à substancial separação de umlíquido rico em solvente de um dispositivo de gás liberado da reação deoxidação e apropriadamente do líquido rico em solvente para retorno ouuso na oxidação, o processo inventado inclui realizações que compreen-dem direcionar para a separação como refluxo um líquido contendo umlicor-mãe da purificação restante após a recuperação de um produtoácido carboxílico aromático purificado de uma solução de reação depurificação. Em tais realizações, não apenas os subprodutos de oxidação,por exemplo, os intermediários de oxidação carboxibenzoaldeído e ácidotolúico conversíveis a ácido tereftálico e isoftálico como produtos deácidos aromáticos desejados, mas também solvente ácido monocarboxíli-co, tal como resíduos de solvente nos produtos ácido carboxílico aromáti-cos impuros usados para formar soluções de purificação, ou menorquantidades de solvente restantes no condensado líquido contendo águacondensada a partir do gás pressurizado da separação, pode ser retorna-do para a oxidação.

Recuperações de solvente ácido monocarboxílico, produtos de rea-ção do mesmo gerados na oxidação em fase líquida, material de alimen-tação aromático não reagido da oxidação ou combinações dos mesmospresentes na fase vapor a alta pressão da oxidação e carreados para umgás pressurizado permanecendo após substancial separação do solventeácido monocarboxílico e água na fase vapor são ainda melhoradas deacordo com outras realizações nas quais o gás pressurizado é condensa-do para recuperar líquido contendo água enquanto saindo um gás deexaustão de condensador a alta pressão resfriado para uma temperaturana qual um ou mais agentes de depuração é efetivo para remover um oumais do material de alimentação, solvente e subprodutos de oxidação dosolvente. O gás resultante pode ser ainda tratado para separação domaterial de alimentação e/ou tais subprodutos de solvente e, em umarealização adicional, uma corrente contendo materiais de alimentação,subprodutos de solvente ou combinações dos mesmos podem ser direcio-nados para a oxidação em fase líquida.

Em um aspecto, a invenção fornece um equipamento para a fabri-cação de ácidos carboxílicos aromáticos. O equipamento permite capaci-dades melhoradas para a recuperação de energia e para evitar perdas demateriais na operação do processo. Em algumas realizações, o equipa-mento é configurado para fornecer benefício melhorado pela redução dacorrosividade das correntes de gás do processo, de forma que componen-tes e equipamentos e, em alguns casos, de equipamentos auxiliares ououtros equipamentos de processo possam ser construídos de metais eligas com resistência à corrosão moderada, tal como aço inox, aços debaixa liga ou aços duplex, como alternativas aos aços com liga de titânio,níquel e outros metais altamente resistentes à corrosão e mais caros,convencionalmente usados na fabricação de ácido carboxílico aromático.

De forma resumida, o equipamento de acordo com este aspecto dainvenção compreende um vaso de reação tendo um respiradouro pararemover o vapor situado na parte superior do reator; um dispositivo deseparação capaz de substancialmente separar um gás ácido monocarbo-xílico Ci-8 e vapores de água em uma mistura gasosa a alta pressãocontendo o ácido monocarboxílico e água em comunicação de fluido como vaso de reação de forma a receber uma fase vapor a alta pressãoremovida do vaso de reação; meio de condensação em comunicação defluido com o dispositivo de separação adaptado para extrair energia dogás a alta pressão pela condensação de pelo menos uma parte do gás aalta pressão e trocando calor com um material de absorção de calor; emeios para direcionar o condensado líquido condensado do gás a altapressão a pelo menos um vaso de um equipamento para purificar umácido carboxílico aromático. Um equipamento preferido ainda compreen-de um expansor em comunicação de fluido com o meio de condensação.Um dispositivo de separação preferido compreende uma ou mais colunasde destilação a alta pressão. Preferivelmente, o condensador é adaptadopara condensar tanto pouco quanto cerca de 20% a cerca de 60% de todaou substancialmente toda, água presente em uma corrente de gás a altapressão introduzida no condensador. Opcionalmente, o condensadorpode ainda ser adaptado para retornar uma parte de condensado líquidocondensado de uma corrente de gás situada na parte superior a altapressão para separação.

De certa maneira em maiores detalhes, o equipamento de acordocom este aspecto da invenção compreende um vaso de reação calculadopara uma primeira pressão e apropriado para oxidação em fase líquida deum material de alimentação aromático com oxigênio gasoso em umamistura de reação em fase líquida contendo solvente ácido monocarboxí-lico e água sob condições efetivas para manter uma mistura de reação emfase líquida e gerar uma fase vapor a alta pressão e contendo pelo menosum respiradouro para remoção de uma fase vapor a alta pressão do vaso;um dispositivo de separação calculado para uma segunda pressão a qualnão é substancialmente menor do que a primeira pressão e contendo pelomenos uma entrada de gás em comunicação de fluxo com o vaso dereação para receber uma fase vapor a alta pressão removida de pelomenos um respiradouro do vaso de reação, pelo menos uma entrada delíquido para introdução de líquido refluxado ao dispositivo, pelo menosuma saída de gás para remoção de gás pressurizado do dispositivo, pelomenos uma saída de líquido para remoção de uma corrente de líquido dodispositivo e uma zona de fracionamento disposta em uma posiçãointermediária de pelo menos uma entrada de gás e pelo menos uma saídade gás e capaz de substancialmente separar ácido monocarboxílicosolvente e água no gás da fase vapor a alta pressão recebido no dispositi-vo de forma que uma corrente de líquido contendo ácido monocarboxílicosolvente e substancialmente livre de água e um gás a alta pressão con-tendo água e livre substancialmente de solvente ácido monocarboxílicosão formados; meio de condensação contendo pelo menos uma entradade gás para receber um gás a alta pressão removido de pelo menos umasaída de gás do dispositivo de separação, meio trocador de calor paratransferência de calor do gás a alta pressão no meio de condensação parao fluido trocador de calor de tal forma que um líquido condensado écondensado a partir do gás a alta pressão e um fluido trocador de calorem uma temperatura ou pressão aumentada é formado, pelo menos umasaída para remoção de um gás de exaustão a alta pressão de um meio decondensação, e pelo menos uma saída para remoção do condensadolíquido a partir de um meio de condensação; e meio para direcionar ocondensado líquido removido de pelo menos uma saída do meio decondensação para pelo menos um vaso de um equipamento de purifica-ção de ácido carboxílico aromático. Tal equipamento é preferivelmenteadaptado para uso para efetuar os processos de purificação compreen-dendo contactar a solução contendo ácido carboxílico aromático e impu-rezas dissolvidas em um líquido aquoso com hidrogênio na presença deum catalisador de hidrogenação a elevada temperatura e pressão paraformar uma mistura de reação líquida de purificação e recuperação deum produto sólido ácido carboxílico aromático com impurezas reduzidasa partir da mistura de reação de purificação. Um equipamento preferidopara fabricação de um ácido carboxílico aromático purificado por talprocesso compreende pelo menos um vaso de reação adaptado paracontatar uma solução de reação de purificação líquida com hidrogênio aelevada temperatura e pressão na presença de um catalisador de hidro-genação para formar uma mistura de reação líquida de purificação e, commaior preferência, pelo menos um produto recuperado do vaso emcomunicação de fluxo com o vaso de reação para receber a mistura dereação líquida de purificação removida do vaso de reação e recuperar damesma o produto ácido carboxílico aromático sólido com níveis reduzidosde impurezas. Preferivelmente, tal equipamento também inclui um oumais vasos adicionais tal como para dissolver o ácido carboxílico aromá-tico cru ou impuro em um solvente de reação de purificação, filtração ououtra separação de um ácido carboxílico aromático purificado sólido deum meio líquido e lavagem do produto ácido carboxílico aromáticopurificado sólido.O equipamento de acordo com uma realização deste aspecto da in-venção pode também incluir um dispositivo de recuperação de energiaem comunicação de fluido com o meio de condensação de forma a receberum gás sob pressão que sai do condensador através de pelo menos umasaída de gás. O dispositivo de recuperação de energia compreende pelomenos uma entrada para receber um gás sob pressão e meio para extrairtrabalho do gás a alta pressão.

Um outro aspecto da invenção fornece um processo de fabricaçãode ácidos carboxílicos aromáticos compreendendo contatar um materialde alimentação contendo pelo menos um hidrocarboneto aromáticoprecursor do ácido com oxigênio gasoso na mistura de reação de oxida-ção em fase líquida contendo solvente ácido monocarboxílico e água e napresença de uma composição catalisadora contendo pelo menos umcomponente de metal pesado em uma zona de reação a elevada tempera-tura e pressão efetivas para manter uma mistura de reação de oxidaçãoem fase líquida e formar um ácido carboxílico aromático e impurezascompreendendo subprodutos da oxidação do precursor hidrocarbonetoaromático dissolvido ou suspenso na mistura de reação de oxidação emfase líquida e uma fase vapor a alta pressão contendo solvente ácidomonocarboxílico, água e quantidades menores de precursor hidrocarbo-neto aromático e subprodutos; transferência de uma fase vapor a altapressão removida da zona de reação para uma zona de separação supridacom líquido refluxado contendo água e capaz de substancialmenteseparar solvente ácido monocarboxílico e água na fase vapor a altapressão para formar um líquido solvente rico em ácido monocarboxílico,pobre em água e um gás a alta pressão contendo vapor de água; transfe-rência de um gás a alta pressão contendo vapor de água removido dazona de separação para uma zona de condensação e condensar o gás aalta pressão para formar um condensado líquido contendo água e subs-tancialmente livre de impurezas orgânicas e um gás de exaustão da zonade condensação sob pressão contendo componentes não condensáveis dogás a alta pressão transferido para a zona de condensação; recuperaçãoda zona de condensação de líquido condensado que compreende águasubstancialmente livre de impurezas orgânicas e é apropriada semtratamento adicional para uso como pelo menos um líquido contendoágua em um processo de purificação de ácidos carboxílicos aromáticos; edirecionar o condensado líquido contendo água substancialmente livre deimpurezas orgânicas recuperada da zona de condensação para umprocesso de purificação de ácido carboxílico aromático, pelo menos umaetapa do qual compreende (a) formação de uma solução de reação depurificação contendo ácido carboxílico aromático e impurezas dissolvidasem uma pasta em um líquido contendo água; (b) contatar a solução dereação de purificação contendo ácido carboxílico aromático e impurezasna mistura líquida contendo água a elevada temperatura e pressão comhidrogênio na presença de um catalisador de hidrogenação para formaruma mistura de reação líquida de purificação; (c) recuperação do produtopurificado sólido contendo ácido carboxílico aromático com níveis reduzi-dos de impurezas de uma mistura de reação líquida de purificaçãocontendo o ácido carboxílico aromático e impurezas em um líquidocontendo água; e (d) lavar com pelo menos um líquido contendo água umproduto ácido carboxílico aromático purificado sólido recuperado de umamistura de reação líquida de purificação contendo o ácido carboxílicoaromático, impurezas e um líquido contendo água; de tal forma que umlíquido contendo água em pelo menos uma etapa do processo de purifica-ção compreende o líquido condensado contendo água substancialmentelivre de impurezas orgânicas.

Em outra realização, um processo de fabricação de ácido carboxíli-co aromático de acordo com a invenção compreende, em etapas, pelomenos uma etapa de oxidação em fase líquida compreendendo contatarum material de alimentação contendo pelo menos um hidrocarbonetoaromático substituído no qual os substituintes são oxidáveis a gruposácido carboxílico com oxigênio gasoso em uma mistura de reação deoxidação em fase líquida contendo solvente ácido monocarboxílico e águae na presença de uma composição catalisadora contendo pelo menos umcomponente de metal pesado em uma zona de reação a elevada tempera-tura e pressão efetiva para manter uma mistura de reação de oxidaçãoem fase líquida e formar um ácido carboxílico aromático e impurezascontendo subprodutos de reação dissolvidos ou suspensos na mistura dereação de oxidação em fase líquida e uma fase vapor de alta pressãocontendo água, ácido monocarboxílico, hidrocarboneto aromático substi-tuído não reagido, oxigênio e subprodutos de reação; e pelo menos umaetapa de purificação compreendendo contatar com hidrogênio a elevadatemperatura e pressão na presença de um catalisador contendo um metalcatalisador de hidrogenação uma solução de reação de purificaçãocontendo um líquido que compreende água e tem dissolvido na mesmaácido carboxílico aromático e impurezas recuperadas da mistura dereação de oxidação em fase líquida de pelo menos uma etapa de oxidaçãoem fase líquida para formar uma mistura de reação de líquido de purifi-cação contendo o ácido carboxílico aromático e impurezas hidrogenadasdissolvidas em um líquido contendo água; e pelo menos uma etapa detratamento de gás liberado compreendendo substancialmente a separa-ção do solvente ácido monocarboxílico e água na fase vapor a alta pres-são removida da zona de reação em pelo menos uma etapa de oxidaçãoem fase líquida para formar um líquido contendo solvente ácido mono-carboxílico e um gás a alta pressão contendo água, material de alimenta-ção não reagido, subprodutos de reação, oxigênio e uma quantidademenor de solvente ácido monocarboxílico e condensando diretamente apartir do gás a alta pressão um líquido condensado contendo água esubstancialmente livre de impurezas orgânicas; e pelo menos uma etapacompreendendo direcionar o líquido condensado contendo água e subs-tancialmente livre de impurezas orgânicas condensadas a partir do gás aalta pressão em pelo menos uma etapa de tratamento do gás liberadopara pelo menos uma etapa de purificação de tal forma que um líquidocontendo água na etapa de purificação compreende o líquido condensa-do. Em realizações mais específicas, pelo menos uma etapa de purifica-ção compreende pelo menos uma das seguintes etapas adicionais nasquais o líquido contendo água é usado: (a) uma etapa compreendendo asuspensão ou dissolução em um líquido contendo água de um produtosólido contendo ácido carboxílico aromático e impurezas recuperados damistura de reação líquida em pelo menos uma etapa de oxidação em faselíquida para formar a solução de reação de purificação; (b) uma etapacompreendendo a formação de uma pasta em um líquido contendo águade um produto sólido contendo o ácido carboxílico aromático e níveisreduzidos de impurezas recuperadas da mistura de reação líquida depurificação; e (c) uma etapa compreendendo a lavagem com um líquidocontendo água de um produto sólido contendo o ácido carboxílico aromá-tico com níveis reduzidos de impurezas recuperado da mistura de reaçãolíquida de purificação.

As etapas de oxidação em fase líquida, de purificação e de trata-mento de gás liberado do processo de acordo com as realizações dainvenção preferivelmente são integradas de tal forma que um produto deoxidação em fase líquida contendo ácido carboxílico aromático e subpro-dutos e uma fase vapor a alta pressão a partir de uma oxidação em faselíquida única são direcionadas para tratamentos de purificação e do gásliberado, respectivamente, com um líquido condensado de um gáspressurizado a partir de uma etapa de tratamento de gás liberado sendodirecionado para purificação para uso como um líquido contendo água.

Em outra realização, um processo de acordo com a invenção com-preende as etapas de (a) contatar um material de alimentação contendoum precursor hidrocarboneto aromático para o ácido carboxílico aromáti-co e oxigênio gasoso em mistura de reação de oxidação em fase líquidacontendo solvente ácido monocarboxílico e água na presença de umacomposição catalisadora contendo um componente de metal pesado nazona de reação a elevada temperatura e pressão efetiva para manter umamistura de reação de oxidação líquida e para formar um ácido carboxílicoaromático e impurezas contendo subprodutos de reação dissolvidos oususpensos na mistura de reação de oxidação em fase líquida e uma fasevapor a alta pressão que compreende ácido monocarboxílico, água,precursor hidrocarboneto aromático não reagido, gás oxigênio, e subpro-dutos de reação; (b) recuperação da mistura de reação de oxidação emfase líquida de um produto sólido contendo ácido carboxílico aromático eimpurezas contendo subprodutos de reação; (c) suspender ou dissolver oproduto sólido recuperado da mistura de reação de oxidação em faselíquida contendo ácido carboxílico aromático e impurezas contendosubprodutos de reação em um líquido contendo água, e pelo menos umaparte da qual compreende um líquido condensado recuperado de acordocom a etapa (i); para formar uma solução de reação de purificação; (d)contatar a solução de purificação a elevada temperatura e pressão comhidrogênio na presença de um catalisador de hidrogenação para formaruma mistura de reação de purificação líquida; (e) recuperar a partir damistura de reação de purificação líquida um produto sólido purificadocontendo ácido carboxílico aromático com níveis reduzidos de impurezase um licor-mãe da purificação líquido contendo água e quantidadesmenores de precursor hidrocarboneto aromático oxidado, derivadoshidrogenados do mesmo ou combinações do mesmo; (f) transferir umafase vapor a alta pressão da etapa (a) contendo solvente ácido monocar-boxílico, vapor de água, material de alimentação não reagido, oxigênio esubprodutos da reação de oxidação em fase líquida para a zona deseparação suprida com líquido refluxado e capaz de substancialmenteseparar o solvente ácido monocarboxílico e água da fase vapor a altapressão; (g) substancialmente separar o solvente ácido monocarboxílico eágua na fase vapor a alta pressão na zona de separação a elevada tempe-ratura e pressão no líquido contendo solvente ácido monocarboxílico epobre em água e gás a alta pressão substancialmente livre de solventeácido monocarboxílico contendo água, material de alimentação aromáti-co, subprodutos da etapa de oxidação e um quantidade menor de solven-te ácido monocarboxílico; (h) transferir o gás a alta pressão removido dazona de separação para uma zona de condensação e transferir calor entreo gás pressurizado e um fluido trocador de calor para condensar a partirdo gás a alta pressão um condensado líquido contendo água substanci-almente livre de impurezas orgânicas e formar um gás de exaustão dazona de condensação a alta pressão; e (i) direcionar pelo menos umaparte do condensado líquido condensado do gás pressurizado na etapa(h) para a etapa (c).

Em realizações mais específicas, uma corrente líquida compreen-dendo o líquido rico em solvente ácido monocarboxílico a partir da zonade separação é transferida para a zona de reação. Em outras realizações,o resfriamento do gás a alta pressão transferido para a zona de conden-sação para ser condensado para recuperar condensado líquido contendoágua substancialmente livre de impurezas orgânicas é efetuado pelatransferência de calor do gás a alta pressão para o meio trocador de calorpara gerar vapor ou outro fluido aquecido sob pressão; o vapor resultanteou fluido aquecido sob pressão pode ser usado para aquecimento deoutras etapas ou processos. O gás de exaustão da zona de condensaçãoapós a condensação para recuperar o condensado líquido está sobpressão e compreende componentes não condensáveis da fase vapor aalta pressão removida de uma etapa de oxidação em fase líquida edirecionada para a separação, e pode também conter traços de solventeácido monocarboxílico gasoso, água e álcoois e ésteres alifáticos formadospor reações paralelas do solvente ácido monocarboxílico como um resul-tado da oxidação em fase líquida. De acordo, em outras realizações dainvenção, o gás de exaustão da zona de condensação pode ser tratado emuma ou mais etapas adicionais para recuperar materiais de alimentaçãonão reagidos e solvente ou subprodutos de solvente da etapa de oxidação.Alternativamente ou em adição, a energia pode ser recuperada do gás deexaustão de uma zona de condensação substancialmente livre de impu-rezas orgânicas, tal como pela troca de calor para gerar vapor ou outrofluido aquecido para o processo ou outro uso pela conversão em energiamecânica tal como por um expansor ou outro dispositivo apropriado.

Em ainda realizações adicionais do processo, pelo menos uma par-te do refluxo fornecido para a zona de separação para separação da águae solvente ácido monocarboxílico na fase vapor a alta pressão de umareação de oxidação em fase líquida compreende a purificação líquida dolicor-mãe a partir da purificação. Nessas modalidades do processo, apurificação do produto sólido recuperado da oxidação em fase líquidapreferivelmente compreende uma etapa adicional compreendendo dire-cionar um líquido compreendendo o licor-mãe da purificação para umafonte de líquido introduzido no dispositivo de separação como refluxo.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção é descrita com referência aos desenhos, em que:a Figura 1 é uma vista esquemática que ilustra as modalida-des de um equipamento de acordo com a invenção e útil nos processosinventados; e

a Figura 2 é um diagrama de fluxo que ilustra um processode acordo com as realizações preferidas da invenção e integração de umequipamento de acordo com a invenção, tal como na Figura 1, e equipa-mento usado para a purificação de ácidos carboxílicos aromáticos deacordo com realizações da invenção.

Descrição Detalhada

Ácidos carboxílicos aromáticos para os quais a invenção é apropri-ada incluem espécies mono e policarboxiladas tendo um ou mais anéisaromáticos e os quais podem ser fabricados pela reação de reagentesgasosos e líquidos em um sistema em fase líquida. Exemplos de taisácidos carboxílicos aromáticos incluem ácido tereftálico, ácido trimésico,ácido trimetílico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido benzóico e ácidosnaftaleno dicarboxílicos. A invenção é particularmente apropriada para afabricação de formas puras de ácido tereftálico incluindo ácido tereftálicopurificado e os chamados ácidos tereftálicos de média pureza.

Uma etapa de oxidação do processo inventado é uma oxidação emfase líquida que compreende contatar gás oxigênio e um material dealimentação contendo um hidrocarboneto aromático tendo substituintesoxidáveis a grupos ácidos carboxílicos em uma mistura de reação em faselíquida contendo um solvente ácido monocarboxílico e água na presençade uma composição catalisadora contendo pelo menos um componentede metal pesado. A etapa de oxidação é conduzida a elevada temperaturae pressão efetiva para manter uma mistura de reação em fase líquida eformar uma fase vapor a alta temperatura e alta pressão. A oxidação domaterial de alimentação aromático na etapa de oxidação em fase líquidaproduz ácido carboxílico aromático, bem como subprodutos da reação,tais como produtos de oxidação parciais ou intermediários do material dealimentação aromático e subprodutos de solvente. A etapa de oxidaçãoem fase líquida e as etapas do processo associadas podem ser conduzidascomo um processo em batelada, um processo contínuo ou um processosemi-contínuo. A etapa de oxidação pode ser conduzida em um ou maisreatores.

Os materiais de alimentação aromáticos apropriados para a oxida-ção geralmente compreendem um hidrocarboneto aromático substituídoem uma ou mais posições, normalmente correspondendo às posições dosgrupos ácidos carboxílicos do ácido carboxílico aromático sendo prepara-do, com pelo menos um grupo que é oxidável a um grupo ácido carboxíli-co. O substituinte ou os substituintes oxidáveis podem ser gruposalquila, tais como um grupo metila, etila ou isopropila ou grupos jácontendo oxigênio, tais como um grupo hidroxialquila, formila ou ceto.Os substituintes podem ser os mesmos ou diferentes. A parte aromáticados compostos da alimentação pode ser um núcleo benzênico ou ela podeser bicíclica ou policíclica, tal como um núcleo naftalênico. O número desubstituintes oxidáveis na parte aromática do composto da alimentaçãopode ser igual aos números de locais disponíveis na parte aromática, masé geralmente menos do que tais locais, preferivelmente 1 a cerca de 4 e,com maior preferência, 2. Exemplos de compostos de alimentação úteis,que podem ser usados sozinhos ou em combinações, incluem tolueno,etilbenzeno e outros benzenos substituídos por alquila, o-xileno, p-xileno,m-xileno, tolualdeídos, ácidos toluicos, álcoois alquil benzila, l-formil-4-metilbenzeno, l-hidróximetil-4-metilbenzeno, metilacetofenona, 1,2,4-trimetilbenzeno, l-formil-2,4,-dimetil-benzeno, 1,2,4,5-tetrametil-benzeno, naftalenos substituídos por alquil, formil, acil e hidróximetil,tais como 2,6-dimetilnaftaleno, 2,6-dietilnaftaleno, 2,7-dimetilnaftaleno,2,7-dietilnaftaleno, 2-formil-6-metilnaftaleno, 2-acil-6-metilnaftaleno, 2-metil-6-etilnaftaleno e derivados parcialmente oxidados destes compos-tos.

Para a fabricação de ácidos carboxílicos aromáticos por oxidação deseus correspondentes precursores hidrocarbonetos aromáticos substituí-dos, por exemplo, fabricação de ácido benzóico a partir de benzenosmono-substituídos, ácido tereftálico a partir de benzenos para-di-substituídos, ácido ftálico a partir de benzenos orto-disubstituídos e 2,6ou 2,7 ácidos dicarboxílicos naftalenos a partir de, respectivamente, 2,6-e 2,7- naftalenos disubstituídos, é preferível usar-se materiais de alimen-tação relativamente puros e, com maior preferência, materiais de alimen-tação nos quais o teor de precursor correspondente ao ácido pretendidoseja pelo menos cerca de 95% em peso e, com maior preferência, pelomenos 98% em peso ou mesmo maior. Uma alimentação de hidrocarbo-neto aromático preferida para uso na fabricação de ácido tereftálicocompreende para-xileno. Um material de alimentação preferido parafabricação de ácido benzóico compreende tolueno.

O solvente para a reação em fase líquida do material de alimenta-ção aromático para produto ácido carboxílico aromático na etapa deoxidação em fase líquida compreende um ácido monocarboxílico de baixopeso molecular, o qual é preferivelmente um ácido monocarboxílico Ci-Ce, por exemplo, ácido acético, ácido propiônico, ácido butírico, ácidovalérico e ácido benzóico. Os ácidos monocarboxílicos alifáticos inferiorese ácido benzóico são preferidos em razão de serem menos reativos aprodutos de reação indesejáveis do que ácidos monocarboxílicos de pesomolecular maiores sob condições de reação usadas nas oxidações em faselíquida para ácidos carboxílicos aromáticos e podem aumentar os efeitoscatalíticos na oxidação. O ácido acético é o de maior preferência. Ossolventes na forma de soluções aquosas dos mesmos, por exemplo, cercade 80 a cerca de 95% em peso de soluções do ácido são mais comumenteusados em operações comerciais. O etanol e outros materiais co-solventes que oxidam a ácidos monocarboxílicos sob condições de reaçãode oxidação em fase líquida também podem ser usados sozinhos ou emcombinação com ácidos monocarboxílicos com bons resultados. Quandousando um solvente contendo uma mistura de um ácido monocarboxílicoe tal co-solvente, co-solventes oxidáveis para o mesmo monocarboxílicosão preferivelmente usados de forma que as etapas de separação nãoadicionalmente complicadas.

Com respeito a solventes para a oxidação em fase líquida de acordocom a invenção, a expressão "solvente ácido monocarboxílico" como aquiusado em referência a um componente de várias correntes líquidas ougasosas se refere a um ácido monocarboxílico tendo a mesma composiçãoquímica que um ácido monocarboxílico usado com solvente para aoxidação em fase líquida. Esse uso também distingue aquelas composi-ções químicas de outros ácidos monocarboxílicos que possam estarpresentes como subprodutos de oxidação. Como exemplo, quando amistura de reação em fase líquida para oxidação inclui solvente ácidoacético, a expressão "solvente ácido monocarboxílico" refere-se ao ácidoacético, mas não a outras espécies de ácido monocarboxílicos tais comoácido benzóico e ácidos toluicos os quais são subprodutos de oxidaçãointermediários ou parciais comuns de materiais de alimentação aromáti-cos usados de acordo com a invenção. Também, como estará claro dentrodo contexto, a palavra "solvente" como usada na expressão "solventeácido monocarboxílico" pode, mas não necessariamente, referir-se àfunção de ácido monocarboxílico à qual ele se refere. Assim, novamentecomo exemplo, "solvente ácido monocarboxílico" descrito como umcomponente de uma mistura de reação de oxidação em fase líquida estápresente como um solvente para a mistura; todavia, "solvente ácidomonocarboxílico" descrito como um componente presente em uma fasevapor a alta pressão gerada na oxidação ou como um componente deuma fase líquida separada de tal fase vapor não pretende denotar que oácido monocarboxílico está funcionando como um solvente.

Catalisadores usados na oxidação líquida compreendem materiaisque são efetivos para catalisar a oxidação do material de alimentaçãoaromático a ácido carboxílico aromático. Os catalisadores preferidos sãosolúveis na mistura de reação em fase líquida usada na oxidação porquecatalisadores solúveis promovem o contato entre catalisador, gás oxigênioe materiais de alimentação líquidos; todavia, podem também ser usadoscatalisadores heterogêneos ou componentes catalisadores. Tipicamente, ocatalisador compreende pelo menos um componente de metal pesado talcom um metal com peso atômico na faixa de cerca de 23 a cerca de 178.

Exemplos de metais pesados apropriados incluem cobalto, manganês,vanádio, molibdênio, cromo, ferro, níquel, zircônio, cério ou um metallantanídeo tal como o háfnio. As formas apropriadas destes metaisincluem, por exemplo, acetatos, hidróxidos e carbonatos. Os catalisado-res preferidos compreendem cobalto, manganês, combinações dosmesmos e combinações com um ou mais outros metais e particularmenteháfnio, cério e zircônio.

Em realizações preferidas, composições catalisadoras para oxida-ção em fase líquida também compreendem um promotor, o qual promovea atividade de oxidação do metal catalisador, preferivelmente sem geraçãode tipos indesejáveis ou níveis de subprodutos. Os promotores que sãosolúveis na mistura de reação líquida usada na oxidação são preferidospor promoverem o contato entre catalisador, promotor, e reagentes. Oscompostos de halogênio são comumente usados como promotores, porexemplo, haletos de hidrogênio, haletos de sódio, haletos de potássio,haletos de amônio, hidrocarbonetos halogeno-substituídos, ácidoscarboxílicos halogeno-substituídos e outros compostos halogenados.Promotores preferidos compreendem pelo menos uma fonte de bromo.Fontes de bromo apropriadas incluem bromo-antracenos, Br2, HBr,NaBr, KBr, NH4Br, brometo de benzila, bromo ácido acético, dibromoácido acético, tetrabromoetano, dibrometo de etileno, brometo de bromoacetil e combinações dos mesmos. Outros promotores apropriadosincluem aldeídos e cetonas tais como acetaldeído e metil etil cetona.

Os reagentes para a reação em fase líquida da etapa de oxidaçãotambém incluem um gás contendo oxigênio molecular. O ar é convenien-temente usado como uma fonte de gás oxigênio. O ar enriquecido comoxigênio, oxigênio puro e outras misturas gasosas contendo oxigêniomolecular, tipicamente em níveis de pelo menos cerca de 10% em volumetambém são úteis. Como será observado, quando o teor de oxigêniomolecular da fonte aumenta, os requerimentos de compressão e manu-seio de gases inertes dos gases liberados do reator são reduzidos. Quandosão usados ar ou outras misturas gasosas contendo oxigênio como umafonte de oxigênio para o processo, a fase vapor a alta pressão gerada pelareação em fase líquida na etapa de oxidação compreende nitrogênio eoutros componentes gases inertes na fonte de oxigênio.

As propartes de material de alimentação aromático, catalisador,oxigênio e solvente não são críticas para a invenção e podem variar comfatores que incluem a escolha das composições reagentes, solvente ecatalisador e produto ácido carboxílico aromático pretendido, detalhes doprojeto do processo e fatores de operação. As razões em peso solventepara alimentação de aromáticos variando de cerca de 1:1 a cerca de 30:1são preferidas, com cerca de 2:1 a cerca de 5:1 sendo de maior preferên-cia, embora possam também ser usadas razões maiores e menores,mesmo na faixa de centenas para um. O gás oxigênio tipicamente éusado em pelo menos uma quantidade estequiométrica baseada nomaterial de alimentação aromático, mas, não tão grande, levando emconsideração as condições de reação, taxas e componentes orgânicos dafase vapor a alta pressão resultante da reação em fase líquida, que umamistura inflamável exista na fase vapor. Em operações comerciais queusam os preferidos materiais de alimentação aromáticos, solvente ácidomonocarboxílico, composições catalisadoras e condições de operação, gásoxigênio, mais comumente suprido na forma de ar, é preferivelmentesuprido para a oxidação em fase líquida a uma taxa efetiva para fornecerpelo menos cerca de 3 a cerca de 5,6 moles de oxigênio molecular por molde material de alimentação hidrocarboneto aromático. Uma fase vapor aalta pressão resultante da oxidação em fase líquida é preferivelmenteremovida da reação a uma taxa tal que o teor de oxigênio na fase vaporna zona de reação contenha desde cerca de 0,5 a cerca de 8% em volumede oxigênio medido numa base livre de solvente. As outras coisas sendoiguais, o conteúdo de oxigênio na fase vapor na parte mais baixa daquelafaixa, por exemplo, até cerca de 3% em volume, favorece a fabricação deformas puras de ácido carboxílico aromático com de certa forma maioresteores de impurezas do que teores maiores de oxigênio na fase vapor.Para a fabricação de forma puras de ácido tereftálico por oxidação emfase líquida de precursores aromáticos tais como para-xileno e puriflca-ção do produto resultante da oxidação em fase líquida de acordo com ainvenção, os teores de oxigênio na fase vapor de cerca de 0,5 a cerca de2,5% em volume são preferidos para produzir os chamados produtos depureza média, em que os níveis de impureza primariamente compreen-dem 4-carboxibenzaldeído e ácido p-tolúico variando de cerca de 100 acerca de 1.000 ppm em peso. Maiores teores de oxigênio na fase vapor naoxidação favorecem a fabricação de produtos que podem ser purificadosem formas mais puras de ácido tereftálico nos quais os níveis de taisimpurezas são geralmente menores do que cerca de 200 ppm em peso. Ocatalisador apropriado é usado em concentrações de metal catalisador,baseado no peso da alimentação de hidrocarboneto aromático e solvente,maior do que cerca de 100 ppm em peso, preferivelmente maior do quecerca de 500 ppm em peso, e menor do que cerca de 10.000 ppm empeso, preferivelmente menor do que cerca de 6.000 ppm em peso, commaior preferência, menor do que cerca de 3.000 ppm em peso. Preferi-velmente um promotor halogênio e, com maior preferência, um promotorcontendo bromo, está presente. Esse promotor está presente numaquantidade de tal forma que a razão atômica de halogênio para metalcatalisador apropriada é maior do que cerca de 0,1:1, preferivelmentemaior do que cerca de 0,2:1 e apropriadamente é menor do que cerca de4:1, preferivelmente menor do que cerca de 3:1. A razão atômica dehalogênio para metal catalisador com maior preferência, varia de cerca de0,25:1 a cerca de 2:1. As outras coisas senso iguais, as taxas de reação econsumo de gás oxigênio na oxidação em fase líquida aumentam e níveisde oxigênio não reagido na fase vapor da oxidação diminuem, comconcentrações de catalisador aumentadas na mistura de reação deoxidação, desta forma permitindo um controle e flexibilidade na fabrica-ção de uma faixa de formas puras de ácido carboxílico aromático peloprocesso inventado.

A reação em fase líquida para a oxidação de material de alimenta-ção aromático para produzir ácido carboxílico aromático é conduzida emuma zona de reação de oxidação apropriada, a qual normalmente com-preende um ou mais vasos de reação de oxidação. Os vasos de reação deoxidação apropriados são configurados e construídos de modo a suportaras condições de alta temperatura e pressão e teores de líquido e fasevapor corrosivos usados e presentes na zona de reação e para fornecerpela adição e mistura de catalisador, reagentes líquidos e gasosos esolvente, remoção de produto ácido carboxílico aromático ou um líquidocontendo tal produto para recuperação do mesmo, e remoção de umafase vapor a alta pressão gerada pela reação em fase líquida para contro-lar o calor da reação. Os tipos de reatores que podem ser usados incluemreatores de tanque agitado contínuos e reatores do tipo pistão. Comu-mente, os reatores de oxidação compreendem um vaso em coluna,normalmente com um eixo central o qual se estende verticalmentequando o vaso é posicionado para uso no processo, tendo um ou maisaspectos de mistura para misturar os reagentes líquidos e distribuir gásoxigênio dentro mistura de reação em ebulição da fase líquida. Tipica-mente, o aspecto da mistura compreende um ou mais impulsores monta-dos em uma haste giratória ou de outra forma móvel. Por exemplo, osimpulsores podem ser estender a partir de uma haste vertical centralgiratória. Os reatores podem ser construídos de materiais projetados parasuportar as temperaturas, pressões e compostos de reação particularesusados. Geralmente, os reatores de oxidação apropriados são construídosusando materiais inertes, resistentes à corrosão tal como titânio ou compelo menos suas superfícies que definem o espaço interior ou volume noqual a mistura de reação líquida e gás liberado da reação estão contidosrevestidos com materiais tais como titânio ou vidro.

Uma mistura de reação para a oxidação em fase líquida é formadapela combinação de componentes contendo material de alimentaçãoaromático, solvente e catalisador e adicionando oxigênio gasoso à mistu-ra. Em processos contínuos ou semi-contínuos, os componentes sãopreferencialmente combinados em um ou mais vasos de mistura antes deserem introduzidos na zona de oxidação; todavia, a mistura de reaçãopode também ser formada na zona de reação. A fonte de gás oxigêniopode ser introduzida no reator em um ou mais locais e é tipicamenteintroduzido de forma a promover contato entre o oxigênio molecular e osoutros compostos da reação, como por exemplo, pela introdução de arcomprimido ou outra fonte de oxigênio gasoso no corpo líquido dentro deuma parte baixa ou intermediária do volume interior do vaso de reação.

A oxidação de material de alimentação aromático para produtocontendo ácido carboxílico aromático é conduzida sob condições dereação de oxidação efetivas para manter uma mistura de reação em faselíquida e formar ácido carboxílico aromático e impurezas contendosubprodutos do precursor de hidrocarboneto aromático dissolvidos oususpensos na mistura de reação em fase líquida e gerar uma fase vapor aalta temperatura e pressão, componentes gasosos que são primariamentesolvente ácido monocarboxílico (isto é, ácido acético quando o solvente dareação de oxidação é ácido acético) e água. A fase vapor a alta pressãocomumente também compreende material de alimentação aromático nãoreagido e gás oxigênio que entra na fase vapor e subprodutos da reaçãoem fase líquida. Quando se usa ar, como comumente praticado emoperações em escala comercial, ou outras fontes de gás oxigênio contendonitrogênio e outros componentes gasosos inertes, a fase vapor tambémcompreenderá aqueles componentes inertes. O calor gerado pela oxidaçãoé dissipado pela ebulição da mistura de reação em fase líquida e pelaremoção de uma fase vapor situada na parte superior da zona de reação.

Geralmente as temperaturas da reação em fase líquida são manti-das a cerca de 120°C ou maiores e preferivelmente a cerca de 140°C oumaiores, mas, menores do que cerca de 250°C e preferivelmente menoresdo que 2320°C. As temperaturas de reação na faixa de cerca de 145°C acerca de 230°C são preferidas na fabricação de produtos ácido carboxílicoaromáticos, tais como ácido tereftálico, ácido benzóico e ácido dicarboxí-Iico naftalênico. A temperaturas mais baixas do que cerca de 120°C, aoxidação em fase líquida pode ocorrer com taxas ou com conversões quesão economicamente não atrativas ou podem adversamente afetar aqualidade do produto. Por exemplo, a fabricação de ácido tereftálico apartir da alimentação de para-xileno a uma temperatura menor do quecerca de 120°C pode levar mais do que 24 h para ocorrer de modosubstancialmente completo e o produto ácido tereftálico resultante poderequerer processamento adicional devido ao seu teor de impurezas.

Temperaturas acima de 250°C não são preferidas devido ao potencialpara queima indesejável e perda de solvente. A pressão da mistura dereação em fase líquida pode ser usada para controlar a temperatura naqual a mistura da reação em fase líquida ferve e é selecionada paramanter uma substancial mistura de reação em fase líquida. As pressõescerca de 5 a cerca de 40 kg/cm2 são preferidas, com pressões preferidaspara processos particulares variando com as composições de alimentaçãoe solvente, temperaturas e outros fatores e, com maior preferência,variando entre cerca de 10 a cerca de 30 kg/cm2. A uma pressão dereação de cerca de 7 a cerca de 21 kg/cm2, a temperatura de umamistura de reação contendo ácido acético como solvente e da fase vaporresultante da reação em fase líquida, é cerca de 170 a cerca de 210°C. Ostempos de residência no vaso de reação podem ser variados como apro-priado para dadas condições de processo, com cerca de 20 a cerca de 150minutos sendo geralmente apropriado para uma faixa de processos. Paraa fabricação de alguns ácidos carboxílicos aromáticos, tal como a fabrica-ção de ácido tereftálico a partir de materiais de alimentação de para-xileno usando solvente ácido acético para a mistura de reação, os teoresde sólidos na mistura de reação em fase líquida em ebulição podem sertão altos quanto cerca de 50% em peso da mistura de reação líquida, comníveis de cerca de 10 a cerca de 35% em peso mais comuns. Em proces-sos em que o produto ácido aromático é substancialmente solúvel nosolvente da reação, concentrações de sólidos no corpo líquido são negli-genciáveis. Como será observado pelas pessoas versadas na fabricaçãode ácidos carboxílicos aromáticos, condições preferidas e parâmetros deoperação variarão com diferentes produtos e processos e podem variardentro ou mesmo além das faixas especificadas acima.

Produtos da reação de oxidação em fase líquida incluem ácidocarboxílico aromático oxidado a partir do material de alimentação aromá-tico, impurezas contendo subprodutos gerados como resultado da reaçãoem fase líquida e, como notado acima, uma fase vapor a alta pressão queresulta da reação em fase líquida, incluindo a ebulição da mistura dereação em fase líquida para permitir a remoção da fase vapor paracontrolar a temperatura da reação. Os exemplos específicos de subprodu-tos do material de alimentação aromático incluem produtos de oxidaçãoparcial ou intermediários tais como ácidos toluicos, tolualdeídos, carbo-xibenzaldeídos e ácidos hidróximetil benzóicos. Os subprodutos dareação em fase líquida também incluem produtos da reação do solventetais como metanol e outros álcoois alifáticos oxidados a partir do solventeda reação e ésteres gerados pela reação de tais álcoois com o solvente,cujos exemplos incluem acetato de metila, propionato de metila, butiratode metila e semelhantes. Os subprodutos comumente estão presentes emambas as fases, na mistura de reação de oxidação em fase líquida e fasevapor resultante da mesma. Os subprodutos de óxidos de carbono podemresultar da oxidação do solvente, materiais de alimentação ou seussubprodutos. Em modalidades da invenção em que a reação em faselíquida é conduzida usando uma fonte de bromo como promotor, ossubprodutos também tipicamente incluem brometos de alquila inferiores,por exemplo, brometo de metila quando se usa o ácido acético com osolvente da reação, o qual comumente se forma por reação de íonsbrometo com ácido acético. Como acima, estes subprodutos contendobromo e impurezas podem estar presentes em uma ou ambas da misturade reação em fase líquida e fase vapor a alta pressão gerada da mesma.

Em algumas realizações do processo inventado, por exemplo, aquelas nasquais o produto sólido da oxidação em fase líquida é purificado e umlicor-mãe ou outras correntes de reciclo contendo líquidos da etapa depurificação ou componentes da mesma são transferidos direta ou indire-tamente para uma oxidação em fase líquida, subprodutos tais como ácidotolúico carreados para dentro dos líquidos de purificação bem comoderivados hidrogenados de vários compostos subprodutos resultantesdas etapas de purificação podem também estar presentes na mistura dereação em fase líquida.

A água é também produzida como um subproduto da reação emfase líquida na etapa de oxidação. Todavia, por que a água pode tambémestar presente na mistura de reação em fase líquida como um resultadoda adição da mesma, por exemplo, quando solventes ácidos monocarbo-xílicos aquosos ou em correntes de reciclos de outras etapas do processo,e também devido às quantidades significativas de água presente na etapade oxidação, tanto como subproduto quanto adição deliberada, e inabili-dade ou falta da necessidade de distinguir entre água da reação e águaadicionada deliberadamente, a expressão "subprodutos da reação em faselíquida" e expressões semelhantes usadas aqui não se referem à água amenos que de outra forma estabelecido. De modo semelhante, quando aágua ou vapor de água é descrito aqui como um componente de várioslíquidos de processo, gases ou correntes, é sem relação se a água ésubproduto água da oxidação em fase líquida, deliberadamente adiciona-da no processo ou ambos a menos que de outra forma estabelecido ouclaro dentro do contexto.

O produto de reação ácido carboxílico aromático em pasta oudissolvido em uma parte da mistura de reação líquida a partir da oxida-ção em fase líquida pode ser tratado usando técnicas convencionais pararecuperar o produto da reação ácido carboxílico aromático contido namesma. Tipicamente, o produto e os subprodutos de ácido carboxílicoaromáticos do material de alimentação aromático para oxidação empasta, dissolvido ou em pasta e dissolvido na mistura de reação sãoremovidos da zona de reação usada para a reação em fase líquida erecuperados por técnicas apropriadas. Assim, a oxidação em fase líquidade acordo com o processo inventado pode compreender, em adição àetapa de reação de oxidação, uma etapa compreendendo a recuperaçãode uma mistura de reação de oxidação em fase líquida de um produtocontendo ácido carboxílico aromático e impurezas contendo subprodutosde reação. O produto é preferivelmente recuperado como um produtosólido.

O produto solúvel dissolvido no líquido pode ser recuperado porcristalização, a qual é usualmente efetuada por resfriamento e liberaçãoda pressão de uma pasta líquida ou solução de uma zona de reação deoxidação. O produto sólido em pasta no líquido e os sólidos cristalizadosa partir do líquido de reação ou de solventes de cristalização são conveni-entemente separados dos líquidos por centrifugação, filtração ou combi-nações dos mesmos. Os produtos sólidos recuperados do líquido dereação por essas técnicas compreendem ácido carboxílico aromático eimpurezas contendo subprodutos do material de alimentação aromático.O líquido permanecendo após a recuperação do produto sólido da mistu-ra de reação líquida, também referido como licor-mãe da oxidação,compreende solvente ácido monocarboxílico, água, catalisador e promo-tor, subprodutos solúveis da oxidação em fase líquida e impurezas quepodem estar presentes tais como das correntes de reciclo. O licor-mãenormalmente também contém quantidades menores de ácido carboxílicoaromático e produtos de oxidação parciais ou intermediários do materialde alimentação aromático permanecendo não recuperados do líquido. Olicor-mãe é preferivelmente retornado pelo menos em parte para a zonade reação de pelo menos uma oxidação em fase líquida de forma que oscomponentes do mesmo que são úteis na reação da fase líquida, tal comoo catalisador, promotor, solvente e subprodutos convertíveis a ácidocarboxílico aromático pretendido são reusados.

Em modalidades preferidas da invenção, uma mistura de reaçãoem fase líquida da oxidação contendo ácido carboxílico aromático esubprodutos da reação de oxidação em fase líquida é recuperada dolíquido por cristalização em um ou mais estágios, tal como um vaso decristalização único ou uma série de vasos de cristalização, com reduçõesseqüenciais na temperatura e pressão do estágio prévio para estágiosposteriores para aumentar a recuperação do produto. A cristalização emdois a quatro estágios, por exemplo, de uma temperatura de reação deoxidação na faixa de cerca de 140 a cerca de 250°C e pressão na faixa decerca de 5 a cerca de 40 kg/cm2 relativa para uma temperatura decristalização final na faixa de cerca de IlOa cerca de 150°C e pressão deambiente a de cerca de 3 kg/cm2, porporciona substancial cristalizaçãodo produto ácido aromático sólido. O licor-mãe separado do produtosólido por cristalização pode ser retornado para a reação em fase líquidacomo descrito acima. O calor é removido dos vasos usados para cristali-zação pela remoção de uma fase gasosa formada como resultado do"flash" ou outro abaixamento de pressão do líquido da reação, com a fasevapor removida de um ou mais estágios preferivelmente condensada e,diretamente ou indiretamente, através de um ou mais estágios de recupe-ração adicionais, como discutido abaixo, retornado pelo menos em partepara a zona de reação para uso na oxidação em fase líquida.

O produto sólido recuperado a partir da oxidação em fase líquida,tipicamente contendo ácido carboxílico aromático e impurezas contendosubprodutos de oxidação tais como produtos de oxidação intermediáriosdo material de alimentação aromático, pode ser separado a partir dolicor-mãe da oxidação do líquido resultante da recuperação do produtosólido por qualquer técnica apropriada. Os exemplos incluem centrifuga-ção, flltração à vácuo, flltração sob pressão e flltração usando filtros decorreia. O produto sólido resultante é preferivelmente lavado após aseparação com líquido contendo água tal como água pura ou um líquidode lavagem contendo quantidades menores de solvente ácido monocarbo-xílico, catalisador, alimentação aromática, subprodutos de oxidação oucombinações dos mesmos que podem ser beneficamente reciclados para aoxidação, ou diretamente ou combinado com outros líquidos tal como oreciclo do licor-mãe da oxidação ou outros líquidos retornados para azona de reação. A separação do ácido carboxílico aromático impuro sólidorecuperado de um licor-mãe da oxidação e a lavagem do produto sólidopodem ser convenientemente efetuados pela flltração com troca desolvente sob pressão usando filtros de pressão tais como são revelados naPatente US 5.6679.8464 e na Patente US 5.200.557. Um dispositivo deflltração preferido para tais separações é um filtro Fest BHS, conformedescrito mais completamente na Patente US 5.200.557. O licor-mãe e oslíquidos de lavagem removidos da torta filtrada podem ser transferidosdiretamente ou indiretamente para a oxidação em fase líquida. A flltraçãoe lavagem do produto sólido em múltiplos estágios e com líquidos delavagem com pureza aumentada, por exemplo, líquidos removidos datorta do filtro em estágios a montante como líquido de lavagem emestágios prévios podem fornecer benefícios adicionais pela concentraçãode solvente ácido monocarboxílico deslocado dos sólidos filtrados pararetornar para a oxidação. Em uma modalidade mais específica, a tortafiltrada úmida com líquido de lavagem resultante de tal dispositivo deflltração por deslocamento é direcionada para um estágio de lavagemfinal para um estágio de secagem onde ele é opcionalmente contatadocom gás inerte, tipicamente sob pressão leve a moderada, para remoçãosubstancial de líquido residual da torta. Após a lavagem e substancialremoção do líquido de lavagem do produto sólido contendo ácido aromá-tico e subprodutos, o sólido resultante pode ser seco e direcionado paraarmazenagem e outras etapas, as quais podem incluem a preparação deuma solução de reação para purificação do produto sólido. Preferivelmen-te, os níveis de solvente ácido monocarboxílico residuais no produtosólido direcionado para a purificação são de cerca de 5.000 partes pormilhão em peso (ppm em peso) ou menos. O produto sólido pode ser secocom uma corrente de fluxo de nitrogênio ou outro gás inerte para reduziros níveis de solvente residual.

Além do produto de reação ácido carboxílico aromático formado nareação em fase líquida de uma etapa de oxidação de acordo com o pro-cesso inventado, é gerada uma fase vapor a alta pressão, contendosolvente ácido monocarboxílico e água e usualmente também contendosubprodutos da oxidação em fase líquida e material de alimentaçãoaromático não reagido e gás oxigênio e, se presentes, componentesinertes da fonte de oxigênio, conforme descrito acima. A temperatura epressão da fase vapor presente na zona de reação correspondem acondições da reação em fase líquida. Uma etapa de tratamento do gásliberado de acordo com a invenção é usada para recuperação de energia,materiais e combinações dos mesmos.

Uma etapa de tratamento de gás liberado do processo inventadocompreende substancialmente a separação dos vapores de solvente ácidomonocarboxílico e água de uma corrente compreendendo uma fase vapora alta pressão que é removida de pelo menos uma etapa de oxidação emfase líquida de forma que pelo menos uma fase líquida rica em solventeácido monocarboxílico e pelo menos um gás a alta pressão contendo águae tipicamente também contendo material de alimentação não reagido,subprodutos da reação, oxigênio e uma quantidade menor de solventeácido monocarboxílico são formados e condensados diretamente do gás aalta pressão como um líquido condensado contendo água e substancial-mente livre de impurezas orgânicas tais como um solvente ácido mono-carboxílico, material de alimentação aromático não reagido para a oxida-ção em fase líquida e subprodutos de oxidação do material de alimenta-ção. A separação é conduzida com a fase vapor a alta pressão a umatemperatura e sob pressão não substancialmente menor do que a tempe-ratura e pressão da fase vapor na etapa de oxidação em fase líquida daqual a fase vapor é removida. O tratamento do gás liberado preferivel-mente compreende etapas que compreendem a transferência de uma fasevapor a alta pressão de pelo menos uma etapa de oxidação em faselíquida como descrita acima contendo solvente ácido monocarboxílico eágua gasosa e usualmente também contendo material de alimentação nareagido, oxigênio e subprodutos da etapa de oxidação para uma zona deseparação suprida com líquido refluxado e capaz de substancialmenteseparar o solvente ácido monocarboxílico e água na fase vapor a altapressão, substancialmente separando solvente ácido monocarboxílico eágua na fase vapor a alta pressão na zona de separação a elevada tempe-ratura e pressão em uma fase líquida, a qual é rica em solvente ácidomonocarboxílico, pobre em água e pode também compreender componen-tes da fase vapor a alta pressão menos voláteis do que o solvente ácidomonocarboxílico, e um gás a alta pressão substancialmente contendovapor de água e substancialmente livre de solvente ácido monocarboxílicoe outras impurezas orgânicas tais como materiais de alimentação aromá-ticos não reagidos e seus subprodutos de oxidação, transferência do gása alta pressão removido do dispositivo de separação para uma zona decondensação para condensar a partir do gás a alta pressão um conden-sado líquido contendo água substancialmente livre impurezas orgânicas.A condensação preferivelmente é conduzida pela transferência de calorentre o gás a alta pressão e um fluido trocador de calor.

Com maiores detalhes, a separação de acordo com uma etapa detratamento de gás liberado de acordo com a invenção compreendedirecionar uma fase vapor a alta pressão removida do vaso de reaçãousado para a oxidação em fase líquida para uma zona de separação que écapaz de operar com a fase vapor a lata temperatura e pressão parasubstancialmente separar água e solvente ácido monocarboxílico na fasevapor. A fase vapor a alta pressão pode ser transferida de uma zona dereação de uma oxidação em fase líquida para a zona de separação dire-tamente, quando então um dispositivo de separação é montado direta-mente ou em associação próxima com um vaso de reação de oxidação ououtra zona de reação, ou indiretamente, por exemplo, por meio de condu-tos apropriados, válvulas, bombas e semelhantes para efetuar a transfe-rência. Uma parte menor da fase vapor a alta pressão e alta temperaturada oxidação em fase líquida pode ser direcionada para outros usos, talcomo geração de vapor a alta pressão ou fluido trocador de calor. Preferi-velmente, a fase vapor transferida para o dispositivo de separação per-manece com temperatura e pressão altas o suficiente de forma que oconteúdo de energia da fase vapor entrando no dispositivo de separação épelo menos substancialmente retido e a fase vapor fornece suficientecalor para separação em contato com o líquido refluxado suprido à zonade separação. Com maior preferência, a transferência da fase vapor paraa zona de separação é realizada pela passagem direta da zona de reaçãoou através de tubulação que suporta a pressão apropriada tal que atemperatura da fase vapor entrando na zona de separação não é mais doque 10°C mais fria do que a temperatura de reação na oxidação em faselíquida e pressão da fase vapor entrando na zona de separação não émais do que cerca de 3 kg/cm2 menos do que a pressão na oxidação emfase líquida. A zona de separação também é projetada para operação aalta temperatura e pressão, e preferivelmente a temperaturas e pressõesnão substancialmente menores do que a temperatura e pressão da fasevapor a alta pressão presente na zona de reação para evitar a perda deconteúdo de energia da fase vapor a partir da zona de reação. Com maiorpreferência, a zona de separação é projetada para tratar a fase de vaporsob pressão de pelo menos cerca de 80%, com maior preferência, pelomenos cerca de 90% e, ainda com maior preferência, pelo menos cerca de95% da pressão d com maior preferência, pelo menos cerca de 90% aaproximadamente 110% da classificação do vaso de reação de oxidaçãoou A zona de separação preferivelmente é capaz de substancialmenteseparar vapores de solvente ácido monocarboxílico e de água na fasevapor a alta pressão introduzida para a separação de tal forma que umgás a alta pressão resultante da separação contem não mais do cerca de10% e, com maior preferência, não mais do que cerca de 5% do teor desolvente ácido monocarboxílico da fase vapor introduzida na zona deseparação. Com maior preferência, o teor de solvente ácido monocarboxí-Iico do efluente gasoso a alta pressão da separação não é mais do quecerca de 2% e, ainda com maior preferência, não mais do que cerca de1%, do teor de solvente ácido monocarboxílico da fase vapor introduzidana zona de separação.

A zona de separação para tratamento do gás liberado de acordocom a invenção pode compreender qualquer dispositivo apropriado parasubstancialmente separar solvente ácido monocarboxílico e água na fasevapor a alta temperatura e pressão removida da oxidação em fase líquidaem um fluxo de fase vapor através do dispositivo a alta pressão e tempe-ratura para obter uma fase líquida rica em solvente ácido monocarboxíli-co e um gás pressurizado contendo água, como descrito acima. Osdispositivos de separação preferidos são várias colunas ou torres, fre-qüentemente referidas como colunas e torres de destilação, torres dedesidratação, colunas retificadoras, colunas para remoção de água edispositivos de separação de alta eficiência, que são projetados paracontato entre as fases gás e líquida fluindo através dos mesmos paratransferência de massa entre as fases em uma pluralidade de estágios deequilíbrio teóricos, também algumas vezes referidos como "pratos teóri-cos", de forma que a fase gás é separada ou repartida em frações comvárias faixas de ebulição de tal forma que uma fase líquida rica em pelomenos um componente de ebulição mais alto, tal como o solvente ácidomonocarboxílico no processo inventado, condensa a partir da fase vapordeixando um gás substancialmente esgotado desse componente deebulição mais alto e contendo uma ou mais espécies de ebulição meno-res, tal como a água da fase vapor de oxidação no processo inventado. Atemperatura da fase vapor a alta pressão removida da oxidação normal-mente é suficientemente alta de forma que não exista a necessidade decapacidade de nova ebulição além daquela fornecida pela reação deoxidação em fase líquida. É preferível o fluxo das fases gás e líquido emcontracorrente, tal como pela introdução de uma fase gás na parte maisbaixa do dispositivo e líquido refluxado na parte superior, para promovero contato entre as fase gás e líquido no dispositivo de separação. Ocontato também é promovido pela estrutura interna fornecendo superfíciepara contato líquido-gás.

A zona de separação de acordo com a invenção pode compreenderum dispositivo único ou dispositivos múltiplos, tais como torres, colunasou outras estruturas, em série. Quando usando dois ou mais dispositivosem série, eles são configurados, e suas entradas e saídas respectivas secomunicam de forma que a fase vapor a alta pressão removida do vaso dereação de oxidação flui em fluxo de fase vapor através da série comseparação no local de água e ácido monocarboxílico Ci-8 no vapor a altapressão e fluxo reverso de líquido, incluindo refluxo e líquido rico emsolvente ácido monocarboxílico separado da fase vapor a alta pressão,dentro ou dentre dispositivos de forma que o líquido rico em solventeácido monocarboxílico, mas pobre em água pode ser retirado, preferivel-mente de um primeiro dispositivo na série e um gás a alta pressão daseparação contendo vapor de água e substancialmente livre de impurezasorgânicas podem ser removidas, preferivelmente do último dispositivo emsérie.

A fase vapor removida da zona de reação de oxidação em faselíquida é direcionada para a zona de separação mantida sob condiçõestais que a temperatura e pressão da fase vapor introduzida no dispositivonão são substancialmente reduzidas em relação à temperatura e pressãode entrada como descrito acima. As temperaturas da fase vapor na zonade separação preferivelmente variam de cerca de 140 a cerca de 200°C e,com maior preferência, de cerca de 160 a cerca de 185°C. As pressões decerca de 5 a cerca de 40 kg/cm2 são preferidas, com cerca de 10 a cercade 20 kg/cm2 sendo de maior preferência.

O líquido refluxado contendo água é suprido em contato com ovapor a alta pressão na zona de separação. Qualquer fonte apropriada delíquido contendo água e substancialmente livre de impurezas detrimen-tais para a separação pode ser utilizada. As fontes preferidas de líquidorefluxado incluem líquidos condensados dos gases a alta pressão removi-dos das zonas de separação e/ou condensação de acordo com o processoinventado. Em outra modalidade preferida descrita aqui mais completa-mente, o licor-mãe da purificação obtido na recuperação do produtoácido carboxílico aromático purificado de pelo menos uma mistura dereação de líquido de purificação é direcionado para separação de formaque o refluxo para a separação compreende o licor-mãe da purificação.

Com maior preferência, o líquido refluxado para a separação compreendetal licor-mãe da purificação e líquido contendo água condensada dosgases a alta pressão removidos das zonas de separação e/ou condensa-ção de acordo com a invenção, o qual pode ser suprido para a separaçãoindividualmente ou combinado em uma ou mais correntes individuais.

O líquido refluxado é preferivelmente suprido a uma taxa e tempe-ratura efetivas para retirar o calor da reação de oxidação em fase líquidatransferida para a zona de separação na fase vapor da oxidação. Quandoa zona de separação é acoplada ao vaso de reação a partir da oxidaçãoem fase líquida para substancialmente transferência direta da fase vapora partir da oxidação para a separação, o vaso de reação funciona comoum re-evaporador. Nessas modalidades, a taxa na qual o refluxo líquido ésuprida para a zona de separação é convenientemente expresso comopeso de líquido fornecido para a zona com relação ao peso do material dealimentação aromático introduzido na oxidação em fase líquida. Preferi-velmente, o refluxo líquido fornecido para zona de separação de acordocom o processo inventado está a uma temperatura na faixa de cerca de120 a aproximadamente 170°C e, com maior preferência, de cerca de 130a cerca de 160°C. A essas temperaturas, o líquido preferivelmente éfornecido para a separação a uma taxa de cerca de 4 a cerca de 5 pesosde líquido por peso de precursor aromático introduzido na oxidação emfase líquida.

Os vapores de água e solvente ácido monocarboxílico contidos nacorrente de vapor a alta pressão removidos de uma etapa de oxidação emfase líquida e introduzidos na zona de separação são separados de formaque uma fase líquida rica em solvente ácido monocarboxílico a qual épobre me água condensa da corrente vapor a alta pressão e um gás a altapressão contendo água e substancialmente depletada do solvente ecomponentes de ebulição maiores permanecem. A fase líquida separadapreferivelmente compreende pelo menos cerca de 60% em peso de solven-te ácido monocarboxílico e não mais do que cerca de 35% em peso deágua. Com maior preferência, o teor de água da fase líquida separada écerca de 15 a cerca de 30% em peso. A corrente líquida da separaçãotipicamente também contém quantidades menores de impurezas maispesadas, tal como quantidades menores de produto ácido carboxílicoaromático e subprodutos de oxidação parciais ou intermediários domaterial de alimentação aromático, tal como ácido benzóico e, dependen-do do precursor aromático usado na oxidação, ácido m-tolúico e/ou ácidop-tolúico, e pode também incluir outros componentes, tais como metaiscatalisadores e subprodutos de oxidação hidrogenados introduzidos dascorrentes recicladas, por exemplo, para oxidação ou como líquido derefluxo para a separação, de outras etapas do processo. O teor de taiscomponentes mais pesados preferivelmente não é mais do que cerca de1% em peso.

A fase líquida rica em solvente ácido monocarboxílico condensadada fase vapor na zona de separação é uma fonte valiosa de solvente paraa oxidação em fase líquida. Como descrito acima, ela também podeincluir subprodutos da oxidação do material de alimentação aromático eoutros componentes apropriados para serem retornados para a oxidaçãoe convertidos ao ácido carboxílico aromático pretendido. Outros usosapropriados para o condensado líquido incluem líquidos de lavagem parafiltros à vácuo giratórios ou outros dispositivos usados nas separaçõessólido-líquido dos produtos sólidos recuperados de uma oxidação em faselíquida a partir do licor-mãe da oxidação ou solventes de cristalização efazer parte em depuradores de gás, tal como depuradores de secagem naoxidação se usados no processo. Numa modalidade preferida do processoinventado, pelo menos uma parte e, com maior preferência, todo ousubstancialmente todo o condensado da fase líquida separada da fasevapor a alta pressão introduzida na zona de separação é retornado para aoxidação em fase líquida, seja diretamente para um vaso de reação oupara vasos de controle usados para suprir solvente para ser utilizado nazona de reação. Nessas realizações, água e solvente ácido monocarboxíli-co na fase vapor a alta pressão introduzidos na zona de separação sãopreferivelmente separados de forma que a fase líquida resultante daseparação contenha cerca de 15 a cerca de 30% em peso de água e, commaior preferência, de forma que o teor de água do líquido separado juntocom a água retornada para a oxidação em outras correntes líquidas doprocesso são substancialmente balanceadas com vapor de água removidoda oxidação na fase vapor situada na parte superior a alta pressão e águalíquida removida da oxidação para recuperação e separação do produtoácido carboxílico aromático da oxidação.

O gás a alta pressão resultante da separação compreende umvolume substancial de água e é relativamente livre de solvente ácidomonocarboxílico. Preferivelmente o gás compreende pelo menos cerca de55% em volume, e, com maior preferência, pelo menos cerca de 65% emvolume de água. O teor de solvente ácido monocarboxílico do gás égeralmente menor do que 5 e, com maior preferência, menor do que cercade 3% em peso. Tipicamente, o gás pressurizado também contém materi-al de alimentação aromático não reagido e subprodutos da oxidação emfase líquida, tipicamente em quantidades variando até cerca de 1% empeso. O teor de gás oxigênio no gás pressurizado da separação tipicamen-te varia até cerca de 4% em volume, preferivelmente de cerca de 1 a cercade 4% em volume. Os componentes gases inertes da fonte de oxigênio, osquais tipicamente incluem nitrogênio e óxidos de carbono, podem consti-tuir até cerca de 45% em volume do gás pressurizado; quando se usa arcomo uma fonte de oxigênio gasoso, o teor de nitrogênio do gás pressuri-zado tipicamente varia de cerca de 30 a cerca de 40% em volume.

Geralmente, a pressão do gás resultante da separação é até cercade 1 kg/cm2 relativa menor do que a pressão na reação de oxidação emfase líquida. A temperatura do gás a alta pressão da separação é atécerca de 20°C menor do que a temperatura da reação da oxidação emfase líquida, e preferivelmente cerca de 5°C a cerca de 15°C menor do quea temperatura de reação de oxidação. Preferivelmente, o gás a altapressão da separação está em uma temperatura maior do que cerca de250°C, com maior preferência, maior do que cerca de 230°C. A pressãodo gás pressurizado permanecendo após a separação é cerca de 4 a cercade 40 kg/cm2 relativa.

O gás a alta pressão removido da zona de separação após substan-cial separação da água e solvente ácido monocarboxílico na fase vapor aalta pressão da oxidação é direcionado continuamente para a zona decondensação para condensação do gás a um líquido condensado conten-do água substancialmente livre de impurezas orgânicas tais como umsolvente ácido monocarboxílico e subprodutos do material de alimentaçãoaromáticos solvente da oxidação. A zona de condensação pode compre-ender qualquer meio efetivo para condensar água substancialmenteisenta de impurezas do gás a alta pressão introduzido na zona de con-densação. Preferivelmente, ela inclui um ou mais condensadores ou meiode troca de calor efetivo para providenciar transferência de calor indiretaentre o gás a alta pressão e um material de absorção de calor, e preferi-velmente um fluido trocador de calor. Um dispositivo único ou umapluralidade de dispositivos em série podem ser empregados. Os trocado-res de calor casco e tubo e condensadores do tipo "kettle" são exemplosde dispositivos preferidos. Preferivelmente, todo ou substancialmentetodo o gás a alta pressão da separação é direcionado para a zona decondensação para permitir recuperação substancial de ambas energia emateriais do mesmo. O resfriamento preferivelmente é conduzido sobcondições de forma que um gás de exaustão da zona de condensação sobpressão não substancialmente reduzido daquele gás a alta pressãointroduzido na zona de condensação permanece após a condensação docondensado líquido e é retirado do meio de condensação. Aquele gás deexaustão da zona de condensação pressurizado compreende componen-tes não condensáveis do gás a alta pressão da zona de separação, sub-produtos de reação gasosos e quantidades menores de material dealimentação aromático e, com maior preferência, está a uma temperaturade cerca de 50 a cerca de 150°C e sob pressão que não é mais do quecerca de 3 kg/cm2 menor do que a pressão de entrada de gás na zona decondensação. Com maior preferência, o diferencial de pressão entre umgás removido do dispositivo de separação e o gás de exaustão da zona decondensação após condensação do condensado líquido é cerca de 2kg/cm2 ou menos e, com maior preferência, cerca de 0,5 a cerca de 1kg/cm2.

O resfriamento do gás a alta pressão pela troca de calor com ummaterial de absorção de calor na zona de condensação também servepara aquecer o material de absorção de calor. O material de absorção decalor preferivelmente ê um fluido de absorção de calor, e, com maiorpreferência, água. Quando usando água como fluido trocador de calor, atroca de calor com o gás a alta pressão da separação converte a água avapor o qual pode ser direcionado para outras partes do processo inven-tado para aquecer ou para usos fora do processo. De modo semelhante, atroca de calor entre o gás pressurizado e líquido de outras etapas deprocesso pode ser usada para aquecer tais líquidos. Em uma modalidadepreferida do processo inventado, a troca de calor entre o gás a altapressão da zona de separação introduzida na zona de condensação e ofluido trocador de calor contendo água é conduzida em uma série detrocadores de calor operados a temperaturas sucessivamente mais friasde forma que vapor a diferentes pressões é gerado da água de troca decalor.

O vapor a diferentes pressões é preferivelmente direcionado parauma ou mais etapas de processo na qual vapor sob pressão correspon-dente ou pressões é útil para aquecimento, enquanto líquido condensadocontendo água em temperaturas sucessivamente mais baixas é gerado dogás pressurizado.

A energia pode ser recuperada a partir do gás de exaustão da zonade condensação na forma de calor, na forma de trabalho ou como ambos.A recuperação de energia como calor para o processo pode reduzir oconsumo de combustível que de outra forma seria necessário para gerarcalor para o processo. A energia recuperada como trabalho pode serconvertida em eletricidade para uso no processo, desta forma reduzindo oconsumo de eletricidade de fontes externas se usada no processo.

Embora modalidades preferidas da invenção compreendam acondensação de todo ou substancialmente todo gás a alta pressãotransferido para a zona de condensação, em algumas realizações dainvenção, a condensação do gás a alta pressão removido da zona deseparação é conduzida pela extração de energia sob a forma de calor dogás de forma que apenas uma parte do teor de água do gás é condensa-da. A efetividade do trocado r de calor como um método de recuperaçãode energia diminui quando incrementos adicionais de água são conden-sados. De acordo, a condensação parcial pode ser usada nas realizaçõesda invenção para aumentar a recuperação de energia total, emborausualmente com recuperação de materiais mais baixos do que em outrasrealizações, ao se evitar a faixa em que a eficácia da troca de calor ésubstancialmente reduzida. A condensação parcial permite a recuperaçãode um condensado líquido contendo substancialmente água pura combaixo teor de impurezas orgânicas e recuperação da energia sob a formade calor transferida para o fluido trocador de calor no resfriamento dogás a alta pressão para condensar o condensado líquido, enquantotambém deixa água não condensada em um gás de exaustão da zona decondensação a alta pressão para ainda recuperar energia na forma detrabalho.

Em realizações da invenção em que o gás a alta pressão direciona-do para a zona de condensação está sujeito a condensação de forma queseus componentes condensáveis não são completamente condensados, acondensação parcial é preferivelmente conduzida de forma que cerca de50 a cerca de 85% do teor de água do gás a alta pressão da entrada paraa zona de condensação é condensado. Com maior preferência, nessasrealizações, cerca de 70 a cerca de 80% do teor de água do gás pressuri-zado é removido pela condensação. O gás de exaustão nessas modalida-des é apropriado para extração de energia na forma de calor, tal como portroca de calor, com um trabalho, tal como com um expansor.

De acordo com outras realizações da invenção, todo ou substanci-almente todo o gás a alta pressão da separação de ácido monocarboxílicoe água na fase vapor a alta pressão da oxidação é condensado pela trocade calor com um fluido de absorção de calor. A condensação de todos ousubstancialmente todos os componentes condensáveis do gás a altapressão da separação reduz o fluxo volumétrico de gás permanecendoapós a condensação para subseqüentes etapas de processamento epermite o uso de metais com apenas baixa ou moderada resistência àcorrosão, tal como aço inox, aços médios ou aços duplex, como alternati-vas para os metais ou ligas altamente resistentes à corrosão, mais carosem equipamentos para subseqüentes etapas de tratamento do gásliberado que podem ser incluídas no processo. A condensação substanci-almente completa dos componentes condensáveis de um gás a altapressão removido da separação também aumenta o volume de condensa-do líquido contendo água substancialmente livre de impurezas orgânicasgeradas de acordo com o processo inventado e pode facilitar a recupera-ção aumentada de material de alimentação aromático e solvente ácidomonocarboxílico ou subprodutos de oxidação em fase líquida dos mes-mos permanecendo como gases não condensados restantes após acondensação.

A condensação pode ser conduzida numa etapa única. Ela tambémpode ser conduzida em múltiplas etapas nas quais a corrente de gáscompreendendo gás a alta pressão removido da zona de separação éresfriado para uma primeira temperatura em um primeiro estágio paraproduzir um líquido condenado em primeiro estágio e uma parte nãocondensada do gás o qual é subseqüentemente condensado em umatemperatura mais baixa em um segundo estágio para fornecer um líquidocondensado no segundo estágio e uma parte não condensada do gásintroduzido no segundo estágio, e opcionalmente um ou mais estágiosadicionais nos quais uma parte não condensada de gás do estágio prévioé condensado em uma temperatura mais baixa do que no estágio préviopara formar um condensado líquido e uma parte gasosa não condensadarestante. A troca de calor entre o gás pressurizado e as partes nãocondensadas dos mesmos nos condensadores em estágio fornece o fluidode troca de calor em diferentes temperaturas ou pressões, por exemplo,vapor com pressão moderada e baixa, o qual pode ser usado para aque-cer outras etapas do processo ou fora do processo. Em realizaçõespreferidas da invenção, dois ou mais níveis de vapor são produzidos pelarecuperação de energia, que é convenientemente efetuada usando umcondensador ou outra turbina de vapor a baixa pressão. Nessas modali-dades, o condensado líquido removido a diferentes temperaturas pode serdirecionado para outros usos no processo com temperaturas correspon-dentes, desta forma evitando-se aquecimento ou resfriamento adicionaldas partes de condensado e, em alguns casos, aumento limitante decertas impurezas nas etapas em que os líquidos condensados são reci-clados. Por exemplo, os líquidos condensados removidos em temperaturana faixa de cerca de 90 a cerca de 130°C podem ser direcionados prefe-rencialmente para uso em uma ou mais etapas de um processo depurificação tal como mistura de ácido carboxílico aromático impuro emlíquido contendo água para formar uma solução de reação de purificaçãoou como solvente de cristalização para produtos ácidos carboxílicosaromáticos purificados. Líquidos condensados recuperados em tempera-turas mais altas, por exemplo, na faixa de cerca de 130 a cerca de 160°C,são bem apropriados, com pouca ou nenhuma entrada de calor adicional,como refluxo para separação como tal ou em combinação com líquidosaquosos de outras etapas do processo tal como licor-mãe restante após arecuperação e/ou separação de ácido carboxílico aromático purificado emuma etapa de purificação. Esses líquidos condensados a alta temperaturapodem proporcionar benefícios adicionais quando usados como refluxopara a separação devido aos seus baixos teores de componentes leves,tais como álcoois mais baixos e ésteres do solvente ácido monocarboxílicodos mesmos que são gerados como subprodutos de solvente em oxidaçãoem fase líquida e tendem a condensar em concentrações maiores emlíquidos condensados em temperaturas mais baixas. Os condensados atemperatura mais baixas, por exemplo, aqueles na faixa de cerca de 60 acerca de 90°C, são também bem apropriados para usos de condensadosquentes tais como líquidos de lavagem para separações de produto elíquidos de descarga de selagem em oxidação em fase líquida, purificaçãoou ambos, e ainda condensado mais frio, por exemplo, na faixa de cercade 40 a cerca de 50°C, para usos de condensados frios tais como lavado-res de depuradores de gás. Embora a condensação a temperaturasdiferentes tais que o condensado líquido possa ser direcionado paraoutros usos no processo com temperaturas compatíveis porporcioneopções para gerenciamento de energia favoráveis no processo inventado,será observado que partes ou correntes de condensado líquido condensa-do em temperaturas maiores ou menores do que podem ser necessáriasou preferidas para uso em outras etapas podem ser resfriadas ou aqueci-das como possa ser desejável, por exemplo, por troca de calor para usoem tais outras etapas.

O gás de exaustão a partir da zona de condensação está sobpressão e, embora substancialmente isento de vapor de água de acordocom modalidades preferidas da invenção, pode reter uma parte da águado gás pressurizado da separação dependendo da extensão da condensa-ção na etapa de condensação. Além disso, para esse vapor de água naforma em que possa estar presente no gás de exaustão, o gás podecompreender componentes não condensáveis do gás liberado da oxidaçãoem fase líquida, tal como oxigênio não reagido da oxidação, nitrogênio,óxidos de carbono e outros componentes gases inertes se presentes nafonte de oxigênio para oxidação e óxidos de carbono e menores quantida-des de outros subprodutos de oxidação do material de alimentação e dosolvente ácido monocarboxílico, material de alimentação não reagido etraços de solvente ácido monocarboxílico do gás liberado não removidoem outras etapas. Mesmo quando é substancialmente condensada águade modo completo no gás de exaustão no líquido condensado, de formaque o gás de exaustão não condensado permanecendo após a condensa-ção é substancialmente isento de água, a pressão do gás de exaustão étambém suficientemente alta e, especialmente quando a fonte de oxigêniogasoso para oxidação em fase líquida é ar ou outra mistura gasosa comteor significativo de gás inerte de forma que a fase vapor removida daoxidação e, por sua vez, gases pressurizados das zonas de separação econdensação contêm substancial teor de gás inerte, o volume do gás deexaustão da zona de condensação é tal que ele pode ser uma fonte útilpara recuperar energia.

De acordo com algumas realizações da invenção, a energia érecuperada do gás de exaustão pressurizado da condensação. Preferivel-mente, a energia é recuperada em forma de trabalho. Nestas realizações,uma corrente de gás pressurizado compreendendo gás de exaustão dazona de condensação é transferida, direta ou indiretamente, para umdispositivo para recuperação de energia como trabalho. Um dispositivo derecuperação de energia preferido é um expansor ou equipamento similaradaptado para receber um fluxo de gás sob pressão e equipado comlâminas capazes de serem giradas pelo gás fluindo, desta forma gerandotrabalho útil em outras etapas do processo ou fora do processo e um gásresfriado sob pressão reduzida. O trabalho extraído do gás pressurizadopode ser usado, por exemplo, para gerar eletricidade usando um geradorou para operar um compressor usado para comprimir ar ou fontes deoxigênio gasoso usado na oxidação em fase líquida ou outro equipamentorequerendo trabalho mecânico. Tal energia extraída pode ser usada emqualquer lugar do processo ou em outros processos. Alternativamente,ela pode ser armazenada ou entregue a um acumulador elétrico paratransmissão para outras localizações. O gás de exaustão restante após arecuperação de energia como trabalho pode ser ventilado, preferivelmenteapós ser sujeito a tratamentos adicionais, por exemplo, condensaçãopara remover água se presente em quantidades apreciáveis no gás deexaustão da zona de condensação e depurador cáustico para removerbromo ou outros componentes que podem ser indesejáveis para a libera-ção atmosférica. Se pretendido, a recuperação de energia pode serconduzida após depuração ou tratamento de gás de outra forma pararemoção dos componentes corrosivos. A remoção dos componentescorrosivos antes da recuperação da energia pode ser benéfica ao permitirque sejam construídos componentes internos de um expansor ou outrodispositivo de recuperação de energia a partir de materiais menos resis-tentes à corrosão do que de outra forma poderia ser preferido; todavia, otratamento para remoção de tais componentes pode também reduzir arecuperação de energia do gás.

Como alternativa para a recuperação de energia de um gás deexaustão a alta pressão de uma zona de condensação ou, com maiorpreferência, como uma etapa adicional precedendo a recuperação deenergia na forma de trabalho como descrito acima, o gás de exaustão dacondensação pode ser tratado para remoção de compostos combustíveisorgânicos e outros e componentes corrosivos. Esses tratamentos, emalgumas realizações, são particularmente úteis para recuperar quantida-des menores de material de alimentação aromático não reagido e produ-tos de reação do solvente ácido monocarboxílico da oxidação que podepermanecer no gás de exaustão. Em realizações da invenção em que acondensação do gás a alta pressão da separação inclui um ou maiscondensações a uma temperatura baixa o bastante que a água no gás ésubstancialmente, e preferivelmente pelo menos cerca de 80%, conden-sada e impurezas voláteis tais como produtos de reação álcoois inferiorese ésteres do solvente ácido monocarboxílico são substancialmente retidosem uma fase gás de exaustão não condensada que é resfriada suficien-temente, preferivelmente a uma temperatura na faixa de cerca de 40 acerca de 90°C, tratamento para recuperação de tais impurezas é facilita-do por que o gás de exaustão não condensado da condensação é resfriadoo bastante para uso de agentes de depuração líquida para recuperação.

Em outras realizações, o tratamento é benéfico para reduzir ou eliminarespécies orgânicas tais como tal material de alimentação não reagido esubprodutos de solvente se não removidos de outra forma, bem comosubprodutos da reação de alquil brometos corrosivos das oxidações emfase líquida em que é usada uma fonte de bromo como promotor para ocatalisador da oxidação em fase líquida e efetuada sobre uma fase vapora alta pressão gerada na oxidação em fase líquida e, por sua vez, no gás aalta pressão removido da separação e gás de exaustão removido dacondensação. Será observado que esses tratamentos podem afetar aquantidade de energia recuperável do gás de exaustão após condensação.

De acordo, em realizações da invenção nas quais o gás de exaustão dazona de condensação é tratado antes da recuperação da energia na formade trabalho, tratamentos preferidos são conduzidos sem substancialperda de pressão ou volume do gás. Quando o gás de exaustão da zonade condensação tem apreciável teor de água é também preferido quequalquer tratamento seja conduzido sem apreciável condensação de águado gás ou resfriado em tal extensão que a recuperação de energia naforma de trabalho resulta em significativa condensação de água. Nessasmodalidades, pode ser benéfico o pré-aquecimento do gás tratado antesda recuperação da energia.

Em realizações da invenção compreendendo tratar um gás deexaustão pressurizado da condensação para remoção de material dealimentação não reagido e subprodutos de solvente gerados na oxidaçãoem fase líquida, tal como ésteres alquil inferiores do solvente ácidomonocarboxílico, o tratamento é benéfico ao permitir o retorno de taiscomponentes para a oxidação. O tratamento também pode reduzir apresença de tais impurezas nas correntes de reciclo do processo e níveisde equilíbrio em regime permanente das mesmas na operação global doprocesso. Gás não condensado sob pressão removido da condensaçãopode ser contatado, preferivelmente a uma temperatura de cerca de 35 acerca de 60°C, com o agente de depuração líquido para proporcionar umafase gasosa depurada com níveis reduzidos de material de alimentaçãoaromático, solvente ou subprodutos de solvente e um e um produtolíquido compreendendo o agente de depuração e enriquecido em pelomenos um do material de alimentação aromático não reagido, solventeácido monocarboxílico ou seus produtos de reação da oxidação em faselíquida tal como seus álcoois correspondentes e ésteres dos mesmos como solvente. O produto líquido é preferivelmente retornado para a zona dereação em uma etapa de oxidação em fase líquida. A depuração pode serefetuada usando qualquer dispositivo de depuração e agentes de depura-ção apropriados para contatar uma corrente de gás compreendendo o gásde exaustão da condensação a alta pressão para remover componentesvoláteis tal como material de alimentação não reagido, solvente ácidomonocarboxílico e/ou seus subprodutos da oxidação do gás em uma faselíquida. Colunas de absorção a alta pressão com estrutura interna, talcomo bandejas ou leitos empacotados, para promover o contato entregases a serem depurados e agente de depuração líquido são comumenteutilizadas. Agentes de depuração apropriados são materiais que sãolíquidos na temperatura do gás a ser depurado e nos quais os materiais aserem recuperados têm substancial solubilidade. Os exemplos incluemálcoois inferiores e ácidos carboxílicos Ci-8 tais como ácido acético, ácidopropiônico, ácido butírico e semelhantes. Um agente de depuraçãolíquido preferido é o ácido monocarboxílico usado como solvente para aoxidação em fase líquida e misturas do mesmo com água. Os agentes dedepuração apropriados, equipamento e uso dos mesmos para recupera-ção dos componentes do gás liberado da oxidação em fase líquida demateriais de alimentação aromáticos a ácidos carboxílicos aromáticos sãodescritos em detalhes adicionais na Patente US 6.143.925, que é aquiincorporada por referência.

O gás de exaustão do condensador pressurizado, com ou semtratamento prévio como depuração do material de alimentação nãoreagido ou subprodutos solventes como descrito acima, pode também sertratado para remover materiais corrosivos ou outros materiais combustí-veis. Embora possa ser empregado qualquer meio para tal remoção semsubstancial perda de pressão e volume do gás, o gás preferivelmente ésujeito a um processo de oxidação, e, com maior preferência, um proces-so de oxidação catalítica para remoção de componentes orgânicos,combustíveis e corrosivos. Esses tratamentos geralmente compreendemaquecer um gás não condensado sob pressão e compreendendo gás deexaustão sob pressão removido da condensação ou após depuração ououtro tratamento, e oxigênio gasoso em uma zona de combustão sobpressão não substancialmente menor do que do gás pressurizado e aelevada temperatura efetiva para oxidar componentes orgânicos, combus-tíveis e corrosivos a um gás menos corrosivo ou mais ambientalmentecompatível compreendendo dióxido de carbono e água. O aquecimentosob pressão com gás oxigênio preferivelmente é conduzido na presença deum catalisador de oxidação apropriado disposto dentro da zona decombustão de forma a não interromper o fluxo de gás pressurizadoatravés da mesma. O gás pressurizado pode opcionalmente estar sujeitoa pré-aquecimento antes da oxidação. O pré-aquecimento pode serefetuado por qualquer meio apropriado tal como pela troca de calor,injeção direta de vapor ou outro meio apropriado. Opcionalmente, otratamento de combustão pode também incluir a depuração de um gáspressurizado removido da combustão para remover materiais ácidos,inorgânicos tal como bromo e brometo de hidrogênio os quais são geradospela oxidação de brometos de alquil presentes no gás de exaustão docondensador quando uma fonte de bromo é usada para oxidação em faselíquida como notado acima.

Os catalisadores para a oxidação catalítica geralmente compreen-dem pelo menos um elemento do grupo de transição da Tabela Periódica(IUPAC). Os metais do grupo VIII são preferidos, com platina, paládio ecombinações dos mesmos e com um ou mais metais adjuvantes ouadicionais sendo especialmente preferidos. Esses metais catalisadorespodem ser usados em formas compósitas tais como óxidos. Tipicamente,os metais catalisadores são dispostos em um suporte ou material veículode mais baixa ou nenhuma atividade catalítica, mas com suficiente forçae estabilidade para suportar a alta temperatura e pressão do ambiente deoxidação da zona de combustão. Os materiais suporte de catalisadorapropriados incluem óxidos metálicos contendo um ou mais metais,exemplos dos quais incluem mulita, espinélios, areia, sílica, alumina,sílica alumina, titânia e zircônia. Podem ser utilizadas várias formascristalinas de tais materiais, tais como alfa, gama, delta e eta aluminas,rutilo e titânias anatase. As cargas de metal catalisador em composiçõessuporte são frações apropriadas em diversas percentagens em peso, comcargas maiores sendo preferidas para uso quando tratando gases comsignificativa teor de vapor de água, tal como cerca de 20% em volume oumais. Os catalisadores podem ser usados em qualquer configuração,forma ou tamanho conveniente. Por exemplo, o catalisador pode estar naforma de pelotas, grânulos, anéis, esferas e semelhantes e preferivelmen-te pode ser formado ou disposto em uma configuração estrutural porosaou perfurada, de colméia, celular rígida para promover o contato com osgases presentes na zona de combustão sem impedir o fluxo de gásatravés da zona. Exemplos específicos dos catalisadores de oxidaçãocatalítica para tratamento de combustão do gás de exaustão removido dacondensação no tratamento de gás liberado de acordo com a invençãocompreendem cerca de metade a cerca de um % em peso de paládiosuportado em suporte monólito de alumina.

Em modalidades da invenção em que a energia na forma de traba-lho é recuperada do gás compreendendo gás de exaustão removido deuma zona de condensação e especialmente quando tal gás compreendeágua apreciável, por exemplo, pelo menos cerca de 5% em volume, o gáspode opcionalmente ser aquecido para prevenir contra a presença deágua líquida no gás direcionado para a recuperação de energia. Talaquecimento pode ter lugar antes, depois ou em combinação com outrostratamentos ou etapas de tratamento tal como oxidações térmicas oucatalíticas. Em tais realizações, o aquecimento pode ser efetuado porqualquer técnica apropriada, tal como troca de calor ou injeção direta devapor ou outros gases aquecidos. O aquecimento a cerca de 200°C oumaior é efetivo para evitar a condensação da água, com temperaturas decerca de 250 a cerca de 350°C sendo preferidas.

Além do gás de exaustão da zona de condensação permanecendoapós a condensação do gás a alta pressão removido da zona de separa-ção, a condensação de acordo com uma etapa de tratamento de gásliberado do processo inventado resulta na condensação de um líquido dogás pressurizado. O líquido condensado compreende água de substancialpureza. Além da água, o condensado contém impurezas orgânicascontendo quantidades menores de solvente ácido monocarboxílico etraços de produtos de reação álcool de baixo peso molecular do solventeácido monocarboxílico, ésteres do solvente ácido monocarboxílico esubprodutos de oxidação parcial ou intermediária do material de alimen-tação aromático. Os teores de água e impurezas do condensado podemvariar de alguma forma dependendo da escolha e composições dascorrentes de reciclo em várias realizações do processo inventado. Geral-mente, todavia, o teor de água do líquido condensado é de pelo menoscerca de 94% em peso e preferivelmente 96 a cerca de 98% em peso. Oteor de solvente ácido monocarboxílico do condensado líquido é de cercade 5% em peso ou menos, e preferivelmente não mais do que cerca de Via cerca de 3% em peso. Impurezas tais como álcoois alifáticos inferiores eseus ésteres do solvente ácido monocarboxílico formado ou dos produtosde reação da oxidação do solvente ácido monocarboxílico e subprodutosde oxidação do material de alimentação aromático tipicamente estãopresentes em níveis até cerca de 1% em peso cada, e preferivelmente não5 maior do que cerca de 500 ppm em peso.

Os níveis de impurezas altos em água e baixos em orgânicos dolíquido condensado tornam o líquido apropriado, mesmo sem a necessi-dade de purificação adicional ou outro tratamento que reduza os níveisde impurezas, para outros usos, incluindo não apenas líquidos de Iava-gem para separações sólido-líquido e líquido de refluxo ou lavagem naseparação de água e solvente ácido monocarboxílico em uma fase vapor aalta pressão da oxidação em fase líquida, mas também como líquidocontendo água em processos para fazer ácidos carboxílicos aromáticospurificados. Surpreendentemente, o condensado líquido é apropriado,mesmo em processos de escala comercial e sem tratamento adicional oupurificação, não apenas como um solvente de cristalização ou líquidos delavagem para recuperações e separações de formas puras de produtoácido carboxílico aromático, mas mesmo como solvente para soluções dereação de purificação contendo ácido carboxílico aromático e impurezasdissolvidas em um líquido contendo água. De acordo, em realizaçõespreferidas do processo inventado, o condensado líquido condensado dogás de exaustão do condensador pressurizado e contendo água e subs-tancialmente livre de impurezas orgânicas é direcionado para um proces-so ou etapa de purificação de ácido carboxílico aromático e usado comosolvente fresco ou composto para dissolver o produto ácido carboxílicoaromático cru ou impuro a ser purificado. Em tais realizações, o processoinventado não apenas reduz, ou pode mesmo eliminar, requerimentos porágua desmineralizada ou outras fontes de água de alta pureza usada emprocessos conhecidos de purificação de ácido carboxílico aromático, mastambém reduz o volume de efluentes líquidos de processos que de outraforma seriam tratados ou dispostos como um resíduo líquido.

Em realizações da invenção que compreendem a purificação oufabricação de ácidos carboxílicos aromáticos purificados, pelo menosuma etapa de purificação compreende contatar com hidrogênio a elevadatemperatura e pressão na presença de um catalisador compreendendoum metal catalisador de hidrogenação uma solução de reação de purifi-cação contendo um líquido que compreende água e tem nele dissolvidoácido carboxílico aromático e impurezas para formar uma mistura dereação líquido de purificação contendo o ácido carboxílico aromático eimpurezas hidrogenadas dissolvidas num líquido contendo água. Emrealizações preferidas, uma solução de reação de purificação é formadapela dissolução em um líquido contendo água um produto sólido crurecuperado a partir da oxidação em fase líquida contendo ácido carboxíli-co aromático e impurezas contendo subprodutos de oxidação do materialde alimentação aromático para a oxidação. Formas puras do produtoácido carboxílico aromático contendo níveis reduzidos de impurezaspodem ser recuperadas da mistura de reação líquida de purificação,preferivelmente por cristalização, e a forma pura resultante do produtopode ser separada de um licor-mãe da purificação líquido permanecendoapós a recuperação da forma pura do produto e/ou de um ou maislíquidos contendo água, tais como solventes de cristalização e líquidos delavagem. Pelo menos um líquido contendo água que é usada na purifica-ção compreende líquido condensado contendo água substancialmentelivre de impurezas orgânicas recuperadas de uma zona de condensaçãono tratamento de gás liberado como aqui descrito. De acordo com outrarealização preferida da invenção, o licor-mãe da purificação de pelomenos uma purificação é direcionado para tratamento de gás liberadoonde ele é usado líquido de refluxo ou lavagem para uma zona de separa-ção para substancial separação do solvente ácido monocarboxílico evapores de água em uma fase vapor a alta pressão removida da oxidaçãoem fase líquida.

Conforme indicado acima, produtos ácidos carboxílicos aromáticosobtidos pela oxidação em fase líquida de materiais de alimentação com-preendem compostos aromáticos com substituintes oxidáveis, tambémalgumas vezes referidos como um produto ácido carboxílico aromático ouproduto cru da oxidação em fase líquida, compreende ácido carboxílicoaromático e um ou mais intermediários de oxidação ou subprodutos.

Embora as composições químicas específicas de intermediários e subpro-dutos variem dependendo da composição do material de alimentação daoxidação, as condições de reação de oxidação e outros fatores, e mesmopara dados materiais de alimentação podem não ser completamenteconhecidos, eles são conhecidos compreender um ou mais compostoscarbonil aromáticos, tais como benzaldeídos, carboxibenzaldeídos,fluorenonas e antraquinonas, que causam ou correlacionam com coresindesejáveis dos produtos ácido carboxílico aromáticos pretendidos ou depoliésteres feitos do mesmo e pode estar hidrogenada a espécies maissolúveis em solução aquosa do que os compostos carbonil aromáticos eácido carboxílico aromático ou a espécies com menos cor ou tendênciasde formação de cor. Os produtos de ácidos carboxílicos aromáticosimpuros preferidos a serem purificados de acordo com a invenção sãoproduto cru contendo ácido carboxílico aromático e subprodutos produ-zidos pela oxidação em fase líquida de material de alimentação aromáticoem uma oxidação em fase líquida e, com maior preferência, processoscontínuos em que a oxidação em fase líquida e etapas de purificação sãointegrados de tal forma que um produto sólido cru da oxidação em faselíquida é um material de partida para purificação. Todavia, será tambémobservado que o material de partida para purificação pode ser ou incluium produto impuro contendo um ácido carboxílico aromático e impure-zas carbonil aromáticas como descrito acima, se presente ou gerado comosubprodutos de uma oxidação em fase líquida integrada ou não integradade material de alimentação aromático ou de outros processos ou fontes.

Assim, a invenção inclui realizações em que um material de partidaproduto ácido carboxílico aromático impuro para purificação compreendeácido carboxílico aromático e pelo menos uma impureza carbonil aromá-tico que forma um produto aromático hidrogenado, carbonil substituídocom maior solubilidade em solução aquosa ou menos cor ou tendênciasde formar cor do que uma impureza carbonil aromática não hidrogenada.

Quantidades menores de solvente ácido monocarboxílico, tal comosolvente residual restante no produto cru de uma etapa de oxidação emfase líquida também pode estar presente no produto ácido carboxílicoaromático impuro sujeito a purificação. Quantidades variando de diver-sas centenas a milhares ppm em peso como comumente presentes emprodutos de oxidações em fase líquida em escala comercial não afetamadversamente a purificação de acordo com o processo inventado. Commaior preferência, o teor de solvente ácido monocarboxílico de umproduto ácido carboxílico aromático a ser purificado não excede a cercade 10% em peso.

Em maiores detalhes, uma etapa de purificação preferida de acordocom a invenção compreende dissolver em um líquido contendo água, pelomenos uma parte da qual com maior preferência, compreende condensa-do líquido condensado de tratamento de gás liberado como aqui descritoe contendo água substancialmente livre de impurezas orgânicas, umproduto sólido compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezaspara formar uma solução da reação de purificação, contatar a solução depurificação a elevada temperatura e pressão com hidrogênio na presençade um catalisador de hidrogenação para formar uma mistura de reaçãolíquida de purificação recuperando da mistura de reação de líquido depurificação uma mistura de um produto purificado sólido compreenden-do ácido carboxílico aromático com níveis reduzidos de impurezas eseparação de um licor-mãe da purificação líquido aquoso contendosubprodutos de oxidação, produtos de hidrogenação dos mesmos ecombinações dos mesmos do produto purificado sólido recuperado.

A hidrogenação de ácidos carboxílicos aromáticos impuros parareduzir níveis de impurezas é conduzida com o ácido impuro em soluçãoaquosa. Condensado líquido condensado do gás de exaustão pressuriza-do condensado do gás a alta pressão da separação em pelo menos umaetapa de tratamento do gás liberado como aqui descrita é um solventepreferido para a solução de purificação. O suprimento de condensadolíquido diretamente da condensação e sem tratamentos adicionais ouintermediários para remoção de subprodutos ou outras impurezas épreferido em operações de processo contínuo e integrado para evitarcustos, complexidades e equipamento adicional para adicional manuseio,armazenagem ou tratamento do condensado líquido, embora seja obser-vado que esses tratamentos adicionais, embora não necessários parafornecer o condensado líquido apropriado como um solvente de purifica-ção, não são impedidos. De modo semelhante, embora desnecessáriopara obtenção de um líquido de suficiente pureza para uso com o solven-te de purificação de acordo com a invenção, será observado que a inven-ção contemple o uso de condensado líquido da condensação em combi-nação com água desmineralizada fresca ou outras fontes de água purifl-cadas. Preferivelmente o condensado líquido recuperado da condensaçãodo gás a alta pressão da separação de acordo com a invenção compõepelo menos cerca de 50% do solvente para a solução de reação de purifi-cação e, com maior preferência, cerca de 80% a cerca de 100%.

As concentrações no solvente de purificação aromático carboxílico aser tratado em uma etapa de purificação geralmente são baixas o bastan-te que o ácido impuro está substancialmente dissolvido e alto o suficientepara operações de processos práticos e uso eficiente e manuseio delíquido usado como solvente e permanecendo como licor-mãe da purifica-ção após recuperação de uma forma pura de ácido carboxílico aromáticocom reduzidas impurezas das misturas de reação de purificação. Apro-priadamente, soluções contendo cerca de 5 a cerca de 50 partes em pesode ácido carboxílico impuro por cem partes em peso de solução emtemperaturas de processo fornecem adequada solubilidade para opera-ções práticas. Soluções de reação de purificação preferidas contem cercade 10 a cerca de 40% em peso, e, com maior preferência, cerca de 20 acerca de 35% em peso, ácido carboxílico aromático impuro nas tempera-turas usadas para purificação por hidrogenação catalítica.

Os catalisadores apropriados para uso nas reações de hidrogena-ção de purificação compreendem um ou mais metais tendo atividadecatalítica para hidrogenação das impurezas em produtos ácidos carboxí-licos aromáticos, tal como oxidação de intermediários e subprodutose/ou espécies carbonil aromáticos. O metal catalisador preferivelmente ésuportado ou levado em um material suporte que é insolúvel em água enão reativo com ácidos carboxílicos aromáticos sob as condições deprocesso de purificação. Os metais catalisadores apropriados são metaisdo Grupo VIII da Tabela Periódica dos Elementos (versão IUPAC), inclu-indo paládio, platina, ródio, ósmio, rutênio, irídio e combinações dosmesmos. O paládio ou combinações desses metais que incluem paládiosão de maior preferências. O carbonos e os carvões com áreas superfici-ais de diversas centenas ou milhares de m2/g de área superficial esuficiente força e resistência ao atrito para prolongado uso sob condiçõesde operação são suportes preferidos. As cargas de metal não são críticas,mas praticamente cargas preferidas são cerca de 0,1% em peso a cercade 5% em peso baseado no peso total do suporte e metal catalisador oumetais. Os catalisadores preferidos para conversão de impurezas presen-tes nos produtos ácidos carboxílicos aromáticos compreendendo ácidotereftálico cru obtido pela oxidação em fase líquida de um material dealimentação compreendendo para-xileno contêm cerca de 0,1 a cerca de0,3% em peso e, com maior preferência, cerca de 0,2 a cerca de 1% empeso do metal de hidrogenação. Para tais usos, o metal com maiorpreferência, compreende paládio.

Para aplicações práticas, o catalisador ê, com maior preferência,usado na forma particulada, por exemplo, pelotas, extrudados, esferas ougrânulos, embora também sejam apropriadas outras formas sólidas. Otamanho de partícula do catalisador é selecionado de forma que um leitode partículas de catalisador seja facilmente mantido em um reator depurificação apropriado, mas permita fluxo da mistura de reação depurificação através do leito sem queda de pressão indesejável. Os tama-nhos de partículas médios preferidos são tais que as partículas decatalisador passam através de uma peneira de malha 2, mas, são retidosem uma peneira de malha 24 (Série Sieve Americana) e, com maiorpreferência, através de uma peneira de malha 4, mas com retenção emuma de malha 12 e, com maior preferência, peneira de malha 8.

Contatar a solução da reação de purificação aquosa com hidrogêniona presença do catalisador para purificação é feito em temperaturas epressões elevadas. A faixa de temperaturas cerca de 200 a cerca de370°C, com cerca de 225 a cerca de 325°C sendo preferida e cerca de 240a cerca de 300°C sendo mais preferida. A pressão está em um nívelsuficiente para manter uma fase líquida compreendendo a solução dereação aquosa. A pressão total é pelo menos igual e, preferivelmente,excede a soma das pressões parciais do gás hidrogênio introduzido noprocesso e vapor de água que ferve da solução de reação aquosa natemperatura de operação. As pressões preferidas são cerca de 35 e, commaior preferência, cerca de 70 a cerca de 105 kg/cm2.

A reação de purificação aquosa é contatada com gás hidrogênio sobcondições de hidrogenação como descrito acima em um vaso de reaçãoapropriado capaz de suportar temperaturas e pressões de reação etambém a natureza ácida de seu conteúdo líquido. Uma configuração dereator preferida é um reator cilíndrico com um eixo substancialmentecentral o qual, quando o reator é posicionado para uso do processo, éverticalmente disposto. Ambos os reatores de fluxo ascendente e descen-dente podem ser usados. O catalisador tipicamente está presente noreator em um ou mais leitos fixos de partículas mantidos com um supor-te mecânico para manter as partículas de catalisador no leito enquantopermite passagem relativamente livre de solução de reação através domesmo. Um leito de catalisador único é freqüentemente preferido emboramúltiplos leitos do mesmo ou diferente catalisador ou um leito simplesem camada com diferentes catalisadores, por exemplo, com respeito aotamanho de partícula, metais catalisadores de hidrogenação e cargasmetálicas, ou com catalisador e outros materiais tais como abrasivospara proteger o catalisador, também pode ser usado e pode fornecebenefícios. Suportes mecânicos na forma de peneiras de malha plana ouuma grade formada de apropriadamente fios paralelos espaçados sãocomumente empregados. Outro meio de retenção de catalisadores apro-priado inclui, por exemplo, uma peneira Johnson tubular ou uma placaperfurada. Os componentes internos e superfícies do reator e o suportemecânico para o leito do catalisador são construídos de materiais que sãoapropriadamente resistentes à corrosão do contato com a solução dereação ácida e mistura de produto de reação. Mais apropriadamente, ossuportes para leitos catalíticos têm aberturas de cerca de 1 mm oumenos e são construídos de metais tal como aço inox, titânio ouHastelloy C.

Em realizações preferidas da invenção, a solução aquosa de ácidocarboxílico aromático impuro a ser purificado é adicionada ao vaso reatora elevada temperatura e pressão em uma posição na parte do topo oupróxima dela no vaso reator e a solução flui descendentemente através doleito catalítico contido em um vaso reator na presença de gás hidrogênio,onde impurezas são reduzidas com hidrogênio, em muitos casos aprodutos hidrogenados com maiores solubilidades na mistura de reaçãodo que o ácido carboxílico aromático pretendido ou com menos cor outendências de formação de cor. Nesse modo preferido, uma mistura dereação de purificação líquida compreendendo ácido carboxílico aromáticoe impurezas hidrogenadas é removida do vaso reator numa posição daparte inferior ou fundo do reator ou próxima dela.

OS reatores usados para a purificação podem ser operados de di-versos modos. Num modo, um nível de líquido pré-determinado é manti-do no reator e, para uma dada pressão no reator, hidrogênio é alimenta-do a uma taxa suficiente para manter o nível de líquido pré-determinado.

A diferença entre a pressão do reator efetiva e a pressão de vapor dasolução de purificação vaporizada presente no espaço superior do reatoré a pressão parcial do hidrogênio no espaço superior. Alternativamente, ohidrogênio pode ser alimentado misturado com gás inerte tal comonitrogênio ou vapor de água, no caso em que a diferença entre a pressãodo reator efetiva e a pressão de vapor da solução de reação vaporizada é apressão parcial combinada de hidrogênio e do gás inerte misturado deacordo. Nesses casos a pressão parcial de hidrogênio pode ser calculadadas quantidades relativas conhecidas de hidrogênio e gás inerte presentena mistura.

Em outro modo de operação, o reator pode ser preenchido com asolução de reação líquida aquosa de forma que não existe essencialmenteespaço de vapor no reator, mas uma bolha de hidrogênio no topo ou naparte superior do reator que se expande ou contrai em tamanho parafornecer volume na parte superior do reator de forma que o hidrogênioadicionado ao reator é dissolvido na solução de reação de purificaçãoentrando. Nessa modalidade, o reator é operado como um sistemacompleto hidraulicamente com hidrogênio dissolvido sendo alimentado aoreator por controle de fluxo. A concentração de hidrogênio em soluçãopode ser modulada pelo ajuste da taxa de fluxo de hidrogênio para oreator. Se pretendido, um valor de pressão parcial de pseudo-hidrogêniopode ser calculado da concentração de hidrogênio na solução a qual, porsua vez, pode ser correlacionada com a taxa de fluxo de hidrogênio para oreator.

Quando operando de forma que o controle de processo é efetuadopelo ajuste da pressão parcial de hidrogênio, a pressão parcial de hidro-gênio no reator está preferivelmente na faixa de cerca de metade a cercade 15 kg/cm2 relativa ou maior, dependendo da variação de pressão doreator, dos níveis de impurezas do ácido carboxílico aromático impuro, daatividade e do envelhecimento do catalisador e de outras consideraçõesconhecidas a pessoas versadas na técnica. Em modos de operação queenvolvem diretamente o ajuste da concentração de hidrogênio na soluçãode alimentação, a solução usualmente é menos do que saturada comrespeito ao hidrogênio e o próprio reator está hidraulicamente cheio.

Assim, um ajuste da taxa de fluxo de hidrogênio para o reator resultaráno controle pretendido da concentração de hidrogênio na solução.

A velocidade espacial, expressa como peso de ácido aromático im-puro na solução de reação de purificação por peso de catalisador porhora, durante a hidrogenação é tipicamente cerca de 1 hora1 a cerca dehoras1, e preferivelmente cerca de 2 horas1 a cerca de IShoras1. Otempo de residência da corrente de líquido de purificação no leito catalíti-co varia dependendo da velocidade espacial.

As formas puras de produto ácido carboxílico aromático com níveisreduzidos de impurezas em relação ao cru ou outro produto ácido carbo-xílico aromático impuro usado para preparação da solução de purificaçãosão recuperadas a partir da mistura de reação da purificação do líquido.

A mistura de reação de purificação, compreendendo solvente de reaçãoaquoso tendo nele dissolvido ácido carboxílico aromático e impurezasaromáticas hidrogenadas tendo maiores solubilidades no líquido paraseparara forma pura do ácido carboxílico aromático sólido com impurezas reduzidas da mistura de reação, deixando um licor-mãe da purifica-ção líquido tendo impurezas hidrogenadas dissolvidas no mesmo. Aseparação é comumente alcançada pelo resfriamento para a temperaturade cristalização a qual é suficientemente baixa para que ocorra a cristalização do ácido carboxílico aromático, desta forma produzindo cristaisdentro da fase líquida. A temperatura de cristalização é suficientementealta de forma que impurezas dissolvidas e seus produtos de reduçãoresultantes da hidrogenação permanecem dissolvidos na fase líquida. Astemperaturas de cristalização geralmente variam até 160°C e preferivel-mente até cerca de 150°C. Em operações contínuas, a separação nor-malmente compreende a remoção da mistura de reação de purificação delíquido do reator de purificação e cristalização do ácido carboxílicoaromático em um ou mais vasos de cristalização. Quando conduzida emuma série de estágios ou vasos de cristalização separados, as temperatu-ras nos diferentes estágios ou vasos podem ser a mesma ou diferente epreferivelmente diminui de cada estágio ou vaso para o próximo. Acristalização tipicamente também resulta no "flash" do líquido da misturade reação de líquido de purificação, que pode ser recuperado por conden-sação e reciclado para um ou mais da purificação, um ou mais estágiosde cristalização a montante, ou em realizações preferidas da invenção, aseparação do solvente ácido monocarboxílico e vapor de água em fasevapor a alta pressão da oxidação em fase líquida. O líquido contendoágua, o qual preferivelmente compreende líquido condensado que contemágua substancialmente livre de impurezas orgânicas recuperadas de umgás a alta pressão da separação do solvente ácido monocarboxílico evapores de água em uma fase vapor a alta pressão da oxidação em faselíquida, é preferivelmente adicionado ao produto cristalizado recuperadoda mistura de reação líquida da purificação recuperada em cristalizaçõesem estágios seja diretamente ou, com maior preferência, indiretamenteem um ou mais líquidos de lavagem para o produto cristalizado.

Depois disso, o produto ácido carboxílico aromático purificado,cristalizado é separado do licor-mãe da purificação, incluindo impurezashidrogenadas dissolvidas no mesmo. A separação do produto cristalizadoé comumente conduzida por centrifugação ou por flltração. Uma separa-ção preferida compreende a flltração por pressão de uma pasta aquosa deformas puras de ácido carboxílico aromático e lavagem da torta do filtroresultando da flltração com um líquido contendo água como descrito naPatente US 5.175.355, que é aqui incorporada por referência. O conden-sado líquido condensado de um tratamento de gás liberado como aquidescrito é um líquido preferido contendo água para uso como líquido delavagem para a forma pura de ácido carboxílico aromático.

O licor-mãe da purificação permanecendo após a recuperação doácido carboxílico aromático purificado sólido da mistura de reação depurificação compreende água e derivados hidrogenados de subprodutosou impurezas presentes no material de partida do ácido carboxílicoaromático impuro. O licor-mãe comumente também inclui quantidadesmenores de ácido carboxílico aromático que permanecem em solução.

Esses derivados hidrogenados incluem compostos apropriados para aconversão a ácido carboxílico aromático por oxidação em fase líquida e,de acordo, em realizações preferidas da invenção, pelo menos uma partede tais derivados hidrogenados é transferida direta ou indiretamente parauma oxidação em fase líquida. O ácido carboxílico aromático residualpresente no licor-mãe também pode ser transferido direta ou indireta-mente para a oxidação em fase líquida após separação, ou com maiorpreferência, junto com tais derivados hidrogenados. A transferênciadesses derivados e do ácido carboxílico aromático para a oxidação éconvenientemente efetuada ao se direcionar pelo menos uma parte de umlicor-mãe da purificação permanecendo após a separação de uma formapura sólida do ácido carboxílico aromático para uma etapa de oxidaçãoem fase líquida. O teor de água do licor-mãe da purificação pode alterar obalanço de água na oxidação a menos que a água do licor-mãe da purifi-cação direcionado para a oxidação seja considerado em outras correntesque podem ser retornadas parta a oxidação. A transferência de impurezashidrogenadas em um licor-mãe da purificação, sozinhas ou preferivel-mente em combinação com ácido carboxílico aromático presente no licor-mãe, para a oxidação em fase líquida é preferivelmente efetuada semalteração do balanço de água na oxidação. Com maior preferência, pelomenos uma parte, e, com maior preferência, substancialmente todo, deum licor-mãe permanecendo após a separação do ácido carboxílicoaromático sólido a partir da mistura de reação de purificação líquida étransferido direta ou indiretamente para uma zona de separação detratamento de gás liberado de uma fase vapor a alta pressão removida daoxidação de acordo com a invenção onde ele é usado como um líquido derefluxo. Por exemplo, se uma ou mais colunas de destilação são usadaspara separação do solvente ácido monocarboxílico e água em uma fasevapor a alta pressão gerada pela oxidação em fase líquida de um materialde alimentação aromático, o licor-mãe da purificação pode ser todo usadoou em parte como refluxo para uma ou mais colunas. A água presente nolicor-mãe adicionada como refluxo está substancialmente vaporizada,entrando na fase vapor na torre, com a água retida na fase vapor que saida torre se tornando parte do gás pressurizado da separação. Componen-tes de alta ebulição do licor-mãe, incluindo impurezas hidrogenadas taiscomo subprodutos da oxidação em fase líquida do material de alimenta-ção aromático para oxidação e ácido carboxílico aromático se presente,permanecem substancialmente na fase líquida e podem ser retornadosdireta ou indiretamente para uma mistura de reação de oxidação em faselíquida, por exemplo, como parte da fase líquida rica em solvente ácidomonocarboxílico resultante da separação ou em uma corrente separada-mente removida da separação.

As configurações do reator de purificação e leito do catalisador edetalhes de operação e técnicas de cristalização e recuperação do produtoe equipamentos úteis no processo de acordo com esta invenção sãodescritos em detalhes adicionais na Patente US 3.584.039, Patente US4.626.598, Patente US 4.629.715, Patente US 4.782.181, Patente US4.892.972, Patente US 5.175.355, Patente US 5.354.898, Patente US5.362.908 e Patente US 5.616.792 as quais são aqui incorporadas porreferência.

A Figura 1 ilustra em detalhe adicional um equipamento de acordocom a invenção e para operação dos processos de fabricação de ácidoscarboxílicos aromáticos de acordo com a invenção. O equipamentocompreende um vaso de reação tendo um respiradouro para remoção dovapor na parte superior do reator; um dispositivo de separação capaz desubstancialmente separar ácido monocarboxílico Ci-8 e vapores de águana mistura gasosa sob pressão contendo o ácido monocarboxílico e água,o dispositivo de separação estando em comunicação de fluido com o vasode reação de forma a receber uma fase vapor a alta pressão removida dorespiradouro no vaso de reação; meio condensante em comunicação defluido com o dispositivo de separação adaptado para extrair energia deum gás a alta pressão pela condensação de pelo menos uma parte do gása alta pressão e troca de calor com um material de absorção de calor; emeio para direcionar o condensado líquido condensado do gás alta5 pressão do meio condensante para pelo menos um vaso de um equipa-mento de purificação de ácido carboxílico aromático. A figura tambémmostra uma realização preferida na qual o equipamento também incluium expansor em comunicação de fluido com o meio condensante pararecuperação de energia do gás de exaustão sob pressão removido do meiocondensante.

Uma forma preferida do equipamento, também representada na fi-gura, compreende um vaso de reação de pressão variada que define umvolume interior substancialmente fechado adaptado para conter umamistura de reação líquida e um vapor na parte superior e contendo pelomenos uma entrada para introdução de um líquido no volume interior,pelo menos uma entrada para introdução de um gás contendo oxigênio esob pressão para o volume interior, pelo menos uma saída de produtolíquido para remoção do volume interior de um produto compreendendoum líquido ou pasta de um sólido em um líquido e pelo menos umrespiradouro para remoção de um gás liberado a alta pressão do volumeinterior; um dispositivo de separação em comunicação de fluido com ovaso de reação para receber no dispositivo um gás liberado a alta pressãoremovido de pelo menos um respiradouro no vaso de reação e compreen-dendo pelo menos uma coluna contendo pelo menos uma entrada devapor adaptada para receber um gás liberado a alta pressão na colunaem um fluxo de fase vapor a alta pressão através da mesma, pelo menosuma entrada de líquido adaptada para receber líquido em refluxo em umfluxo de líquido em refluxo através da coluna em contracorrente ao fluxode vapor a alta pressão, meio dentro da coluna e posicionado intermediá-rio entre as entradas de vapor e líquido e fornecendo superfície de conta-to entre as fase líquido e vapor dentro da coluna de forma que a fasevapor a alta pressão contendo ácido monocarboxílico Ci-8 gasoso e vaporde água recebido na coluna é separada em uma fase líquida rica no ácidomonocarboxílico Ci-8, mas pobre em água e um gás a alta pressão con-tendo água e não mais do que cerca de 10% do ácido monocarboxílicoCi-8 do gás liberado a alta pressão recebido na coluna, pelo menos umasaída de líquido para remoção de um líquido da mesma, e pelo menos umrespiradouro localizado acima da entrada de líquido para remoção dacoluna do gás a alta pressão contendo água; pelo menos um meio con-densante em comunicação de fluido com o dispositivo de separação parareceber um gás a alta pressão contendo água contendo pelo menos umaentrada de gás adaptada para receber o gás a alta pressão contendoágua, pelo menos um respiradouro adaptado para remoção de um gás deexaustão a alta pressão do meio condensante, um meio de transferênciade calor para troca de calor entre um gás a alta pressão introduzido nomeio condensante e um meio de troca de calor e condensar a partir dogás um líquido contendo água; e um meio para direcionar líquido con-tendo água recuperada a partir do meio condensante para um ou maisreceptáculos de líquido num equipamento para purificação de ácidocarboxílico aromático.

Referindo-se à Figura 1, o vaso de reação de oxidação 10 compre-ende um casco substancialmente cilíndrico que define um volume interi-or substancialmente fechado. Em uso, uma parte mais baixa do volumeinterior contém um corpo de reação líquido enquanto um gás liberado dareação na parte superior está contido em uma parte do volume interioracima do nível do líquido. O volume interior está em comunicação com oexterior do vaso de reação através de uma pluralidade de entradas, taiscomo representadas por 12a, b, c e d, através das quais o material dealimentação aromático, solvente e formas solúveis de catalisador sãointroduzidos de vasos de cargas líquidas (não mostrados) e ar comprimi-do ou outra fonte de gás oxigênio é introduzido de um compressor ououtro dispositivo apropriado (não mostrado) via linhas de transferências(como na 13 a qual está em comunicação de fluido com a entrada 12a).

As entradas preferivelmente estão dispostas de forma que os componen-tes líquido e gasoso são introduzidos abaixo do nível de líquido no interi-or do vaso. O vaso de reação também inclui pelo menos uma saída, comoa 14, para remoção do interior de uma mistura de reação em fase líquidaa qual inclui um produto cru compreendendo ácido carboxílico aromáticoe subprodutos de reação, estando o mesmo tipicamente presente emsolução no líquido, como partículas sólidas suspensas ou em pasta nolíquido ou ambas dissolvidas e suspensas no líquido. O vaso de reação10 também compreende pelo menos um respiradouro ou saída 16 pararemoção do interior do vaso de uma fase vapor a alta pressão evaporadado corpo de reação líquido. 0 respiradouro 16 é posicionado para corres-ponder a uma parte superior do vaso, quando ele está em posição parauso no processo.

Um projeto de vaso de reação preferido é um vaso substancialmen-te cilíndrico tendo um eixo central se estendendo substancialmenteverticalmente quando o vaso está posicionado para uso no processo. Ovaso é adaptado para uso com um mecanismo de agitação, tal como orepresentado em 18 com haste 20 tendo um ou mais impulsores 22 e 24montados na mesma e capazes de serem girados no interior do vaso dereação para agitar a mistura de reação líquida presente no vaso duranteo uso no processo. Em realizações preferidas da invenção, pelo menosdois impulsores ou aspectos de misturas são montados nas hastes paramisturar os componentes líquido e gasoso dentro do corpo de reaçãolíquido sem deposição adversa de sólidos nas partes mais baixas do vaso.Impulsores de fluxo axiais, geralmente configurados como propelentes,misturadores de fluxo radial, tais como turbinas de discos de lâminaplana e discos de dispersão, elementos de mistura de faixa helicoidal,turbinas de lâminas em passo com lâminas em passo para fluxo ascen-dente e descendente, misturadores do tipo âncora provendo predominan-temente fluxo tangencial e outras configurações são apropriadas paramisturar o sistema de reação de oxidação em fase líquida e preferivel-mente são usadas em várias combinações para levar em consideraçãoteores maiores de sólidos nas partes mais baixas da mistura de reaçãolíquida, teores maiores de gás nas regiões superiores e outras caracterís-ticas da mistura de reação em fase líquida que podem variar através docorpo de líquido. Outros projetos são revelados na Patente US 5.198.156,que descreve elementos de mistura com extensão radial, lâminas girató-rias montadas em um rotor plano e tendo uma configuração de lâminaoca com uma borda principal descontínua, borda de arrasto contínua,ausência de superfícies côncavas externas e uma extremidade externaaberta e preferivelmente usada em conjunção com um tubo vertical ouaspersor de gás perfurado para a distribuição de gás, e a Patente US5.904.423, que descreve um misturador no qual elementos de agitaçãosão montados em um ângulo descendente em uma haste giratória centrale estão em formato de cunha na direção do movimento através do líquido,com extremidades internas radiais das bordas de arrasto das lâminascolocadas em ângulo no sentido externo e na direção do movimento daslâminas e usado com detalhes para introduzir um gás abaixo dos elemen-tos de agitação numa cavidade central formada por um disco cônico naextremidade da haste.

Pelo menos aquelas partes do vaso de reação, haste do agitador eelementos de mistura que contatam a mistura de reação líquida e gás naparte superior em uso nos processos são construídos de materiaissubstancialmente resistentes à corrosão. Exemplos incluem o metaltitânio e ligas de titânio e aços inoxidáveis duplex. O metal titânio épreferido.

O vaso de reação está em comunicação de fluido com um dispositi-vo separado de tal forma que um gás na parte superior a alta pressãoremovido do vaso através de pelo menos um respiradouro de gás na partesuperior, como em 16, é recebido no dispositivo de separação.

O dispositivo de separação é projetado de forma que em operaçãoseja capaz de substancialmente separar vapor de ácido monocarboxílicoC1-8 do vapor de água em um gás da parte superior do reator a altapressão introduzido no dispositivo de forma que uma fase líquida rica emácido monocarboxílico e um gás da parte superior de separação a altapressão substancialmente livre de ácido, mas rico em vapor de águasejam formados. Uma torre ou coluna de pressão variada, ou uma sériede colunas ou torres, equipada com pelo menos uma entrada parareceber um gás a alta pressão, pelo menos uma entrada para introduçãode líquido refluxado, pelo menos um saída para remoção de gás a altapressão da separação, e uma zona de fracionamento compreendendouma estrutura interna fornecendo uma superfície para promover atransferência de massa entre as fases gás e líquida fluindo em contracor-rente suficiente para fornecer estágios de equilíbrio teóricos apropriadospara separação do solvente ácido monocarboxílico e água na fase vapor éum dispositivo de separação preferido. Preferivelmente, o dispositivo éprojetado para introdução de um gás de entrada em uma parte maisinferior da coluna ou torre e introdução do líquido refluxado em uma oumais localizações superiores relativas à entrada de gás e com uma zonade fracionamento posicionada na intermediária de forma que o fluxo emcontracorrente através dela resulta da passagem para cima da fase vapore fluxo descendente, sob força da gravidade, do líquido suprido comorefluxo e condensado da fase vapor ascendendo. Aspectos adicionais detal torre ou coluna pode compreender uma ou mais portas de entrada ousaída para remoção ou adição de uma ou mais correntes de gás oulíquido, por exemplo, remoção de um líquido rico em ácido monocarboxí-Iico separado da fase vapor.

O dispositivo de separação pode também ser fornecido com um re-ebulidor ou outros meios apropriados para fornecer calor suplementarembora tais meios não sejam normalmente necessários quando uma fasevapor a alta pressão de um vaso de reação de oxidação em fase líquida éintroduzida substancialmente diretamente ao dispositivo ou de outraforma sem apreciável resfriamento por que o reator de oxidação efetiva-mente serve como um re-ebulidor devido à natureza exotérmica da reaçãode oxidação. Em modalidades preferidas, a associação direta ou acopla-mento próximo do reator de oxidação e dispositivo de separação é efetua-da pela conexão direta ou por tubulação com pressão variável apropriadaou outros condutos entre um ou mais respiradouros no vaso de reaçãoda oxidação e uma ou mais entradas de gás para o dispositivo de separa-ção, de forma que a fase vapor sob as condições de reação em fase líquidaé removida do vaso de reação e introduzida no dispositivo de separação àmesma ou substancialmente mesma temperatura e pressão que as dazona de reação.

Preferivelmente, o dispositivo de separação é capaz de separar va-pores de água e solvente ácido monocarboxílico do gás a alta pressãointroduzido ao dispositivo de forma que uma fase líquida com pelo menoscerca de 60 a 85 partes em peso de solvente ácido monocarboxílico porcem partes em peso do líquido e um gás a alta pressão contendo cerca de45 a 65 partes em peso de água por cem partes em peso de gás sãoformados. Para alcançar essa separação, a zona de fracionamento dodispositivo de separação é configurada com uma pluralidade de estágiosde equilíbrio teóricos de forma que possam ser fornecidos por bandejasinternas, empacotamento estruturado, combinações de bandejas e leitosempacotados, ou outra estrutura ou combinações dos mesmos fornecen-do superfícies dentro do interior do dispositivo para transferência demassa entre as fases gasosa e líquida presentes no dispositivo. Pelomenos cerca de 20 estágios de equilíbrio teóricos são preferidos para taisseparações. A eficiência da separação aumenta com o aumento dosestágios de equilíbrio teóricos, as outras coisas sendo mantidas, de formaque não existe limite superior para o número de estágios de equilíbrioque possam ser incluídos nos dispositivos de separação usados de acordocom a invenção. Todavia, por razões práticas, a separação de forma queum gás de saída do dispositivo de separação contenha 10% em peso oumenos do teor de solvente ácido monocarboxílico da fase vapor de entra-da para o dispositivo pode ser efetuada com pelo menos cerca de 20estágios de equilíbrio teóricos e graus de separação além daquelesfornecidos por cerca de 70 de tais estágios tornam estágios adicionaisimpraticáveis ou economicamente ineficientes.

Um dispositivo de separação preferido com empacotamento estru-turado tem pelo menos cerca de 3 leitos ou zonas de empacotamento, e,com maior preferência, cerca de 4 a cerca de 6 tais leitos, para fornecersuperfície adequada e estágios de equilíbrio teóricos para a separação.Um exemplo de um material de empacotamento apropriado é o empaco-tamento estruturado Flexipac, que é disponibilizado pela KGGP LLC naforma de folhas finas de metal corrugado arranjado em uma relação delinhas cruzadas para criar canais de fluxo e de forma que suas interse-ções criam pontos de mistura para as fases líquida e vapor. Um dispositi-vo de separação preferido com bandejas inclui 30 a cerca de 90 bandejas,pelo menos cerca de 70% das quais são posicionadas entre a entradapara o gás a alta pressão introduzido no dispositivo de separação a partirdo vaso de reação e a entrada de líquido refluxado. São preferidas asbandejas na forma de peneiras ou de borbulhamento e preferivelmentetem eficiências de separação de cerca de 30 a cerca de 60%. O número debandejas para um dado número de estágios de equilíbrio teóricos podeser calculado pela divisão do número de estágios pela eficiência dasbandejas.

Em uso no processo, as fases de gás e líquida introduzidas no dis-positivo de separação e presentes no mesmo estão em elevadas tempera-turas e incluem água, ácido monocarboxílico e outros componentescorrosivos, por exemplo, compostos de bromo e seus produtos de dissoci-ação tais como brometo de hidrogênio que estão presentes no gás daparte superior da reação de oxidação quando o catalisador usado para aoxidação inclui uma fonte de bromo. Desta forma, em modalidadespreferidas da invenção, a estrutura interna e outros aspectos do disposi-tivo de separação que contatam os gases e líquidos durante a operaçãodo processo sã construídos de metais apropriados para resistir à corrosãoe outros danos devidos a tais contatos. O metal titânio é um materialpreferido de construção para tais superfícies, incluindo bandejas, empa-cotamentos ou outra estrutura da zona de fracionamento. As superfíciesde titânio de tal estrutura podem estar sujeitas a acúmulos indesejáveisde depósitos sólidos compreendendo óxidos de ferro de impurezas pre-sentes em vários líquidos do processo circulados através do equipamento.

Os processos para controlar acumulações de depósitos de óxido de ferroou teor de impurezas de ferro solúvel em processos líquidos são descritosnas comumente designadas Patente US 6.852.879 e Patente US2002/374719, que são aqui incorporadas por referência.

Na realização da invenção representada na Figura 1, o dispositivode separação é uma coluna de destilação a alta pressão 30 tendo umaentrada de gás 34 para receber o gás liberado removido do reator deoxidação 10 e uma pluralidade de bandejas, exemplos individuais dasquais estão ilustradas em 31, 33, 35 e 37. A coluna de destilação com-preende pelo menos uma saída mais baixa, como em 32, para removeruma corrente líquida da coluna, por exemplo, para o reator de oxidação10 através da linha 60, opcionalmente por meio de um ou mais tanquesou reservatórios de sustentação intermediários (não mostrados). A colunatambém inclui pelo menos uma entrada de líquido, como em 36, a qual édisposta numa parte superior da coluna com relação à saída de líquido32 e acima de todas ou da maioria das bandejas para adição de líquidoreíluxado para a torre, tal como pelo bombeamento de líquido de umreservatório de refluxo ou diretamente de vasos apropriados usados nasetapas de purificação (não mostrada) através da linha 61. A colunatambém inclui pelo menos uma saída de gás 38 para remoção da colunado gás a alta pressão da separação.

A coluna de destilação 30 pode ser configurada com uma ou maisentradas de líquido adicionais como em 44, para introdução de líquidorefluxado em adição ao líquido reíluxado adicionado na entrada 36.Introduzindo líquido refluxado em locais separados um do outro por umou mais, e preferivelmente cerca de 2 a cerca de 10 estágios de equilíbrioteóricos, pode ser benéfico no caso de correntes de refluxo líquido con-tendo certos subprodutos de oxidação, e especialmente subprodutos dehidrocarbonetos aromáticos alimentados para a oxidação em fase líquidae/ou derivados hidrogenados da mesma tal como podem ser introduzidosem líquidos refluxados compreendendo uma purificação do licor-mãe ououtras correntes de reciclo. Refluxo adicional suprido como na entrada44 pode servir para prevenir tais subprodutos de entrarem na fase vaporsubindo acima do ponto de introdução 44, desta forma diminuindo apresença deles no gás a alta pressão resultando da separação e removidoda coluna 30.

O dispositivo de separação do equipamento de acordo com este as-pecto da invenção está em comunicação de fluxo com o meio condensan-te. O meio condensante é adaptado para receber uma corrente de gáscompreendendo um gás a alta pressão removido do dispositivo de sepa-ração e para condensar da corrente de gás um líquido condensadocompreendendo água substancialmente livre de impurezas orgânicas,também deixando um gás de exaustão do condensador a alta pressão quecompreende componentes não condensáveis do gás introduzido nodispositivo de separação e pode também incluir vapor de água se nãosubstancialmente completamente condensado a partir do gás de entradaa alta pressão para o meio condensante. O meio condensante tambémcompreende pelo menos uma saída para remoção de condensado líquidocondensado do gás introduzido ao mesmo e gás não condensado sobpressão do mesmo e meio indireto de troca de calor para a transferênciade calor entre o gás de entrada e um fluido trocador de calor que éintroduzido ao dispositivo em uma temperatura ou pressão mais baixa eremovido a uma temperatura ou pressão mais alta. O meio condensantetambém inclui meio para direcionar o condensado líquido para o equipa-mento de purificação, com tal meio sendo preferivelmente em comunica-ção de fluxo com pelo menos um vaso ou meio de recepção de líquido emum processo de purificação de forma que o condensado líquido removidoatravés de uma saída para remoção de condensado possa ser transferidodiretamente para o equipamento de purificação. O meio condensantepode também incluir um meio para direcionar o condensado líquido paraa separação para uso como líquido refluxado. O meio condensante podecompreender um único ou uma série de dispositivos trocadores de calor,tal como trocadores de calor de casco e tubo, trocadores de calor de placae estrutura ou outros dispositivos trocadores de calor apropriados, nosquais o calor do gás de entrada é transferido para um meio de troca decalor tal como a água, vapor ou outro fluido de transferência de calor,para aumentar a temperatura ou pressão do fluido trocador de calor. Ouso de múltiplos dispositivos de troca de calor em série pode ser vantajo-so para gerar vapor ou outros fluidos trocadores de calor a diferentestemperaturas e pressões, e condensado líquido a diferentes temperaturaspara usos com diferentes requerimentos ou preferências de pressões devapor e temperatura de líquido.

O condensador é construído com metais ou ligas caracterizadas pe-Ia resistência à corrosão apropriada para a natureza das correntes de gása alta temperatura e líquidos resfriados presentes circulados ou presen-tes no mesmo durante o uso do processo. São preferidas superfíciesinternas em aço inox, embora outros metais e ligas também sejamapropriados.

Referindo-se novamente ã Figura 1, o dispositivo de separação co-mo representado pela coluna de destilação 30, está em comunicação defluido via respiradouro 38 e linhas de transferência associadas, como em39, como meio condensante 50. Na figura, o meio condensante 50 é feitode dois condensadores, 52 e 62 em série, cada qual configurado comentradas de gás apropriadas, como em 54 e 64, respectivamente e saídaspara remoção de gases e líquidos do mesmo, como em 56 e 66, respecti-vamente. O efluente do condensador, incluindo o condensado líquido e ogás de exaustão sob pressão não condensado, é passado via conduto 67para o tanque 68 para a separação do gás não condensado do líquidocondensado. O gás de exaustão é direcionado para o tanque 68 paraprocessamento adicional via linha 69 e líquido condensado é removidopara a linha 71 para transferência para um ou mais vasos para purifica-ção do ácido carboxílico aromático por hidrogenação de uma solução dereação de purificação compreendendo um líquido contendo água tendodissolvido no mesmo ácido carboxílico aromático e subprodutos daoxidação em fase líquida ou impurezas carbonil aromáticas apropriadaspara conversão a derivados hidrogenados mais solúveis do que as impu-rezas em solução aquosa.

Na realização preferida do equipamento inventado descrito na Figu-ra 1, o equipamento também inclui um dispositivo de recuperação deenergia, tal como um expansor 90, para geração de energia na forma detrabalho de uma corrente de gás sob pressão compreendendo gás deexaustão pressurizado não condensado removido do meio condensante,como do tanque de separação 68 via linha 69. O dispositivo de recupera-ção de energia preferivelmente é um expansor de gás ou turbina adapta-da para expansão do volume de gás introduzido no dispositivo pelaredução de pressão da corrente de gás e traduzindo em expansão emtrabalho mecânico tal como por rotação de uma turbina. O expansorpode estar em comunicação direta com o meio condensante, comoilustrado na Figura 1. Alternativamente, o meio condensante pode secomunicar indiretamente com o dispositivo de recuperação de energia deforma que antes de ser introduzido no dispositivo de recuperação deenergia o gás sob pressão é transferido para um ou mais meios interme-diários (não mostrados) para tratar o gás sem substancial perda depressão, tal como em um depurador a alta pressão ou torre de absorçãopara remoção seletiva ou recuperação de traços de químicos no processoou subprodutos permanecendo no gás, ou em um sistema de oxidaçãocatalítico ou térmico ou outro dispositivo de controle de poluição pararemover componentes corrosivos ou combustíveis do gás.

As correntes líquidas ou gasosas e os materiais usados e presentesno processo são tipicamente direcionados e transferidos através de linhasde transferências apropriadas, condutos ou tubulações construídas demateriais apropriados para uso no processo e segurança do mesmo. Deveser compreendido que elementos particulares podem estar fisicamentejustapostos e podem, quando apropriado, ter regiões flexíveis, regiõesrígidas ou ambas. No direcionamento de correntes ou compostos, podemestar incluídos os equipamentos de intervenção ou tratamentos adicio-nais. Por exemplo, podem estar presentes bombas apropriadas, válvulas,derivações, medidores e distribuidores de gás e líquidos, e dispositivos deamostragem e medições e outros equipamentos para monitorar, contro-lar, ajustar e mudar pressões, fluxos e outros parâmetros de operação.

Aspectos e realizações da invenção são ainda ilustrados na Figura2 e na discussão seguinte da mesma. Embora a Figura seja descrita comreferência específica à fabricação de um ácido carboxílico aromáticoselecionado, ácido tereftálico, por oxidação em fase líquida de para-xilenocomo uma alimentação preferida numa mistura de reação em fase líquidacontendo água e ácido acético como solvente ácido monocarboxílico paraa oxidação, tratamento do gás liberado pela separação do ácido acético eágua da fase vapor a alta pressão removida da oxidação e condensaçãode um gás a alta pressão removido da separação para recuperar conden-sado líquido contendo água e uma etapa de purificação por hidrogenaçãode uma solução de uma reação de purificação compreendendo umproduto ácido tereftálico cru da oxidação em fase líquida dissolvido nosolvente da reação de purificação, deve ser compreendido que modalida-des específicas, aspectos, detalhes e preferências são descritas paraajudar no entendimento da invenção, mas não para limitar a invenção ouseus detalhes em qualquer aspecto ou realização.

O processo ilustrado na Figura 2 também reflete realizações prefe-ridas do processo inventado em que a oxidação em fase líquida, trata-mento do gás liberado e purificação são integrados de forma que oproduto ácido carboxílico aromático cru da oxidação em fase líquida édirecionado para purificação para uso de maneira a formar a solução depurificação, um gás liberado a alta pressão da oxidação é direcionadopara o tratamento do gás liberado, e um condensado líquido a partir dotratamento do gás liberado é direcionado para a purificação para usocomo solvente para a solução de purificação e outros usos; todavia, serácompreendido que a invenção não deve ser considerada com limitada aoesquema de integração particular representado na figura e que váriasmúltiplas seqüências, seqüências compartilhadas e outras configuraçõesestão contempladas de acordo com a invenção. Por meio de exemplosilustrativos, o produto que compreende o ácido carboxílico aromático e ossubprodutos de reação de oxidações em fase líquida múltiplas podem serdirecionados para uma etapa de purificação única em que o líquidocondensado de um gás a alta pressão do tratamento do gás liberado deuma fase vapor a alta pressão de um ou mais daquelas ou outras oxida-ções em fase líquida é direcionado para uso como um líquido contendoágua. Como esses exemplos adicionais, o produto cru de uma oxidaçãoem fase líquida única pode ser purificado em seqüências de purificaçãoseparadas operadas em paralelo, com a fase vapor a alta pressão daoxidação em fase líquida sujeita ao tratamento do gás liberado pararecuperação do condensado líquido e transferência do mesmo paraqualquer uma ou ambas essas seqüências de purificação ou comoalternativa ou adição a um processo em que o ácido carboxílico impurode uma oxidação ou processo separado é purificado num processo depurificação ou etapas de purificação como aqui descritas.

Referindo-se à Figura 2, um material de alimentação de para-xilenolíquido compreendendo pelo menos 99% em peso de para-xileno, soluçãode ácido acético aquosa, preferivelmente contendo cerca de 70 a cerca de95% em peso de ácido acético, compostos solúveis de cobalto e manga-nês, tais como seus respectivos acetatos, como fontes de metais catalisa-dores de oxidação e de bromo, tal como brometo de hidrogênio comopromotor para o catalisador e ar são continuamente carregados no vasode reação de oxidação 110, que é um reator de tanque agitado contínuo,de pressão variada, através de entradas, uma das quais é mostrada compropósitos de ilustração como 112. As alimentações de solvente e para-xileno são carregadas a taxas fornecendo uma razão em peso solventepara alimentação de cerca de 2:1 a cerca de 5:1. São preferivelmenteusadas fontes de cobalto e manganês em quantidades que fornecemcerca de 100 a cerca de 800 ppm em peso de cada baseado no peso domaterial de alimentação para-xileno. O bromo preferivelmente é usadonuma quantidade tal que a razão de átomo de bromo para metais catali-sadores é cerca de 0,1:1 a cerca de 1,5:1.

A agitação é fornecida pela rotação da haste 120 movida por umafonte externa de força (não mostrada) fazendo que os impulsores monta-dos na haste e localizados dentro do corpo do líquido no reator forneçamforças para mistura dos líquidos e dispersão dos gases dentro do corpodo líquido e evitando a deposição de sólidos em suas regiões mais baixas.

O catalisador e promotor, cada preferivelmente como uma solução emsolvente ácido acético, são introduzidos no corpo do líquido no vaso dereação. O ar é suprido por baixo e dentro do raio de ação de um impulsormais baixo em uma taxa efetiva para fornecer pelo menos 3 moles deoxigênio molecular por mol de material de alimentação aromático.

O para-xileno oxida-se na mistura de reação líquida agitada no rea-tor 110, predominantemente a ácido tereftálico, mas também reage paraformar subprodutos incluindo produtos de oxidação parciais e intermedi-ários, tais como 4-carboxibenzaldeído, 1,4-hidróximetil ácido benzóico eácido p-tolúico e outros tais como ácido benzóico. Os produtos de reaçãosólidos que compreendem ácido tereftálico e subprodutos de oxidação dopara-xileno precipitados da mistura de reação líquida, com menoresquantidades dos mesmos permanecendo dissolvidos no líquido. O teor desólidos da pasta líquida tipicamente varia de cerca de 40% em peso epreferivelmente de cerca de 20 a cerca de 35% em peso. A água é tambémgerada como um produto da oxidação. A reação de oxidação é exotérmicae o calor gerado pela reação causa a ebulição da mistura de reação emfase líquida e formação de uma fase vapor na parte superior compreen-dendo ácido acético vaporizado, vapor de água, subprodutos gasosos dareação de oxidação, óxidos de carbono, nitrogênio do ar carregado para areação e oxigênio não reagido. O volume interior do reator 110 é mantidosob pressão suficiente para manter a natureza da fase líquida da misturade reação, preferivelmente cerca de 5 a cerca de 21 kg/cm2 relativa. Ovapor situado na parte superior é removido do reator através do respira-douro 116. O conteúdo do reator é mantido a uma temperatura dereação na faixa de cerca de 160 a cerca de 225°C baseado na taxa deremoção da fase vapor também levando-se em consideração temperatu-ras e taxas de fluxo de correntes removidas e retornadas para o reatorcomo descrito abaixo.

Um efluente líquido compreendendo produtos de oxidação de para-xileno sólidos, incluindo ácido tereftálico, em pasta na mistura de reaçãoem fase líquida, a qual também contém para-xileno dissolvido, subprodu-tos de oxidação e metais catalisadores, é removido do vaso de reação 110através de uma saída de pasta como em 114 e direcionado na corrente115 para a zona de cristalização para recuperação de um produto sólidoda oxidação compreendendo ácido tereftálico e subprodutos de oxidaçãoda alimentação de para-xileno.

Na modalidade da invenção ilustrada na Figura 2, a cristalização éconduzida em vasos de cristalização com múltipla agitação 152 e 156 emsérie e em comunicação de fluxo para a transferência da pasta produtodo vaso 152 para o vaso 156. O resfriamento dos vasos de cristalização éefetuado pelo alívio da pressão, com a pasta resfriada no vaso 152 parauma temperatura na faixa de cerca de 150-190°C e então ainda a cercade 110-150°C no vaso 156. Um ou mais vasos de cristalização é ventila-do, como em 154 e 158, respectivamente, para remoção para o meio detroca de calor (não mostrado) do vapor resultante do abaixamento dapressão e geração de vapor de água do vapor "flasheado". O vapor remo-vido de um ou mais vasos de cristalização a montante, tal como o vaso152, para o meio trocador de calor (não mostrado) é preferivelmentecondensado e condensado líquido contendo água, solvente ácido acético eprodutos solúveis e subprodutos da oxidação podem ser direcionadospara um ou mais vasos de cristalização a jusante, como em 156, parapermitir a recuperação dos componentes cristalizáveis tal como o ácidotereftálico e subprodutos de oxidação entrando e condensado dos vaporesdo "flash" de um ou mais vasos a montante.

O vaso de cristalização 156 está em comunicação de fluido com umdispositivo de separação sólido-líquido 190, o qual é adaptado parareceber do vaso de cristalização um produto sólido em pasta compreen-dendo ácido tereftálico e subprodutos de oxidação em um licor-mãe daoxidação compreendendo ácido acético e água, e separar um produtosólido cru compreendendo ácido tereftálico e subprodutos do líquido. Odispositivo de separação 190 é um filtro a vácuo, centrífugo ou filtro depressão. Em realizações preferidas da invenção, o dispositivo de separa-ção é um filtro de pressão adaptado para troca de solvente por desloca-mento positivo sob pressão do licor-mãe em uma torta de filtro comlíquido de lavagem compreendendo água. O licor-mãe de oxidação queresulta da separação sai do dispositivo de separação 190 na corrente 191para transferência para o tanque do licor-mãe 192. Uma parte maior dolicor-mãe é transferida do tanque 192 para o reator de oxidação 110para retornar para a reação de oxidação em fase líquida do ácido acético,água, catalisador e subprodutos da reação de oxidação dissolvidos oupresentes como partículas sólidas finas no licor-mãe. O produto sólidocru compreendendo ácido tereftálico e impurezas compreendendo sub-produtos de oxidação da alimentação de para-xileno é transportado, comou sem secagem intermediária e armazenamento, do dispositivo deseparação 190 para o vaso de composição da solução de purificação 202na corrente 197. O produto sólido cru é vertido no vaso de composição202 em solvente da reação de purificação, todo ou pelo menos umaparte, e preferivelmente cerca de 60 a cerca de 100% em peso do qualcompreende condensado líquido da seção de tratamento de gás liberado300 recuperado pela condensação nas zonas de condensação 350 de gáspressurizado removido do dispositivo de separação 330 e direcionado emsérie para os condensadores 352 e 362. Se usado, o solvente de compo-sição, tal como água desmineralizada fresca ou correntes de recicloapropriadas tal como líquido condensado dos vapores resultantes doabaixamento da pressão na cristalização do produto ácido tereftálicopurificado como discutido abaixo, pode ser direcionado para o tanque decomposição 202 do vaso 204. A temperatura da pasta no tanque decomposição preferivelmente é cerca de 80 a cerca de 100°C.

O produto cru é dissolvido de maneira a formar uma solução de re-ação de purificação por aquecimento, por exemplo, de cerca de 260 acerca de 290°C no tanque de composição 202 ou pela passagem atravésdos trocadores de calor (não mostrados) quando ele é transferido para oreator de purificação 210. No reator 210, a solução de reação de purifi-cação é contatada com hidrogênio sob pressão preferivelmente variandode cerca de 85 a cerca de 95 kg/cm2.

Uma parte da mistura de reação líquida de purificação é continua-mente removida do reator de hidrogenação 210 na corrente 211 para ovaso de cristalização 220 onde ácido tereftálico e níveis reduzidos deimpurezas são cristalizados a partir da mistura de reação pela reduçãode pressão no líquido. A pasta resultante do ácido tereftálico purificado elíquido formado no vaso 220 é direcionada para o equipamento deseparação sólido-líquido 230 na linha de corrente 221. Os vaporesresultantes do abaixamento de pressão no reator de cristalização podemser condensados pela passagem por trocadores de calor (não mostrados)para resfriamento e o condensado líquido resultante redirecionado para oprocesso, por exemplo, como reciclo para o tanque de composição dealimentação da purificação 202, através de linhas de transferênciaapropriadas (não mostradas). O ácido tereftálico purificado sai do dispo-sitivo de separação sólido-líquido 230 na corrente 231. O dispositivo deseparação pode ser um filtro a vácuo giratório, centrífugo um filtro depressão ou combinações de um ou mais dos mesmos. O líquido conden-sado recuperado no meio condensante 350 pode ser direcionado para odispositivo de separação como líquido de lavagem para separação parasubstituir ou reduzir os requerimentos de água desmineralizada paralavagem final do produto purificado.

O licor-mãe da purificação do qual o produto ácido tereftálico puri-ficado sólido é separado no separador sólido-líquido 230 compreendeágua, quantidades menores de ácido tereftálico dissolvido ou suspenso eimpurezas incluindo subprodutos de oxidação hidrogenados dissolvidosou suspensos no licor-mãe. De acordo com a realização do processopreferido ilustrado na Figura 2, pelo menos uma parte, e preferivelmentetodo ou substancialmente todo do licor-mãe da purificação é direcionadopara a corrente 233 para o sistema 300 de tratamento de gás liberado dareação de oxidação aonde ele é introduzido na coluna de destilação a altapressão 330 usada para separação de água e solvente ácido acético emuma pressão de vapor alta removida do reator de oxidação 110. O licor-mãe da purificação direcionado para a coluna 330 é introduzido nacoluna em uma parte superior da mesma, como em 336, para fornecerrefluxo líquido para separação. A transferência do licor-mãe da purifica-ção do dispositivo de separação líquido-sólido 230 para a coluna dedestilação a alta pressão também permite o reciclo do ácido tereftálico eimpurezas no licor-mãe para o reator de oxidação 110 onde eles sãooxidados ou convertidos a ácido tereftálico, embora o teor de água dolicor-mãe da purificação substancialmente vaporize na coluna de destila-ção, saindo em um gás pressurizado removido da coluna, sem significati-vamente impactar o balanço de água na oxidação. A transferência dolicor-mãe da purificação do dispositivo de separação sólido-líquido 230para a coluna de destilação também reduz o volume de líquido efluenteque precisa ser direcionado o tratamento de resíduo líquido e porporcio-nar o retorno do ácido tereftálico valioso para oxidação e, por sua vez,remoção do mesmo para recuperação nos cristalizadores de oxidação 152e 156.

O gás liberado da reação gerado pela oxidação em fase líquida daalimentação de para-xileno no vaso de reação 110 é removido do reatoratravés do respiradouro 116 e direcionado na corrente 111 para odispositivo de separação 330, que nas modalidades representadas naFigura 2, é uma coluna de destilação a alta pressão tendo uma plurali-dade de bandejas preferivelmente fornecendo de cerca de 30 a cerca de50 placas teóricas e é suprido com líquido para refluxo através da entra-da de líquido 336. A corrente de vapor da oxidação é introduzida nacoluna 330 preferivelmente na temperatura e pressão de cerca de 150 acerca de 225°C e cerca de 4 a cerca de 21 kg/cm2 relativa, respectiva-mente, e não substancialmente menor do que no reator de oxidação 110.

Como descrito acima, a Figura 2 ilustra uma realização preferida dainvenção na qual uma parte do líquido refluxado introduzido na colunacompreende o licor-mãe da purificação do qual ácido tereftálico purifica-do sólido é separado em dispositivo de separação sólido-líquido 230. Acoluna 330 inclui, por exemplo, 80 bandejas (não mostradas). Na realiza-ção mostrada na Figura, cerca de 50 a cerca de 80 das bandejas sãodispostas abaixo da entrada do refluxo 336 para separação substancialdo solvente ácido acético e água no gás liberado a alta pressão a partir daoxidação introduzido na coluna. Como discutido ainda abaixo, cerca de10 a cerca de 30 bandejas adicionais são posicionadas acima da entradado refluxo 336, mas, abaixo da introdução de um segundo refluxo delíquido 344 para lavagem dos subprodutos de oxidação para fora da fasevapor na coluna.

Como mostrado na Figura 2, a coluna de destilação 330 tambéminclui, como um aspecto preferido, embora adicional, pelo menos umaentrada de líquido refluxado adicional como em 344 para suprir umaparte do refluxo total, e preferivelmente cerca de 30 a cerca de 70% dofluxo volumétricô, para a coluna. A entrada 344 é posicionada de formaque o líquido refluxado adicional para a coluna é introduzido em umalocalização que é separada da entrada do refluxo 336 por bandejascorrespondendo a um ou mais estágios de equilíbrio teórico, e preferivel-mente cerca de 2 a cerca de 10 de tais estágios. Na figura, as entradas336 e 344 preferivelmente estão separadas por cerca de 10 a cerca de 30bandejas. O refluxo adicional para a coluna pode ser suprido pelasmesmas fontes ou fontes diferentes quanto o refluxo suprido à entrada336, tal como o licor-mãe da recuperação do sólido compreendendo umaforma pura do ácido carboxílico aromático de uma mistura de reaçãolíquida de purificação ou, como na realização da Figura 2, uma parte docondensado líquido recuperado pela condensação de um gás a altapressão da coluna de destilação 330 na zona de condensação 350. Naconfiguração ilustrada na Figura 2, o refluxo suprido à coluna 330 naentrada 344 tem bandejas fornecendo estágios de equilíbrio acima delaos quais permitem a lavagem dos subprodutos da oxidação do para-xileno incluindo derivados hidrogenados do mesmo introduzido norefluxo do licor-mãe da purificação, tal como ácido p-tolúico e ácidobenzóico, descendo pela torre para dentro do reator de oxidação 110 viacorrente 331.

Os vapores de água e solvente ácido acético na fase vapor a altapressão introduzidos na coluna de destilação são separados, de formaque uma fase rica em ácido acético e pobre em água e um gás de saída doseparador sob pressão são formados. Pelo menos 95% em peso do ácidoacético no vapor a alta pressão da oxidação é separado na fase líquida. Afase líquida preferivelmente compreende cerca de 60 a cerca de 85% empeso de ácido acético e preferivelmente não mais do que cerca de 25% empeso de água. Ela também compreende quantidades menores de outroscomponentes menos voláteis do que o ácido acético, tais como ácidotereftálico e subprodutos da oxidação do para-xileno tais como ácido p-tolúico e ácido benzóico introduzidos com o refluxo do licor-mãe dapurificação e pode também incluir outros componentes tais como sub-produtos solventes da oxidação. Um gás a alta pressão da separaçãoprimariamente compreende vapor de água e também contém gás oxigênionão reagido, quantidades menores de vapores do solvente ácido acético,para-xileno não reagido, subprodutos da oxidação, óxidos de carbono enitrogênio introduzido do ar usado como fonte de oxigênio para a oxidação.

A fase líquida resultante da separação na coluna de destilação 330sai da coluna pela parte mais baixa e preferivelmente é retornada direta-mente ou indiretamente para o reator de oxidação 110, como na corrente331. O retorno da fase líquida para a oxidação fornece a composição dosolvente ácido acético para a reação de oxidação e pode reduzir perda dealimentação ao permitir a conversão a produtos pretendidos dos subpro-dutos condensados da fase vapor da oxidação bem como aqueles recicla-dos do licor-mãe da purificação refluxados para a coluna.

O gás a alta pressão resultante da separação do vapor de água eácido acético na coluna de destilação 330 é removido da coluna e dire-cionado para o meio condensante 350, tal como mostrado da Figura 2,inclui condensadores 352 e 362, e tanque de separação 372. Preferivel-mente, a condensação é conduzida de forma que água condensadalíquida na temperatura de cerca de 40 a cerca de 60°C é recuperada pelomenos em um estágio. Na realização ilustrada na figura, a condensação éconduzida pela troca de calor indireta no meio condensante 352 comágua na temperatura de cerca de 120 a cerca de 170°C, com o efluentedo condensador 352 direcionado para o condensador 362 na corrente361 para condensação usando água de resfriamento de cerca de 30 acerca de 40°C. O gás e o líquido efluentes do condensador 362 sãodirecionados na corrente 363 para o tanque 372 no qual líquido conden-sado contendo água é coletado e removido na corrente 373 e do qual umgás de exaustão sob pressão é retirado como corrente 375. O condensadolíquido recuperado do gás de saída pressurizado da coluna de destilação330 por condensação no meio condensante 350 é pelo menos 95% empeso de água e também compreende quantidades menores de impurezasorgânicas. O condensado líquido é transferido na corrente 373 para umou mais vasos ou receptáculos de líquido usados nas e para as etapas depurificação. Na realização ilustrada na Figura 2, pelo menos uma parte, epreferivelmente uma parte substancial do condensado líquido é transferi-do para o tanque de composição da solução de purificação 202 para usona formação da pasta do produto cru e na solução da reação de purifica-ção que é direcionada para o reator de purificação 210. Outros vasos depurificação e equipamento de recepção de líquido e usos para os quais ocondensado líquido pode ser direcionado incluem o vaso de cristalização220 para uso como solvente de composição de limpeza para substituir olíquido da reação de purificação vaporizado no cristalizador e dispositivode separação sólido-líquido 230 para uso como líquido de lavagem oudescarga de selagem. O líquido condensado também é apropriado parausos fora da purificação, tal como refluxo para a coluna de destilação330 e líquido de lavagem para filtros de troca de solvente para separaçãode produtos sólidos recuperados da oxidação do licor-mãe da oxidação.

A água usada como fluido trocador de calor para condensação dogás pressurizado da coluna de destilação 330 é aquecida pela troca decalor no meio condensante 350 para formar vapor pressurizado o qualpode ser direcionado para um dispositivo de recuperação de energia talcomo uma turbina a vapor 450 no processo da realização mostrada naFigura 2. Como descrito acima com referência à Figura 1, a condensaçãodo gás pressurizado da separação do solvente ácido acético e água nafase vapor a alta pressão da oxidação pode ser conduzida usando dois oumais condensadores em série usando fluidos de troca de calor em tempe-raturas sucessivamente mais baixas. Nessas modalidades, o vapor geradoda condensação nas temperaturas decrescentes está sob pressõesdecrescentes, possibilitando, desta forma, eflciências no uso do vapor adiferentes pressões pelo acerto com diferentes entradas de calor ouenergia em operações nas quais vapor é utilizado.

O gás de exaustão não condensado removido na corrente 375 com-preende componentes não condensáveis tais como oxigênio não consu-mido da oxidação, nitrogênio do ar usado como a fonte de oxigênio para aoxidação, óxidos de carbono de tal ar bem como das reações na oxidaçãoe traços de para-xileno não reagido e seus subprodutos de oxidação,acetato de metila e metanol e brometo de metila formados do promotorbromo usado na oxidação. Na realização ilustrada na figura, o gás nãocondensado está substancialmente livre de vapor de água devido àsubstancialmente completa condensação em líquido condensado recupe-rado no meio condensante.

O gás de exaustão não condensado do meio condensante 350 estásob pressão de cerca de 10 a cerca de 15 kg/cm2 e pode ser transferidodiretamente para um dispositivo de recuperação de energia ou para umdispositivo de controle de poluição para remoção de espécies corrosivas ecombustíveis antes da recuperação da energia. Como mostrado na Figura2, gás não condensado é primeiro direcionado para tratamento pararemover materiais de alimentação não reagidos e traços de solvente ácidoacético e/ou produtos de reação dos mesmos permanecendo no gás.Então, o gás não condensado é transferido na corrente 375 para oabsorvedor a alta pressão 380 para extrair para-xileno, ácido acético,metanol e acetato de metila sem substancial perda de pressão. A torre deabsorção 380 é adaptada para receber substancialmente gás depletadode água permanecendo após a condensação e separação do para-xileno,solvente ácido acético e seus produtos de reação da oxidação do gás pelocontato com um ou mais agentes de depuração líquidos. Uma configura-ção de absorvedor preferida, ilustrada na figura, compreende a torre 380tendo uma pluralidade de bandejas ou leitos dispostos internamente ouempacotamento estruturado (não mostrado) para fornecer superfície paratransferência de massa entre as fases gás e líquida. Entradas (nãomostradas) para adição do agente de depuração para o absorvedor nascorrentes 381 e 383, respectivamente, são dispostas em uma ou maispartes superiores e uma ou mais partes inferiores da torre. O absorvedortambém compreende um respiradouro superior 382 do qual um gásdepurado sob pressão compreendendo componentes não condensáveis dogás de entrada para o absorvedor é removido via linha 385 e uma saídamais baixa 384 para remoção de uma corrente líquida de ácido acéticona qual os componentes da fase gás compreendendo um ou mais depara-xileno, ácido acético, metanol e/ou acetato de metila tenham sidodepurados. Um líquido de fundo é removido a partir de uma parte maisbaixa da torre e pode ser direcionado para o reator IlO para reuso doscomponentes recuperados.

O gás pressurizado removido a partir do meio condensante 350 ou,em realizações como mostradas na Figura 2, do respiradouro 382 doabsorvedor a alta pressão, pode ser direcionado para um meio de controlede poluição, como em 390, para conversão dos componentes orgânicos emonóxido de carbono no gás pressurizado do condensador ou do absor-vedor em dióxido de carbono e água. Um meio de controle de poluiçãopreferido é uma unidade de oxidação catalítica adaptada para receber osegundo gás pressurizado opcionalmente aquecendo-o para promovercombustão e direcionar o gás para contato com um catalisador de oxida-ção estável em alta temperatura disposto num suporte poroso celular ououtro suporte substancialmente poroso de forma que o fluxo de gásatravés do dispositivo seja substancialmente não afetado. O gás situadona parte superior do absorvedor 380 é direcionado para o sistema decontrole de poluição 390 o qual inclui um pré-aquecedor 392 e unidadede oxidação catalítica 394. O gás é aquecido a cerca de 250 a 450°C nopré-aquecedor e passado sob pressão de cerca de 10 a cerca de 15kg/cm2 para a unidade de oxidação 394 onde componentes orgânicos esubprodutos são oxidados a compostos mais apropriados para gerencia-mento ambiental benéfico.

Um gás a alta pressão oxidado é direcionado da unidade de oxida-ção catalítica 394 para o expansor 400 que é conectado ao gerador 420.

A energia do gás a alta pressão oxidado é convertido em trabalho noexpansor 400 e tal trabalho é convertido em energia elétrica pelo gerador420. O gás expandido saído expansor pode ser liberado para a atmosfera,preferivelmente após depuração cáustica e/ou outros tratamentos paraapropriadamente gerenciar tais liberações.

Claims

"Processos e Equipamentos de Fabricaçãode Ácidos Carboxílicos Aromáticos"

1. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,caracterizado por que compreende contatar um material de alimentaçãocontendo pelo menos um hidrocarboneto aromático precursor do ácidocom oxigênio gasoso na mistura de reação de oxidação em fase líquidacontendo solvente ácido monocarboxílico e água e na presença de umacomposição catalisadora que contém pelo menos um componente demetal pesado em uma zona de reação a elevada temperatura e pressãoefetivas para manter uma mistura de reação de oxidação em fase líquidae formar um ácido carboxílico aromático e impurezas compreendendosubprodutos de oxidação do precursor hidrocarboneto aromático dissol-vido ou suspenso na mistura de reação de oxidação em fase líquida euma fase vapor a alta pressão contendo solvente ácido monocarboxílico,água e quantidades menores de precursor hidrocarboneto aromático esubprodutos; transferência de uma fase vapor a alta pressão removida dazona de reação para uma zona de separação suprida com líquido refluxa-do contendo água e capaz de substancialmente separar solvente ácidomonocarboxílico e água na fase vapor a alta pressão para formar umlíquido solvente rico em ácido monocarboxílico, pobre em água e um gása alta pressão contendo vapor de água; transferência de um gás a altapressão contendo vapor de água removido da zona de separação parauma zona de condensação e condensar o gás a alta pressão para formarum condensado líquido contendo água e substancialmente livre deimpurezas orgânicas e um gás de exaustão da zona de condensação sobpressão contendo componentes não condensáveis do gás a alta pressãotransferido para a zona de condensação; recuperação de líquido conden-sado da zona de condensação que compreende água substancialmentelivre de impurezas orgânicas e é apropriada sem tratamento adicionalpara uso como pelo menos um líquido contendo água em um processo depurificação de ácidos carboxílicos aromáticos; e direcionar o condensadolíquido contendo água substancialmente livre de impurezas orgânicasrecuperada da zona de condensação para um processo de purificação deácido carboxílico aromático, pelo menos uma etapa do qual compreende:(a) formação de uma solução de reação de purificação contendo á-cido carboxílico aromático e impurezas dissolvidas ou suspensas em umlíquido contendo água;(b) contatar a solução de reação de purificação contendo ácido car-boxílico aromático e impurezas em um líquido contendo água a elevadatemperatura e pressão com hidrogênio na presença de um catalisador dehidrogenação para formar uma mistura de reação líquida de purificação;(c) recuperação do produto purificado sólido contendo ácido carbo-xílico aromático com níveis reduzidos de impurezas de uma mistura dereação líquida de purificação contendo o ácido carboxílico aromático eimpurezas em um líquido contendo água; e(d) lavar com pelo menos um líquido contendo água um produto á-cido carboxílico aromático purificado sólido recuperado de uma misturade reação líquida de purificação contendo o ácido carboxílico aromático,impurezas e um líquido contendo água;de tal forma que um líquido contendo água em pelo menos uma e-tapa do processo de purificação compreende o líquido condensadocontendo água substancialmente livre de impurezas orgânicas.

2. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o processo depurificação compreende as etapas (a), (b), (c) e (d).

3. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 2, caracterizado por que a solução de reaçãode purificação compreende líquido condensado recuperado da zona decondensação e contendo água substancialmente livre de impurezasorgânicas.

4. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 2, caracterizado por que a mistura dereação líquida de purificação compreende o líquido condensado recupe-rado a partir de uma zona de condensação e contendo água substancial-mente livre de impurezas orgânicas.

5. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 2, caracterizado por que o produto ácidocarboxílico aromático purificado sólido recuperado a partir da mistura dereação líquida de purificação é lavado com o líquido condensado recupe-rado da zona de condensação e contendo água substancialmente livre deimpurezas orgânicas.

6. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 5, caracterizado por que o ácido carboxílicoaromático compreende ácido tereftálico e um precursor hidrocarbonetòaromático é para-xileno.

7. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 6, caracterizado por que é recuperado umproduto impuro compreendendo ácido tereftálico e impurezas contendosubprodutos de oxidação de para-xileno da mistura de reação de oxida-ção em fase líquida e direcionado para o processo de purificação de ácidocarboxílico aromático.

8. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 2, caracterizado por que é recuperado umproduto impuro compreendendo ácido carboxílico aromático e impurezascontendo subprodutos do precursor hidrocarboneto aromático da mistu-ra de reação de oxidação em fase líquida e direcionado para o processo depurificação de ácido carboxílico aromático.

9. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o ácido carboxílicoaromático compreende ácido tereftálico e um precursor hidrocarbonetoaromático é para-xileno.

10. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com qualquer Reivindicação precedente, caracterizado por quecompreende direcionar um licor-mãe da purificação do qual é recuperadoo produto purificado sólido compreendendo ácido carboxílico com reduzi-dos níveis de impureza na etapa (c) para a zona de separação de formaque o líquido refluxado para a separação compreenda o licor-mãe dapurificação.

11. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 10, caracterizado por que compreende aindarecuperar energia do gás de exaustão do condensador a alta pressão deum meio condensante.

12. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 11, caracterizado por que a energia érecuperada pela troca de calor com um fluido trocador de calor.

13. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 11, caracterizado por que a energia érecuperada na forma de trabalho.

14. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 11, caracterizado por que o gás a altapressão removido de uma zona de separação é condensado numa zona decondensação pela troca de calor indireta com um fluido de troca de calorcompreendendo água para gerar vapor e m um ou mais pressões.

15. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 10, caracterizado por que o gás a altapressão removido de uma zona de separação é condensado numa zona decondensação pela troca de calor indireta com um fluido de troca de calorcompreendendo água para gerar vapor a uma ou mais pressões.

16. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com qualquer das Reivindicações de 1 a 9, caracterizado por queo gás a alta pressão removido de uma zona de separação é condensadonuma zona de condensação pela troca de calor indireta com um fluido detroca de calor compreendendo água para gerar vapor a uma ou maispressões.

17. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,caracterizado por que compreende, em etapas,pelo menos uma etapa de oxidação em fase líquida compreendendocontatar um material de alimentação contendo pelo menos um hidrocar-boneto aromático substituído em que os substituintes são oxidáveis agrupos ácido carboxílico com oxigênio gasoso numa mistura de reação deoxidação em fase líquida contendo solvente ácido monocarboxílico e águae na presença de uma composição catalisadora contendo pelo menos umcomponente de metal pesado em uma zona de reação a elevada tempera-tura e pressão efetiva para manter uma mistura de reação de oxidaçãoem fase líquida e formar um ácido carboxílico aromático e impurezascontendo subprodutos de reação dissolvidos ou suspensos na mistura dereação de oxidação em fase líquida e uma fase vapor a alta pressão quecontém água, ácido monocarboxílico, hidrocarboneto aromático substitu-ído não reagido, oxigênio e subprodutos de reação; epelo menos uma etapa de purificação compreendendo contatar comhidrogênio a elevada temperatura e pressão na presença de um catalisa-dor contendo um metal catalisador de hidrogenação uma solução dereação de purificação contendo um líquido que compreende água e temdissolvido na mesma ácido carboxílico aromático e impurezas recupera-das da mistura de reação de oxidação em fase líquida de pelo menos umaetapa de oxidação em fase líquida para formar uma mistura de reação delíquido de purificação contendo o ácido carboxílico aromático e impurezashidrogenadas dissolvidas em um líquido contendo água; epelo menos uma etapa de tratamento de gás liberado que compre-ende substancialmente a separação do solvente ácido monocarboxílico eágua na fase vapor a alta pressão removida da zona de reação em pelomenos uma etapa de oxidação em fase líquida para formar um líquidocontendo solvente ácido monocarboxílico e um gás a alta pressão conten-do água, material de alimentação não reagido, subprodutos de reação,oxigênio e uma quantidade menor de solvente ácido monocarboxílico econdensando diretamente a partir do gás a alta pressão um líquidocondensado contendo água e substancialmente livre de impurezasorgânicas; epelo menos uma etapa que compreende direcionar o líquido con-densado contendo água e substancialmente livre de impurezas orgânicascondensadas a partir do gás a alta pressão em pelo menos uma etapa detratamento do gás liberado para pelo menos uma etapa de purificação detal forma que um líquido contendo água na etapa de purificação compre-ende o líquido condensado.

18. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxilicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 17, caracterizado por que pelo menos umaetapa de purificação compreende pelo menos uma das seguintes etapasadicionais em que é usado o líquido que contém água:(a) uma etapa que compreende a suspensão ou dissolução num lí-quido que contém água de um produto sólido contendo ácido carboxílicoaromático e impurezas recuperados da mistura de reação líquida em pelomenos uma etapa de oxidação em fase líquida para formar a solução dereação de purificação;(b) uma etapa que compreende a formação de uma pasta num lí-quido contendo água de um produto sólido contendo o ácido carboxílicoaromático e níveis reduzidos de impurezas recuperadas da mistura dereação líquida de purificação;(c) uma etapa que compreende a lavagem com um líquido contendoágua de um produto sólido contendo o ácido carboxílico aromático comníveis reduzidos de impurezas recuperado a partir da mistura de reaçãolíquida de purificação.

19. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 17, caracterizado por que pelo menos umaetapa de purificação compreendendo uma etapa que compreende adissolução num líquido contendo água do produto sólido compreendendoácido carboxílico aromático e impurezas compreendendo subprodutos deoxidação recuperados da mistura de reação de oxidação líquida em pelomenos uma etapa de oxidação em fase líquida para formar a solução depurificação e o líquido contendo água compreende líquido condensado apartir do gás a alta pressão em pelo menos uma etapa de tratamento dogás liberado.

20. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 17, caracterizado por que pelo menos umaetapa de purificação compreende uma etapa compreendendo a formaçãode uma pasta em um líquido contendo água de um produto sólidocompreendendo ácido carboxílico aromático e níveis reduzidos de impu-rezas recuperado da mistura de reação líquida da purificação e o líquidocontendo água compreende condensado líquido condensado a partir dogás a alta pressão em pelo menos uma etapa de tratamento do gásliberado.

21. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 17, caracterizado por que pelo menos umaetapa de purificação compreende uma etapa de lavagem com um líquidocontendo água de um produto sólido compreendendo ácido carboxílicocom níveis reduzidos de impurezas recuperado da mistura de reaçãolíquida da purificação e o líquido contendo água compreende condensadolíquido condensado a partir do gás a alta pressão em pelo menos umaetapa de tratamento do gás liberado.

22. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 17, caracterizado por que pelo menos umaetapa de tratamento do gás liberado compreende substancialmenteseparar o solvente ácido monocarboxílico e água na fase vapor a altapressão removida da zona de reação em pelo menos uma etapa de oxida-ção em fase líquida em um dispositivo de separação suprido com umlíquido refluxado compreendendo um licor-mãe da purificação a partir doqual o ácido carboxílico aromático com reduzidos níveis de impurezas érecuperado em pelo menos uma etapa de purificação.

23. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 17, caracterizado por que a solução dareação de purificação em pelo menos uma etapa de purificação compre-ende um produto cru compreendendo ácido carboxílico aromático eimpurezas recuperadas da mistura de reação da oxidação em fase líquidaem pelo menos uma etapa de oxidação e direcionada para a etapa depurificação.

24. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 17, caracterizado por que o ácido carboxíli-co aromático compreende ácido tereftálico e um hidrocarboneto aromáti-co substituído é o para-xileno.

25. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,caracterizado por que compreende, em etapas,(a) contatar um material de alimentação contendo um precursorhidrocarboneto aromático para o ácido carboxílico aromático e oxigêniogasoso em mistura de reação de oxidação em fase líquida contendosolvente ácido monocarboxílico e água na presença de uma composiçãocatalisadora contendo um componente de metal pesado na zona dereação a elevada temperatura e pressão efetiva para manter uma misturade reação de oxidação líquida e para formar um ácido carboxílico aromá-tico e impurezas contendo subprodutos de reação dissolvidos ou suspen-sos na mistura de reação de oxidação em fase líquida e uma fase vapor aalta pressão que compreende ácido monocarboxílico, água, precursorhidrocarboneto aromático não reagido, gás oxigênio e subprodutos dereação;(b) recuperar a partir da mistura de reação de oxidação em fase lí-quida um produto sólido contendo ácido carboxílico aromático e impure-zas contendo subprodutos de reação;(c) suspender ou dissolver o produto sólido recuperado da misturade reação de oxidação em fase líquida contendo ácido carboxílico aromá-tico e impurezas contendo subprodutos de reação em um líquido conten-do água, e pelo menos uma parte da qual compreende um líquido con-densado recuperado de acordo com a etapa (i); para formar uma soluçãode purificação;(d) contatar a solução de purificação a elevada temperatura e pres-são com hidrogênio na presença de um catalisador de hidrogenação paraformar uma mistura de reação líquida de purificação;(e) recuperar a partir da mistura de reação de purificação líquidaum produto sólido purificado contendo ácido carboxílico aromático comníveis reduzidos de impurezas e um licor-mãe da purificação líquidocontendo água e quantidades menores de precursor hidrocarbonetoaromático oxidado, derivados hidrogenados do mesmo ou combinaçõesdo mesmo;(f) transferir uma fase vapor a alta pressão da etapa (a) contendosolvente ácido monocarboxílico, vapor de água, material de alimentaçãonão reagido, oxigênio e subprodutos da reação de oxidação em faselíquida para a zona de separação suprida com líquido refluxado e capazde substancialmente separar o solvente ácido monocarboxílico e água dafase vapor a alta pressão;(g) separar substancialmente o solvente ácido monocarboxílico eágua na fase vapor a alta pressão na zona de separação a elevada tempe-ratura e pressão no líquido contendo solvente ácido monocarboxílico edeficiente em água e um gás a alta pressão substancialmente livre desolvente ácido monocarboxílico contendo água, material de alimentaçãoaromático, subprodutos da etapa de oxidação e um quantidade menor desolvente ácido monocarboxílico;(h) transferir o gás a alta pressão removido da zona de separaçãopara uma zona de condensação e transferir calor entre o gás pressuriza-do e um fluido trocador de calor para condensar a partir do gás a altapressão um condensado líquido contendo água substancialmente livre deimpurezas orgânicas e formar um gás de exaustão da zona de condensa-ção a alta pressão; e(i) direcionar pelo menos uma parte do condensado líquido conden-sado do gás pressurizado na etapa (h) para a etapa (c).

26. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxilicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 25, caracterizado por que a energia érecuperada a partir do gás de exaustão da zona de condensação a altapressão.

27. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxilicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 25, caracterizado por que compreende aindaa recuperação do gás de exaustão da zona de condensação a alta pressãode pelo menos um precursor hidrocarboneto aromático, solvente ácidomonocarboxílico e seus subprodutos da reação em fase líquida.

28. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 27, caracterizado por que ainda compreenderetornar para o vaso de reação pelo menos um precursor hidrocarbonetoaromático, solvente ácido monocarboxílico e seus subprodutos da reaçãoem fase líquida recuperados a partir do gás de exaustão a alta pressão.

29. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com a Reivindicação 27, caracterizado por que ainda compreen-dendo a recuperação de energia de um gás de exaustão da zona decondensação a alta pressão removido de uma zona de condensação naetapa (h) após recuperação do mesmo de um líquido compreendendo pelomenos um precursor hidrocarboneto aromático, solvente ácido monocar-boxílico e seus subprodutos da reação em fase líquida.

30. - Processo de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos, deacordo com qualquer das Reivindicações de 25 a 29, caracterizado porque ainda compreende uma etapa em que pelo menos uma parte do licor-mãe da purificação recuperado na etapa (e) é direcionado para a zona deseparação de forma que o líquido refluxado suprido para a zona deseparação compreende o licor-mãe da purificação.

31. - Equipamento de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,caracterizado por que compreende um vaso de reação tendo um respira-douro para remover o vapor situado na parte superior do reator; umdispositivo de separação capaz de substancialmente separar um gásácido monocarboxílico Ci-8 e vapores de água em uma mistura gasosa aalta pressão contendo o ácido monocarboxílico e água em comunicaçãode fluido com o vaso de reação de forma a receber uma fase vapor a altapressão removida a partir do vaso de reação; meio de condensação emcomunicação de fluido com o dispositivo de separação adaptado paraextrair energia do gás a alta pressão pela condensação de pelo menosuma parte do gás a alta pressão e trocando calor com um material deabsorção de calor; e meios para direcionar o condensado líquido conden-sado do gás a alta pressão a pelo menos um vaso de um equipamentopara purificar um ácido carboxílico aromático.

32. - Equipamento de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,de acordo com a Reivindicação 31, caracterizado por que ainda compre-ende meio em comunicação de fluido com o meio condensante parareceber um gás de exaustão a alta pressão a partir do meio condensantee recuperação de energia mecânica a partir do gás a alta pressão.

33. - Equipamento de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,de acordo com a Reivindicação 31, caracterizado por que o meio decondensação compreende uma ou mais colunas de destilação.

34. - Equipamento de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,de acordo com a Reivindicação 31, caracterizado por que o meio decondensação compreende um ou mais trocadores de calor.

35. - Equipamento de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,de acordo com a Reivindicação 31, caracterizado por que o meio decondensação compreende dois ou mais condensadores em série.

36. - Equipamento de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,de acordo com a Reivindicação 31, caracterizado por que o dispositivo deseparação está em comunicação de fluido com o vaso de reação paradirecionar um líquido separado no dispositivo de separação para o vasode reação.

37. - Equipamento de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,de acordo com a Reivindicação 31, caracterizado por que o dispositivo deseparação proporciona pelo menos cerca de 20 estágios de equilíbrioteóricos para separação de gás ácido monocarboxílico Ci-8 e vapores deágua em uma mistura gasosa a alta pressão compreendendo o ácidomonocarboxílico e água.

38. - Equipamento de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,de acordo com a Reivindicação 31, caracterizado por que o dispositivo deseparação é capaz de separar vapores de ácido monocarboxílico Ci-8 eágua em uma mistura gasosa a alta pressão compreendendo o ácidomonocarboxílico e água em uma fase líquida compreendendo pelo menoscerca de 95% de ácido monocarboxílico da mistura gasosa e uma fase degás pressurizado compreendendo água.

39. - Equipamento de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,caracterizado por que compreende:(a) um vaso de reação calculado para uma primeira pressão e apro-priado para uma oxidação em fase líquida de um material de alimentaçãoaromático com oxigênio gasoso em uma mistura de reação em faselíquida compreendendo solvente ácido monocarboxílico e água sobcondições efetivas para manter uma mistura de reação em fase líquida egerar uma fase vapor a alta pressão e compreendendo pelo menos umrespiradouro para remoção de uma fase vapor a alta pressão do vaso;(b) um dispositivo de separação calculado para uma segunda pres-são a qual não é substancialmente menor do que a primeira pressão ecompreendendo pelo menos uma entrada de gás em comunicação defluido com o vaso de reação para receber uma fase vapor a alta pressãoremovida de pelo menos um respiradouro do vaso de reação, pelo menosuma entrada de líquido para introdução de líquido refluxado para odispositivo, pelo menos uma saída de gás para remoção de gás pressuri-zado do dispositivo, pelo menos uma saída de líquido para remoção deuma corrente de líquido do dispositivo e uma zona de fracionamentodisposta em uma posição intermediária entre pelo menos uma entrada degás e pelo menos uma saída de gás e capaz de substancialmente separaro solvente ácido monocarboxílico e água no gás da fase vapor a altapressão recebido no dispositivo de forma que a corrente de líquidocompreendendo solvente ácido monocarboxílico e substancialmente livrede água e um gás a alta pressão compreendendo água e livre de substan-cial solvente ácido monocarboxílico são formados;(c) meio condensante compreendendo pelo menos uma entrada degás para receber um gás a alta pressão removido de pelo menos umasaída de gás do dispositivo de separação, meio de troca de calor paratransferir o calor do gás a alta pressão no meio condensante para o fluidotrocador de calor de forma que um líquido condensado é condensado dogás a alta pressão e um fluido trocador de calor em uma temperatura epressão aumentadas é formado, pelo menos uma saída para remoção domeio condensante de um gás de exaustão a alta pressão, e pelo menosuma saída para remover condensado líquido do meio condensante; e(d) meio para direcionar condensado líquido removido de pelo me-nos uma saída do meio condensante para pelo menos um vaso de umequipamento de purificação de ácido carboxílico aromático.

40. - Equipamento de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,de acordo com a Reivindicação 39, caracterizado por que a zona defracionamento do dispositivo de separação fornece pelo menos cerca depratos teóricos para separação da água e ácido monocarboxílico emuma fase vapor a alta pressão compreendendo uma mistura de água e oácido monocarboxílico.

41. - Equipamento de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,de acordo com a Reivindicação 39, caracterizado por que o dispositivo deseparação é capaz de separar vapores de ácido monocarboxílico Ci-8 eágua em uma mistura gasosa a alta pressão compreendendo o ácidomonocarboxílico e água em uma fase líquida compreendendo pelo menoscerca de 95% de ácido monocarboxílico da mistura gasosa e uma fase gáspressurizada compreendendo água.

42. - Equipamento de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,de acordo com a Reivindicação 39, caracterizado por que o dispositivo deseparação compreende uma ou mais colunas em que a zona de fraciona-mento compreende uma pluralidade de bandejas ou uma pluralidade deleitos de empacotamento estruturado.

43. - Equipamento de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,de acordo com a Reivindicação 39, caracterizado por que o dispositivo deseparação compreende uma ou mais colunas em que a zona de fraciona-mento compreende pelo menos uma bandeja e pelo menos um leito deempacotamento estruturado.

44. - Equipamento de Fabricação de Ácidos Carboxílicos Aromáticos,de acordo com qualquer das Reivindicações de 39 a 43, caracterizadopor que pelo menos uma saída para remoção de líquido do meio conden-sante está em comunicação de fluxo com meio para transferência de umlíquido direta ou indiretamente, mas, sem tratamento para removerimpurezas orgânicas para pelo menos um de (e) um tanque de pastaadaptado para dissolver um sólido compreendendo ácido carboxílicoaromático em um líquido compreendendo água, (f) um vaso de reação depurificação adaptado para hidrogenação a elevada temperatura e pressãode uma solução compreendendo ácido carboxílico aromático dissolvidoem um líquido contendo água, (g) um vaso de cristalização adaptado pararecuperar de uma mistura de reação líquida obtida por hidrogenação aelevada temperatura e pressão de uma solução compreendendo ácidocarboxílico aromático dissolvido num líquido contendo água de um sólidocompreendendo ácido carboxílico aromático e quantidades menores deimpurezas e um licor-mãe da purificação substancialmente isento deácido carboxílico aromático, e (h) um dispositivo de separação sólido-líquido adaptado para separar um sólido compreendendo ácido carboxíli-co aromático e quantidades menores de impurezas de um licor-mãe dapurificação.