180065. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tereftálsav tisztítására pillanatszerű, többfokozatú kigőzölögtetésekkel végrehajtott folyamatos kristályosítással
3 180 065 4 tott tereftálsav 1200 ppm p-toluilsavat tartalmaz, és így poliészter szál gyártására közvetlenül nem alkalmas. A 3 452 088. lajstromszámú USA-beli szabadalmi leírásban is óva intenek a hirtelen lehűtéstől. Az itt ismertetett eljárás további tökéletesítése annak a módszernek, amellyel vizes teref^álshV-oldatokból kiindulva, folyamatos, csökkentett sebességű elpárologtatásos hűtéssel kristályosítanak tereftálsavat. A kristályosodó tereftálsav p-toluilsavval való szennyeződését itt azzal akadályozzák meg, hogy a kristályosítási véghőmérsékletet és/vagy a kristályos termék elválasztási hőmérsékletét a 121—149 °C hőmérséklettartományra korlátozzák. Az ebben a szabadalmi leírásban megadott 121—149 °C kristályosítási véghőmérséklet és/vagy termékelválasztási hőmérséklet alkalmazásával iparilag elő is állítottak 150 ppm és ennél kisebb p-toluilsav-tartalmú tereftálsavat 6000—5000 ppm p-toluilsavat tartalmazó oldatokból, 1,7—2,2 °C/'perc hűtési sebességgel. Az ilyen, jobban csökkentett sebességű elpárologtatásos kristályosítás azonban nem alkalmas arra, hogy a segítségével az idézett brit és USA-beli szabadalmi leírásban egyaránt említett p-toluilsav-szennyeződés mértékét nagyobb kigőzölögtetési sebességű, folyamatos kristályosító eljárással megfelelően csökkenthessék. Az oldószer pillanatszerű elpárologtatásával — azaz az oldat pillanatszerű kigőzölögtetésével — végrehajtott kristályosítás általánosságban már régóta ismert. Régóta felhasználják ugyanis azt a jelenséget, hogy mind a két hőmérséklet, mind a nyomás gyakorlatilag pillanatszerűen csökken, és ezzel együttjáróan, az oldószer gyakorlatilag pillanatszerűen elgőzölög, amikor az anyag forró oldatát az alacsonyabb hőmérsékleten és kisebb nyomáson üzemeltetett kristályosító fokozatba vezetik. Előnyös, hogy az oldószer gyorsan elpárolgó, a gőzfázisba gőzölgött része gyorsan eltávolítható. A kristályképződés és a kristálynövekedés egyaránt gyorsan megy végbe az oldószer elpárolgása miatt következő lehűlés és töményedés hatására. A kristálynövekedés gyakorlatilag teljes mértékben a lehűléstől függ, a tartózkodási időtől független. Jól ismert, hogy olyan kristályosító berendezésben, amelyben az oldószert pillanatszerűen gőzölögtetik el, a kristályok mérete növelhető azáltal, hogy a kristály zagyot a kristályosító berendezés alsó szakaszán át keringtetik. Az ilyen kevert kristályosító fokozatban például úgy végezhetik a keringtetést, hogy a kristályosító berendezés, illetve a kristályosító fokozat felső szintje közeléből a kristály zagy egy részét elvezetik, és az elvitt zagyot például szivattyú segítségével a kevert zagy alsó részén át felfelé szivattyúzzák. Ha azonban a tereftálsavat a tereftálsav menynviségére vonatkoztatva 500—6000 ppm menynyiségű oldott p-toluilsavat is tartalmazó vizes oldatból az oldószer pillanatszerű elgőzölögtetésével akarják kikristályosítani és a folyamatot nem irányítják megfelelően, a termék p-toluilsavval való szennyeződése a brit szabadadalmi leírásban említett és a későbbi USA-beli szabadalmi leírásban általánosabban is leírt mértékű. Ez meglehetősen rendellenes és meglepő, hiszen a p-toluilsav annak ellenére válik ki az oldatból, hogy az oldat a p-toluilsavra nézve nem telített. A hivatkozott USA-beli szabadalmi leírásban azt a gondolatot vetik fel, hogy a szennyeződés valamilyen módon a kristályosítás sebességének, valamint a kristályosítás és a termékelválasztás véghőmérsékletének függvénye, és nem kizárólag a p-toluilsav oldatbeli koncentrációjától függ. A tereftálsav telítési és túltelítési görbéi (tereftálsav-koncentrációk a hőmérséklet függvényében árbázolva), valamint a már hivatkozott brit és USA-beli szabadalmi leírásokban foglalt útmutatások alapján olyan folyamatos tereftálsav-kristályosító eljárás kidolgozására gondolhatnánk, amely eljárásban nagy számú olyan kristályosító fokozatot kapcsolnánk egymás után, ahol minden egyes fokozat a megelőzőnél alacsonyabb hőmérsékleten dolgozna, és a szakaszos üzemű kristályosítást megközelítő sima üzemmenet érdekében az eljárás hőmérsékletprofilja gyakorlatilag a tereftálsav telítési görbéjét követné. A fentiekben ismertetett tanítások alapján kidolgozott folyamatos kristályosító eljárásban legalább 40 sebességfüggő kristályosító fokozatot kellene alkalmazni. A fokozatok nagy száma és az eljárás időigényessége miatt viszont ez a megoldás nem gazdaságos, nagyüzemileg pedig nehezen lenne megvalósítható. Kutatásaink során eljárást dolgoztunk ki legfeljebb 150 ppm p-toluilsav-tartalmú — tehát a műszálgyártás számára megfelelő minőségű — tereftálsav előállítására, az eljárás eredményesen alkalmazható a tereftálsav súlyára vonatkoztatva 500—6000 ppm p-toluilsavat tartalmazó vizes tereftálsav-oldatok feldolgozására, és kisszámú, legalább két, egymást követő kevert kristályosító fokozatban előnyösen hasznosítja az oldott tereftálsav inkrementális hányadainak gyakorlatilag pillanatszerű kristályosodását. A találmány tehát eljárás, legfeljebb 150 ppm p-toluilsavat tartalmazó kristályos tereftálsav kinyerésére 500—6000 ppm p-toluilsavat tartalmazó tereftálsavval 204 és 288 °C közötti hőmérsékleten telített vizes oldatból az oldat több, egymást követő kristályosító fokozatban való lehűtésével végzett kristályosítással, amelynél az utolsó kristályosító fokozatban a hőmérséklet 10S—149 °C, és az eljárást az jellemzi, hogy a kristályosító fokozatok egyikét 160—182 °C hőmérsékleten üzemeltetjük, és a tereftálsavat legalább a 160—182 °C-on és az azalatti hőmérsékleten üzemeltetett fokozatokban csökkenő hányadokban kristályosítjuk. A találmány szerinti eljárással elért és a következőkben bemutatott eredmények a korábban már idézett kitanítások tükrében kifejezetten meglepőek és váratlanok, hiszen — amint azt már említettük — azok egyértelműen arra mutatnak rá, hogyha az oldott p-toluilsavat is tartalmazó vizes oldatból a tereftálsav kristályosítása céljából az oldószert kigőzölögtetik, ez csak azzal az eredménnyel járhat, hogy a kikristályo5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 80 65 2
