[发明专利]用于芳族羧酸的过滤机

说明书

技术领域

本发明涉及在芳族羧酸生产中使用的旋转过滤机的设计和操作上的改进。

背景技术

旋转过滤机用于许多需要将固体从液体分离的化学过程中，如用于合成中间体的制造中，所述合成中间体例如适合于聚合材料及由其制成的产品的制造芳族羧酸如对苯二甲酸(TA)或间苯二甲酸(IPA)。旋转过滤机提供了允许在单个设备中进行多个工艺步骤的优点。具体地，旋转过滤机首先将浆料分成滤饼和滤液，之后对滤饼进行后续处理(例如洗涤、干燥)，并随后将其排出。所述后续步骤可以包括，例如，一阶段或多阶段滤饼洗涤、置换洗涤、逆流洗涤、封闭循环洗涤、重浆料化、溶剂交换、汽蒸、萃取、以及机械法或热法滤饼干燥。在液压式配置中，工艺步骤在过滤机内部分开的段室中进行，这允许使滤液和其他流体单独流出。

旋转过滤机，如图1和图2所示，典型地包括可旋转的转鼓，其在转鼓的外表面具有一系列过滤小室。转鼓含有一系列将位于过滤小室底部的过滤布或膜连接至控制头的排液管道，所述控制头收集滤液和任何施用至存在于过滤小室外表面上的滤饼或固体产物的处理流体(例如洗涤流体)。排液管道也可以提供对过滤小室的气体反吹，以在排出步骤期间移走滤饼。转鼓可以在外壳中旋转，所述外壳环绕其圆周分成一系列区，在每个区中可以对滤饼施加一个过滤阶段，即，这些区在圆周上一个接着一个，使得当转鼓旋转时，过滤小室依次遇到每个区和每个处理阶段。在液压式配置中，在转鼓和外壳之间的环形空间在任一端以及各区之间是密封的。控制头负责单独排放每种滤液，并且由旋转芯和固定环构成，所述固定环分成一系列区，对应于外壳的那些区。控制头还负责任何用于排出滤饼和/或清洁滤布的反吹。

在使用中，在第一阶段，通过在压力下将浆料进料至转鼓的外侧，将浆料施用至转鼓。在过滤阶段，将滤液经由排液管道从滤饼移除至控制头，并且可以将其返回制备浆料的制造过程、进行进一步处理或丢弃。当转鼓旋转时，滤饼从初始过滤阶段移动至处理阶段。这些处理阶段可以包括多个洗涤阶段。在多阶段逆流洗涤过程中，将洗涤流体进料，在与转鼓旋转方向的相反方向上通过过滤机；将来自在后的洗涤阶段(如由滤饼“看来”)的洗涤流体导向紧接在前的洗涤阶段。这是通过以下方式完成的：在一个洗涤阶段，使洗涤流体经由在外壳中的洗涤流体输入通过转鼓(经由过滤小室和排液管道)进入与该洗涤阶段相关的控制头中的洗涤流体输出，并随后将该洗涤流体导向在前的洗涤阶段的洗涤流体输入。可以将通至与第一洗涤阶段相关的控制头中的洗涤流体输出的洗涤流体从旋转过滤机中移除。因此在与“第一洗涤阶段”相关的区中的滤饼是最脏的(即，它含有最大浓度的一种或多种杂质)，而且，在与“最终洗涤阶段”相关的区中的滤饼是是最干净的(即，它含有最低浓度的一种或多种杂质)。类似地，供应至最终洗涤阶段的洗涤流体是最干净的，而且流出第一洗涤阶段的洗涤流体是最脏的。在旋转过滤机的作业的最终阶段，例如，通过排液管道反吹气体或液体，和/或通过机械刮削，将滤饼从转鼓移除。

在上述的旋转过滤机的常规布置中，外壳和控制头中的区是“临时对准的”，即，当转鼓旋转时，各过滤小室的入口和出口(经由排液管道)从外壳中的一个输入区切换至下一个输入区，同时，在控制头中从一个输出区切换至下一个输出区。这是通过以下方式完成的：将在外壳中各区之间的分隔元件与在控制头中各区之间的分隔元件对准(尽管取决于排液管道的构造，它们相对于彼此可能有物理上的偏移)。然而，当过滤小室从一个阶段通向另一个阶段时，来自该阶段的洗涤流体(或滤液)被外壳中和控制头中各区之间的分隔元件限制在排液管道内。这导致了，来自第一洗涤阶段的比较脏的受限的洗涤流体转移到向该第一洗涤阶段供应洗涤流体的下一洗涤阶段的控制头中的洗涤流体输出中，即，逆流流动由于受限的洗涤流体而实质上被破坏。在逆流多阶段型洗涤作业中，在各过滤小室和控制头之间的滤液导管的相对容积对工艺性能有显著的影响，并且显著地影响为达到给定的洗涤性能所需的洗涤比(wash ratio)。尤其是，当滤液导管的相对容积增加时，进料至各阶段的实际洗涤比变得越来越大于在仅考虑滤饼中的液体体积情况下的名义洗涤比，并且对于越来越薄的滤饼，此效果剧增，因为滤液导管容积占洗涤比的越来越大的比例(见图10)。