JP2004175797A - Method for producing terephthalic acid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、芳香族ジカルボン酸、特にテレフタル酸の製造方法に関し、詳しくは、加圧及び加熱下に反応して得られた化合物の製造方法において、分離及び洗浄とを1つの装置で行い、得られたケーキに付着する反応媒体及び又は洗浄液等の除去に内部エネルギーを利用する工程を含むテレフタル酸の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an aromatic dicarboxylic acid, particularly terephthalic acid, and more specifically, in a method for producing a compound obtained by reacting under pressure and heat, separation and washing are performed in a single apparatus. The present invention relates to a method for producing terephthalic acid, which includes a step of utilizing internal energy for removing a reaction medium and / or a washing solution attached to a cake obtained.
テレフタル酸は、一般的に反応母液との混合物であるスラリーとして得られる。該スラリーが分離及び乾燥の単位操作を経ることで、固体粒子製品として得られる。 Terephthalic acid is generally obtained as a slurry which is a mixture with the reaction mother liquor. The slurry is obtained as a solid particle product by performing a unit operation of separation and drying.
これまでに上記単位操作を改良し、プロセスを向上させる試みは数多くなされてきた。例えば、固液分離に関する技術は多くの選択肢がある(例えば特許文献1参照)。特に、水平ベルトフィルター、ロータリーバキュームフィルターやスクリーンボウルデカンター(スクリーンボウル型遠心分離機)等の装置は、分離に加え高度な洗浄機能を持つ。それらの装置を用いると、分離と洗浄を同時に行えるのみではなく、不純物含有の多い母液と、不純物の低減された洗浄濾液、洗浄されたケーキを別々に回収できる。しかし、ケーキは有用な液を含有しており、その付着液の回収のためにさらに乾燥操作や溶媒による置換操作が必要となる。また、特殊な分離装置を使用する例もある(例えば特許文献2参照)。 There have been many attempts to improve the above unit operation and process. For example, there are many options for a technique related to solid-liquid separation (for example, see Patent Document 1). In particular, devices such as a horizontal belt filter, a rotary vacuum filter, and a screen bowl decanter (screen bowl type centrifuge) have an advanced washing function in addition to separation. Using these devices, not only can separation and washing be performed simultaneously, but also a mother liquor containing a large amount of impurities, a washing filtrate with reduced impurities, and a washed cake can be separately collected. However, the cake contains a useful liquid, and further requires a drying operation and a solvent replacement operation in order to recover the adhering liquid. There is also an example in which a special separation device is used (for example, see Patent Document 2).
一方、乾燥操作について、圧搾空気移送型乾燥機を使用し、熱ガスもしくは熱空気を使用した外部加熱による乾燥の例が示されている(例えば特許文献3参照)。また、加熱管内でスラリーの液を蒸発させ、固体と気体を得るという例が示されている(例えば特許文献4,5参照)。ただし、これらは独立した乾燥操作を実施するという前提のもと、新たに熱を与えることでケーキを乾燥させるため、乾燥操作を行うための装置と相応のエネルギーが必要であった。 On the other hand, as for the drying operation, an example of drying using a compressed air transfer type dryer and external heating using hot gas or hot air is disclosed (for example, see Patent Document 3). Further, there is disclosed an example in which a liquid of a slurry is evaporated in a heating tube to obtain a solid and a gas (for example, see Patent Documents 4 and 5). However, on the premise that these drying operations are performed independently, the cake is dried by newly applying heat, and therefore, a device for performing the drying operation and corresponding energy are required.
なお、固液分離の前処理としてスラリー状態を保ちつつ温度を低下させて晶析を実施することは一般的である。例えば、溶媒を蒸発させて冷却を生じさせテレフタル酸を沈殿させる例が示されている(例えば特許文献6参照)。ただし、蒸発そのものはスラリー濃度を若干上げるにすぎず、温度を下げる以外にプロセスへの効果は見られない。 In addition, it is common to carry out crystallization by lowering the temperature while maintaining a slurry state as a pretreatment for solid-liquid separation. For example, there is disclosed an example of evaporating a solvent to cause cooling to precipitate terephthalic acid (for example, see Patent Document 6). However, evaporation itself only slightly increases the slurry concentration, and has no effect on the process other than lowering the temperature.
また、テレフタル酸を洗浄液でリスラリーしてフラッシュさせる例が示されている(例えば特許文献7参照)。粉体を加圧状態より抜き出すことは困難であるので、リスラリー化して抜き出す方法は一般に知られているが、フラッシュによってエネルギーを損失している負の部分については着目されてこなかった。従って、上記2件の例に示されるような、スラリーの温度を下げてエネルギーを散逸させ乾燥で再加熱するプロセスは、エネルギーが有効に利用されているとは言い難い。 Also, there is disclosed an example in which terephthalic acid is reslurried with a cleaning liquid and flushed (for example, see Patent Document 7). Since it is difficult to extract the powder from the pressurized state, a method of extracting the powder by reslurrying is generally known, but attention has not been paid to a negative portion in which energy is lost by flashing. Therefore, the process of dissipating energy by lowering the temperature of the slurry and reheating by drying, as shown in the above two examples, cannot be said to use energy effectively.
また、加圧状態でのケーキ分離についても開示されているが、分離前スラリーの熱エネルギー保持がケーキ乾燥に有効であることについては何ら言及していない(例えば特許文献8,9参照)。
Further, although cake separation in a pressurized state is also disclosed, there is no mention that holding the thermal energy of the slurry before separation is effective for drying the cake (for example, see
以上のとおり、分離操作と乾燥操作を別々に改良する試みはこれまでにもなされてきたが、それらを一体化したプロセスとしてとらえ、装置の簡略化やエネルギーの有効利用に対する試みは行われてこなかった。 As described above, attempts to separately improve the separation operation and the drying operation have been made up to now, but they have been regarded as an integrated process, and no attempt has been made to simplify the apparatus and effectively use energy. Was.
そこで、本発明の目的は、簡素化したプロセスでエネルギー効率よく高純度のテレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸を製造する方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a high-purity aromatic dicarboxylic acid such as terephthalic acid with high energy efficiency by a simplified process.
本発明者らは、上記の課題に鑑み鋭意検討を重ねたところ、テレフタル酸ケーキを大気圧以上の圧力下で、1つの装置を用いて分離・洗浄を行い、引き続き洗浄後のケーキに付着する反応媒体及び又は洗浄液等の除去に内部エネルギーを利用することにより、分離及び抜き出しという簡易な操作を通して不純物濃度の高い母液、不純物の低められた洗浄濾液、付着液の低められた結晶をそれぞれ回収することが可能となり、しかも生産性良く高純度のテレフタル酸が製造できることを見出し本発明に到達した。 The present inventors have conducted intensive studies in view of the above problems, and have performed separation and washing of the terephthalic acid cake under a pressure of at least atmospheric pressure using one apparatus, and subsequently adhered to the washed cake. By utilizing internal energy to remove the reaction medium and / or the washing liquid, the mother liquor with high impurity concentration, the washing filtrate with low impurities, and the crystals with low adhering liquid are collected through simple operations of separation and extraction. It has been found that high-purity terephthalic acid can be produced with good productivity, and the present invention has been achieved.
すなわち本発明の要旨は、下記の(A)〜(D)、(E)〜(I)、又は(A)〜(I)の工程において、固液分離と洗浄の工程、すなわち、工程(B)及び工程(C)並びに/又は工程(G)及び工程(I)とを、大気圧以上の圧力下で、1つの装置を用いて行い、テレフタル酸ケーキに残留する付着液を蒸発によって除去する工程、すなわち、工程(D)及び/又は工程(I)における付着液の蒸発の少なくとも一部を、テレフタル酸ケーキ及び/又はその付着液のもつ内部エネルギーによって行うことにより、上記課題を解決したのである。 That is, the gist of the present invention is that the following steps (A) to (D), (E) to (I), or (A) to (I) are steps of solid-liquid separation and washing, namely, step (B) ) And step (C) and / or step (G) and step (I) are performed using a single apparatus under a pressure higher than the atmospheric pressure, and the adhesion liquid remaining on the terephthalic acid cake is removed by evaporation. The above problem was solved by performing at least a part of the evaporation of the adhesion liquid in the step, that is, the step (D) and / or the step (I), by the internal energy of the terephthalic acid cake and / or the adhesion liquid. is there.
(A)パラキシレンを、酢酸を主体とする溶媒中、触媒の存在下に分子状酸素によって酸化しテレフタル酸を得る工程。
(B)テレフタル酸結晶を含むスラリーを、粗テレフタル酸ケーキと酢酸を主体とする母液とに固液分離する工程。
(C)粗テレフタル酸ケーキを、洗浄液を用いて洗浄する工程。
(D)洗浄後の粗テレフタル酸ケーキに残留する付着液を蒸発により除去する工程。
(A) a step of oxidizing para-xylene with molecular oxygen in a solvent mainly composed of acetic acid in the presence of a catalyst to obtain terephthalic acid.
(B) a step of solid-liquid separation of the slurry containing terephthalic acid crystals into a crude terephthalic acid cake and a mother liquor mainly composed of acetic acid;
(C) a step of washing the crude terephthalic acid cake using a washing solution;
(D) a step of removing an adhering liquid remaining on the washed crude terephthalic acid cake by evaporation.
(E)粗テレフタル酸を、水を主体とする溶媒中、触媒の存在下に水素と接触させて粗テレフタル酸中の不純物の少なくとも一部を還元する工程。
(F)反応液の圧力と温度を低下させ、テレフタル酸を水を主体とする媒体中で晶析させる工程。
(G)テレフタル酸結晶を含むスラリーを、精製テレフタル酸ケーキと水を主体とする母液に固液分離する工程。
(H)精製テレフタル酸ケーキを洗浄液を用いて洗浄する工程。
(I)精製テレフタル酸ケーキに残留する付着液を蒸発により除去する工程。
(E) a step of contacting the crude terephthalic acid with hydrogen in a solvent mainly composed of water in the presence of a catalyst to reduce at least a part of impurities in the crude terephthalic acid.
(F) a step of reducing the pressure and temperature of the reaction solution to crystallize terephthalic acid in a medium mainly composed of water.
(G) a step of solid-liquid separating a slurry containing terephthalic acid crystals into a purified terephthalic acid cake and a mother liquor mainly composed of water;
(H) a step of washing the purified terephthalic acid cake using a washing solution;
(I) a step of removing the adhesion liquid remaining on the purified terephthalic acid cake by evaporation.
本発明により、分離及び抜き出しという簡易な操作を通して不純物濃度の高い母液、不純物の低められた洗浄濾液、付着液の低められた結晶をそれぞれ独立に回収することができる。それによって、省エネルギー及びプロセスの簡略化を大きく進展させることができる。従って、本発明の工業的価値は大きい。 According to the present invention, a mother liquor having a high impurity concentration, a washing filtrate having a reduced impurity, and crystals having a reduced adhering liquid can be independently collected through simple operations of separation and extraction. Thereby, energy saving and simplification of the process can be greatly advanced. Therefore, the industrial value of the present invention is great.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の製造方法は、テレフタル酸の製造において、反応混合物からテレフタル酸ケーキを得る固液分離の工程と、該テレフタル酸ケーキを洗浄する工程を、併せて行うことが可能な、例えば、スクリーンボウル型遠心分離機、ロータリーバキュームフィルター、水平ベルトフィルター等を用いて加圧下で固液分離と洗浄を連続して行い、続いて洗浄後のテレフタル酸ケーキを、洗浄工程よりも低い気圧下に放出(フラッシュ)して、テレフタル酸ケーキ及び又はその付着液の内部エネルギーを、付着液の蒸発に利用することを特徴としている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the production method of the present invention, in the production of terephthalic acid, a step of solid-liquid separation for obtaining a terephthalic acid cake from a reaction mixture and a step of washing the terephthalic acid cake can be performed together, for example, a screen bowl Solid-liquid separation and washing are continuously performed under pressure using a centrifugal separator, rotary vacuum filter, horizontal belt filter, etc., and then the washed terephthalic acid cake is released under a lower pressure than the washing process ( (Flashing) and utilizing the internal energy of the terephthalic acid cake and / or its adhering liquid for the evaporation of the adhering liquid.
テレフタル酸の製造工程には以下に述べる工程(A)の酸化工程と、工程(E)の還元工程の2つの反応工程を有しており、それぞれ固液分離工程と洗浄工程を付帯しているが、本発明においては、少なくともいずれか一方に、固液分離工程及び洗浄工程を1つの装置を用いて行い、フラッシュによる付着液の蒸発との組み合わせを用いるものである。
好ましくは、酸化反応と還元反応のいずれの後工程においても、固液分離工程及び洗浄工程を1つの装置を用いて行い、フラッシュによる付着液の蒸発とを組み合わせを用いる。本明細書中では、下記の工程(A)〜工程(D)をあわせて、CAT工程(粗テレフタル酸製造工程)、工程(E)〜工程(H)をあわせて、PTA工程(精製テレフタル酸製造工程)と称することがある。
The production process of terephthalic acid has two reaction steps of an oxidation step of the following step (A) and a reduction step of the step (E), and includes a solid-liquid separation step and a washing step, respectively. However, in the present invention, at least one of the solid-liquid separation step and the washing step is performed using one apparatus, and a combination with flash evaporation of the adhered liquid is used.
Preferably, in both of the post-steps of the oxidation reaction and the reduction reaction, the solid-liquid separation step and the washing step are performed using one apparatus, and a combination of evaporation of the adhered liquid by flashing is used. In the present specification, the following steps (A) to (D) are combined, the CAT step (crude terephthalic acid production step) is combined, and the steps (E) to (H) are combined to form a PTA step (purified terephthalic acid). Manufacturing process).
[工程(A)]
工程(A)は、パラキシレンを、酢酸を主体とする溶媒中、触媒の存在下に分子状酸素によって酸化しテレフタル酸を得る工程である。
テレフタル酸は芳香族ジカルボン酸の1つである。本発明においてテレフタル酸の生成反応は常法に従って行うことができる。通常、例えばコバルト、鉄、マンガンなどの重金属を含有する触媒、好ましくは該重金属の塩と臭素の存在下、パラキシレンを分子状酸素と反応させることによりテレフタル酸が得られる。
[Step (A)]
Step (A) is a step of oxidizing para-xylene with molecular oxygen in a solvent mainly composed of acetic acid in the presence of a catalyst to obtain terephthalic acid.
Terephthalic acid is one of the aromatic dicarboxylic acids. In the present invention, the reaction for producing terephthalic acid can be carried out according to a conventional method. Usually, terephthalic acid is obtained by reacting para-xylene with molecular oxygen in the presence of a catalyst containing a heavy metal such as, for example, cobalt, iron or manganese, preferably a salt of the heavy metal and bromine.
反応媒体としては酢酸を主体とするものが用いられる。酢酸溶媒の使用量は、通常パラキシレンに対して2〜6重量倍である。酢酸溶媒には反応に影響しない程度、例えば10重量%以下の水等その他成分を含んでいても良い。 A reaction medium mainly containing acetic acid is used. The amount of the acetic acid solvent to be used is usually 2 to 6 times the weight of para-xylene. The acetic acid solvent may contain other components such as water in an amount that does not affect the reaction, for example, 10% by weight or less.
酸化反応の条件としては、温度は通常130〜250℃、好ましくは150〜230℃であり、圧力は通常0.2〜12MPa、好ましくは0.3〜7MPa、更に好ましくは1〜3MPa、特に好ましくは1〜1.5MPaである。 As the conditions of the oxidation reaction, the temperature is usually 130 to 250 ° C, preferably 150 to 230 ° C, and the pressure is usually 0.2 to 12 MPa, preferably 0.3 to 7 MPa, more preferably 1 to 3 MPa, and particularly preferably. Is 1 to 1.5 MPa.
酸化反応に用いられる反応器は特に制限はないが、通常は攪拌器を備えた完全混合槽型反応器が用いられる。反応は好ましくは連続的に実施され、反応時間(平均滞留時間)は通常30〜300分である。酸化反応は一段で行っても良いが、パラキシレンの転化率を上げるため、二段目の反応器を用いて、一段目の反応温度より若干低い温度にて酸化反応を行うこともできる。二段目の酸化反応を行う場合、その温度は好ましくは140〜190℃である。二段目の反応器は、完全混合槽型反応器の他、プラグフロー型反応器を用いることもできる。 The reactor used for the oxidation reaction is not particularly limited, but usually a complete mixing tank type reactor equipped with a stirrer is used. The reaction is preferably carried out continuously, and the reaction time (average residence time) is usually 30 to 300 minutes. The oxidation reaction may be performed in a single step, but the oxidation reaction may be performed at a temperature slightly lower than the reaction temperature of the first step using a second-stage reactor in order to increase the conversion of para-xylene. When performing the second-stage oxidation reaction, the temperature is preferably 140 to 190 ° C. As the second stage reactor, a plug flow type reactor can be used in addition to a complete mixing tank type reactor.
酸化反応により、パラキシレンの95重量%以上、好ましくは99重量%以上がテレフタル酸に変換され、テレフタル酸を含む結晶が析出したスラリーが得られる。また、若干量の不純物が副生するが、不純物としては典型的には4−カルボキシベンズアルデヒド(以下、「4−CBA」と称することがある)であり、酸化反応後の混合物には通常テレフタル酸に対して500〜5000ppm程度の4−CBAが存在している。 By the oxidation reaction, 95% by weight or more, preferably 99% by weight or more of para-xylene is converted to terephthalic acid, and a slurry in which crystals containing terephthalic acid are precipitated is obtained. Although some impurities are by-produced, the impurities are typically 4-carboxybenzaldehyde (hereinafter sometimes referred to as “4-CBA”), and the mixture after the oxidation reaction usually contains terephthalic acid. About 500 to 5000 ppm of 4-CBA.
[工程(B)]
工程(B)は、工程(A)で得られたテレフタル酸結晶を含むスラリーを、大気圧以上の圧力下で、粗テレフタル酸ケーキと酢酸を主体とする反応母液とに固液分離する工程である。
[Step (B)]
The step (B) is a step of solid-liquid separation of the slurry containing the terephthalic acid crystals obtained in the step (A) into a crude terephthalic acid cake and a reaction mother liquor mainly composed of acetic acid under a pressure higher than the atmospheric pressure. is there.
この固液分離に使用される装置としては、後述するような、本工程及び工程(C)を1つの装置で行われる装置を用いることができる。
本発明において、粗テレフタル酸とは、4−CBAの還元反応を経ていないケーキを意味する。通常粗テレフタル酸には4−CBAがテレフタル酸に対して500ppm以上含有されている。
As an apparatus used for the solid-liquid separation, an apparatus which performs the present step and the step (C) by one apparatus as described later can be used.
In the present invention, the crude terephthalic acid means a cake that has not undergone a 4-CBA reduction reaction. Usually, crude terephthalic acid contains 500 ppm or more of 4-CBA with respect to terephthalic acid.
固液分離により得られる反応母液には溶媒である酢酸のほか、水、重金属触媒、反応副生成物であるパラトルイル酸や4−CBA、酢酸メチル等が含まれる。
固液分離を行う際のスクリーンボウルデカンターは、通常500〜2000Gの遠心力で運転される。
The reaction mother liquor obtained by solid-liquid separation contains, in addition to acetic acid as a solvent, water, heavy metal catalysts, paratoluic acid, 4-CBA, and methyl acetate as reaction by-products.
The screen bowl decanter for performing solid-liquid separation is usually operated with a centrifugal force of 500 to 2000 G.
固液分離装置の圧力範囲の下限は、通常大気圧以上、好ましくは0.2MPa以上、更に好ましくは0.3MPa以上である。一方、圧力範囲の上限は、通常、22MPa以下、好ましくは12MPa以下、より好ましくは7MPa以下、特に好ましくは1.5MPa以下、最も好ましくは1.2MPa以下である。また、工程(A)の酸化反応時の圧力の少なくとも一部を維持して固液分離に付すことがエネルギー効率の点で好ましい。
なお、工程(A)終了後、工程(B)の直前の圧力よりも、工程(B)の固液分離装置の圧力を高くしたい場合には、スラリーを移送する際にポンプ等により昇圧する。
The lower limit of the pressure range of the solid-liquid separator is usually at least atmospheric pressure, preferably at least 0.2 MPa, more preferably at least 0.3 MPa. On the other hand, the upper limit of the pressure range is usually 22 MPa or less, preferably 12 MPa or less, more preferably 7 MPa or less, particularly preferably 1.5 MPa or less, and most preferably 1.2 MPa or less. From the viewpoint of energy efficiency, it is preferable to carry out the solid-liquid separation while maintaining at least a part of the pressure during the oxidation reaction in the step (A).
After the step (A), if it is desired that the pressure of the solid-liquid separator in the step (B) be higher than the pressure immediately before the step (B), the pressure is increased by a pump or the like when transferring the slurry.
[工程(C)]
工程(C)は、工程(B)で得られる粗テレフタル酸ケーキを大気圧以上の圧力で、洗浄液を用いて洗浄する工程である。この洗浄に使用される装置としては、後述するような、工程(B)及び本工程を1つの装置で行われる装置を用いることができる。
[Step (C)]
Step (C) is a step of washing the crude terephthalic acid cake obtained in step (B) at a pressure equal to or higher than the atmospheric pressure using a cleaning liquid. As an apparatus used for this cleaning, an apparatus in which the step (B) and this step are performed by one apparatus as described later can be used.
上記洗浄液は、水性溶媒、油性溶媒特に制約はないが、例えば酸化反応溶媒の主成分と同じ酢酸を含有する液体が好ましい。さらには、酢酸が90%以上であることが好ましい。その他、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等の比較的蒸発潜熱の小さい酢酸エステルを用いることもできる。 The washing liquid is not particularly limited, and is preferably a liquid containing acetic acid, which is the same as the main component of the oxidation reaction solvent. Further, the acetic acid content is preferably 90% or more. In addition, an acetate ester having a relatively small heat of vaporization, such as methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, and butyl acetate, may be used.
洗浄工程における圧力範囲の下限は、通常大気圧以上、好ましくは0.2MPa以上、更に好ましくは0.3MPa以上である。一方、圧力範囲の上限は、通常、22MPa以下、好ましくは12MPa以下、より好ましくは7MPa以下、特に好ましくは1.5MPa以下、最も好ましくは1.2MPa以下である。 The lower limit of the pressure range in the washing step is usually at least atmospheric pressure, preferably at least 0.2 MPa, more preferably at least 0.3 MPa. On the other hand, the upper limit of the pressure range is usually 22 MPa or less, preferably 12 MPa or less, more preferably 7 MPa or less, particularly preferably 1.5 MPa or less, and most preferably 1.2 MPa or less.
[1つの装置]
上記の工程(B)及び工程(C)は、1つの装置を用いて行うことができる。これらの工程を1つの装置を用いて行うことにより、機器数の削減が可能であり、また、固液分離工程(B)と洗浄工程(C)とを等圧力とすることができる。
[One device]
The above steps (B) and (C) can be performed using one apparatus. By performing these steps using one apparatus, the number of devices can be reduced, and the solid-liquid separation step (B) and the washing step (C) can be made to have the same pressure.
上記1つの装置として、水平ベルトフィルター、ロータリーバキュームフィルター、スクリーンボウルデカンター(スクリーンボウル型遠心分離機)等があげられる。これらの中でも、スクリーンボウルデカンターがもっとも好ましい。スクリーンボウルデカンターでは、固液分離と洗浄が一体化された装置内で行うことが可能なものであって、濾過材を備えた洗浄部位を反応した粗テレフタル酸ケーキが通過する際、洗浄液の散布によってケーキを洗浄することができる。また、洗浄液は濾過材を通りケーキと分離され回収することができる。 One of the above-mentioned devices includes a horizontal belt filter, a rotary vacuum filter, a screen bowl decanter (screen bowl type centrifuge), and the like. Among these, a screen bowl decanter is most preferable. The screen bowl decanter is capable of performing solid-liquid separation and washing in an integrated apparatus. When the reacted crude terephthalic acid cake passes through the washing part provided with the filter material, the washing liquid is sprayed. Can wash the cake. Further, the washing liquid is separated from the cake through the filter material and can be collected.
上記スクリーンボウルデカンターは、例えばWO98/18750号公報、WO93/24440号公報等に示されているものであり、遠心力によって固体と液体が分離され、固体は螺旋状の板で濾過材を備えた洗浄部位に搬送される The screen bowl decanter is disclosed in, for example, WO98 / 18750, WO93 / 24440, and the like, in which a solid and a liquid are separated by centrifugal force, and the solid is provided with a filtering material using a spiral plate. Conveyed to the cleaning site
上記濾過材の材質及び形状に特に制約はなく、セラミックフィルター、金網、金属バースクリーン等挙げられ、耐食性や目詰まりを考慮して選定される。例えば金属バースクリーンを使用する場合、若干のケーキ目洩れを許容することで目詰まりを回避することができる。また、スクリーンボウルデカンターより排出されるケーキは付着母液の除去により不純物濃度の低減された含液ケーキである。 There is no particular limitation on the material and shape of the filtering material, and examples thereof include a ceramic filter, a wire mesh, and a metal bar screen, and are selected in consideration of corrosion resistance and clogging. For example, when using a metal bar screen, clogging can be avoided by allowing a slight cake leak. The cake discharged from the screen bowl decanter is a liquid-containing cake whose impurity concentration has been reduced by removing the adhered mother liquor.
このスクリーンボウルデカンターでは、母液と洗浄液を別々に回収することができるが、洗浄液の一部は母液側に混入させても良い。スクリーンボウルデカンターが高いケーキ洗浄性を持つのに加え、商業的な高圧下での使用にも耐えうる。 In this screen bowl decanter, the mother liquor and the washing liquid can be separately collected, but a part of the washing liquid may be mixed into the mother liquor. The screen bowl decanter has high cake washability and can withstand use under commercial high pressure.
なお、このスクリーンボウルデカンターを用いた場合には、基本的に工程(B)の固液分離工程と工程(C)の洗浄工程における圧力は等しくなる。 When this screen bowl decanter is used, the pressure in the solid-liquid separation step in the step (B) and the pressure in the washing step in the step (C) are basically equal.
[工程(D)]
工程(D)は、工程(C)で得られる粗テレフタル酸ケーキに残留する付着液を蒸発により除去する工程をいう。
本発明に用いられる乾燥装置の形式は、以下に述べる乾燥工程の各操作が行えるものである限り特に制限はないが、通常、ディスチャージバルブ(以下、単に「バルブ」と称することがある。)を備えた加圧乾燥装置が用いられる。ディスチャージバルブは粉体を加圧下から低圧側へ切り出す機能を持つ以外特に制約はなく、WO91/09661号公報、US−5589079号公報又はUS−4127935号公報に公開されているようなバルブが用いられる。連続又は間欠式の抜き出しでも良い。単数、複数、特に制約はないが、例えば複数であれば、US−5589079号公報に例示されるもの、単数であればWO91/09661号公報に例示される物等がある。さらに、WO00/71226号公報に記載されたバルブを用いることも可能である。
[Step (D)]
Step (D) refers to a step of removing the adhesion liquid remaining on the crude terephthalic acid cake obtained in step (C) by evaporation.
The type of the drying apparatus used in the present invention is not particularly limited as long as each operation of the drying step described below can be performed, but usually, a discharge valve (hereinafter sometimes simply referred to as a “valve”) is usually used. A pressure drying apparatus provided is used. The discharge valve is not particularly limited except that it has a function of cutting powder from under pressure to low pressure, and a valve as disclosed in WO 91/09661, US Pat. No. 5,589,079 or US Pat. No. 4,127,935 is used. . Continuous or intermittent extraction may be used. A singular or plural number is not particularly limited. For example, a plurality is exemplified by US Pat. No. 5,589,079, and a singular is exemplified by WO 91/09661. Furthermore, it is also possible to use the valve described in WO00 / 71226.
通常ディスチャージバルブの上流にはケーキ保持槽(ケーキチャンバー)が備えられ、工程(C)で洗浄後、分離されたケーキはケーキ保持層に保持される。ケーキはバルブを開放することによって粉体滞留槽へ抜き出される。バルブの開放は、ケーキ滞留量が一定となるように制御しながら行うことが好ましい。 Usually, a cake holding tank (cake chamber) is provided upstream of the discharge valve, and after washing in the step (C), the separated cake is held in a cake holding layer. The cake is withdrawn by opening the valve into the powder storage tank. The opening of the valve is preferably performed while controlling the amount of cake staying constant.
ケーキ保持槽と工程(C)の操作圧力は実質的に同圧である。また、粉体滞留槽はケーキ保持槽より低圧である。ケーキ保持槽内の加圧下のケーキを、バルブを通して低圧に解放する(フラッシュする)ことでケーキ付着液の沸点が下がり、沸点差による顕熱、すなわち、テレフタル酸ケーキ及び/又はその付着液のもつ内部エネルギーがケーキ付着液の気化熱として用いられ、ケーキ付着液が蒸発する。ケーキ保持槽内の排出直前のケーキの温度(TB)は、ケーキ付着液の大気圧における沸点(Bp)より高いことが好ましい。 The operating pressures of the cake holding tank and the step (C) are substantially the same. The pressure of the powder retention tank is lower than that of the cake holding tank. By releasing (flashing) the cake under pressure in the cake holding tank to a low pressure through a valve, the boiling point of the cake adhering liquid is lowered, and the sensible heat due to the boiling point difference, that is, the terephthalic acid cake and / or the adhering liquid The internal energy is used as heat of vaporization of the cake adhering liquid, and the cake adhering liquid evaporates. The temperature (TB) of the cake immediately before discharge in the cake holding tank is preferably higher than the boiling point (Bp) of the cake adhering liquid at atmospheric pressure.
バルブの上流までの乾燥装置の圧力範囲の下限は、通常大気圧以上、好ましくは0.2MPa以上、更に好ましくは0.3MPa以上である。一方、圧力範囲の上限は、通常、22MPa以下、好ましくは12MPa以下、より好ましくは7MPa以下、特に好ましくは1.5MPa以下、最も好ましくは1.2MPa以下である。 The lower limit of the pressure range of the drying device up to the upstream of the valve is usually at least atmospheric pressure, preferably at least 0.2 MPa, more preferably at least 0.3 MPa. On the other hand, the upper limit of the pressure range is usually 22 MPa or less, preferably 12 MPa or less, more preferably 7 MPa or less, particularly preferably 1.5 MPa or less, and most preferably 1.2 MPa or less.
なお、工程(B)及び(C)を、スクリーンボウルデカンターを用いて行った場合、工程(B)及び(C)の圧力は、大気圧以上に維持して行われる。そして、スクリーンボウルデカンターでの圧力がほぼ維持されて、テレフタル酸ケーキが工程(D)のケーキ保持槽に供給される。従って、好ましい実施態様としては、工程(B)、(C)及び(D)のケーキ保持槽(即ちバルブの上流まで)における圧力範囲の下限は、いずれも大気圧以上、好ましくは0.2MPa以上、更に好ましくは0.3MPa以上である。一方、圧力範囲の上限は、通常、22MPa以下、好ましくは12MPa以下、より好ましくは7MPa以下、特に好ましくは1.5MPa以下、最も好ましくは1.2MPa以下である。大気圧との差があまり小さいと、フラッシュ時に開放される内部エネルギーが小さくなり、ケーキ付着液の蒸発量が少なくなる傾向がある。また、圧力が高すぎる場合は、耐圧設備のコスト等に問題を生じる場合がある。 When the steps (B) and (C) are performed using a screen bowl decanter, the pressure in the steps (B) and (C) is maintained at or above the atmospheric pressure. Then, the pressure in the screen bowl decanter is almost maintained, and the terephthalic acid cake is supplied to the cake holding tank in the step (D). Therefore, as a preferred embodiment, the lower limit of the pressure range in the cake holding tank (that is, up to the upstream of the valve) in each of the steps (B), (C) and (D) is at least atmospheric pressure, preferably at least 0.2 MPa. And more preferably 0.3 MPa or more. On the other hand, the upper limit of the pressure range is usually 22 MPa or less, preferably 12 MPa or less, more preferably 7 MPa or less, particularly preferably 1.5 MPa or less, and most preferably 1.2 MPa or less. If the difference from the atmospheric pressure is too small, the internal energy released at the time of flashing becomes small, and the amount of evaporation of the cake adhering liquid tends to decrease. If the pressure is too high, a problem may occur in the cost of the pressure-resistant equipment.
排出直前のケーキ温度の範囲は50℃以上350℃以下、好ましくは100℃以上300℃以下、さらに好ましくは130℃以上250℃以下である。ケーキ付着液の大気圧における沸点と、ケーキ保持槽内の排出直前のケーキの温度差(TB−Bp)は、好ましくは5℃以上200℃以下の範囲、さらに好ましくは10℃以上150℃以下の範囲、特に好ましくは15℃以上100℃以下の範囲である。 The range of the cake temperature immediately before discharge is from 50 ° C to 350 ° C, preferably from 100 ° C to 300 ° C, more preferably from 130 ° C to 250 ° C. The boiling point at the atmospheric pressure of the cake adhering liquid and the temperature difference (TB-Bp) of the cake immediately before discharge in the cake holding tank are preferably in the range of 5 ° C to 200 ° C, more preferably 10 ° C to 150 ° C. The range is particularly preferably in the range of 15 ° C to 100 ° C.
粉体滞留槽の圧力は好ましくは大気圧であるが、フラッシュ時に蒸発するガスにより、粉体滞留槽の圧力は大気圧よりも若干高くなる。また、粉体滞留槽内のガスを強制的に排気することもでき、この場合粉体滞留槽内の圧力は大気圧よりも低くなることがある。 The pressure in the powder stagnation tank is preferably atmospheric pressure, but the pressure in the powder stagnation tank is slightly higher than the atmospheric pressure due to gas evaporating during flashing. Further, the gas in the powder storage tank can be forcibly exhausted, and in this case, the pressure in the powder storage tank may be lower than the atmospheric pressure.
さらに、工程(D)で発生した蒸気の少なくとも一部を回収し、テレフタル酸製造工程に再利用することができる。工程(D)で発生する蒸気は、工程(C)の洗浄の際にケーキに付着した洗浄液の蒸気が主体である。従って、工程(C)の洗浄液として酢酸を用いた場合には酢酸蒸気が発生するので、特に工程(A)の酸化反応溶媒として利用するのが効果的である。蒸気は、そのまま工程(A)の反応器に供給しても良いし、熱交換器により熱エネルギーを回収し、凝縮させてから供給しても良い。 Further, at least a part of the steam generated in the step (D) can be recovered and reused in the terephthalic acid production step. The vapor generated in the step (D) is mainly vapor of the cleaning liquid attached to the cake during the cleaning in the step (C). Therefore, when acetic acid is used as the washing liquid in the step (C), acetic acid vapor is generated, and it is particularly effective to use the solvent as the oxidation reaction solvent in the step (A). The steam may be supplied as it is to the reactor in step (A), or may be supplied after heat energy is recovered and condensed by a heat exchanger.
さらにまた、工程(D)で発生した蒸気に同伴したテレフタル酸を含む結晶の少なくとも一部を回収し、テレフタル酸の製造工程に再供与することができる。工程(D)で粗テレフタル酸ケーキをフラッシュさせ、ケーキ及び/又はケーキ付着液の内部エネルギーを用いてケーキ付着液を蒸発させた場合、系内が短時間で減圧になるため、付着液の蒸気にテレフタル酸を含む結晶が同伴することがある。テレフタル酸の収率を向上させるために、蒸気に同伴した結晶を回収することが好ましい。回収した結晶は、CTA工程及びPTA工程へのいずれの再供与も可能であるが、ここで得られた結晶は酸化反応は完結しているので、テレフタル酸結晶のみをバグフィルター等で回収した場合は、工程(E)への供与が好ましい。また、さらに好ましい態様としては、上記に同伴したテレフタル酸結晶を酢酸を主体とする液体と接触させてスラリーを得、これをCTA工程、特に工程(A)及び/又は工程(B)に、直接又は間接的に供与することがあげられる。 Furthermore, at least a part of the crystals containing terephthalic acid accompanying the vapor generated in the step (D) can be recovered and re-supplied to the terephthalic acid production step. When the crude terephthalic acid cake is flashed in the step (D) and the cake adhering liquid is evaporated using the internal energy of the cake and / or the cake adhering liquid, the pressure in the system is reduced in a short time. May be accompanied by crystals containing terephthalic acid. In order to improve the yield of terephthalic acid, it is preferable to collect crystals accompanying the vapor. The recovered crystals can be re-donated to either the CTA step or the PTA step. However, since the crystals obtained here have completed the oxidation reaction, only the terephthalic acid crystals are recovered using a bag filter or the like. Is preferably provided to the step (E). In a more preferred embodiment, the terephthalic acid crystal accompanying the above is brought into contact with a liquid mainly composed of acetic acid to obtain a slurry, which is directly transferred to the CTA step, particularly to the step (A) and / or the step (B). Or indirectly.
[工程(E)]
工程(E)は、粗テレフタル酸を、水を主体とする溶媒に溶解し、触媒の存在下に水素と接触させて粗テレフタル酸中の不純物の少なくとも一部を還元する工程である。
[Step (E)]
The step (E) is a step of dissolving the crude terephthalic acid in a solvent mainly composed of water and bringing it into contact with hydrogen in the presence of a catalyst to reduce at least a part of impurities in the crude terephthalic acid.
還元反応を行うにあたっては、粗テレフタル酸の常温における溶解度が小さいので、水を主体とする溶媒に溶解させるため、昇温する必要がある。還元反応の温度としては、通常、230〜330℃であり、好ましくは250〜310℃である。また圧力については、溶媒を液体として維持するために、蒸気圧より高い圧力を必要とし、通常3〜12MPaであり、好ましくは5〜10MPaである。
工程(E)では、粗テレフタル酸中に含まれる4−CBAを還元してパラトルイル酸に変換する。
In carrying out the reduction reaction, the solubility of the crude terephthalic acid at room temperature is low, so it is necessary to raise the temperature in order to dissolve it in a solvent mainly composed of water. The temperature of the reduction reaction is usually from 230 to 330 ° C, preferably from 250 to 310 ° C. As for the pressure, a pressure higher than the vapor pressure is required to maintain the solvent as a liquid, and is usually 3 to 12 MPa, preferably 5 to 10 MPa.
In the step (E), 4-CBA contained in the crude terephthalic acid is reduced and converted to paratoluic acid.
[工程(F)]
工程(F)は、工程(E)で得られた反応液の圧力と温度を低下させ、テレフタル酸結晶を、水を主体とする媒体中で晶析させる工程である。
[Step (F)]
Step (F) is a step in which the pressure and temperature of the reaction solution obtained in step (E) are reduced, and terephthalic acid crystals are crystallized in a medium mainly composed of water.
晶析は、回分及び連続、特に制約は無いが、通常は連続で2段〜6段、好ましくは3段〜5段で段階的に降圧させる。これにより、溶媒はフラッシュ蒸発し、系内の温度が低下する。4−CBAが還元されたパラトルイル酸は、水に対する溶解度がテレフタル酸より高いので、晶析では、テレフタル酸が優先的に析出する。しかし、大気圧まで降下すると、温度が100℃程度となり、パラトルイル酸が共晶するので、最終晶析圧力は、好ましくは0.2MPa以上、さらに好ましくは0.3MPa以上、特に好ましくは0.5MPa以上である。また、圧力範囲の上限は、好ましくは3MPa以下、さらに好ましくは1MPa以下、特に好ましくは0.7Pa以下である。なお、晶析の際発生する蒸気は、回収されてテレフタル酸の製造プロセスで再利用しても良い。 The crystallization is carried out batchwise and continuously, and there is no particular limitation. Usually, the pressure is reduced stepwise continuously in two to six stages, preferably three to five stages. As a result, the solvent flash-evaporates, and the temperature in the system decreases. Since paratoluic acid in which 4-CBA is reduced has higher solubility in water than terephthalic acid, terephthalic acid is preferentially precipitated in crystallization. However, when the pressure drops to the atmospheric pressure, the temperature becomes about 100 ° C. and paratoluic acid co-crystallizes. Therefore, the final crystallization pressure is preferably 0.2 MPa or more, more preferably 0.3 MPa or more, and particularly preferably 0.5 MPa or more. That is all. The upper limit of the pressure range is preferably 3 MPa or less, more preferably 1 MPa or less, and particularly preferably 0.7 Pa or less. The vapor generated during crystallization may be collected and reused in the terephthalic acid production process.
[工程(G)]
工程(G)は、工程(F)で得られたテレフタル酸結晶を含むスラリーを、大気圧以上の圧力下で、精製テレフタル酸ケーキと水を主体とする反応母液に固液分離する工程である。
[Step (G)]
The step (G) is a step of subjecting the slurry containing the terephthalic acid crystals obtained in the step (F) to solid-liquid separation under a pressure of at least atmospheric pressure into a purified terephthalic acid cake and a reaction mother liquor mainly composed of water. .
本発明において、精製テレフタル酸とは、4−CBAの還元反応を経たテレフタル酸を意味する。通常精製テレフタル酸ケーキには4−CBAがテレフタル酸に対して30ppm以下含有されている。
固液分離の方法及び好ましい圧力範囲としては工程(B)と略同様である。ただし、圧力範囲の上限として、特に好ましくは1MPa以下、最も好ましくは0.7MPa以下である。
固液分離により得られる反応母液には、溶媒である水のほか、前段の酸化反応工程より混入した微量の酢酸や、重金属触媒、反応副生成物である4−CBA、あるいはその還元物質であるパラトルイル酸等が含まれる。
In the present invention, the purified terephthalic acid means terephthalic acid that has undergone a 4-CBA reduction reaction. Usually, the purified terephthalic acid cake contains 30 ppm or less of 4-CBA based on terephthalic acid.
The method of solid-liquid separation and the preferable pressure range are substantially the same as those in the step (B). However, the upper limit of the pressure range is particularly preferably 1 MPa or less, most preferably 0.7 MPa or less.
The reaction mother liquor obtained by the solid-liquid separation contains, in addition to water as a solvent, a trace amount of acetic acid mixed in from the preceding oxidation reaction step, a heavy metal catalyst, 4-CBA as a reaction by-product, or a reducing substance thereof. Paratoluic acid and the like.
[工程(H)]
工程(H)は、精製テレフタル酸ケーキを洗浄液を用いて洗浄する工程である。洗浄実施する際は、洗浄液の主成分に水が好ましい以外は工程(C)と同様である。
[Step (H)]
Step (H) is a step of washing the purified terephthalic acid cake using a washing solution. The cleaning is performed in the same manner as in the step (C) except that water is preferably used as a main component of the cleaning liquid.
[1つの装置]
工程(G)及び工程(H)は、1つの装置を用いて行うのが好ましく、その例としては、上記工程(C)で用いた装置をあげることができる。
[One device]
The steps (G) and (H) are preferably performed using one apparatus, and examples thereof include the apparatus used in the above step (C).
上記スクリーンボウルデカンターでは、固液分離と洗浄が一体化された装置内で行うことが可能なものであって、濾過材を備えた洗浄部位を反応した粗テレフタル酸ケーキが通過する際、洗浄液の散布によってケーキを洗浄することができる。洗浄液は濾過材を通りケーキと分離され回収することができる。スクリーンボウルデカンターでは、母液と洗浄液を別々に回収することができるが、洗浄液の一部は母液側に混入しても良い。 In the above screen bowl decanter, solid-liquid separation and washing can be performed in an integrated apparatus, and when the reacted crude terephthalic acid cake passes through the washing part provided with the filter material, the washing liquid is removed. The cake can be washed by spraying. The washing liquid passes through a filter and is separated from the cake and can be collected. In the screen bowl decanter, the mother liquor and the cleaning liquid can be separately collected, but a part of the cleaning liquid may be mixed into the mother liquor.
洗浄液は水性溶媒、油性溶媒特に制約はないが、例えば母液の主成分と同じ水を主成分とする物が好ましい。また、スクリーンボウルデカンターより排出されるケーキは付着母液の洗浄により不純物濃度の低減された含液ケーキである。 The washing liquid is not particularly limited, but is preferably an aqueous solvent or an oily solvent, for example, one containing water as the main component as the main component of the mother liquor. The cake discharged from the screen bowl decanter is a liquid-containing cake whose impurity concentration has been reduced by washing the adhered mother liquor.
[工程(I)]
工程(I)は、精製テレフタル酸ケーキに残留する付着液を蒸発により除去する工程である。粗テレフタル酸を精製テレフタル酸に代えた以外は工程(D)と同様である。
[Step (I)]
Step (I) is a step of removing the adhesion liquid remaining on the purified terephthalic acid cake by evaporation. It is the same as the step (D) except that the crude terephthalic acid was replaced with purified terephthalic acid.
[本発明の実用的側面]
本発明の特徴は、分離、洗浄及び抜き出しという簡易な操作を通して、母液、洗浄濾液、付着液の低められた結晶をそれぞれ回収し得る点にある。付着液の低められた結晶を回収することで、乾燥機の省略もしくは小型省力化したプロセスを実現することが可能となる。また、母液と洗浄液とは、一括して回収することもできるが、不純物の濃度は母液の方が若干高いので、それぞれ別に回収し、別系統で再利用することが好ましい。
[Practical aspects of the present invention]
A feature of the present invention is that the mother liquor, the washing filtrate, and the crystals with reduced adhering liquid can be respectively recovered through simple operations such as separation, washing and withdrawal. By recovering the crystals having a reduced amount of the adhering liquid, it becomes possible to omit a dryer or to realize a small and labor-saving process. Further, the mother liquor and the washing liquid can be collectively collected, but since the concentration of impurities is slightly higher in the mother liquor, it is preferable to collect them separately and reuse them in different systems.
一方、母液、洗浄濾液を別々に回収することができる点もプロセスにとって非常に有効である。以下、それらの実用的な側面を例示する。 On the other hand, the fact that the mother liquor and the washing filtrate can be separately collected is also very effective for the process. Hereinafter, those practical aspects will be exemplified.
粗テレフタル酸ケーキを洗浄した後の洗浄液(洗浄濾液)の少なくとも一部を回収し、そのまま若しくは処理してテレフタル酸の製造工程に再利用することができる。本洗浄濾液中には不純物が分離母液より少ないので、そのまま、工程(A)の酸化反応溶媒として再利用できる。また、工程(D)で発生した溶媒蒸気に同伴したテレフタル酸結晶を回収するための吸着液として利用することができる。 At least a part of the washing solution (washing filtrate) after washing the crude terephthalic acid cake can be collected and reused as it is or after being processed in the terephthalic acid production process. Since impurities in the main washing filtrate are smaller than those of the separated mother liquor, the impurities can be reused as the oxidation reaction solvent in the step (A). Further, it can be used as an adsorbent for collecting terephthalic acid crystals accompanying the solvent vapor generated in the step (D).
また、粗テレフタル酸ケーキを洗浄した後の洗浄液の少なくとも一部からテレフタル酸を含む結晶を回収し、該結晶をテレフタル酸の製造工程に再供与することができる。結晶の回収は、洗浄液をそのまま固液分離にかけても良いし、さらに温度もしくは圧力を下げて晶析を促進した後に固液分離にかけても良い。固液分離は、通常採用される手法であれば特に制限はなく、遠心分離、濾過、沈降等が利用される。回収した結晶は、酸化工程及び水素還元工程、いずれの再供与も可能だが、反応はほぼ完了しており、酸化工程への供与、特に工程(A)及び/又は工程(B)への供与が好ましい。 In addition, crystals containing terephthalic acid can be recovered from at least a part of the washing solution after washing the crude terephthalic acid cake, and the crystals can be re-supplied to the step of producing terephthalic acid. The crystals may be collected by subjecting the washing liquid to solid-liquid separation as it is, or may be further subjected to solid-liquid separation after lowering the temperature or pressure to promote crystallization. The solid-liquid separation is not particularly limited as long as it is a commonly employed technique, and centrifugation, filtration, sedimentation, and the like are used. The recovered crystals can be re-donated in either the oxidation step or the hydrogen reduction step, but the reaction is almost complete, and the donation to the oxidation step, particularly to the step (A) and / or step (B), is not possible. preferable.
さらに、粗テレフタル酸スラリーを固液分離することにより得られた酢酸を主体とする分離母液の少なくともその一部を回収し、そのままもしくは処理してテレフタル酸の製造工程に再利用することができる。母液には酸化反応触媒や反応中間体を含め有用な成分が含まれており、工程(A)の酸化反応溶媒として再利用することができる。 Further, at least a part of the separated mother liquor mainly composed of acetic acid obtained by subjecting the crude terephthalic acid slurry to solid-liquid separation can be recovered, reused as it is or treated, and used in the process of producing terephthalic acid. The mother liquor contains useful components including an oxidation reaction catalyst and a reaction intermediate, and can be reused as the oxidation reaction solvent in step (A).
さらにまた、粗テレフタル酸スラリーを固液分離することにより得られた酢酸を主体とする分離母液の少なくとも一部からテレフタル酸を含む結晶を回収し、該結晶をテレフタル酸の製造工程に再供与することができる。結晶の回収は、分離母液をそのまま固液分離にかけても良いし、さらに温度もしくは圧力を下げて晶析を促進した後に固液分離にかけても良い。分離母液をさらに晶析させた後の固液分離は、通常採用される手法であれば特に制限はなく、遠心分離、濾過、沈降等が利用される。回収した結晶は、酸化工程及び水素還元工程、いずれの再供与も可能だが、酢酸溶媒が同伴するので、特に工程(A)への供与が好ましい。 Furthermore, a crystal containing terephthalic acid is recovered from at least a part of a separation mother liquor mainly composed of acetic acid obtained by solid-liquid separation of the crude terephthalic acid slurry, and the crystal is resupplied to a terephthalic acid production process. be able to. The crystal may be recovered by subjecting the separated mother liquor to solid-liquid separation as it is, or may be further subjected to solid-liquid separation after lowering the temperature or pressure to promote crystallization. Solid-liquid separation after further crystallization of the separated mother liquor is not particularly limited as long as it is a commonly employed technique, and centrifugation, filtration, sedimentation and the like are used. The recovered crystal can be re-donated in either the oxidation step or the hydrogen reduction step, but is preferably supplied to the step (A) because an acetic acid solvent accompanies.
固液分離により得られた分離母液は、固液分離と同等な温度、圧力を有しており、この分離母液は、高温高圧を維持したまま、酸化反応工程へリサイクルすることが好ましい。高温母液を反応器に供給することにより、酸化反応物を所定の反応温度まで上げる顕熱相当エネルギー量を低減できる。これにより、酸化反応におけるエネルギー回収が向上することになる。しかし、分離母液を全量リサイクルすることは、母液中に含有する不純物の系内蓄積を招き、固液分離で得られる粗テレフタル酸の品質悪化につながる。このため、分離母液の一部、好ましくは、10〜30%をパージして不純物蓄積を防止する。このパージ母液には、酢酸溶媒、酸化反応触媒、安息香酸等の原料パラキシレン中の不純物由来の有機不純物が含有されている。さらに、高温母液であれば、母液中に溶解しているテレフタル酸も含まれている。このパージ母液は、濃縮処理することにより、溶媒成分を蒸発させ、高沸点成分を残渣とする。この残渣には、触媒成分であるコバルト成分やマンガン成分、有機不純物が含有しており、触媒成分は、後工程の触媒再生系にて回収・再生される。ここで高温母液に溶解しているテレフタル酸成分を回収するために、先ず、フラッシュ処理をして溶媒成分を蒸発させて濃縮させる。ここでフラッシュによる濃縮及び冷却によりテレフタル酸を析出させ、この析出物を固液分離操作により回収する。回収された固形分は、酸化反応工程に供与されることが好ましい。また、パージ母液を固液分離した後の分離液は、必要に応じ、酢酸、水、触媒等の有効成分を分離回収し、テレフタル酸の製造工程に再利用することができる。 The separated mother liquor obtained by solid-liquid separation has the same temperature and pressure as the solid-liquid separation, and it is preferable that this separated mother liquor is recycled to the oxidation reaction step while maintaining high temperature and high pressure. By supplying the high-temperature mother liquor to the reactor, the amount of sensible heat equivalent energy for raising the oxidation reactant to a predetermined reaction temperature can be reduced. Thereby, energy recovery in the oxidation reaction is improved. However, recycling the entire separated mother liquor causes accumulation of impurities contained in the mother liquor in the system, which leads to deterioration of the quality of crude terephthalic acid obtained by solid-liquid separation. Therefore, part of the separated mother liquor, preferably 10 to 30%, is purged to prevent accumulation of impurities. The purge mother liquor contains organic impurities derived from impurities in the raw material para-xylene such as an acetic acid solvent, an oxidation reaction catalyst, and benzoic acid. Further, in the case of a high-temperature mother liquor, terephthalic acid dissolved in the mother liquor is also contained. This purge mother liquor is evaporated to evaporate the solvent component, leaving a high-boiling component as a residue. This residue contains a cobalt component, a manganese component, and organic impurities as catalyst components, and the catalyst components are recovered and regenerated in a catalyst regeneration system in a later step. Here, in order to recover the terephthalic acid component dissolved in the high-temperature mother liquor, first, a flash treatment is performed to evaporate and concentrate the solvent component. Here, terephthalic acid is precipitated by flash concentration and cooling, and this precipitate is recovered by a solid-liquid separation operation. The recovered solid is preferably provided to the oxidation reaction step. In addition, the separated liquid obtained by solid-liquid separation of the purge mother liquor can be used to separate and recover active components such as acetic acid, water and a catalyst, if necessary, and can be reused in the terephthalic acid production process.
また、精製テレフタル酸スラリーを固液分離することにより得られた水を主体とする分離母液の少なくともその一部を回収し、そのままもしくは処理してテレフタル酸の製造工程に再利用することができる。本分離母液は必要に応じて固液分離、蒸留もしくは膜精製処理を施しても良く、工程(E)の還元反応溶媒に再利用できる。 Further, at least a part of a separation mother liquor mainly composed of water obtained by subjecting a purified terephthalic acid slurry to solid-liquid separation can be recovered and reused as it is or after being processed in a terephthalic acid production step. This separated mother liquor may be subjected to solid-liquid separation, distillation or membrane purification treatment as necessary, and can be reused as the reduction reaction solvent in step (E).
また、精製テレフタル酸分離から得られた水を主体とする分離母液の少なくとも一部からテレフタル酸を含む結晶を回収し、該結晶をテレフタル酸の製造工程に再供与することができる。結晶の回収は、分離母液を濃縮及び/又は冷却してテレフタル酸結晶を析出させた後に固液分離にかけるのが好ましい。固液分離は、通常採用される手法であれば特に制限はなく、遠心分離、濾過、沈降等が利用される。回収した結晶(二次結晶)は、酸化工程及び水素還元工程、いずれの再供与も可能だが、中間体濃度が高く、中でも酸化工程への供与、特に工程(A)への供与が好ましい。また、ここで得られた母液(二次母液)も、直接又は間接的に工程(E)の還元反応溶媒として再利用することができる。 Further, a crystal containing terephthalic acid can be recovered from at least a part of the separation mother liquor mainly composed of water obtained from the purified terephthalic acid separation, and the crystal can be supplied again to the terephthalic acid production step. The crystals are preferably collected by subjecting the separated mother liquor to concentration and / or cooling to precipitate terephthalic acid crystals, followed by solid-liquid separation. The solid-liquid separation is not particularly limited as long as it is a commonly employed technique, and centrifugation, filtration, sedimentation, and the like are used. The recovered crystals (secondary crystals) can be re-donated in either the oxidation step or the hydrogen reduction step, but the concentration of the intermediate is high, and the donation to the oxidation step, particularly to the step (A), is preferred. Further, the mother liquor (secondary mother liquor) obtained here can also be directly or indirectly reused as the reduction reaction solvent in the step (E).
さらに、精製テレフタル酸ケーキの洗浄に用いられた後の洗浄液(洗浄濾液)の少なくとも一部を回収し、そのままもしくは処理してテレフタル酸の製造工程に再利用することができる。特に不純物濃度が少ないので、工程(E)の還元反応溶媒としての再利用が有効である。本洗浄濾液は必要に応じて、蒸留もしくは膜精製処理を施しても良い。また、工程(I)で発生した溶媒蒸気に同伴したテレフタル酸結晶を回収するための吸着液として利用することができる。 Further, at least a part of the washing solution (washing filtrate) used for washing the purified terephthalic acid cake can be recovered and reused as it is or after being processed in the terephthalic acid production process. In particular, since the impurity concentration is low, it is effective to reuse the solvent as the reduction reaction solvent in the step (E). The washing filtrate may be subjected to a distillation or membrane purification treatment as necessary. Further, it can be used as an adsorbent for collecting terephthalic acid crystals accompanying the solvent vapor generated in the step (I).
さらにまた、例えば、洗浄時の目洩れ等により、精製テレフタル酸ケーキを洗浄した後の洗浄液がテレフタル酸を含む場合には、洗浄液の少なくとも一部からテレフタル酸を含む結晶を固液分離等により回収し、該結晶をテレフタル酸の製造工程に再供与することができる。結晶の回収は、洗浄液をそのまま固液分離にかけても良いし、さらに温度もしくは圧力を下げて晶析を促進した後に固液分離にかけても良い。固液分離は、通常採用される手法であれば特に制限はなく、遠心分離、濾過、沈降等が利用される。回収した結晶は、CTA工程及びPTA工程、いずれの再供与も可能だが、反応がほぼ完了しており、PTA工程への供与、特に工程(F)及び/又は(G)の分離工程への供与が好ましい。 Furthermore, for example, in the case where the cleaning solution after washing the purified terephthalic acid cake contains terephthalic acid due to leakage during washing or the like, crystals containing terephthalic acid are recovered from at least a part of the washing solution by solid-liquid separation or the like. The crystals can then be re-donated to the terephthalic acid production process. The crystals may be collected by subjecting the washing liquid to solid-liquid separation as it is, or may be further subjected to solid-liquid separation after lowering the temperature or pressure to promote crystallization. The solid-liquid separation is not particularly limited as long as it is a commonly employed technique, and centrifugation, filtration, sedimentation, and the like are used. The recovered crystals can be re-donated in both the CTA step and the PTA step, but the reaction is almost completed, and the crystal is supplied to the PTA step, particularly to the separation step (F) and / or (G). Is preferred.
また、工程(I)で発生した蒸気の少なくとも一部を回収し、テレフタル酸製造工程に再利用することができる。工程(I)で発生する蒸気は、工程(H)の洗浄の際にケーキに付着した洗浄液の蒸気が主体である。従って、工程(H)の洗浄液として水を用いた場合には水蒸気が発生するので、特に工程(E)の還元反応溶媒として利用するのが効果的である。蒸気は、そのまま工程(E)の反応器に供給しても良いし、熱交換機により熱エネルギーを回収し、凝縮させてから供給しても良い。 Further, at least a part of the steam generated in the step (I) can be recovered and reused in the terephthalic acid production step. The vapor generated in the step (I) is mainly vapor of the cleaning liquid attached to the cake during the cleaning in the step (H). Accordingly, when water is used as the washing liquid in the step (H), water vapor is generated, so that it is particularly effective to use the solvent as the reduction reaction solvent in the step (E). The steam may be supplied as it is to the reactor of step (E), or may be supplied after heat energy is recovered and condensed by a heat exchanger.
さらに、工程(I)で発生した蒸気に同伴したテレフタル酸を含む結晶の少なくとも一部を回収し、テレフタル酸の製造工程に再利用することができる。工程(I)で精製テレフタル酸ケーキをフラッシュさせ、ケーキ及び/又は又はケーキ付着液の内部エネルギーを用いてケーキ付着液を蒸発させた場合、系内が短時間で減圧になるため、付着液の蒸気にテレフタル酸を含む結晶が同伴することがある。テレフタル酸の収率を向上させるために、蒸気に同伴した結晶を回収することが好ましい。回収した結晶は、CTA工程及びPTA反応工程へのいずれの再供与も可能であるが、ここで得られた結晶は還元反応及び洗浄まで完結しているのでそのまま製品として供給することもできる。テレフタル酸結晶の回収は、水を主体とする液体と接触させて、スラリーとして得ることが好ましく、このスラリーを工程(E)〜(G)のいずれかに供与することができる。 Further, at least a part of the crystals containing terephthalic acid accompanying the vapor generated in the step (I) can be collected and reused in the terephthalic acid production step. When the purified terephthalic acid cake is flashed in the step (I) and the cake adhering liquid is evaporated using the internal energy of the cake and / or the cake adhering liquid, the pressure in the system is reduced in a short time. Crystals containing terephthalic acid may accompany the vapor. In order to improve the yield of terephthalic acid, it is preferable to collect crystals accompanying the vapor. The recovered crystals can be re-donated to any of the CTA step and the PTA reaction step, but the crystals obtained here have been completed up to the reduction reaction and washing, and thus can be supplied as they are as products. The terephthalic acid crystals are preferably collected as a slurry by contacting with a liquid mainly composed of water, and the slurry can be provided to any of the steps (E) to (G).
[好ましい実施態様]
本発明の製造方法の好ましい実施態様について図1を用いて説明する。
図1において、1は工程(A)に用いられる酸化反応器、2は晶析槽、3は工程(B)と工程(C)が一体化された分離洗浄装置、4は粉体滞留槽であり、分離洗浄装置3と粉体滞留槽4の間には図示しないケーキ保持槽とディスチャージバルブが設けられている。分離洗浄装置3で得られた粗テレフタル酸ケーキは、ケーキ保持槽を経て粉体滞留槽4へフラッシュされ、ケーキ付着液が蒸発する。5は工程(E)に用いられる還元反応器、6は工程(F)に用いられる晶析槽、7は工程(G)と工程(H)が一体化された分離洗浄装置、8は乾燥機であり、分離洗浄装置7と乾燥機8との間には図示しないケーキ保持槽とディスチャージバルブが設けられている。分離洗浄装置7で得られた精製テレフタル酸ケーキは乾燥機8へフラッシュされケーキ付着液が蒸発する。なお乾燥機8は粉体滞留槽を兼ねている。このケーキ付着液は通常、水を主体としているので、フラッシュだけでは完全には付着液が蒸発しないため、更に乾燥機8にて乾燥させる。
[Preferred embodiment]
A preferred embodiment of the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 1 is an oxidation reactor used in the step (A), 2 is a crystallization tank, 3 is a separation and washing apparatus in which the steps (B) and (C) are integrated, and 4 is a powder retention tank. In addition, a cake holding tank and a discharge valve (not shown) are provided between the separation and
11は、溶媒回収系(例えば蒸留塔)であり、プロセスの他の場所から供給された酢酸を含む混合物と共に、酸化反応後の母液を合わせて、各成分に分離する。母液には、溶媒である酢酸と酸化反応により生成した水と不純物や酸化触媒等の高沸点成分が含まれる。酢酸はライン110を経て酸化反応器1に供給することができる。水はライン112を経て廃棄されるか、そのままもしくは精製してプロセス水として利用することができる。不純物は釜残として得られるので、触媒等の有効成分を回収し残部は廃棄する。
分離洗浄装置3において用いられた洗浄液(酢酸を主体とする液体)は洗浄後にライン131を経て酸化反応装置に送られる。また、一部目洩れしたテレフタル酸と洗浄液とを分離する場合には、ライン132を経て、固液分離装置31に送られる。これらテレフタル酸、酢酸はそれぞれプロセスに再利用することができる。
The cleaning liquid (liquid mainly composed of acetic acid) used in the separation and
テレフタル酸ケーキは粉体滞留槽にフラッシュさせると、ケーキ付着液が蒸発するが、付着液のガスにテレフタル酸が同伴する。テレフタル酸結晶を含んだガスは凝縮させて液体に戻し、これを固液分離装置41に送り、テレフタル酸と酢酸を主体とする付着液とに分離する。あるいは、固体回収装置42で、ガスに同伴したテレフタル酸結晶を酢酸と接触させてスラリーを得、さらにガスを凝縮させ、このスラリー及び凝縮液をライン101を経て酸化反応器に供給する。
When the terephthalic acid cake is flushed into the powder storage tank, the cake adhering liquid evaporates, but terephthalic acid accompanies the gas of the adhering liquid. The gas containing terephthalic acid crystals is condensed and returned to a liquid, which is sent to a solid-
分離洗浄装置7によって分離される還元反応の母液はライン121を経て固液分離装置21に送られる。固液分離装置21では、分離母液を濃縮及び/又は冷却することにより、析出したテレフタル酸やパラトルイル酸等の反応中間体を分離、回収し、残部の水を主体とする反応母液は廃棄されるか、もしくは更に蒸留や膜等により精製してプロセス水として利用することができる。また、この水に含まれる酸化反応触媒やパラトルイル酸等の有効成分は、イオン交換処理や吸着処理等により、回収することもできる。
The mother liquor of the reduction reaction separated by the separation washing device 7 is sent to the solid-
分離洗浄装置7において用いられた洗浄濾液(水を主体とする液体)は洗浄後にライン151を経て固液分離装置51に送られる。固液分離装置51では、一部目洩れしたテレフタル酸を含む固形分と洗浄液とを分離する。これらテレフタル酸、水はそれぞれプロセスに再利用することができる。この場合、固形分は、晶析槽6に戻し、分離後の洗浄液は、還元反応器5に戻すことが好ましい。なお、固液分離装置51を経ることなく、テレフタル酸を含んだ洗浄液自体をプロセスに再利用することもできる。
The washing filtrate (liquid mainly composed of water) used in the separation washing device 7 is sent to the solid-
テレフタル酸ケーキは乾燥機8にフラッシュさせると、ケーキ付着液が蒸発するが、付着液のガスにテレフタル酸が同伴する。テレフタル酸結晶を含んだガスは凝縮させて液体に戻し、これを固液分離装置61に送り、テレフタル酸と水を主体とする付着液とに分離する。あるいは、固体回収装置62でガスに同伴したテレフタル酸結晶を水で接触させて、スラリーを得、さらにガスの場合は凝縮させ、このスラリー及び凝縮液をライン105〜107を経て、還元反応器5、晶析槽6、分離洗浄装置7のいずれかに供給することができる。
When the terephthalic acid cake is flushed to the
固液分離装置21、31、41、51、61は所望に応じて洗浄装置を併設する。なお、分離された固体と液体はそれぞれ、所望に応じてライン101、102、103、105、106、107、171、175、176、177を通してテレフタル酸製造プロセスに再供与される。固体のみ、液体のみでも良い。固液を再混合しても良く、さらに固液分離をバイパスしてライン101、102、103、105、106、107、171、175、176、177を通して直接テレフタル酸製造プロセスに再供与してもよい。また、それらの一部を廃棄しても良い。ライン109からは製品が得られる。
The solid-
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限りこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples unless it exceeds the gist.
テレフタル酸の生産量が39Ton/hrの設備において液相酸化反応器に連続的にパラキシレン、パラキシレンの5.5重量倍の酢酸、また、触媒として、酢酸コバルト、酢酸マンガン、臭化水素を供給し、温度197℃、圧力1.45Mpa、反応時間(平均滞留時間)90分で酸化反応を行った。触媒の使用量は、コバルト成分の使用量がコバルト金属換算で溶媒に対し、280重量ppm、マンガン成分の使用量は280重量ppm、臭素成分の使用量は700ppmである。 In a facility where the production of terephthalic acid is 39 Ton / hr, paraxylene, acetic acid 5.5 times by weight of paraxylene, and cobalt acetate, manganese acetate, and hydrogen bromide as catalysts are continuously fed into the liquid phase oxidation reactor. The mixture was supplied, and an oxidation reaction was performed at a temperature of 197 ° C., a pressure of 1.45 Mpa, and a reaction time (average residence time) of 90 minutes. The amount of the catalyst used is such that the amount of the cobalt component is 280 ppm by weight, the amount of the manganese component is 280 ppm by weight, and the amount of the bromine component is 700 ppm relative to the solvent in terms of cobalt metal.
分子状酸素による酸化反応を行うためのガスとしては空気を用いる。このとき空気の酸素含有率は21%である。そして、反応器から排出されるガス(以下、廃ガスと称することがある)中の酸素濃度が5容量%になるように反応器中に圧縮空気を供給した。次いで低温追酸化反応器に酸化スラリーを連続的に移し、温度190℃、圧力1.3Mpa、反応時間(平均滞留時間)35分で酸化反応を行うためのガスとして空気(酸素含有率21
%)を、廃ガス中の酸素濃度が6容量%になるように供給し、低温追酸化を行った。
Air is used as a gas for performing an oxidation reaction by molecular oxygen. At this time, the oxygen content of the air is 21%. Then, compressed air was supplied into the reactor such that the oxygen concentration in the gas discharged from the reactor (hereinafter sometimes referred to as waste gas) became 5% by volume. Next, the oxidized slurry was continuously transferred to a low-temperature post-oxidation reactor, and air (
%) Was supplied such that the oxygen concentration in the waste gas was 6% by volume, and low-temperature additional oxidation was performed.
低温追酸化反応後のスラリーは3段の中間処理槽にて連続的に晶析し、大気圧において固液分離を行ったのち蒸気を加熱源とする乾燥機にて粗テレフタル酸粒子を乾燥させた。
乾燥した粗テレフタル酸粒子を水スラリー化し、280℃、8MPの還元雰囲気下で水素添加して精製を行った。その後、連続的な晶析を行い、最終晶析槽は、圧力を0.62MPaまで、温度を160℃まで下げた。
The slurry after the low-temperature reoxidation reaction is continuously crystallized in a three-stage intermediate treatment tank, and solid-liquid separation is performed at atmospheric pressure, and then the crude terephthalic acid particles are dried by a dryer using steam as a heating source. Was.
The dried crude terephthalic acid particles were slurried in water and purified by hydrogenation at 280 ° C. under a reducing atmosphere of 8 MP. Thereafter, continuous crystallization was performed, and the pressure in the final crystallization tank was reduced to 0.62 MPa, and the temperature was reduced to 160 ° C.
[実施例1]
得られた精製テレフタル酸を含むスラリーを一体化された分離洗浄機であるスクリーンボウルデカンター(スクリーンボウル型遠心分離機)に導入し、続いて内部エネルギーを利用して付着液を蒸発させるためにフラッシュバルブ(ディスチャージバルブ)にケーキを通した。このとき、フラッシュバルブはWO91/09661号公報で公開されているものと同等のものを使用した。バルブ上流のケーキ保持槽の圧力は、0.64MPa、バルブ下流の粉体滞留槽の圧力は大気圧開放であった。一回当たりのバルブ開放時間は、1.0秒、ケーキ吐出量は、23kgであった。スクリーンボウルデカンターへのスラリー供給量は4.5T/hr、洗浄液(水)は2.0T/hrとした。
このとき、遠心分離機により分離回収された母液中の不純物は900ppm、分離されたケーキを洗浄した後の洗浄液中の不純物は240ppm、排出ケーキの不純物濃度は115ppm、含液率(付着液重量/乾燥ケーキ重量)は4.3%だった。
[Example 1]
The obtained slurry containing the purified terephthalic acid is introduced into a screen bowl decanter (screen bowl type centrifuge), which is an integrated separation and washing machine, and then flashed to evaporate the adhering liquid using internal energy. The cake was passed through a valve (discharge valve). At this time, a flash valve equivalent to that disclosed in WO 91/09661 was used. The pressure in the cake holding tank upstream of the valve was 0.64 MPa, and the pressure in the powder holding tank downstream of the valve was open to the atmospheric pressure. The valve opening time per time was 1.0 second, and the cake discharge amount was 23 kg. The slurry supply amount to the screen bowl decanter was 4.5 T / hr, and the washing liquid (water) was 2.0 T / hr.
At this time, the impurities in the mother liquor separated and recovered by the centrifugal separator were 900 ppm, the impurities in the washing liquid after washing the separated cake were 240 ppm, the impurity concentration in the discharged cake was 115 ppm, and the liquid content (adhesion liquid weight / (Dry cake weight) was 4.3%.
[参考例1]
洗浄液を流さなかった以外は実施例1と同様の条件で、テストを実施した。
このとき、排出ケーキの不純物濃度は160ppmだった。
[Reference Example 1]
The test was performed under the same conditions as in Example 1 except that the cleaning liquid was not supplied.
At this time, the impurity concentration of the discharged cake was 160 ppm.
[参考例2]
母液と洗浄液を別々に回収できなかったと想定して、その回収液の不純物濃度を推算すると590ppmだった。
[Reference Example 2]
Assuming that the mother liquor and the washing solution could not be separately recovered, the impurity concentration of the recovered solution was estimated to be 590 ppm.
[参考例3]
フラッシュバルブを使用しなかったと想定して、内部エネルギーを付着液の蒸発に利用できなかった場合の含液率をヒートバランスより推算すると、8.8%だった。
[Reference Example 3]
Assuming that the flash valve was not used, when the internal energy could not be used for evaporating the adhesion liquid, the liquid content was estimated from the heat balance to be 8.8%.
[結果]
以上、実施例1と参考例1との比較より、スクリーンボウルデカンターのケーキに対する洗浄効果は非常に大きいことが分かる。次に、参考例2との比較より、洗浄液の独立回収は不純物の低減された液の利用に有効であることが分かる。また、参考例3との比較より、内部エネルギーの利用は省エネルギーに有効であることが分かる。そして、これらの効果は、スクリーンボウルデカンターと内部エネルギーの併用により得られる格別な効果であることが分かる。
[result]
As described above, the comparison between Example 1 and Reference Example 1 shows that the cleaning effect of the screen bowl decanter on the cake is very large. Next, comparison with Reference Example 2 shows that independent recovery of the cleaning solution is effective for use of the solution with reduced impurities. Also, comparison with Reference Example 3 shows that the use of internal energy is effective for energy saving. And it turns out that these effects are the special effects obtained by using a screen bowl decanter and internal energy together.
[実施例2]
低温酸化を行った後のテレフタル酸スラリーを、晶析槽を経ることなく、直接スクリーンボウルデカンター(スクリーンボウル型遠心分離機)に導入した。スクリーンボウルデカンター内の圧力は、0.93MPa程度に維持された。スラリー供給量は20T/hr、洗浄液(酢酸)は18T/hrとした。
スクリーンボウルデカンター内では、固液分離によりケーキと母液に分離される。ケーキは、洗浄液(酢酸)により洗浄される。洗浄後のケーキは、ケーキ保持槽に搬出される。このとき、ケーキ保持槽の圧力は、0.93MPa程度に保持される。ケーキ保持槽の下端には、WO91/09661号公報で公開されているものと同等のフラッシュバルブが備えられており、このフラッシュバルブが開放されることにより、ケーキ保持槽に蓄えられていたケーキは、大気圧開放である粉体滞留槽に移動する。ケーキが移動する際に、ケーキ付着液及びケーキが有していた内部エネルギーが解放され、付着液の気化熱として用いられ、付着液は蒸発する。フラッシュ後のケーキの含液率(付着液重量/乾燥ケーキ重量)は0.2%であった。
すなわち、テレフタル酸スラリーの分離・洗浄を高圧下で行い、続いてフラッシュによる付着液の蒸発を、CTA工程用いることによって、従来のCTAプロセスで必要であった晶析槽と乾燥機が不要となり、プラントの設備が簡素化できた。
[Example 2]
The terephthalic acid slurry after low-temperature oxidation was directly introduced into a screen bowl decanter (screen bowl type centrifuge) without passing through a crystallization tank. The pressure in the screen bowl decanter was maintained at about 0.93 MPa. The slurry supply rate was 20 T / hr, and the washing liquid (acetic acid) was 18 T / hr.
In the screen bowl decanter, a cake and a mother liquor are separated by solid-liquid separation. The cake is washed with a washing solution (acetic acid). The washed cake is carried out to a cake holding tank. At this time, the pressure of the cake holding tank is maintained at about 0.93 MPa. A flash valve equivalent to that disclosed in WO 91/09661 is provided at the lower end of the cake holding tank, and the cake stored in the cake holding tank is opened by opening the flash valve. Then, it moves to the powder retention tank which is open to the atmospheric pressure. When the cake moves, the cake adhering liquid and the internal energy possessed by the cake are released, used as heat for vaporizing the adhering liquid, and the adhering liquid evaporates. The liquid content of the cake after flashing (weight of the attached liquid / weight of the dried cake) was 0.2%.
In other words, by separating and washing the terephthalic acid slurry under high pressure and subsequently using the CTA process to evaporate the adhering liquid by flashing, the crystallization tank and dryer required in the conventional CTA process become unnecessary, The plant equipment has been simplified.
[実施例3]
実施例2において、スクリーンボウルデカンターにより分離回収された反応母液は、温度185℃、圧力0.93MPaであった。この反応母液は、その20重量%をパージすることによって、その他の部分をそのまま酸化反応器に再利用することができた。
すなわち、テレフタル酸スラリーの分離・洗浄を高圧下で行うことによって、反応母液の有するエネルギーも、ロスすることなく、酸化反応に必要なエネルギーとして有効に利用することができた。
[Example 3]
In Example 2, the reaction mother liquor separated and collected by the screen bowl decanter had a temperature of 185 ° C. and a pressure of 0.93 MPa. By purging 20% by weight of the reaction mother liquor, the other portions could be reused as they were in the oxidation reactor.
That is, by performing the separation and washing of the terephthalic acid slurry under high pressure, the energy of the reaction mother liquor could be effectively used as the energy required for the oxidation reaction without loss.
[実施例4]
実施例2において、ケーキをフラッシュさせた場合、酢酸が主成分のケーキ付着液のほとんどが蒸発した。その蒸発量は2Ton/hrであった。蒸発した酢酸ガスには、一部の乾燥したケーキが同伴した。そこで、酢酸蒸気を配管により固体回収装置に下方から導入し、上方から液体の酢酸をスプレーにより供給することにより、酢酸蒸気に同伴されたテレフタル酸と酢酸とを接触させ、スラリーを得ることができた。このスラリーは、直接、酸化反応工程に供給することができた。
また、固体回収装置を通過した酢酸蒸気には、若干の副生した酢酸メチルも含まれており、酢酸及び酢酸メチルを回収して酸化反応工程に供給することにより、酢酸溶媒の損失を低減することができた。
[Example 4]
In Example 2, when the cake was flushed, most of the cake adhering liquid mainly composed of acetic acid was evaporated. The amount of evaporation was 2 Ton / hr. Evaporated acetic acid gas was accompanied by some dried cake. Therefore, acetic acid vapor is introduced into the solid recovery device from below through a pipe, and liquid acetic acid is supplied from above by spraying, whereby terephthalic acid and acetic acid entrained in the acetic acid vapor are brought into contact to obtain a slurry. Was. This slurry could be directly supplied to the oxidation reaction step.
In addition, the acetic acid vapor that has passed through the solid recovery device also contains some by-produced methyl acetate, and the loss of the acetic acid solvent is reduced by recovering acetic acid and methyl acetate and supplying them to the oxidation reaction step. I was able to.
1 酸化反応器
2 晶析槽
3 分離洗浄装置
4 粉体滞留槽
5 還元反応器
6 晶析槽
7 分離洗浄装置
8 乾燥機
11 蒸留塔
21、31、41、51、61 固液分離装置
42,62 固体回収装置
109 製品取り出しライン
101、102、103、105、106、107、111、131、141、151、161、171、175、176、177 リサイクルライン
112 排水ライン
113 不純物廃棄ライン
DESCRIPTION OF
Claims (16)
(B)テレフタル酸結晶を含むスラリーを、大気圧以上の圧力下で、粗テレフタル酸ケーキと酢酸を主体とする母液とに固液分離する工程、
(C)粗テレフタル酸ケーキを、大気圧以上の圧力下で、洗浄液を用いて洗浄する工程、
(D)洗浄後の粗テレフタル酸ケーキに残留する付着液を蒸発により除去する工程、
を有する粗テレフタル酸の製造方法において、
工程(B)と工程(C)とを1つの装置を用いて行い、
工程(D)における付着液の蒸発の少なくとも一部が、テレフタル酸ケーキ及び/又はその付着液のもつ内部エネルギーによって行われる、
ことを特徴とするテレフタル酸の製造方法。 (A) a step of oxidizing para-xylene with molecular oxygen in a solvent mainly containing acetic acid in the presence of a catalyst to obtain terephthalic acid;
(B) a step of solid-liquid separating the slurry containing terephthalic acid crystals into a crude terephthalic acid cake and a mother liquor mainly composed of acetic acid under a pressure of at least atmospheric pressure;
(C) a step of washing the crude terephthalic acid cake with a washing liquid under a pressure of at least atmospheric pressure;
(D) a step of removing the adhesion liquid remaining on the washed crude terephthalic acid cake by evaporation,
In the method for producing crude terephthalic acid having
Performing step (B) and step (C) using one apparatus,
At least a part of the evaporation of the adhesion liquid in the step (D) is performed by the internal energy of the terephthalic acid cake and / or the adhesion liquid,
A method for producing terephthalic acid, comprising:
(F)反応液の圧力と温度を低下させ、テレフタル酸を水を主体とする媒体中で晶析させる工程、
(G)テレフタル酸結晶を含むスラリーを、大気圧以上の圧力下で精製テレフタル酸ケーキと水を主体とする反応母液に固液分離する工程、
(H)精製テレフタル酸ケーキを、大気圧以上の圧力下で、洗浄液を用いて洗浄する工程、
(I)精製テレフタル酸ケーキに残留する付着液を蒸発により除去する工程、
を有するテレフタル酸の製造方法において、
工程(G)と工程(H)とを1つの装置を用いて行い、
工程(I)における付着液の蒸発の少なくとも一部が、テレフタル酸ケーキ及び/又はその付着液のもつ内部エネルギーによって行われる、
ことを特徴とするテレフタル酸の製造方法。 (E) contacting the crude terephthalic acid with hydrogen in a solvent mainly composed of water in the presence of a catalyst to reduce at least a part of impurities in the crude terephthalic acid;
(F) a step of reducing the pressure and temperature of the reaction solution and causing terephthalic acid to crystallize in a medium mainly composed of water;
(G) a step of solid-liquid separating a slurry containing terephthalic acid crystals into a purified terephthalic acid cake and a reaction mother liquor mainly composed of water under a pressure of at least atmospheric pressure;
(H) a step of washing the purified terephthalic acid cake with a washing solution under a pressure of at least atmospheric pressure;
(I) a step of removing the adhesion liquid remaining on the purified terephthalic acid cake by evaporation;
In the method for producing terephthalic acid having
Performing step (G) and step (H) using one apparatus,
At least a part of the evaporation of the deposit in the step (I) is performed by the internal energy of the terephthalic acid cake and / or the deposit.
A method for producing terephthalic acid, comprising:
(B)テレフタル酸結晶を含むスラリーを、大気圧以上の圧力下で、粗テレフタル酸ケーキと酢酸を主体とする母液とに固液分離する工程、
(C)粗テレフタル酸ケーキを、大気圧以上の圧力下で、洗浄液を用いて洗浄する工程、
(D)洗浄後の粗テレフタル酸ケーキに残留する付着液を蒸発により除去する工程、
(E)粗テレフタル酸を、水を主体とする溶媒中、触媒の存在下に水素と接触させて粗テレフタル酸中の不純物の少なくとも一部を還元する工程、
(F)反応液の圧力と温度を低下させ、テレフタル酸を水を主体とする媒体中で晶析させる工程、
(G)テレフタル酸結晶を含むスラリーを、精製テレフタル酸ケーキと水を主体とする母液に固液分離する工程、
(H)精製テレフタル酸ケーキを洗浄液を用いて洗浄する工程、
(I)精製テレフタル酸ケーキに残留する付着液を蒸発により除去する工程、
を有するテレフタル酸の製造方法において、
工程(B)と工程(C)とを1つの装置を用いて行い、
工程(D)における付着液の蒸発の少なくとも一部が、テレフタル酸ケーキ及び/又はその付着液のもつ内部エネルギーによって行われる、
ことを特徴とするテレフタル酸の製造方法。 (A) a step of oxidizing para-xylene with molecular oxygen in a solvent mainly containing acetic acid in the presence of a catalyst to obtain terephthalic acid;
(B) a step of solid-liquid separating the slurry containing terephthalic acid crystals into a crude terephthalic acid cake and a mother liquor mainly composed of acetic acid under a pressure of at least atmospheric pressure;
(C) a step of washing the crude terephthalic acid cake with a washing liquid under a pressure of at least atmospheric pressure;
(D) a step of removing the adhesion liquid remaining on the washed crude terephthalic acid cake by evaporation,
(E) contacting the crude terephthalic acid with hydrogen in a solvent mainly composed of water in the presence of a catalyst to reduce at least a part of impurities in the crude terephthalic acid;
(F) a step of reducing the pressure and temperature of the reaction solution and causing terephthalic acid to crystallize in a medium mainly composed of water;
(G) a step of solid-liquid separating a slurry containing terephthalic acid crystals into a purified terephthalic acid cake and a mother liquor mainly composed of water;
(H) a step of washing the purified terephthalic acid cake using a washing solution;
(I) a step of removing the adhesion liquid remaining on the purified terephthalic acid cake by evaporation;
In the method for producing terephthalic acid having
Performing step (B) and step (C) using one apparatus,
At least a part of the evaporation of the adhesion liquid in the step (D) is performed by the internal energy of the terephthalic acid cake and / or the adhesion liquid,
A method for producing terephthalic acid, comprising:
(B)テレフタル酸結晶を含むスラリーを、粗テレフタル酸ケーキと酢酸を主体とする反応母液とに固液分離する工程、
(C)粗テレフタル酸ケーキを、洗浄液を用いて洗浄する工程、
(D)洗浄後の粗テレフタル酸ケーキに残留する付着液を蒸発により除去する工程、
(E)粗テレフタル酸を、水を主体とする溶媒中、触媒の存在下に水素と接触させて粗テレフタル酸中の不純物の少なくとも一部を還元する工程、
(F)反応液の圧力と温度を低下させ、テレフタル酸を水を主体とする媒体中で晶析させる工程、
(G)テレフタル酸結晶を含むスラリーを、大気圧以上の圧力下で、精製テレフタル酸ケーキと水を主体とする反応母液に固液分離する工程、
(H)精製テレフタル酸ケーキを、大気圧以上の圧力下で、洗浄液を用いて洗浄する工程、
(I)精製テレフタル酸ケーキに残留する付着液を蒸発により除去する工程、
を有するテレフタル酸の製造方法において、
工程(G)と工程(H)とを1つの装置を用いて行い、
工程(I)における付着液の蒸発の少なくとも一部が、テレフタル酸ケーキ及び/又はその付着液のもつ内部エネルギーによって行われる、
ことを特徴とするテレフタル酸の製造方法。 (A) a step of oxidizing para-xylene with molecular oxygen in a solvent mainly containing acetic acid in the presence of a catalyst to obtain terephthalic acid;
(B) a step of solid-liquid separating the slurry containing terephthalic acid crystals into a crude terephthalic acid cake and a reaction mother liquor mainly composed of acetic acid;
(C) washing the crude terephthalic acid cake using a washing solution;
(D) a step of removing the adhesion liquid remaining on the washed crude terephthalic acid cake by evaporation,
(E) contacting the crude terephthalic acid with hydrogen in a solvent mainly composed of water in the presence of a catalyst to reduce at least a part of impurities in the crude terephthalic acid;
(F) a step of reducing the pressure and temperature of the reaction solution and causing terephthalic acid to crystallize in a medium mainly composed of water;
(G) a step of solid-liquid separating the slurry containing terephthalic acid crystals into a purified mother terephthalic acid cake and a reaction mother liquor mainly composed of water under a pressure higher than atmospheric pressure;
(H) a step of washing the purified terephthalic acid cake with a washing solution under a pressure of at least atmospheric pressure;
(I) a step of removing the adhesion liquid remaining on the purified terephthalic acid cake by evaporation;
In the method for producing terephthalic acid having
Performing step (G) and step (H) using one apparatus,
At least a part of the evaporation of the deposit in the step (I) is performed by the internal energy of the terephthalic acid cake and / or the deposit.
A method for producing terephthalic acid, comprising:
(B)テレフタル酸結晶を含むスラリーを、大気圧以上の圧力下で、粗テレフタル酸ケーキと酢酸を主体とする母液とに固液分離する工程、
(C)粗テレフタル酸ケーキを、大気圧以上の圧力下で、洗浄液を用いて洗浄する工程、
(D)洗浄後の粗テレフタル酸ケーキに残留する付着液を蒸発により除去する工程、
(E)粗テレフタル酸を、水を主体とする溶媒中、触媒の存在下に水素と接触させて粗テレフタル酸中の不純物の少なくとも一部を還元する工程、
(F)反応液の圧力と温度を低下させ、テレフタル酸を水を主体とする媒体中で晶析させる工程、
(G)テレフタル酸結晶を含むスラリーを、大気圧以上の圧力下で、精製テレフタル酸ケーキと水を主体とする母液に固液分離する工程、
(H)精製テレフタル酸ケーキを、大気圧以上の圧力下で、洗浄液を用いて洗浄する工程、
(I)精製テレフタル酸ケーキに残留する付着液を蒸発により除去する工程、
を有するテレフタル酸の製造方法において、
工程(B)と工程(C)とを1つの装置を用いて行うと共に、工程(G)と工程(I)とを1つの装置を用いて行い、
工程(D)及び工程(I)における付着液の蒸発の少なくとも一部が、テレフタル酸ケーキ及び/又はその付着液のもつ内部エネルギーによって行われる、
ことを特徴とするテレフタル酸の製造方法。 (A) a step of oxidizing para-xylene with molecular oxygen in a solvent mainly containing acetic acid in the presence of a catalyst to obtain terephthalic acid;
(B) a step of solid-liquid separating the slurry containing terephthalic acid crystals into a crude terephthalic acid cake and a mother liquor mainly composed of acetic acid under a pressure of at least atmospheric pressure;
(C) a step of washing the crude terephthalic acid cake with a washing liquid under a pressure of at least atmospheric pressure;
(D) a step of removing the adhesion liquid remaining on the washed crude terephthalic acid cake by evaporation,
(E) contacting the crude terephthalic acid with hydrogen in a solvent mainly composed of water in the presence of a catalyst to reduce at least a part of impurities in the crude terephthalic acid;
(F) a step of reducing the pressure and temperature of the reaction solution and causing terephthalic acid to crystallize in a medium mainly composed of water;
(G) a step of solid-liquid separating a slurry containing terephthalic acid crystals into a purified terephthalic acid cake and a mother liquor mainly composed of water under a pressure of at least atmospheric pressure;
(H) a step of washing the purified terephthalic acid cake with a washing solution under a pressure of at least atmospheric pressure;
(I) a step of removing the adhesion liquid remaining on the purified terephthalic acid cake by evaporation;
In the method for producing terephthalic acid having
Steps (B) and (C) are performed using one apparatus, and steps (G) and (I) are performed using one apparatus.
At least a part of the evaporation of the deposit in the step (D) and the step (I) is performed by the internal energy of the terephthalic acid cake and / or the deposit.
A method for producing terephthalic acid, comprising:
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