JP2008162958A - Method for producing highly pure terephthalic acid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は高純度テレフタル酸の製造方法に関し、より詳細には、粗テレフタル酸の水スラリーを複数の熱交換器で段階的に加熱溶解して粗テレフタル酸水溶液を調製する際に、熱交換器内でのテレフタル酸のスケール生成およびその成長による詰まりを防止することができる高純度テレフタル酸の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing high-purity terephthalic acid, and more specifically, when preparing a crude terephthalic acid aqueous solution by heating and dissolving a crude slurry of terephthalic acid stepwise in a plurality of heat exchangers. The present invention relates to a method for producing high-purity terephthalic acid, which can prevent clogging due to the generation of scale of terephthalic acid and the growth thereof.
加圧下、酢酸溶媒中でコバルト、マンガンおよび臭素を含む触媒などの酸化触媒の存在下に、分子状酸素含有ガスによりパラキシレンを液相で酸化するとテレフタル酸(以下、「TA」とも記す。)の他に、主たる不純物として4−カルボキシベンズアルデヒド(以下、「4−CBA」とも記す。)を含む粗テレフタル酸(以下、「CTA」とも記す。)が生成する。しかしながら、ポリエステル繊維等の製造には高純度テレフタル酸(以下、「PTA」とも記す。)が原料として要求されるため、上記CTAの精製が必要になる。 When paraxylene is oxidized in the liquid phase with a molecular oxygen-containing gas in the presence of an oxidation catalyst such as a catalyst containing cobalt, manganese and bromine in an acetic acid solvent under pressure, terephthalic acid (hereinafter also referred to as “TA”). In addition, crude terephthalic acid (hereinafter also referred to as “CTA”) containing 4-carboxybenzaldehyde (hereinafter also referred to as “4-CBA”) as a main impurity is produced. However, since high-purity terephthalic acid (hereinafter also referred to as “PTA”) is required as a raw material for the production of polyester fibers and the like, it is necessary to purify the CTA.
CTAの精製方法としては、CTAを水に懸濁させたスラリーを加熱して水溶液とし、水素添加触媒の存在下に水素添加処理し、処理液を晶析および固液分離してPTAを製造する方法が知られている。一般に、工業的には、CTAを水に十分に溶解させるために、複数の熱交換器を用いて段階的に実施されていることが多く、また、水素添加処理は触媒充填層にCTA水溶液を通液して実施することが多い(たとえば、特許文献1〜4参照)。ところが、CTAスラリーを十分に加熱しても製造装置内で詰まりが発生し、連続運転の際に様々な問題が生じることがある。このため、従来からこれらの問題を解決するために様々な方法が提案されている。
As a purification method of CTA, a slurry in which CTA is suspended in water is heated to form an aqueous solution, hydrogenated in the presence of a hydrogenation catalyst, and the treatment liquid is crystallized and solid-liquid separated to produce PTA. The method is known. In general, industrially, in order to sufficiently dissolve CTA in water, it is often carried out stepwise using a plurality of heat exchangers, and the hydrogenation treatment is performed by adding a CTA aqueous solution to the catalyst packed bed. In many cases, the liquid is passed through (see, for example,
たとえば、未溶解のテレフタル酸結晶が水素添加触媒の充填層に流れた場合、安定した連続運転が困難になることがある(特許文献1および4参照)。これらの特許文献には、この対策として、充填塔型反応器の上部入口部分にオーバーフロー壁により仕切られて形成された滞留ゾーンを設け、この滞留ゾーンにCTA水溶液を供給し、オーバーフロー壁をオーバーフローさせた後、この滞留ゾーンの下部に位置する触媒充填層に通液するPTAの製造方法が提案されている。
For example, when undissolved terephthalic acid crystals flow into the packed bed of the hydrogenation catalyst, stable continuous operation may be difficult (see
一方、熱交換器においても内部で詰まりが発生することがあり、安定した連続運転が困難になることがある。特に、複数の熱交換器を用いて段階的に加熱した場合に、この問題が発生し、改善策が求められてきた。
本発明は、上記のような従来技術に伴う問題を解決しようとするものであって、熱交換器内でのテレフタル酸のスケール生成およびその成長による詰まりの発生を防止して高濃度の粗テレフタル酸水溶液を形成し、水素添加反応を効率よく行ない、これによりPTAを効率よく製造することができる高純度テレフタル酸の製造方法を提供することを目的としている。 The present invention is intended to solve the problems associated with the prior art as described above, and prevents the generation of clogging due to the scale formation and growth of terephthalic acid in the heat exchanger, thereby preventing a high concentration of crude terephthalate. An object of the present invention is to provide a method for producing high-purity terephthalic acid, which can form an acid aqueous solution and efficiently perform a hydrogenation reaction, thereby efficiently producing PTA.
本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意研究した結果、熱交換器内の詰まりが、複数の熱交換器を用いて段階的に加熱した場合に、スラリー温度が200℃以下の比較的低温の熱交換器で発生し、この詰まりがテレフタル酸のスケール生成およびその成長によるものであることを見出した。さらに、温度が200℃以下のCTAスラリーの熱交換器内における流速を1.7m/秒以上に制御することにより熱交換器内でのテレフタル酸のスケール生成およびその成長による詰まりの発生が起こらないことを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have compared the slurry temperature of 200 ° C. or less when clogging in the heat exchanger is heated stepwise using a plurality of heat exchangers. We found that this clogging was caused by terephthalic acid scale formation and growth. Furthermore, by controlling the flow rate of the CTA slurry having a temperature of 200 ° C. or lower in the heat exchanger to 1.7 m / sec or more, scale generation of terephthalic acid in the heat exchanger and clogging due to its growth do not occur. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明に係る高純度テレフタル酸の製造方法は、(I)パラキシレンの液相
酸化によって得られる粗テレフタル酸と水とを混合して粗テレフタル酸スラリーを形成する工程、(II)該粗テレフタル酸スラリーを複数の熱交換器で段階的に加熱して溶解させ粗テレフタル酸水溶液を形成する工程、(III)該粗テレフタル酸水溶液を水素添加処理
する工程、(IV)水素添加後のテレフタル酸水溶液を複数の晶析槽で段階的に降圧冷却してテレフタル酸を晶析させる工程、(V)得られたテレフタル酸スラリーを固液分離する
工程を含む高純度テレフタル酸の製造方法において、前記工程(II)において、温度が200℃以下の粗テレフタル酸スラリーの熱交換器内における流速が1.7m/秒以上であることを特徴とする。
That is, the method for producing high-purity terephthalic acid according to the present invention comprises (I) a step of mixing crude terephthalic acid obtained by liquid phase oxidation of paraxylene and water to form a crude terephthalic acid slurry, (II) A step of heating and dissolving the crude terephthalic acid slurry stepwise in a plurality of heat exchangers to form a crude terephthalic acid aqueous solution, (III) a step of hydrogenating the crude terephthalic acid aqueous solution, and (IV) a step after hydrogenation In a method for producing high-purity terephthalic acid, including a step of stepwise cooling and cooling a terephthalic acid aqueous solution in a plurality of crystallization tanks to crystallize terephthalic acid, and (V) solid-liquid separation of the resulting terephthalic acid slurry. In the step (II), the flow rate of the crude terephthalic acid slurry having a temperature of 200 ° C. or less in the heat exchanger is 1.7 m / sec or more.
前記工程(II)は、前記工程(IV)において降圧冷却により発生する蒸気を熱交換器に導入して粗テレフタル酸スラリーを加熱する工程(II−A)を少なくとも1つ含むことが好ましく、さらに、前記工程(IV)において降圧冷却により発生する蒸気と、該蒸気より高温高圧の蒸気が導入された熱交換器で生成する凝縮液とを含む高温流体を該熱交換器よりも低温の熱交換器に導入して粗テレフタル酸スラリーを加熱する工程(II−B)を少なくとも1つ含むことがより好ましい。 The step (II) preferably includes at least one step (II-A) of heating the crude terephthalic acid slurry by introducing the steam generated by the pressure reduction cooling in the step (IV) into a heat exchanger. The high-temperature fluid containing the steam generated by the step-down cooling in the step (IV) and the condensate generated in the heat exchanger into which the steam at a higher temperature and pressure is introduced is exchanged at a lower temperature than the heat exchanger. It is more preferable to include at least one step (II-B) of introducing into a vessel and heating the crude terephthalic acid slurry.
また、前記熱交換器は多管式熱交換器であることが好ましく、前記粗テレフタル酸スラリー中の粗テレフタル酸の濃度は10〜40重量%であることが好ましい。 The heat exchanger is preferably a multi-tube heat exchanger, and the concentration of the crude terephthalic acid in the crude terephthalic acid slurry is preferably 10 to 40% by weight.
本発明によると、粗テレフタル酸スラリーを加熱して粗テレフタル酸水溶液を調製する際の熱交換器内でのテレフタル酸のスケール生成およびその成長による詰まりの発生を防止して高濃度の粗テレフタル酸水溶液を形成し、水素添加反応を効率よく行ない、これによりPTAを効率よく製造することができる。 According to the present invention, when a crude terephthalic acid slurry is heated to prepare a crude terephthalic acid aqueous solution, the generation of scales of terephthalic acid in a heat exchanger and the occurrence of clogging due to the growth thereof are prevented, and high concentration crude terephthalic acid An aqueous solution is formed and the hydrogenation reaction is performed efficiently, whereby PTA can be produced efficiently.
本発明に係る高純度テレフタル酸の製造方法は、(I)パラキシレンの液相酸化によっ
て得られる粗テレフタル酸と水とを混合して粗テレフタル酸スラリーを形成する工程、(II)該粗テレフタル酸スラリーを複数の熱交換器で段階的に加熱して溶解させ粗テレフタル酸水溶液を形成する工程、(III)該粗テレフタル酸水溶液を水素添加処理する工程、
(IV)水素添加後の粗テレフタル酸水溶液を複数の晶析槽で段階的に降圧冷却してテレフタル酸を晶析させる工程、(V)得られたテレフタル酸スラリーを固液分離する工程を含
む。
The method for producing high-purity terephthalic acid according to the present invention comprises (I) a step of mixing crude terephthalic acid obtained by liquid phase oxidation of paraxylene and water to form a crude terephthalic acid slurry, (II) the crude terephthalic acid A step of heating and dissolving the acid slurry stepwise in a plurality of heat exchangers to form a crude terephthalic acid aqueous solution, (III) a step of hydrogenating the crude terephthalic acid aqueous solution,
(IV) includes a step of stepwise cooling the crude terephthalic acid aqueous solution after hydrogenation in a plurality of crystallization tanks to crystallize terephthalic acid, and (V) a step of solid-liquid separation of the obtained terephthalic acid slurry. .
(I)スラリー形成工程:
この工程では、パラキシレンの液相酸化によって得られる粗テレフタル酸と水とを混合して粗テレフタル酸スラリーを形成する。パラキシレンの液相酸化は、一般にテレフタル酸の製造に用いられる酸化反応器により実施することができる。酸化反応器は、パラキシレン等の原料、触媒、溶媒を収容し、これらの原料等を補給しながら空気を吹込んで連続液相酸化を行うことができるものが好ましい。
(I) Slurry forming step:
In this step, a crude terephthalic acid slurry is formed by mixing crude terephthalic acid obtained by liquid phase oxidation of para-xylene and water. The liquid phase oxidation of paraxylene can be carried out in an oxidation reactor generally used for the production of terephthalic acid. The oxidation reactor preferably contains a raw material such as para-xylene, a catalyst, and a solvent, and can perform continuous liquid phase oxidation by blowing air while replenishing these raw materials.
上記パラキシレンの液相酸化は通常、溶媒および触媒を用いて行われる。前記溶媒としては、酢酸、プロピオン酸、n−酪酸、イソ酪酸、n−吉草酸、トリメチル酢酸、カプロン酸などの脂肪酸、あるいはこれらと水との混合物を例示できる。これらのうち、酢酸または酢酸と水の混合溶媒が好ましい。 The liquid phase oxidation of paraxylene is usually performed using a solvent and a catalyst. Examples of the solvent include fatty acids such as acetic acid, propionic acid, n-butyric acid, isobutyric acid, n-valeric acid, trimethylacetic acid, caproic acid, and mixtures of these with water. Of these, acetic acid or a mixed solvent of acetic acid and water is preferable.
前記触媒としては、重金属、臭素、およびこれらの化合物が挙げられ、重金属としてはニッケル、コバルト、鉄、クロム、マンガン等が挙げられる。これらの触媒は、好ましくは反応系に溶解する形で使用される。前記触媒としては、コバルト化合物とマンガン化合物と臭素化合物とを併用することが好ましく、コバルト化合物の使用量は溶媒に対してコバルト換算で通常10〜10,000ppm、好ましくは100〜3000ppmである。また、マンガン化合物はコバルトに対するマンガンの原子比で好ましくは0.001〜10であり、より好ましくは0.001〜2であり、臭素化合物はコバルトに対する臭素の原子比で好ましくは0.001〜10であり、より好ましくは0.001〜5である。 Examples of the catalyst include heavy metals, bromine, and compounds thereof. Examples of heavy metals include nickel, cobalt, iron, chromium, manganese, and the like. These catalysts are preferably used in the form of being dissolved in the reaction system. As said catalyst, it is preferable to use a cobalt compound, a manganese compound, and a bromine compound together, and the usage-amount of a cobalt compound is 10-10,000 ppm normally in conversion of cobalt with respect to a solvent, Preferably it is 100-3000 ppm. Moreover, the manganese compound is preferably 0.001 to 10 in terms of atomic ratio of manganese to cobalt, more preferably 0.001 to 2, and the bromine compound is preferably in terms of atomic ratio of bromine to cobalt, preferably 0.001 to 10. More preferably, it is 0.001-5.
パラキシレンの液相酸化は通常、分子状酸素含有ガスを用いて行われる。このような酸素含有ガスとしては通常、酸素を不活性ガスで稀釈した希釈酸素ガスが用いられ、例えば空気や酸素を富化した空気が使用される。酸化反応の温度は通常150〜270℃、好ましくは170〜220℃であり、圧力は少なくとも反応温度において混合物が液相を保持できる圧力以上であり、通常0.5〜4MPa(ゲージ圧)である。さらに反応時間は装置の大きさ等によるが、滞留時間として通常20分〜180分程度である。反応系内の水分濃度は通常3〜30重量%であり、好ましくは5〜15重量%である。 The liquid phase oxidation of para-xylene is usually performed using a molecular oxygen-containing gas. As such an oxygen-containing gas, a diluted oxygen gas obtained by diluting oxygen with an inert gas is usually used. For example, air or air enriched with oxygen is used. The temperature of the oxidation reaction is usually 150 to 270 ° C., preferably 170 to 220 ° C., and the pressure is at least the pressure at which the mixture can maintain a liquid phase at the reaction temperature, and usually 0.5 to 4 MPa (gauge pressure). . Further, although the reaction time depends on the size of the apparatus, etc., the residence time is usually about 20 minutes to 180 minutes. The water concentration in the reaction system is usually 3 to 30% by weight, preferably 5 to 15% by weight.
上記の液相酸化反応により得られたCTAは、固液分離により液相酸化反応における母液から分離して回収される。回収されたCTAには通常0.1〜0.4重量%程度の4−CBAが含まれている。このCTAと水とを混合槽において混合してCTAスラリーを形成する。上記混合槽は一般にテレフタル酸の製造に用いられるものを使用することができる。上記CTAスラリーのCTA濃度は、通常10〜40重量%、好ましくは20〜30重量%である。 CTA obtained by the liquid phase oxidation reaction is separated and recovered from the mother liquor in the liquid phase oxidation reaction by solid-liquid separation. The recovered CTA usually contains about 0.1 to 0.4% by weight of 4-CBA. The CTA and water are mixed in a mixing tank to form a CTA slurry. The said mixing tank can use what is generally used for manufacture of a terephthalic acid. The CTA concentration of the CTA slurry is usually 10 to 40% by weight, preferably 20 to 30% by weight.
(II)水溶液形成工程:
テレフタル酸は常温常圧では水に低溶解性であり、水への溶解度を高めるためには高温高圧にする必要がある。この工程では、まず、上記CTAスラリーを昇圧ポンプにより加圧し、次に、複数の熱交換器で段階的に加熱してCTAを溶解し、CTA水溶液を形成する。熱交換器としては、一般にテレフタル酸の製造に用いられるものを用いることができ、好ましくは多管式熱交換器が用いられる。
(II) Aqueous solution formation process:
Terephthalic acid has low solubility in water at room temperature and normal pressure, and high temperature and pressure are required to increase the solubility in water. In this step, first, the CTA slurry is pressurized by a pressure pump, and then heated stepwise by a plurality of heat exchangers to dissolve the CTA to form a CTA aqueous solution. As a heat exchanger, what is generally used for manufacture of a terephthalic acid can be used, Preferably a multitubular heat exchanger is used.
これらの熱交換器には高温流体、特に蒸気が導入され、この高温流体および/または蒸気が上記CTAスラリーと熱交換して上記CTAスラリーが加熱されCTAが溶解し、CTA水溶液が形成される。上記熱交換器には他の経路からの高温流体および/または蒸気を導入してもよいが、後述する工程(IV)の晶析槽で降圧冷却により発生する蒸気を導入すること(以下、この工程を「工程(II−A)」という)が好ましい。また、ヒーターなどの他の加熱器を使用した工程〔工程(II−C)〕を併用してもよい。この工程(II−C)は、上記工程(II−A)および後述する工程(II−B)の前に、予備加熱工程として設けられていてもよいし、あるいは、上記工程(II−A)および後述する工程(II−B)の後に、後加熱工程として設けられていてもよい。 A high temperature fluid, particularly steam, is introduced into these heat exchangers, and the high temperature fluid and / or steam exchanges heat with the CTA slurry, whereby the CTA slurry is heated and CTA is dissolved to form a CTA aqueous solution. A high-temperature fluid and / or steam from other paths may be introduced into the heat exchanger, but steam generated by step-down cooling is introduced in the crystallization tank in step (IV) described later (hereinafter referred to as this The step is referred to as “step (II-A)”. Moreover, you may use together the process [process (II-C)] using other heaters, such as a heater. This step (II-C) may be provided as a preheating step before the step (II-A) and the step (II-B) described later, or the step (II-A). And after the process (II-B) mentioned later, you may be provided as a post-heating process.
さらに、本発明では、前記熱交換器のうちの少なくとも1つには、後述する工程(IV)の晶析槽で降圧冷却により発生する蒸気が導入され〔工程(II−A)〕、残りの熱交換器のうちの少なくとも1つには、後述する工程(IV)の晶析槽で降圧冷却により発生する蒸気と、この熱交換器よりも高温の熱交換器で生成する凝縮液とを含む高温流体が導入され
る〔工程(II−B)〕ことが好ましい。この場合、この蒸気および高温流体が上記CTAスラリーと熱交換して上記CTAスラリーが加熱され、蒸気および高温流体は高圧の凝縮液となり、通常、より低温の熱交換器の加熱源として利用する。特に、工程(II−A)の熱交換器に導入された蒸気が凝縮した凝縮液を、圧力を降圧させた後、工程(IV)の晶析槽で発生した蒸気に導入して高温流体を形成し、工程(II−A)の熱交換器よりも低温の熱交換器に導入される。降圧させた凝縮液の圧力は、凝縮液を導入する蒸気の圧力と同程度となる。
Furthermore, in the present invention, at least one of the heat exchangers is introduced with steam generated by step-down cooling in a crystallization tank in step (IV) described later [step (II-A)], and the remaining At least one of the heat exchangers includes steam generated by step-down cooling in a crystallization tank in step (IV) described later, and condensate generated in a heat exchanger having a temperature higher than that of the heat exchanger. It is preferable that a high-temperature fluid is introduced [step (II-B)]. In this case, the steam and the high-temperature fluid exchange heat with the CTA slurry to heat the CTA slurry, and the steam and the high-temperature fluid become high-pressure condensate, and are usually used as a heat source for a lower-temperature heat exchanger. In particular, the condensate obtained by condensing the steam introduced into the heat exchanger in the step (II-A) is reduced in pressure, and then introduced into the steam generated in the crystallization tank in the step (IV) to introduce a high-temperature fluid. And is introduced into a heat exchanger having a temperature lower than that of the heat exchanger in the step (II-A). The pressure of the reduced condensate is approximately the same as the pressure of the steam introducing the condensate.
上記工程(II−A)は、エネルギー効率の観点から、工程(II)に1つだけ含まれることが好ましい。
上記工程(II−A)および(II−A)における加熱温度は、工程(IV)で発生する蒸気の温度によって決定される。また、導入される蒸気および高温流体の圧力も工程(IV)で発生する蒸気の圧力によって決定される。
It is preferable that only one step (II-A) is included in step (II) from the viewpoint of energy efficiency.
The heating temperature in the steps (II-A) and (II-A) is determined by the temperature of the steam generated in step (IV). Further, the pressure of the introduced steam and the high-temperature fluid is also determined by the pressure of the steam generated in the step (IV).
この工程では、CTAを十分に溶解するために、CTA水溶液は通常230℃以上、好ましくは240〜300℃まで加熱される。加熱時の系内の圧力は、水溶液を実質的に液相に保持できる圧力以上であれば特に制限はないが、通常1〜11MPa(ゲージ圧)好ましくは3〜9MPa(ゲージ圧)である。 In this step, in order to sufficiently dissolve CTA, the CTA aqueous solution is usually heated to 230 ° C. or higher, preferably 240 to 300 ° C. The pressure in the system at the time of heating is not particularly limited as long as it is equal to or higher than the pressure at which the aqueous solution can be substantially maintained in the liquid phase, but is usually 1 to 11 MPa (gauge pressure), preferably 3 to 9 MPa (gauge pressure).
このようにして調製されたCTA水溶液の濃度は、上記CTAスラリーの濃度によって決定され、通常10〜40重量%、好ましくは20〜30重量%である。
本発明では、この工程(II)において、温度が200℃以下のCTAスラリーの熱交換器内における流速を1.7m/秒以上、好ましくは2.0m/秒以上、より好ましくは2.2m/秒以上に制御する。流速の上限はテレフタル酸を十分に溶解させるために10.0m/秒以下が好ましく、5.5m/秒以下がより好ましい。温度が200℃以下のCTAスラリーの熱交換器内における流速を上記範囲に制御することによって、熱交換器内でのスケール生成による詰まりを防止でき、効率よくCTA水溶液を調製できる。
The concentration of the CTA aqueous solution thus prepared is determined by the concentration of the CTA slurry, and is usually 10 to 40% by weight, preferably 20 to 30% by weight.
In the present invention, in this step (II), the flow rate of the CTA slurry having a temperature of 200 ° C. or lower in the heat exchanger is 1.7 m / second or more, preferably 2.0 m / second or more, more preferably 2.2 m / second. Control over seconds. The upper limit of the flow rate is preferably 10.0 m / second or less and more preferably 5.5 m / second or less in order to sufficiently dissolve terephthalic acid. By controlling the flow rate of the CTA slurry having a temperature of 200 ° C. or less in the heat exchanger within the above range, clogging due to scale generation in the heat exchanger can be prevented, and an aqueous CTA solution can be efficiently prepared.
(III)水素添加処理工程:
この工程では、上記CTA水溶液を水素添加反応槽に導入して水素添加処理を施し、CTA水溶液に含まれる4−CBAを4−メチル安息香酸(4−MBA)に還元する。
(III) Hydrogenation process:
In this step, the CTA aqueous solution is introduced into a hydrogenation reactor and subjected to hydrogenation treatment, and 4-CBA contained in the CTA aqueous solution is reduced to 4-methylbenzoic acid (4-MBA).
上記水素添加反応槽は、水素添加触媒が充填された触媒層を有し、触媒とCTA水溶液とが接触した状態で水素を供給できるものであれば、その形状、構造等は特に制限されない。好ましい水素添加反応槽としては、固形の触媒が充填された固定触媒層を内部に有し、この触媒層にCTA水溶液を通液できるように水溶液導入路および水溶液導出路を有し、さらに水素を供給できるように水素供給路を有するものが挙げられる。CTA水溶液の通液方向は制限されず、上向流でも下向流でもよいが、下向流で通液することが好ましく、このために水溶液導入路が水素添加反応槽の上部に、水溶液導出路が下部に設けられていることが好ましい。また、水素は上部から供給されることが好ましく、このために水素供給路が水素添加反応槽の上部に設けられていることが好ましい。 If the said hydrogenation reaction tank has a catalyst layer filled with the hydrogenation catalyst and can supply hydrogen in the state which the catalyst and CTA aqueous solution contacted, the shape, structure, etc. will not be restrict | limited in particular. A preferable hydrogenation reaction tank has a fixed catalyst layer filled with a solid catalyst inside, an aqueous solution introduction path and an aqueous solution outlet path so that a CTA aqueous solution can be passed through the catalyst layer, and hydrogen is further supplied. The thing which has a hydrogen supply path so that it can supply is mentioned. The flow direction of the CTA aqueous solution is not limited and may be an upward flow or a downward flow. However, it is preferable that the CTA aqueous solution flow in the downward flow. For this purpose, the aqueous solution introduction path is formed above the hydrogenation reaction tank. It is preferable that the path is provided in the lower part. Moreover, it is preferable that hydrogen is supplied from the upper part, and for this purpose, it is preferable that a hydrogen supply path is provided in the upper part of the hydrogenation reaction tank.
水素添加触媒としては、従来から用いられているものが使用でき、例えばパラジウム、ルテニウム、ロジウム、オスミウム、イリジウム、白金、白金黒、パラジウム黒、鉄、コバルト−ニッケル等が挙げられるが、固定層を形成できるようにこれらを担体、好ましくは活性炭等の吸着性の担体に担持した固形触媒が好ましい。 As the hydrogenation catalyst, those conventionally used can be used, for example, palladium, ruthenium, rhodium, osmium, iridium, platinum, platinum black, palladium black, iron, cobalt-nickel, etc. A solid catalyst in which these are supported on an adsorbent carrier such as activated carbon so that they can be formed is preferable.
具体的な水素添加処理方法としては、たとえば、CTA水溶液を水素添加反応槽に導入し、触媒層を通過させながら、水素ガスをCTA水溶液中の4−CBAの通常1.5倍モル以上、好ましくは2倍モル以上の流量で供給して水素添加を行なうことが望ましい。水
素添加時の反応温度は通常230℃以上、好ましくは255〜300℃であり、圧力は通常1〜11MPa、好ましくは3〜9MPa(ゲージ圧)であり、水素分圧は通常0.05MPa以上、好ましくは0.05〜2MPaである。
この水素添加処理により、CTA中の4−CBAは水溶性の4−MBAに還元され、一方、TAは水に難溶性であるため、通常300℃以下、好ましくは100〜280℃の温度で晶析および固液分離を行なうことにより、CTA水溶液から4−MBAを分離してPTAを得ることができる。
As a specific hydrogenation treatment method, for example, a CTA aqueous solution is introduced into a hydrogenation reaction tank, and while passing through the catalyst layer, hydrogen gas is usually 1.5 times mol or more of 4-CBA in the CTA aqueous solution, preferably It is desirable to perform hydrogenation by supplying at a flow rate of 2 times mole or more. The reaction temperature at the time of hydrogenation is usually 230 ° C. or more, preferably 255 to 300 ° C., the pressure is usually 1 to 11 MPa, preferably 3 to 9 MPa (gauge pressure), and the hydrogen partial pressure is usually 0.05 MPa or more. Preferably it is 0.05-2 MPa.
By this hydrogenation treatment, 4-CBA in CTA is reduced to water-soluble 4-MBA, while TA is hardly soluble in water, so that it is usually at a temperature of 300 ° C. or less, preferably 100 to 280 ° C. By performing precipitation and solid-liquid separation, 4-MBA can be separated from the CTA aqueous solution to obtain PTA.
(IV)晶析工程:
この工程では、上記水素添加後のCTA水溶液(以下、「CTA水添処理液」という)を複数の晶析槽で段階的に降圧冷却してTAを晶析させる。晶析槽としては、一般にテレフタル酸の製造に用いられるものを用いることができる。具体的には、上記CTA水添処理液の圧力より低い圧力条件に設定した晶析槽に上記CTA水添処理液を導入し、CTA水添処理液の圧力を減圧させ、これに伴いCTA水添処理液を冷却させる(降圧冷却)方法である。本発明では、複数の晶析槽を用いてCTA水添処理液の圧力を段階的に減圧し、これに伴ってCTA水添処理液の温度を段階的に低下させる。これにより、テレフタル酸が晶析され、TAスラリーが形成される。
(IV) Crystallization process:
In this step, TA is crystallized by stepwise cooling the CTA aqueous solution after hydrogenation (hereinafter referred to as “CTA hydrogenation solution”) stepwise in a plurality of crystallization tanks. As the crystallization tank, those generally used for the production of terephthalic acid can be used. Specifically, the CTA hydrogenation treatment liquid is introduced into a crystallization tank set to a pressure condition lower than the pressure of the CTA hydrogenation treatment liquid, and the pressure of the CTA hydrogenation treatment liquid is reduced. This is a method of cooling the treatment liquid (step-down cooling). In the present invention, the pressure of the CTA hydrogenation treatment liquid is reduced stepwise using a plurality of crystallization tanks, and the temperature of the CTA hydrogenation treatment liquid is lowered stepwise accordingly. Thereby, terephthalic acid is crystallized and TA slurry is formed.
上記のように降圧冷却を行なうと、各晶析槽においてCTA水添処理液の中の水媒体の一部が気化して蒸気が発生する。この蒸気は、好ましくは、上述したように、前記工程(II)の熱交換器に導入され、CTAスラリーの加熱源として利用される。特に、上記晶析槽のうち、最も高温高圧の晶析槽で降圧冷却により発生する蒸気は、熱交換器で生成する凝縮液を導入することなく、単独で工程(II)の熱交換器に導入することがエネルギー効率の観点から好ましい。 When the step-down cooling is performed as described above, a part of the aqueous medium in the CTA hydrogenation treatment liquid is vaporized and vapor is generated in each crystallization tank. As described above, this steam is preferably introduced into the heat exchanger in the step (II) and used as a heating source for the CTA slurry. In particular, among the above crystallization tanks, the steam generated by the pressure reduction cooling in the highest temperature and high pressure crystallization tank alone is not introduced into the heat exchanger of the step (II) without introducing the condensate generated in the heat exchanger. It is preferable to introduce from the viewpoint of energy efficiency.
降圧冷却により冷却されたCTA水添処理液および発生した蒸気の温度は、各晶析槽において降圧冷却時の圧力を調整することにより適宜決定される。
(V)固液分離工程:
この工程では、上記TAスラリーを固液分離して母液からPTAを分離回収する。固液分離は、濾過機や遠心分離機など、一般にテレフタル酸の製造に用いられる固液分離装置を用いて実施することができる。
The temperature of the CTA hydrogenation treatment liquid cooled by the step-down cooling and the generated steam are appropriately determined by adjusting the pressure during the step-down cooling in each crystallization tank.
(V) Solid-liquid separation process:
In this step, the TA slurry is solid-liquid separated to separate and recover PTA from the mother liquor. Solid-liquid separation can be carried out using a solid-liquid separation apparatus such as a filter or a centrifuge, which is generally used for producing terephthalic acid.
さらに、上記PTAを再び水に懸濁し、PTA結晶に付着している異物を水相に移行し、その後、固液分離および乾燥を行ってもよい。
(製造装置)
本発明に係る高純度テレフタル酸の製造方法は、混合槽、複数の熱交換器、反応槽、複数の晶析槽および固液分離装置がこの順で直列に接続された、高純度テレフタル酸の製造装置であって、n個の熱交換器とn個の晶析槽とを有する、以下のような製造装置を使用して行なうことができる。
Furthermore, the PTA may be suspended again in water, and the foreign matter adhering to the PTA crystal may be transferred to the aqueous phase, followed by solid-liquid separation and drying.
(Manufacturing equipment)
The method for producing high-purity terephthalic acid according to the present invention comprises a mixing tank, a plurality of heat exchangers, a reaction tank, a plurality of crystallization tanks, and a solid-liquid separation device connected in series in this order. It is a manufacturing apparatus, Comprising: It can carry out using the following manufacturing apparatuses which have n heat exchangers and n crystallization tanks.
<第1の製造装置>
第1の製造装置では、熱交換器と晶析槽は接続されておらず、晶析槽で発生する蒸気は利用されない。この場合の熱交換器には他の経路で発生した蒸気が導入される(図1(n=4の場合)参照)。
<First manufacturing apparatus>
In the first manufacturing apparatus, the heat exchanger and the crystallization tank are not connected, and steam generated in the crystallization tank is not used. In this case, steam generated in another route is introduced into the heat exchanger (see FIG. 1 (when n = 4)).
<第2の製造装置>
第2の製造装置では、少なくとも1つの熱交換器が、晶析槽で発生する蒸気が導入されるように当該晶析槽と接続されている。残りの熱交換器は他の熱源導入経路と接続されていてもよいし、ヒーターなどの他の加熱器により加熱できるものでもよいが、全ての熱交換器が晶析層と接続されていることがエネルギー効率の観点で好ましい(図2(n=4の
場合)参照)。
<Second manufacturing apparatus>
In the second manufacturing apparatus, at least one heat exchanger is connected to the crystallization tank so that steam generated in the crystallization tank is introduced. The remaining heat exchangers may be connected to other heat source introduction paths, or may be heated by other heaters such as a heater, but all heat exchangers are connected to the crystallization layer. Is preferable from the viewpoint of energy efficiency (see FIG. 2 (when n = 4)).
複数の熱交換器が晶析槽と接続されている場合、これらの熱交換器のうち、最も高温の熱交換器は、最も高温高圧の晶析槽と接続されていることが、エネルギー効率の観点から好ましい。 When multiple heat exchangers are connected to the crystallization tank, the highest temperature heat exchanger among these heat exchangers is connected to the highest temperature and pressure crystallization tank. It is preferable from the viewpoint.
<第3、第4の製造装置>
第3および第4の製造装置では、少なくとも1つの熱交換器が、晶析槽で発生する蒸気が導入されるように当該晶析槽と接続されている。
<Third and fourth manufacturing apparatuses>
In the third and fourth production apparatuses, at least one heat exchanger is connected to the crystallization tank so that steam generated in the crystallization tank is introduced.
また、残りの熱交換器のうちの少なくとも1つは、蒸気配管により晶析槽と接続されており、この蒸気配管の途中にはこの熱交換器よりも高温高圧の熱交換器に接続された凝縮液配管が接続されており、この凝縮液配管の途中には圧力調整弁が設けられている。これにより、晶析槽で発生する蒸気に熱交換器で生成する凝縮液が導入されて高温流体が形成され、この高温流体が該熱交換器よりも低温低圧の熱交換器に導入される。このような第3および第4の製造装置は、前記第1および第2の製造装置に比べてエネルギー効率が優れている点で好ましい。 Further, at least one of the remaining heat exchangers is connected to the crystallization tank by a steam pipe, and is connected to a heat exchanger having a higher temperature and a higher pressure than the heat exchanger in the middle of the steam pipe. A condensate pipe is connected, and a pressure regulating valve is provided in the middle of the condensate pipe. Thereby, the condensate produced | generated with a heat exchanger is introduce | transduced into the vapor | steam which generate | occur | produces in a crystallization tank, a high temperature fluid is formed, and this high temperature fluid is introduce | transduced into a heat exchanger of low temperature and low pressure rather than this heat exchanger. Such 3rd and 4th manufacturing apparatus is preferable at the point which is excellent in energy efficiency compared with the said 1st and 2nd manufacturing apparatus.
前記熱交換器のうち、最も高温の熱交換器は、最も高温高圧の晶析槽と接続されていることが、エネルギー効率の観点から好ましい。
また、前記熱交換器の少なくとも1つ(以下、この熱交換器を「熱交換器α」という)は晶析槽(以下、この晶析槽を「晶析槽α」という)と接続され、熱交換器αよりも低温低圧の熱交換器のうちの少なくとも1つ(以下、この熱交換器を「熱交換器β」という)は、晶析槽αと異なる晶析槽(以下、この晶析槽を「晶析槽β」という)と蒸気配管により接続され、この蒸気配管の途中には熱交換器αに接続された凝縮液配管が接続されており、この凝縮液配管の途中には圧力調整弁が設けられていることが好ましい。
Of the heat exchangers, the highest temperature heat exchanger is preferably connected to the highest temperature and pressure crystallization tank from the viewpoint of energy efficiency.
In addition, at least one of the heat exchangers (hereinafter, this heat exchanger is referred to as “heat exchanger α”) is connected to a crystallization tank (hereinafter, this crystallization tank is referred to as “crystallization tank α”), At least one of the heat exchangers at a lower temperature and lower pressure than the heat exchanger α (hereinafter, this heat exchanger is referred to as “heat exchanger β”) has a crystallization tank (hereinafter referred to as this crystallization tank) different from the crystallization tank α. The crystallization tank is connected to the crystallization tank β) by a steam pipe, and a condensate pipe connected to the heat exchanger α is connected in the middle of the steam pipe. It is preferable that a pressure regulating valve is provided.
さらに、本発明の製造装置には、晶析槽のみと接続している熱交換器が1つであることがエネルギー効率の観点から好ましい。
このような製造装置の具体例(n=4の場合)を図3および図4に示す。図3に示す第3の製造装置では、熱交換器(n)が晶析槽(1)と配管により接続され、低温側からi番目(iは1以上n−1以下の整数)の熱交換器(i)が蒸気配管により晶析槽(n−i+1)と接続され、この蒸気配管の途中に熱交換器(i+1)に接続された凝縮液配管が接続されている製造装置(図3参照)が挙げられる。凝縮液配管には、圧力調整弁が設けられていることが好ましい。
Furthermore, it is preferable from the viewpoint of energy efficiency that the production apparatus of the present invention has one heat exchanger connected only to the crystallization tank.
Specific examples of such a manufacturing apparatus (when n = 4) are shown in FIGS. In the third manufacturing apparatus shown in FIG. 3, the heat exchanger (n) is connected to the crystallization tank (1) by a pipe, and the i-th heat exchange (i is an integer of 1 to n-1) from the low temperature side. The apparatus (i) is connected to the crystallization tank (n−i + 1) by a steam pipe, and a condensate pipe connected to the heat exchanger (i + 1) is connected to the steam pipe (see FIG. 3). ). The condensate pipe is preferably provided with a pressure adjusting valve.
図4に示す第4の製造装置では、熱交換器(n)が晶析槽(1)と配管により接続され、熱交換器(i)が蒸気配管により晶析槽(n−i+1)と接続され、この蒸気配管の途中に熱交換器(i+2)に接続された凝縮液配管が接続されている(ただし、iは1以上n−1以下の整数である)製造装置も挙げられる。この場合にも、凝縮液配管には、圧力調整弁が設けられていることが好ましい。 In the fourth manufacturing apparatus shown in FIG. 4, the heat exchanger (n) is connected to the crystallization tank (1) by piping, and the heat exchanger (i) is connected to the crystallization tank (n−i + 1) by steam piping. In addition, a condensate pipe connected to the heat exchanger (i + 2) is connected in the middle of the steam pipe (where i is an integer of 1 to n-1). Also in this case, it is preferable that the condensate pipe is provided with a pressure adjusting valve.
以下、第3または第4の製造装置により高純度テレフタル酸を製造する場合の晶析槽で発生する蒸気およびその凝縮液の利用方法、具体的には、工程(IV)において、晶析槽をn個(nは2以上の整数)使用し、工程(II)において、このn個の晶析槽から発生する蒸気を加熱源として利用する熱交換器をn個使用する場合の利用方法について説明する。 Hereinafter, in the case of producing high-purity terephthalic acid with the third or fourth production apparatus, the vapor generated in the crystallization tank and the method of using the condensate thereof, specifically, in step (IV), the crystallization tank is Explains how to use n heat exchangers (n is an integer of 2 or more) and n heat exchangers that use steam generated from the n crystallization tanks as a heat source in step (II). To do.
最も高温高圧の晶析槽を晶析槽(1)とし、順に低温側に、晶析槽(2)、晶析槽(3)、・・・、晶析槽(n−1)とし、最も低温低圧の晶析槽を晶析槽(n)とする。また、最も低温の熱交換器を熱交換器(1)とし、順に高温側に、熱交換器(2)、熱交換器
(3)、・・・、熱交換器(n−1)とし、最も高温の熱交換器を熱交換器(n)とする。
The highest temperature and pressure crystallization tank is the crystallization tank (1), and the crystallization tank (2), the crystallization tank (3),. Let the low-temperature and low-pressure crystallization tank be a crystallization tank (n). Moreover, let the heat exchanger (1) the lowest temperature be a heat exchanger (1), and in order of the high temperature side, heat exchanger (2), heat exchanger (3), ..., heat exchanger (n-1), The hottest heat exchanger is defined as a heat exchanger (n).
通常、最も高温高圧の晶析槽(1)で降圧冷却により発生する蒸気は、エネルギー効率の観点から、熱交換器で生成する凝縮液を導入せずに、単独で熱交換器(n)に導入することが好ましい。 Normally, the steam generated by the pressure reduction cooling in the highest temperature and high pressure crystallization tank (1) is introduced into the heat exchanger (n) alone without introducing the condensate produced in the heat exchanger from the viewpoint of energy efficiency. It is preferable to introduce.
また、低温側からi番目(iは1以上n−1以下の整数)の熱交換器(i)には、熱交換器(i)よりも高温の熱交換器(i+1)で生成する高圧の凝縮液を、低温側からi番目の晶析槽で降圧冷却により発生する蒸気に導入して形成された高温流体を、加熱源として導入する。ここで、低温側からi番目の晶析槽は高温側から数えるとn−i+1番目である。したがって、低温側からi番目の熱交換器(i)には、晶析槽(n−i+1)で発生した蒸気と熱交換器(i+1)で生成する高圧の凝縮液との高温流体が導入される。この高温流体を形成する場合、凝縮液の圧力を降圧した後、該凝縮液が生成された熱交換器よりも低圧低温の熱交換器に接続する蒸気配管に該凝縮液を導入することが好ましい。 In addition, the i-th heat exchanger (i) from the low temperature side (i is an integer of 1 to n-1) has a high pressure generated by the heat exchanger (i + 1) that is higher in temperature than the heat exchanger (i). A high-temperature fluid formed by introducing the condensate into steam generated by pressure reduction cooling in the i-th crystallization tank from the low temperature side is introduced as a heating source. Here, the i-th crystallization tank from the low temperature side is the (n−i + 1) th when counted from the high temperature side. Therefore, the i-th heat exchanger (i) from the low temperature side is introduced with a high-temperature fluid of the steam generated in the crystallization tank (n−i + 1) and the high-pressure condensate generated in the heat exchanger (i + 1). The When forming this high-temperature fluid, it is preferable to introduce the condensate into a steam pipe connected to a low-temperature and low-temperature heat exchanger after reducing the pressure of the condensate than the heat exchanger in which the condensate was generated. .
なお、前者の工程は工程(II−A)に相当し、後者の工程は工程(II−B)に相当する。
本発明の製造方法では、工程(II−A)および(II−B)は上記工程に限定されず、たとえば、工程(II−B)が以下の工程であってもよい。
The former process corresponds to the process (II-A), and the latter process corresponds to the process (II-B).
In the production method of the present invention, steps (II-A) and (II-B) are not limited to the above steps, and for example, step (II-B) may be the following steps.
低温側からi番目(iは1以上n−1以下の整数)の熱交換器(i)には、熱交換器(i)よりも高温の熱交換器(i+2)で生成する高圧の凝縮液を、低温側からi番目の晶析槽で降圧冷却により発生する蒸気に導入して形成された高温流体を、加熱源として導入してもよい。上記と同様に、低温側からi番目の晶析槽は高温側から数えるとn−i+1番目であるから、低温側からi番目の熱交換器(i)には、晶析槽(n−i+1)で発生した蒸気と熱交換器(i+2)で生成する高圧の凝縮液との高温流体を導入してもよい。この場合も、高温流体を形成する際には、凝縮液の圧力を降圧した後、該凝縮液が生成された熱交換器よりも低圧低温の熱交換器に接続する蒸気配管に該凝縮液を導入することが好ましい。 The i-th heat exchanger (i) from the low temperature side (i is an integer of 1 to n-1) has a high-pressure condensate generated in the heat exchanger (i + 2) that is higher in temperature than the heat exchanger (i). May be introduced as a heating source by introducing a high-temperature fluid into the steam generated by the pressure reduction cooling in the i-th crystallization tank from the low temperature side. Similarly to the above, since the i-th crystallization tank from the low temperature side is the (ni + 1) th when counted from the high temperature side, the i-th heat exchanger (i) from the low temperature side has the crystallization tank (n-i + 1). ) And a high-temperature fluid of high-pressure condensate generated in the heat exchanger (i + 2) may be introduced. In this case as well, when forming the high-temperature fluid, after reducing the pressure of the condensate, the condensate is put into a steam pipe connected to a heat exchanger having a lower pressure and lower temperature than the heat exchanger in which the condensate is generated. It is preferable to introduce.
[実施例]
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、この実施例により何ら限定されるものではない。
[Example]
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited at all by this Example.
図2に示す4個の多管式熱交換器と4個の晶析槽とを有する製造装置(n=4)を使用して、CTA濃度が30重量%のCTAスラリーを表1に示す流速で熱交換器に供給して下記のようにして加熱し、得られたCTA水溶液を水素添加処理した後、CTA処理液を降圧冷却して高純度テレフタル酸を製造した。なお、第一熱交換器(i=1)の手前に流量計および流量調節バルブを設置し、この流量計によりCTAスラリーの流量を測定し、この流量と熱交換器の容量とからCTAスラリーの流速を算出した。また、異なる流速条件下で各々2ヶ月間高純度テレフタル酸を製造した。 Using a production apparatus (n = 4) having four multi-tube heat exchangers and four crystallization tanks shown in FIG. 2, a CTA slurry having a CTA concentration of 30% by weight is shown in Table 1. Then, the resulting CTA aqueous solution was subjected to hydrogenation treatment, and the CTA treatment solution was cooled under reduced pressure to produce high-purity terephthalic acid. A flow meter and a flow control valve are installed in front of the first heat exchanger (i = 1), and the flow rate of the CTA slurry is measured with this flow meter. The flow rate of the CTA slurry is determined from the flow rate and the capacity of the heat exchanger. The flow rate was calculated. In addition, high-purity terephthalic acid was produced for 2 months each under different flow rate conditions.
第一熱交換器(i=1)には、第四晶析槽(i=4)で発生した温度143℃、圧力0.4MPaの蒸気を導入した。第二熱交換器(i=2)には、第三晶析槽(i=3)で発生した温度182℃、圧力1.1MPaの蒸気を導入した。第三熱交換器(i=3)には、第二晶析槽(i=2)で発生した温度207℃、圧力1.8MPaの蒸気を導入した。第四熱交換器(i=4)には、第一晶析槽(i=1)で発生した温度220℃、圧力2.3MPaの蒸気を導入した。各熱交換器で熱交換した後の凝縮液は、それぞれ、温度が1
00℃、圧力が0.1MPaとなるように降圧した後、凝縮液回収槽に回収した。
Steam having a temperature of 143 ° C. and a pressure of 0.4 MPa generated in the fourth crystallization tank (i = 4) was introduced into the first heat exchanger (i = 1). Steam having a temperature of 182 ° C. and a pressure of 1.1 MPa generated in the third crystallization tank (i = 3) was introduced into the second heat exchanger (i = 2). Steam having a temperature of 207 ° C. and a pressure of 1.8 MPa generated in the second crystallization tank (i = 2) was introduced into the third heat exchanger (i = 3). Steam at a temperature of 220 ° C. and a pressure of 2.3 MPa generated in the first crystallization tank (i = 1) was introduced into the fourth heat exchanger (i = 4). The condensate after heat exchange in each heat exchanger has a temperature of 1 respectively.
The pressure was reduced to 00 ° C. and the pressure to 0.1 MPa, and then recovered in a condensate recovery tank.
いずれの流速においても、第一熱交換器出口でのCTAスラリーの温度は130℃〜135℃であり、第二熱交換器出口でのCTAスラリーの温度は180〜185℃であり、第三熱交換器出口でのCTAスラリーの温度は200〜205℃であった。 At any flow rate, the temperature of the CTA slurry at the outlet of the first heat exchanger is 130 ° C to 135 ° C, the temperature of the CTA slurry at the outlet of the second heat exchanger is 180 to 185 ° C, and the third heat The temperature of the CTA slurry at the exchanger outlet was 200 to 205 ° C.
第一熱交換器から第二熱交換器までのCTAスラリーの圧力損失上昇速度を表1に示す。僅かな圧力損失上昇が見られたが、熱交換器内の詰まりは認められなかった。 Table 1 shows the pressure loss increase rate of the CTA slurry from the first heat exchanger to the second heat exchanger. A slight increase in pressure loss was observed, but no clogging in the heat exchanger was observed.
また、上記製造方法におけるエネルギー効率を、熱交換器で生成した凝縮液を降圧する際に生じるエクセルギーロスで評価した。結果を表2に示す。 Moreover, the energy efficiency in the said manufacturing method was evaluated by the exergy loss produced when depressurizing the condensate produced | generated with the heat exchanger. The results are shown in Table 2.
図3に示す4個の多管式熱交換器と4個の晶析槽とを有する製造装置(n=4)を使用して、CTA濃度が30重量%のCTAスラリーを表3に示す流速で熱交換器に供給して下記のようにして加熱し、得られたCTA水溶液を水素添加処理した後、CTA処理液を降圧冷却し、1ヶ月間高純度テレフタル酸を製造した。なお、CTAスラリーの流速は実施例1と同様にして算出した。 Using a production apparatus (n = 4) having four multi-tube heat exchangers and four crystallization tanks shown in FIG. 3, a CTA slurry having a CTA concentration of 30% by weight is shown in Table 3. Then, the resulting CTA aqueous solution was subjected to hydrogenation treatment, and the CTA treatment solution was cooled under reduced pressure to produce high-purity terephthalic acid for one month. The flow rate of the CTA slurry was calculated in the same manner as in Example 1.
第一熱交換器(i=1)には、第二熱交換器(i=2)で熱交換した後の凝縮液を第四
晶析槽(i=4)で発生した蒸気の温度(143℃)および圧力(0.4MPa)と等しくなるように降圧させた後、第四晶析槽で発生した蒸気に導入して高温流体を形成し、この高温流体を導入した。第二熱交換器(i=2)には、第三熱交換器(i=3)で熱交換した後の凝縮液を第三晶析槽(i=3)で発生した蒸気(182℃)の温度および圧力(1.1MPa)と等しくなるように降圧させた後、第三晶析槽で発生した蒸気に導入して高温流体を形成し、この高温流体を導入した。第三熱交換器(i=3)には、第四熱交換器(i=4)で熱交換した後の凝縮液を第二晶析槽(i=2)で発生した蒸気の温度(207℃)および圧力(1.8MPa)と等しくなるように降圧させた後、第二晶析槽で発生した蒸気に導入して高温流体を形成し、この高温流体を導入した。第四熱交換器(i=4)には、第一晶析槽(i=1)で発生した、温度220℃、圧力2.3MPaの蒸気を導入した。なお、第一熱交換器で生成した凝縮液は、温度が100℃、圧力が0.1MPaとなるように降圧した後、凝縮液回収槽に回収した。
In the first heat exchanger (i = 1), the temperature of the steam generated in the fourth crystallization tank (i = 4) is the condensate after heat exchange in the second heat exchanger (i = 2) (143 C.) and a pressure (0.4 MPa), the pressure was reduced to be equal to the pressure (0.4 MPa), and then introduced into the steam generated in the fourth crystallization tank to form a high-temperature fluid, and this high-temperature fluid was introduced. In the second heat exchanger (i = 2), the steam (182 ° C.) generated in the third crystallization tank (i = 3) is the condensate after heat exchange in the third heat exchanger (i = 3). After the pressure was reduced to be equal to the temperature and pressure (1.1 MPa), a high-temperature fluid was formed by introducing into the steam generated in the third crystallization tank, and this high-temperature fluid was introduced. In the third heat exchanger (i = 3), the condensate after the heat exchange in the fourth heat exchanger (i = 4) is the temperature of the steam generated in the second crystallization tank (i = 2) (207 C.) and a pressure (1.8 MPa), the pressure was reduced to be equal to the pressure, and the high temperature fluid was formed by introducing the vapor generated in the second crystallization tank to introduce the high temperature fluid. Steam having a temperature of 220 ° C. and a pressure of 2.3 MPa, which was generated in the first crystallization tank (i = 1), was introduced into the fourth heat exchanger (i = 4). The condensate produced in the first heat exchanger was pressure-reduced so that the temperature was 100 ° C. and the pressure was 0.1 MPa, and then recovered in the condensate recovery tank.
いずれの流速においても、第一熱交換器出口でのCTAスラリーの温度は120〜125℃であり、第二熱交換器出口でのCTAスラリーの温度は160〜165℃であり、第三熱交換器出口でのCTAスラリーの温度は200〜205℃であった。 At any flow rate, the temperature of the CTA slurry at the outlet of the first heat exchanger is 120 to 125 ° C., and the temperature of the CTA slurry at the outlet of the second heat exchanger is 160 to 165 ° C. The temperature of the CTA slurry at the outlet of the vessel was 200 to 205 ° C.
第一熱交換器から第二熱交換器までのCTAスラリーの圧力損失上昇速度を表3に示す。僅かな圧力損失上昇が見られたが、熱交換器内の詰まりは認められなかった。 Table 3 shows the pressure loss increase rate of the CTA slurry from the first heat exchanger to the second heat exchanger. A slight increase in pressure loss was observed, but no clogging in the heat exchanger was observed.
また、上記製造方法におけるエネルギー効率を、熱交換器で生成した凝縮液を降圧する際に生じるエクセルギーロスで評価した。結果を表4に示す。 Moreover, the energy efficiency in the said manufacturing method was evaluated by the exergy loss produced when depressurizing the condensate produced | generated with the heat exchanger. The results are shown in Table 4.
図3に示す4個の多管式熱交換器と4個の晶析槽とを有する製造装置(n=4)を使用して、CTA濃度30重量%のCTAスラリーを表5に示す流速で熱交換器に供給して下記のようにして加熱し、得られたCTA水溶液を水素添加処理した後、CTA処理液を降圧冷却し、高純度テレフタル酸を製造した。なお、CTAスラリーの流速は実施例1と同様にして算出した。異なる流速条件下で各々2ヶ月間高純度テレフタル酸を製造した。 Using a production apparatus (n = 4) having four multi-tubular heat exchangers and four crystallization tanks shown in FIG. 3, a CTA slurry having a CTA concentration of 30% by weight is obtained at a flow rate shown in Table 5. The mixture was supplied to a heat exchanger and heated as described below. The resulting CTA aqueous solution was subjected to hydrogenation treatment, and then the CTA treatment solution was cooled down to produce high purity terephthalic acid. The flow rate of the CTA slurry was calculated in the same manner as in Example 1. High purity terephthalic acid was produced for 2 months each under different flow rate conditions.
第一熱交換器(i=1)には、第二熱交換器(i=2)で熱交換した後の凝縮液を第四晶析槽(i=4)で発生した蒸気の温度(143℃)および圧力(0.4MPa)と等しくなるように降圧させた後、第四晶析槽で発生した蒸気に導入して高温流体を形成し、この高温流体を導入した。第二熱交換器(i=2)には、第三熱交換器(i=3)で熱交換した後の凝縮液を第三晶析槽(i=3)で発生した蒸気(182℃)の温度および圧力(1.1MPa)と等しくなるように降圧させた後、第三晶析槽で発生した蒸気に導入して高温流体を形成し、この高温流体を導入した。第三熱交換器(i=3)には、第四熱交換器(i=4)で熱交換した後の凝縮液を第二晶析槽(i=2)で発生した蒸気の温度(207℃)および圧力(1.8MPa)と等しくなるように降圧させた後、第二晶析槽で発生した蒸気に導入して高温流体を形成し、この高温流体を導入した。第四熱交換器(i=4)には、第一晶析槽(i=1)で発生した、温度220℃、圧力2.3MPaの蒸気を導入した。なお、第一熱交換器で生成した凝縮液は、温度が100℃、圧力が0.1MPaとなるように降圧した後、凝縮液回収槽に回収した。 In the first heat exchanger (i = 1), the temperature of the steam generated in the fourth crystallization tank (i = 4) is the condensate after heat exchange in the second heat exchanger (i = 2) (143 C.) and a pressure (0.4 MPa), the pressure was reduced to be equal to the pressure (0.4 MPa), and then introduced into the steam generated in the fourth crystallization tank to form a high-temperature fluid, and this high-temperature fluid was introduced. In the second heat exchanger (i = 2), the steam (182 ° C.) generated in the third crystallization tank (i = 3) is the condensate after heat exchange in the third heat exchanger (i = 3). After the pressure was reduced to be equal to the temperature and pressure (1.1 MPa), a high-temperature fluid was formed by introducing into the steam generated in the third crystallization tank, and this high-temperature fluid was introduced. In the third heat exchanger (i = 3), the condensate after the heat exchange in the fourth heat exchanger (i = 4) is the temperature of the steam generated in the second crystallization tank (i = 2) (207 C.) and a pressure (1.8 MPa), the pressure was reduced to be equal to the pressure, and the high temperature fluid was formed by introducing the vapor generated in the second crystallization tank to introduce the high temperature fluid. Steam having a temperature of 220 ° C. and a pressure of 2.3 MPa, which was generated in the first crystallization tank (i = 1), was introduced into the fourth heat exchanger (i = 4). The condensate generated in the first heat exchanger was reduced in pressure so that the temperature was 100 ° C. and the pressure was 0.1 MPa, and then recovered in the condensate recovery tank.
いずれの流速においても、第一熱交換器出口でのCTAスラリーの温度は115〜120℃であり、第二熱交換器出口でのCTAスラリーの温度は130〜135℃であり、第三熱交換器出口でのCTAスラリーの温度は200〜205℃であった。 At any flow rate, the temperature of the CTA slurry at the outlet of the first heat exchanger is 115 to 120 ° C., the temperature of the CTA slurry at the outlet of the second heat exchanger is 130 to 135 ° C., and the third heat exchange is performed. The temperature of the CTA slurry at the outlet of the vessel was 200 to 205 ° C.
第一熱交換器から第二熱交換器までのCTAスラリーの圧力損失上昇速度を表5に示す。僅かな圧力損失上昇が見られたが、熱交換器内の詰まりは認められなかった。 Table 5 shows the pressure loss increase rate of the CTA slurry from the first heat exchanger to the second heat exchanger. A slight increase in pressure loss was observed, but no clogging in the heat exchanger was observed.
また、上記製造方法におけるエネルギー効率を、熱交換器で生成した凝縮液を降圧する際に生じるエクセルギーロスで評価したところ、実施例2と同じであった。
[比較例1]
熱交換器内のCTAスラリーの流速を1.6m/秒に変更した以外は、実施例1と同様にして高純度テレフタル酸を製造したところ、1ヶ月かからずに熱交換器にCTAスラリーを導入することが困難になった。熱交換器の内部を点検したところ、内部で詰まりが発生していた。
Moreover, when the energy efficiency in the said manufacturing method was evaluated by the exergy loss produced when depressurizing the condensate produced | generated with the heat exchanger, it was the same as Example 2.
[Comparative Example 1]
Except that the flow rate of the CTA slurry in the heat exchanger was changed to 1.6 m / sec, high purity terephthalic acid was produced in the same manner as in Example 1, and the CTA slurry was added to the heat exchanger in less than one month. It became difficult to introduce. When the inside of the heat exchanger was inspected, clogging occurred inside.
1 混合槽
21 第一多管式熱交換器(i=1)
22 第二多管式熱交換器(i=2)
23 第三多管式熱交換器(i=3)
24 第四多管式熱交換器(i=4)
3 熱交換器
4 水素添加反応槽
51 第一晶析槽(i=1)
52 第二晶析槽(i=2)
53 第三晶析槽(i=3)
54 第四晶析槽(i=4)
6 固液分離装置
71〜74 圧力調整弁
8 凝縮液回収槽
9 蒸気配管
10 凝縮液配管
CTA 粗テレフタル酸
PTA 高純度テレフタル酸
1 Mixing
22 Second multi-tube heat exchanger (i = 2)
23 Third multi-tube heat exchanger (i = 3)
24 Fourth multi-tube heat exchanger (i = 4)
3
52 Second crystallization tank (i = 2)
53 Third crystallization tank (i = 3)
54 Fourth crystallization tank (i = 4)
6 Solid-
Claims (5)
レフタル酸スラリーを形成する工程、(II)該粗テレフタル酸スラリーを複数の熱交換器で段階的に加熱して溶解させ粗テレフタル酸水溶液を形成する工程、(III)該粗テレフ
タル酸水溶液を水素添加処理する工程、(IV)水素添加後のテレフタル酸水溶液を複数の晶析槽で段階的に降圧冷却してテレフタル酸を晶析させる工程、(V)得られたテレフタ
ル酸スラリーを固液分離する工程を含む高純度テレフタル酸の製造方法において、
前記工程(II)において、温度が200℃以下の粗テレフタル酸スラリーの熱交換器内における流速が1.7m/秒以上であることを特徴とする高純度テレフタル酸の製造方法。 (I) A step of mixing crude terephthalic acid obtained by liquid phase oxidation of para-xylene and water to form a crude terephthalic acid slurry, and (II) heating the crude terephthalic acid slurry in stages with a plurality of heat exchangers. (III) Step of hydrogenating the crude terephthalic acid aqueous solution, (IV) Step-by-step cooling of the aqueous terephthalic acid solution after hydrogenation in multiple crystallization tanks In the method for producing high-purity terephthalic acid, including the step of crystallizing terephthalic acid, and (V) solid-liquid separation of the obtained terephthalic acid slurry,
A process for producing high-purity terephthalic acid, characterized in that, in the step (II), the flow rate of the crude terephthalic acid slurry having a temperature of 200 ° C. or less in the heat exchanger is 1.7 m / sec or more.
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