(57)【要約】本発明は、ＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法を提供する。本発明によれば、高効率多段式フラッシュ蒸発技術、低温余熱発電技術、ヒートポンプ加熱と冷却技術、低温結晶化技術等を利用することでＰＴＡ母液から余熱とｐ−トルイル酸を回収し、ＰＴＡ母液が持つ熱量を効果的に利用することでき、更に、次のシステムに対するｐ−トルイル酸結晶の影響、及び環境汚染の問題を解消することができ、経済面での莫大な収益が期待できる。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法であって、該方法は、
ＰＴＡ精製ユニット母液を高効率多段式フラッシュタワー（１）に供給し、前記高効率多段式フラッシュタワー（１）は、少なくともＮ段のフラッシュ蒸発段を備え、前記高効率多段式フラッシュタワー（１）において前記ＰＴＡ精製ユニット母液は、Ｎ−１次フラッシュ蒸発が行われ、
前記高効率多段式フラッシュタワー（１）において、第Ｎフラッシュ蒸発段は、フラッシュ蒸発冷却段であり、前記フラッシュ蒸発冷却段でフラッシュ蒸発が起こらず、且つ前記フラッシュ蒸発冷却段は、第Ｎ−２フラッシュ蒸発段と第Ｎ−１フラッシュ蒸発段の間にある多段フラッシュ蒸発冷却工程と
第１フラッシュ蒸発段〜第Ｍフラッシュ蒸発段で発したフラッシュ蒸気を余熱利用ユニットに供給する余熱利用工程と
第Ｎ−１フラッシュ蒸発段で発した母液を低温結晶化ユニットに供給することで、ＰＴＡ精製ユニット母液におけるｐ−トルイル酸結晶を回収するｐ−トルイル酸結晶回収工程と
を含み、
そのうちＮ＝４〜８、Ｍ＝１〜４、Ｎ＞Ｍであり、且つＮとＭは何れも整数であるＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法。
【請求項２】
前記余熱利用ユニットは、第１余熱利用ユニット及び第２余熱利用ユニットを備え、
前記第１余熱利用ユニットは、第１フラッシュ蒸発段で発した１次フラッシュ蒸気が供給される加熱ユニット及び／又は冷却ユニットであり、
前記第２余熱利用ユニットは、第２フラッシュ蒸発段〜第Ｍフラッシュ蒸発段で発したフラッシュ蒸気が供給される発電ユニットである、請求項１に記載のＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法。
【請求項３】
前記加熱ユニットにおいて、
高効率多段式フラッシュタワー（１）からの１次フラッシュ蒸気の一部を再生器（２１）に供給することで臭化リチウム希溶液を加熱して蒸発させ、熱交換済の復水を３次復水緩衝タンク（３９）に供給し、蒸発で発した蒸気を凝縮器（２２）に供給し且つ循環冷却水を利用して凝縮させ、凝縮器で発した作動媒体復水を作動媒体循環ポンプを利用して夫々加熱蒸発器（２３）及び冷却蒸発器（２５）に供給し、加熱蒸発器（２３）において、他の一部からの１次フラッシュ蒸気を利用して作動媒体復水を加熱して蒸発させ、凝縮後の１次フラッシュ復水を３次復水緩衝タンク（３９）に供給し、加熱で発した作動媒体蒸気を加熱吸収器（２４）に供給し、加熱吸収器（２４）における不飽和状態の臭化リチウム濃溶液を利用して作動媒体蒸気を吸収し、吸収過程において大量の熱量を放出し、４次復水供給ポンプ（３５）からの復水を加熱吸収器（２４）に供給して加熱し、加熱後の復水を２次復水緩衝タンク（３４）に供給してフラッシュ蒸発させることで中圧蒸気、低圧蒸気を生成し、該中圧蒸気、低圧蒸気を次のシステムに供給して利用することが行われる、請求項２に記載のＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法。
【請求項４】
前記冷却ユニットにおいて、
前記冷却蒸発器（２５）に供給される作動媒体復水を低温水で加熱して蒸発させ、蒸発で発した作動媒体蒸気を冷却吸収器（２６）に供給し、作動媒体蒸気を冷却吸収器（２６）における不飽和状態の臭化リチウム濃溶液を利用して吸収し、吸収過程で放出される大量の熱量を循環冷却水で冷却させ、熱交換済の低温水を冷却蒸発器（２５）において冷却させて温度がより低い冷却水を取得し、
冷却蒸発器（２５）で発した冷却水の一部を空気熱交換器（３６）に供給することで空気圧縮機入口の空気を冷却させ、熱交換済の冷却水を冷却水緩衝タンク（３７）に供給し且つ冷却水供給ポンプ（３８）を利用して冷却蒸発器（２５）に供給して再利用し、他の一部を冷却水を高効率多段式フラッシュタワー（１）に供給してフラッシュ蒸気を冷却させることが行われる、請求項２に記載のＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法。
【請求項５】
前記発電ユニットにおいて、
第２フラッシュ蒸発段〜第Ｍフラッシュ蒸発段に夫々熱交換器が接続され、且つ高効率多段式フラッシュタワー（１）で発した蒸気で熱交換器における溶媒をガス化できるように、各熱交換器の間は、同時に直列接続され、
第Ｍフラッシュ蒸発段からのフラッシュ蒸気と溶媒供給ポンプ（８）からの溶媒を、それと接続する１次熱交換器において間接的に熱交換させ、熱交換済の復水を１次復水緩衝タンク（９）に送液し、
上記熱交換で加熱された溶媒を、１次熱交換器に直列接続される次の１次熱交換器に供給し、熱交換済の復水を１次復水緩衝タンク（９）に送液し、
上記溶媒とフラッシュ蒸発段からのフラッシュ蒸気との熱交換を繰り返し、
ガス化済の溶媒蒸気をタービン（５）に供給することでタービンを回転させて発電し、使用済の溶媒蒸気を後に溶媒凝縮器（６）に供給し、凝縮で発した溶媒復水を溶媒緩衝タンク（７）に供給し、更に溶媒供給ポンプ（８）を利用して１次熱交換器に供給することでＰＴＡ母液における一部の余熱を電気エネルギーに変換する循環プロセスを完遂し、
１次復水緩衝タンク（９）における復水を、１次復水供給ポンプ（１０）を利用して次のシステムに供給して使用することが行われる、請求項２に記載のＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法。
【請求項６】
前記低温結晶化ユニットにおいて、
前記高効率多段式フラッシュタワー（１）における第Ｎ−２フラッシュ蒸発段に、ベンチュリエジェクター（１２）が接続されており、前記高効率多段式フラッシュタワー（１）における第Ｎフラッシュ蒸発段は、フラッシュ蒸発冷却段であり、且つ２次復水供給ポンプ（１３）が接続されており、
第Ｎ−１フラッシュ蒸発段で発した母液を結晶化タンク（１５）に供給し、結晶化タンク（１５）においてｐ−トルイル酸結晶が大量に析出し、結晶化後に残された少量の固形不純物を含む液体を１次母液供給ポンプ（１６）を利用して順に複数の直列接続される濾過器に供給し、固形粒子を捕獲して濾過器の底部から排出し、濾過後の母液を母液緩衝タンク（１９）に供給し且つ２次母液供給ポンプ（２０）を利用してベンチュリエジェクター（１２）に供給することにより第Ｎ−２フラッシュ蒸発段からのフラッシュ蒸気を凝縮させ、更に２次復水供給ポンプ（１３）を利用して凝縮後の復水を次の膜処理システムに供給することが行われる、請求項１〜５の何れか１項に記載のＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法。
【請求項７】
Ｎは８であり、Ｍは４である、請求項１〜５の何れか１項に記載のＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法。
【請求項８】
Ｎは８であり、Ｍは４である、請求項６に記載のＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法。
【請求項９】
前記ＰＴＡ精製ユニット母液の温度は、１４０℃〜１５０℃の範囲である、請求項７に記載のＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法。
【請求項１０】
Ｒ２４５ｆａ溶媒を、前記溶媒供給ポンプ（８）の溶媒とする、請求項５に記載のＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法。
【請求項１１】
前記臭化リチウム希溶液の質量濃度は、５６％〜６０％の範囲であり、前記臭化リチウム濃溶液の質量濃度は、６０％〜６４％の範囲である、請求項３又は請求項４に記載のＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法。
【請求項１２】
前記複数の直列接続される濾過器は、１次濾過器（１７）と２次濾過器（１８）とを直列接続してなり、且つ前記複数の直列接続される濾過器に濾布が設けられている、請求項６に記載のＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高純度テレフタル酸（以下、「ＰＴＡ」と称する）精製ユニット母液の回収及び利用方法に関し、より具体的には、ＰＴＡ産業装置におけるＰＴＡ精製ユニットの母液から余熱とｐ−トルイル酸を回収する方法に関し、該方法は、他の産業廃水の低温余熱回収にも適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
ＰＴＡ製造装置において、ＰＴＡを精製する際にｐ−トルイル酸、テレフタル酸固形物や、Ｈ２、Ｎ２等の不凝縮ガスを大量に含む廃水が発生し、廃水温度が１４０℃〜１５０℃の範囲に達することがある。現在、製造産業では主に精製排ガス洗浄システムを利用して廃水処理がされている。この場合、装置からの高温ＰＴＡ母液を、まず常圧フラッシュタワーに供給してタワー内でフラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で発した蒸気をＨ２、Ｎ２等の不凝縮ガスと共に常圧フラッシュタワーの塔頂から大気中に放出し、フラッシュ蒸発で発した母液を空気冷却の方式で冷却させ、冷却後のＰＴＡ母液を次の膜処理システムに供給して再利用する。
【０００３】
しかしながら、上記従来の産業装置におけるＰＴＡ母液の処理方法には、下記幾つかの問題点が存在する。１）フラッシュ蒸発で発した蒸気を大気中に放出するが、廃水に大量の熱量が含まれ、これらの熱量をそのまま大気中に放出することはエネルギーの大量浪費になり兼ねない。２）蒸気をそのまま大気中に放出すると、製造区域で「白竜状現象」が発生し、且つ蒸気中にｐ−トルイル酸等の酸性物質を含むため、甚大な環境汚染が引き起こされる。３）ＰＴＡ母液を冷却して膜処理システムに供給する場合、ｐ−トルイル酸の固形粒子が析出するため膜処理システムが塞がれる恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のＰＴＡ母液処理装置が抱える問題を解決するため、本発明は、ＰＴＡ母液から余熱とｐ−トルイル酸を回収する方法を提供し、該方法は、高効率多段式フラッシュ蒸発技術、低温余熱発電技術、ヒートポンプ加熱と冷却技術、低温結晶化技術等を利用してＰＴＡ母液熱量の高効率且つ多重利用を実現し、更に、該方法によってＰＴＡ母液から熱量を回収して利用し、従来の産業装置の欠点を解決することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記従来の問題を解決すべく、本発明は、以下の技術案を提供する。
【０００６】
ＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法であって、該方法は、
ＰＴＡ精製ユニット母液を高効率多段式フラッシュタワー（１）に供給し、前記高効率多段式フラッシュタワー（１）は、少なくともＮ段のフラッシュ蒸発段を備え、前記高効率多段式フラッシュタワー（１）において前記ＰＴＡ精製ユニット母液をＮ−１段に分けてフラッシュ蒸発させ、
前記高効率多段式フラッシュタワー（１）における第Ｎフラッシュ蒸発段は、フラッシュ蒸発冷却段であり、前記フラッシュ蒸発冷却段でフラッシュ蒸発が起こらず、且つ前記フラッシュ蒸発冷却段は、第Ｎ−２フラッシュ蒸発段と第Ｎ−１フラッシュ蒸発段の間にある多段フラッシュ蒸発冷却工程と、
第１フラッシュ蒸発段〜第Ｍフラッシュ蒸発段で発したフラッシュ蒸気を余熱利用ユニットに供給する余熱利用工程と、
第Ｎ−１フラッシュ蒸発段で発した母液を低温結晶化ユニットに供給することで、ＰＴＡ精製ユニット母液からp−トルイル酸結晶を回収するｐ−トルイル酸結晶回収工程とを含み、そのうちＮ＝４〜８、Ｍ＝１〜４、Ｎ＞Ｍ、ＮとＭが何れも整数である。
【０００７】
本発明に係るＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法において、前記余熱利用ユニットは、第１余熱利用ユニット及び第２余熱利用ユニットを含むことが好ましい。
【０００８】
前記第１余熱利用ユニットは、第１フラッシュ蒸発段で発した１次フラッシュ蒸気が供給される加熱ユニット及び／又は冷却ユニットであることが好ましい。
【０００９】
前記第２余熱利用ユニットは、第２フラッシュ蒸発段〜第Ｍフラッシュ蒸発段で発したフラッシュ蒸気が供給される発電ユニットであることが好ましい。
【００１０】
本発明に係るＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法において、前記加熱ユニットでは、
高効率多段式フラッシュタワー（１）からの１次フラッシュ蒸気の一部を再生器（２１）中に供給して臭化リチウム希溶液を加熱して蒸発させ、熱交換済の復水を３次復水緩衝タンク（３９）に供給し、蒸発で発した蒸気を凝縮器（２２）に供給して循環冷却水を利用して凝縮させ、凝縮器で発した作動媒体復水を作動媒体循環ポンプを利用して夫々加熱蒸発器（２３）及び冷却蒸発器（２５）に供給し、加熱蒸発器（２３）において、他の一部の１次フラッシュ蒸気を利用して作動媒体復水を加熱して蒸発させ、凝縮後の１次フラッシュ復水を３次復水緩衝タンク（３９）に供給し、加熱蒸発された作動媒体蒸気を加熱吸収器（２４）に供給し、加熱吸収器（２４）における不飽和状態の臭化リチウム濃溶液を利用して作動媒体蒸気を吸収し、吸収過程において大量の熱量を放出し、４次復水供給ポンプ（３５）からの復水を加熱吸収器（２４）に供給して加熱し、加熱後の復水を２次復水緩衝タンク（３４）に供給してフラッシュ蒸発させることで中圧蒸気、低圧蒸気を生成し、該中圧蒸気と低圧蒸気を次のシステムに供給して利用することが好ましい。
【００１１】
本発明に係るＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法において、前記冷却ユニットでは、
前記冷却蒸発器（２５）に供給される作動媒体復水を低温水で加熱して蒸発させ、蒸発で発した作動媒体蒸気を冷却吸収器（２６）に供給し、冷却吸収器（２６）における不飽和状態の臭化リチウム濃溶液を利用して作動媒体蒸気を吸収し、循環冷却水を利用して吸収過程で放出される大量の熱量を冷却させ、熱交換済の低温水を冷却蒸発器（２５）において冷却して温度がより低い冷却水を取得し、
冷却蒸発器（２５）で生成した冷却水の一部を空気熱交換器（３６）に供給することにより空気圧縮機入口で空気を冷却させ、熱交換済の冷却水を冷却水緩衝タンク（３７）に供給し且つ冷却水供給ポンプ（３８）を利用して冷却蒸発器（２５）に供給して再利用し、他の一部の冷却水を高効率多段式フラッシュタワー（１）に供給してフラッシュ蒸気を冷却させることが好ましい。
【００１２】
本発明に係るＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法において、前記発電ユニットでは、
第２フラッシュ蒸発段〜第Ｍフラッシュ蒸発段夫々に熱交換器が接続され、且つ各熱交換器の間を同時に直列接続することで、高効率多段式フラッシュタワー（１）で発した蒸気を利用して熱交換器における溶媒をガス化し、
第Ｍフラッシュ蒸発段からのフラッシュ蒸気と溶媒供給ポンプ（８）からの溶媒とをそれに接続する１次熱交換器において間接的に熱交換させ、熱交換済の復水を１次復水緩衝タンク（９）に送液し、
上記加熱済の溶媒を、１次熱交換器に直列接続される下流熱交換器に供給し、熱交換済の復水を１次復水緩衝タンク（９）に送液し、
上記溶媒とフラッシュ蒸発段内におけるフラッシュ蒸気との熱交換を繰り返し、
ガス化済の溶媒蒸気をタービン（５）に供給することでタービンを回転させて発電し、使用済の溶媒蒸気を後に溶媒凝縮器（６）に供給し、凝縮で発した溶媒復水を溶媒緩衝タンク（７）に供給し且つ溶媒供給ポンプ（８）を利用して１次熱交換器に供給することでＰＴＡ母液における一部の余熱を電気エネルギーに変換する循環プロセスを完遂し、
１次復水緩衝タンク（９）における復水を、１次復水供給ポンプ（１０）を利用して次のシステムに供給して使用することが好ましい。
【００１３】
本発明に係るＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法において、前記低温結晶化ユニットでは、
前記高効率多段式フラッシュタワー（１）における第Ｎ−２フラッシュ蒸発段にベンチュリエジェクター（１２）が接続され、前記高効率多段式フラッシュタワー（１）における第Ｎフラッシュ蒸発段がフラッシュ蒸発冷却段であり、且つ該第Ｎフラッシュ蒸発段に２次復水供給ポンプ（１３）が接続され、
第Ｎ−１フラッシュ蒸発段で発した母液を結晶化タンク（１５）に供給し、結晶化タンク（１５）において大量のｐ−トルイル酸結晶を析出させ、結晶化後に残された少量の固形不純物を含む液体を、１次母液供給ポンプ（１６）を利用して順に複数の直列接続される濾過器に供給し、固形粒子を捕獲して濾過器の底部から排出し、濾過後の母液を母液緩衝タンク（１９）に供給し、更に２次母液供給ポンプ（２０）を利用してベンチュリエジェクター（１２）に供給し、第Ｎ−２フラッシュ蒸発段からのフラッシュ蒸気を凝縮させ、凝縮後の復水を２次復水供給ポンプ（１３）を利用して次の膜処理システムに供給することが好ましい。
【００１４】
本発明に係るＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法において、Ｎは８であり、Ｍは４であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係るＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法において、前記ＰＴＡ精製ユニット母液の温度は、１４０℃〜１５０℃の範囲であることが好ましい。
【００１６】
本発明に係るＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法において、Ｒ２４５ｆａ溶媒を、前記溶媒供給ポンプ（８）の溶媒とすることが好ましい。
【００１７】
本発明に係るＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法において、前記臭化リチウム希溶液の質量濃度は５６％〜６０％の範囲であり、前記臭化リチウム濃溶液の質量濃度は６０％〜６４％の範囲であることが好ましい。
【００１８】
本発明に係るＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法において、前記複数の直列接続される濾過器は、１次濾過器（１７）と２次濾過器（１８）が直列接続されてなり、且つ前記複数の直列接続される濾過器に濾布が設けられていることが好ましい。
【００１９】
本発明に係るＰＴＡ精製ユニット母液の回収及び利用方法において、Ｎが８であり、Ｍが４であるとき、
工程ａ）まず、ＰＴＡ精製ユニット母液を高効率多段式フラッシュタワー（１）に供給し、ＰＴＡ精製ユニット母液に対してＮ段に分けてフラッシュ蒸発を行い、第１フラッシュ蒸発段（Ｉ）で１次フラッシュ蒸発が起こり、該第１フラッシュ蒸発段（Ｉ）で発したフラッシュ蒸気を再生器（２１）及び加熱蒸発器（２３）に供給し、
１次フラッシュ蒸発済の復水を第２フラッシュ蒸発段（ＩＩ）に供給して２次フラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で発したフラッシュ蒸気を３次熱交換器（２）に供給し、
２次フラッシュ蒸発済の復水を第３フラッシュ蒸発段（ＩＩＩ）に供給して３次フラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で発したフラッシュ蒸気を２次熱交換器（３）に供給し、
３次フラッシュ蒸発済の復水を第４フラッシュ蒸発段（ＩＶ）に供給して４次フラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で発したフラッシュ蒸気を１次熱交換器（４）に供給し、
４次フラッシュ蒸発済の復水を第５フラッシュ蒸発段（Ｖ）に供給して５次フラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で発したフラッシュ蒸気を蒸気凝縮器（１１）に供給し且つ循環冷却水を利用して凝縮させ、凝縮後の復水を次のシステムに供給して利用し、
５次フラッシュ蒸発済の復水を第６フラッシュ蒸発段（ＶＩ）に供給し、フラッシュ蒸発で発したフラッシュ蒸気をベンチュリエジェクター（１２）に供給し、
６次フラッシュ蒸発済の復水を第７フラッシュ蒸発段（ＶＩＩ）に供給し、冷却水を利用してフラッシュ蒸発で発したフラッシュ蒸気を凝縮させ、３次復水供給ポンプ（１４）を利用して凝縮済のフラッシュ蒸発復水を冷却水緩衝タンク（３７）に供給して冷却水製造用の補充水とし、
工程ｂ）第４フラッシュ蒸発段（ＩＶ）からのフラッシュ蒸気と溶媒供給ポンプ（８）からの溶媒を１次熱交換器（４）において間接的に熱交換させ、熱交換済の復水を１次復水緩衝タンク（９）に送液し、
１次熱交換器（４）によって加熱された溶媒を２次熱交換器（３）に供給し、熱交換済の復水を１次復水緩衝タンク（９）に送液し、
２次熱交換器（３）によって加熱された溶媒を３次熱交換器（２）に供給してガス化し、熱交換済の復水を１次復水緩衝タンク（９）に送液し、
ガス化済の溶媒蒸気をタービン（５）に供給することでタービンを回転させて発電し、使用済の溶媒蒸気を後に溶媒凝縮器（６）に供給し、凝縮で発した溶媒復水を溶媒緩衝タンク（７）に供給し、更に溶媒供給ポンプ（８）を利用して１次熱交換器（４）に供給することでＰＴＡ母液における一部の余熱を電気エネルギーに変換する循環プロセスを完遂し、
１次復水緩衝タンク（９）における復水を、１次復水供給ポンプ（１０）を利用して次のシステムに供給して利用し、
工程ｃ）第７フラッシュ蒸発段（ＶＩＩ）でフラッシュ蒸発を行われたＰＴＡ母液を結晶化タンク（１５）に供給し、結晶化タンク（１５）においてｐ−トルイル酸結晶を大量に析出させ、結晶化後に残された少量の固形不純物を含む液体を１次母液供給ポンプ（１６）の加圧を利用して順に複数の直列接続される濾過器に供給し、固形粒子を捕獲して濾過器の底部から排出し、濾過後の母液を母液緩衝タンク（１９）に供給し、且つ２次母液供給ポンプ（２０）を利用してベンチュリエジェクター（１２）に供給することで第６フラッシュ蒸発段（ＶＩ）からのフラッシュ蒸気を凝縮させ、凝縮後の復水を２次復水供給ポンプ（１３）を利用して次の膜処理システムに供給し、
工程ｄ）高効率多段式フラッシュタワー（１）からの１次フラッシュ蒸気の一部を再生器（２１）に供給することで臭化リチウム希溶液を加熱して蒸発させ、熱交換済の復水を３次復水緩衝タンク（３９）に供給し、蒸発で発した蒸気を凝縮器（２２）に供給し且つ循環冷却水を利用して凝縮させ、凝縮器で発した作動媒体復水を作動媒体循環ポンプを利用して夫々加熱蒸発器（２３）及び冷却蒸発器（２５）に供給し、加熱蒸発器において、上記とは別の一部の１次フラッシュ蒸気を利用して作動媒体復水を加熱して蒸発させ、凝縮後の１次フラッシュ復水を３次復水緩衝タンク（３９）に供給し、加熱で蒸発された作動媒体蒸気を加熱吸収器（２４）に供給し、加熱吸収器（２４）における不飽和状態の臭化リチウム濃溶液を利用して作動媒体蒸気を吸収し、吸収過程において大量の熱量を放出し、４次復水供給ポンプ（３５）からの復水を加熱吸収器（２４）に供給して加熱し、加熱後の復水を２次復水緩衝タンク（３４）に供給してフラッシュ蒸発させて中圧蒸気、低圧蒸気を生成し、該中圧蒸気、低圧蒸気を次のシステムに供給して利用し、
工程ｅ）冷却蒸発器（２５）に供給される作動媒体復水を低温水で加熱して蒸発させ、蒸発で発した作動媒体蒸気を冷却吸収器（２６）に供給し、加熱吸収器（２４）における不飽和状態の臭化リチウム濃溶液を利用して作動媒体蒸気を吸収し、吸収過程で放出される大量の熱量を循環冷却水で冷却させ、冷却蒸発器（２５）において熱交換済の低温水を冷却して温度がより低い冷却水を取得し、
工程ｆ）冷却蒸発器（２５）で発した冷却水の一部を空気熱交換器（３６）に供給することで空気圧縮機入口の空気を冷却させ、熱交換済の冷却水を冷却水緩衝タンク（３７）に供給し、更に冷却水供給ポンプ（３８）を利用して冷却蒸発器（２５）に供給して再利用し、他の一部の冷却水を高効率多段式フラッシュタワー（１）に供給することで７次フラッシュ蒸気を冷却させる。
【発明の効果】
【００２０】
１）本発明において、従来より大気中に放出される蒸気を分級して統合的に利用することで、一部のＰＴＡ母液の余熱を発電に用いると同時に、高品質の蒸気と冷却水を製造することで熱量の回収及び再利用を実現することができる。
【００２１】
２）本発明において、低温結晶化技術を利用してＰＴＡ母液におけるｐ−トルイル酸結晶を回収することができるため、次のシステムに対するｐ−トルイル酸結晶の影響を減らし、並びに次の膜処理システムに結晶用の処理水を提供することで、膜処理システムが塞がれやすいといった問題を解決することができる。
【００２２】
３）本発明において、従来より大気中に放出される蒸気を回収して利用することで、環境汚染の問題を解決することができる。
【００２３】
４）本発明に係る母液処理方法によると、設備投入コストが比較的少なく、副産物を発電に用い且つ高品質の蒸気を生成して利用することができ、並びに生成した冷却水を利用して空気圧縮機に供給される空気を冷却することで空気圧縮機の電量消耗を大幅に減らし、ＰＴＡ装置の運行コストを低減することができる。したがって、本発明に係る母液処理方法は、経済面での収益が特に期待される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る一実施形態を示す流れ図である。
【図２】本発明に係る一実施形態を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の目的、技術案及び効果をより深く理解できるように、図面と具体的な実施形態を参照して本発明を詳しく説明するが、本発明はこれらに制限されない。また、以下において具体的な実験条件についての詳細な説明を省略する場合があるが、これらの実験条件は、何れも当業者が熟知するものである。
【００２６】
本発明に係る一実施形態によると、ＰＴＡ精製ユニット母液から余熱とｐ−トルイル酸を回収する方法は、以下の工程ａ〜工程ｆを含む。
【００２７】
工程ａ）上流からの一定温度のＰＴＡ母液を、まず高効率多段式フラッシュタワー１に供給してＰＴＡ母液を第１フラッシュ蒸発段Ｉで１次フラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で発したフラッシュ蒸気を再生器２１及び加熱蒸発器２３に供給する。１次フラッシュ蒸発済の復水を高効率多段式フラッシュタワー１の第２フラッシュ蒸発段ＩＩに供給してＰＴＡ母液を２次フラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で発したフラッシュ蒸気を３次熱交換器２に供給する。２次フラッシュ蒸発済の復水を第３フラッシュ蒸発段ＩＩＩに供給してＰＴＡ母液を３次フラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で発したフラッシュ蒸気を２次熱交換器３に供給する。３次フラッシュ蒸発済の復水を第４フラッシュ蒸発段ＩＶに供給してＰＴＡ母液を４次フラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で発したフラッシュ蒸気を１次熱交換器４に供給する。４次フラッシュ蒸発済の復水を第５フラッシュ蒸発段Ｖに供給してＰＴＡ母液を５次フラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で発したフラッシュ蒸気を蒸気凝縮器１１に供給し且つ循環冷却水を利用して凝縮させ、凝縮後の復水を次のシステムに供給して使用する。５次フラッシュ蒸発済の復水を第６フラッシュ蒸発段ＶＩに供給してＰＴＡ母液を６次フラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で発したフラッシュ蒸気をベンチュリエジェクター１２に供給する。６次フラッシュ蒸発済の復水を第７フラッシュ蒸発段ＶＩＩに供給してＰＴＡ母液を７次フラッシュ蒸発させ、冷却水を利用してフラッシュ蒸発で発したフラッシュ蒸気を凝縮させ、且つ３次復水供給ポンプ１４を利用して凝縮済のフラッシュ蒸発復水を冷却水緩衝タンク３７に供給して冷却水製造用の補充水とする。
【００２８】
工程ｂ）第４フラッシュ蒸発段ＩＶからのフラッシュ蒸気と溶媒供給ポンプ８からの溶媒（Ｒ２４５ｆａ溶媒）を、１次熱交換器４において間接的に熱交換させ、このとき、溶媒を一定温度に加熱し、熱交換済の復水を１次復水緩衝タンク９に送液する。１次熱交換器４によって加熱された溶媒を２次熱交換器３に供給し、このとき、溶媒と第３フラッシュ蒸発段ＩＩＩからのフラッシュ蒸気とを間接的に熱交換させて溶媒を更に加熱し、熱交換済の復水を１次復水緩衝タンク９に送液する。２次熱交換器３によって加熱された溶媒を３次熱交換器２に供給し、このとき、溶媒と第２フラッシュ蒸発段ＩＩからのフラッシュ蒸気とを間接的に熱交換させることで溶媒をガス化し、熱交換済の復水を１次復水緩衝タンク９に送液する。ガス化済の溶媒蒸気をタービン５に供給することでタービンを回転させて発電し、使用済の溶媒蒸気を後に溶媒凝縮器６に供給し且つ循環冷却水を利用して凝縮させ、凝縮で発した溶媒復水を溶媒緩衝タンク７に供給し、そして溶媒供給ポンプ８を利用して１次熱交換器４に供給することでＰＴＡ母液における一部の余熱を電気エネルギーに変換する循環プロセスを完遂する。また、１次復水緩衝タンク９における復水を、１次復水供給ポンプ１０を利用して次のシステムに供給して使用する。
【００２９】
工程ｃ）第７フラッシュ蒸発段ＶＩＩでフラッシュ蒸発済のＰＴＡ母液を結晶化タンク１５に供給し、このとき、ＰＴＡ母液の温度が比較的低いため、結晶化タンク１５においてｐ−トルイル酸結晶が大量に析出する。結晶化後に残された少量の固形不純物を含む液体を１次母液供給ポンプ１６を利用して順に１次濾過器１７、２次濾過器１８に供給し、濾過器に設けられる濾布等を利用して固形粒子を捕獲して濾過器の底部から排出する。濾過後の母液を母液緩衝タンク１９に供給し且つ２次母液供給ポンプ２０を利用してベンチュリエジェクター１２に供給し、ここで第６フラッシュ蒸発段ＶＩからのフラッシュ蒸気を凝縮させ、凝縮後の復水を２次復水供給ポンプ１３を利用して次の膜処理システムに供給する。
【００３０】
工程ｄ）高効率多段式フラッシュタワー１からの１次フラッシュ蒸気の一部を再生器２１に供給することで、一定濃度の臭化リチウム希溶液を加熱して蒸発させ、熱交換済の復水を３次復水緩衝タンク３９に供給する。蒸発で発した蒸気を凝縮器２２に供給し且つ循環冷却水を利用して凝縮させ、凝縮器で発した作動媒体復水を作動媒体循環ポンプを利用して夫々加熱蒸発器２３及び冷却蒸発器２５に供給する。加熱蒸発器において、作動媒体復水を上記とは別の一部の１次フラッシュ蒸気で加熱して蒸発させ、凝縮後の１次フラッシュ復水を３次復水緩衝タンク３９に供給する。加熱によって蒸発された作動媒体蒸気を加熱吸収器２４に供給し、加熱吸収器２４における不飽和状態の臭化リチウム濃溶液を利用して作動媒体蒸気を吸収し、吸収過程において大量の熱量を放出する。４次復水供給ポンプ３５からの復水を加熱吸収器２４に供給して加熱し、加熱後の復水を２次復水緩衝タンク３４に供給してフラッシュ蒸発させることで一定温度の中圧蒸気、低圧蒸気を生成し、該中圧蒸気、低圧蒸気を次のシステムに供給して利用する。
【００３１】
工程ｅ）冷却蒸発器２５に供給される作動媒体復水を低温水で加熱して蒸発させ、蒸発で発した作動媒体蒸気を冷却吸収器２６に供給し、冷却吸収器２６における不飽和状態の臭化リチウム濃溶液を利用して作動媒体蒸気を吸収し、吸収過程で放出される大量の熱量を循環冷却水で冷却させ、冷却蒸発器２５において熱交換済の低温水を冷却させて温度がより低い冷却水を取得する。
【００３２】
工程ｆ）冷却蒸発器２５で発した冷却水の一部を空気熱交換器３６に供給することで空気圧縮機入口の空気を冷却させ、熱交換済の冷却水を冷却水緩衝タンク３７に供給し且つ冷却水供給ポンプ３８を利用して冷却蒸発器２５に供給して再利用し、他の一部の冷却水を高効率多段式フラッシュタワー１に供給することで７次フラッシュ蒸気を冷却させる。本発明に係る一実施形態において、１次真空ポンプ４１、２次真空ポンプ４２及び３次真空ポンプ４３を用いて真空度を維持するようにする。
【００３３】
以下、図１及び図２を参照しつつ、Ｎが８、Ｍが４である場合を例として本発明の具体的な実施形態を更に詳述する。
【００３４】
１）温度が１４０〜１５０℃のＰＴＡ精製ユニットの母液を、まず高効率多段式フラッシュタワー１の第１フラッシュ蒸発段Ｉに供給し、減圧条件下でフラッシュ蒸発させる。フラッシュ蒸発で約１００℃の飽和蒸気が生成され、次の再生器２１及び加熱蒸発器２３に供給される。フラッシュ蒸発済の１００℃のＰＴＡ母液を、第２フラッシュ蒸発段ＩＩに供給して減圧条件下でフラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で約９０℃の飽和蒸気が発して３次熱交換器２に供給される。フラッシュ蒸発済の９０℃のＰＴＡ母液を第３フラッシュ蒸発段ＩＩＩに供給し、減圧条件下でフラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で約８０℃の飽和蒸気が発して２次熱交換器３に供給される。フラッシュ蒸発済の８０℃のＰＴＡ母液を、第４フラッシュ蒸発段ＩＶに供給して減圧条件下でフラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で約７０℃の飽和蒸気が発して１次熱交換器４に供給される。フラッシュ蒸発済の７０℃のＰＴＡ母液を、第５フラッシュ蒸発段Ｖに供給して減圧条件下でフラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で約６０℃の飽和蒸気が発して蒸気凝縮器１１に供給され、循環冷却水を利用して凝縮させ、凝縮後の復水は、次のシステムに供給される。フラッシュ蒸発済の６０℃のＰＴＡ母液を第６フラッシュ蒸発段ＶＩに供給して減圧条件下でフラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で約４０℃の飽和蒸気が発してベンチュリエジェクター１２供給される。フラッシュ蒸発済の４０℃のＰＴＡ母液を第７フラッシュ蒸発段ＶＩＩに供給して減圧条件下でフラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸発で約２５℃の飽和蒸気が発し、そして発した飽和蒸気と冷却蒸発器２５からの冷却水とを直接接触させて熱交換させることで、飽和蒸気が凝縮され、凝縮後の復水は、３次復水供給ポンプを利用して冷却水緩衝タンク３７供給される。
【００３５】
２）低温余熱発電システムにおいて、Ｒ２４５ｆａを循環溶媒とし、第４フラッシュ蒸発段ＩＶからの７０℃の飽和蒸気を１次熱交換器４に供給して溶媒供給ポンプ８からの溶媒と間接的に熱交換させることで、溶媒は５５℃〜６０℃の範囲に加熱され、熱交換済の復水は１次復水緩衝タンク９に供給される。１次熱交換器４で加熱された溶媒を２次熱交換器３に供給し、そして第３フラッシュ蒸発段ＩＩＩからの約８０℃の飽和蒸気と間接的に熱交換させ、溶媒が６５〜７０℃に加熱され、熱交換済の復水は、１次復水緩衝タンク９に供給される。２次熱交換器３で加熱された溶媒を３次熱交換器２に供給し、ここで第２フラッシュ蒸発段ＩＩからの約９０℃の飽和蒸気と間接的に熱交換させ、溶媒が蒸発されて７５℃〜８５℃の溶媒蒸気が発し、熱交換済の復水は、１次復水緩衝タンク９に供給される。７５〜８５℃の溶媒蒸気をタービン５に供給してタービンを回転させて発電し、使用済の約４５〜５０℃の溶媒蒸気を溶媒凝縮器６に供給して循環冷却水で凝縮させ、凝縮後の溶媒復水は、溶媒緩衝タンク７に供給され且つ溶媒供給ポンプ８を利用して１次熱交換器４に供給されることで低温余熱発電の循環プロセスを完遂する。１次復水緩衝タンク９の復水は、１次復水供給ポンプ１０を利用して次のシステムに供給される。
【００３６】
３）第７フラッシュ蒸発段ＶＩＩからの２５℃のＰＴＡ母液を結晶化タンク１５に供給し、ここで、ＰＴＡ母液に大量のｐ−トルイル酸結晶が析出し、その後、ＰＴＡ母液を１次母液供給ポンプ１６を利用して順に１次濾過器１７、２次濾過器１８に供給し、ＰＴＡ母液に含まれる固形不純物を除去する。濾過済のＰＴＡ母液は、母液緩衝タンク１９に供給され、更に２次母液供給ポンプ２０を利用してベンチュリエジェクター１２に供給される。ここで、２５℃のＰＴＡ母液を利用して第６フラッシュ蒸発段ＶＩにおける４０℃の飽和蒸気を凝縮させ、生成した復水をフラッシュ蒸発冷却段ＶＩＩＩに供給し、更に２次復水供給ポンプを利用して次の膜処理システム（第ＶＩＩＩ段は第ＶＩ段と第ＶＩＩ段の間にあり、該段階でフラッシュ蒸発が起こらず、それ以外の７つの段階では何れもフラッシュ蒸発が行われる）に供給する。
【００３７】
４）第１フラッシュ蒸発段Ｉからの１００℃の飽和蒸気の一部を再生器２１に供給して熱源とし、他の一部を加熱蒸発器２３に供給して熱源とする。ヒートポンプ加熱と冷却技術において臭化リチウム溶液を循環溶媒とし、水蒸気を作動媒体とする。再生器２１において、１００℃の飽和蒸気を利用して濃度が５６％〜６０％の臭化リチウム溶液を加熱し、臭化リチウム溶液を蒸発させることにより得られた８０〜９０℃の作動媒体蒸気を凝縮器２２に供給する。ここで、作動媒体蒸気と循環冷却水とを間接的に熱交換させることで４０℃程度の復水を取得して作動媒体復水とし、そして１次作動媒体循環ポンプを利用してその一部を加熱蒸発器２３供給し、他の一部を冷却蒸発器２５に供給する。加熱蒸発器２３において、１００℃の熱源を利用して作動媒体復水を蒸発させ、蒸発で約９０℃の作動媒体蒸気が生成し、蒸発が順調に行われるようにするため、２次作動媒体循環ポンプ３１を利用して作動媒体復水を強制的に循環、蒸発させ、加熱蒸発器２３で発した作動媒体蒸気を加熱吸収器２４に供給する。ここで、臭化リチウム溶液の濃度が６０％〜６４％であり、臭化リチウム溶液が不飽和状態であるため、作動媒体蒸気の吸収に用いることができる。このとき、作動媒体蒸気が大量の熱量を放出するが、放出された熱量は、４次復水供給ポンプ３５からの復水を加熱吸収器２４に供給することにより吸収することができるため、復水の温度が１３５℃〜１４０℃に達し、そして加熱された復水を２次復水緩衝タンク３４に供給してフラッシュ蒸発させ、生成した約１３０℃の飽和蒸気を次のシステムに供給して使用する。濃度が５６％〜６０％の臭化リチウム溶液は、再生器２１で蒸発されて濃度が６０％〜６４％の臭化リチウム溶液となり、且つ１次臭化リチウム循環ポンプ２９によって１次溶媒熱交換器２７に供給される。作動媒体蒸気が加熱吸収器で吸収されるため、濃度が６０％〜６４％の臭化リチウム溶液が５６％〜６０％の臭化リチウム溶液となり、そして１次溶媒熱交換器２７供給され、ここで再生器からの臭化リチウム溶液と間接的に熱交換させてヒートポンプの加熱プロセスを完遂する。
【００３８】
５）冷却水供給ポンプ３８からの１５℃程度の低温水については、冷却蒸発器２５における４０℃の作動媒体復水を利用してその熱量を吸収し、作動媒体復水は、蒸発されて５℃の作動媒体蒸気を生成する。作動媒体復水をスムーズに蒸発させるために、作動媒体復水を３次作動媒体循環ポンプ３２を利用して強制的に循環、蒸発させ、１５℃の低温水は、熱量が吸収されて５℃〜１０℃の冷却水となる。そして、５℃の作動媒体蒸気を冷却吸収器２６に供給し、ここで濃度が６０％〜６４％の臭化リチウム溶液を利用して作動媒体蒸気を吸収する。吸収過程で放出された熱量は、循環冷却水を利用して冷却させ、吸収後の５６％〜６０％の臭化リチウム溶液と再生器２１からの６０〜６４％の臭化リチウム溶液とを２次溶媒交換器２８において間接的に熱交換させることにより、ヒートポンプの冷却プロセスを完遂する。
【００３９】
６）冷却蒸発器２５からの５〜１０℃の冷却水の一部を空気熱交換器３６に供給することで、空気圧縮機の空気を２５℃から１５℃程度に冷却させ、熱交換済の冷却水を冷却水緩衝タンク３７に供給し、更に冷却水供給ポンプ３８を利用して冷却蒸発器２５に供給して再利用する。他の一部の冷却水は、第７フラッシュ蒸発段に供給され、フラッシュ蒸発で発した２５℃の飽和蒸気を凝縮させる。再生器２１及び加熱蒸発器２３に供給される１００℃の飽和蒸気は、凝縮器を介して３次復水緩衝タンク３９供給され、且つ５次復水供給ポンプ４０によって次のシステムに供給されて利用される。
【００４０】
以上、実施形態に基づいて本発明を詳述したが、これらの実施形態は本発明を例示したに過ぎず、本発明の主旨と特許請求の範囲から逸脱しない前提で様々な変化や変更を施すことができ、これらの変化や変更も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１    高効率多段式フラッシュタワー
２    ３次熱交換器
３    ２次熱交換器
４    １次熱交換器
５    タービン
６    溶媒凝縮器
７    溶媒緩衝タンク
８    溶媒供給ポンプ
９    １次復水緩衝タンク
１０    １次復水供給ポンプ
１１    蒸気凝縮器
１２    ベンチュリエジェクター
１３    ２次復水供給ポンプ
１４    ３次復水供給ポンプ
１５    結晶化タンク
１６    １次母液供給ポンプ
１７    １次濾過器
１８    ２次濾過器
１９    母液緩衝タンク
２０    ２次母液供給ポンプ
２１    再生器
２２    凝縮器
２３    加熱蒸発器
２４    加熱吸収器
２５    冷却蒸発器
２６    冷却吸収器
２７    １次溶媒熱交換器
２８    ２次溶媒熱交換器
２９    １次臭化リチウム循環ポンプ
３０    １次作動媒体循環ポンプ
３１    ２次作動媒体循環ポンプ
３２    ３次作動媒体循環ポンプ
３３    ２次臭化リチウム循環ポンプ
３４    ２次復水緩衝タンク
３５    ４次復水供給ポンプ
３６    空気熱交換器
３７    冷却水緩衝タンク
３８    冷却水供給ポンプ
３９    ３次復水緩衝タンク
４０    ５次復水供給ポンプ
４１    １次真空ポンプ
４２    ２次真空ポンプ
４３    ３次真空ポンプ
Ｉ    第１フラッシュ蒸発段
ＩＩ    第２フラッシュ蒸発段
ＩＩＩ    第３フラッシュ蒸発段
ＩＶ    第４フラッシュ蒸発段
Ｖ    第５フラッシュ蒸発段
ＶＩ    第６フラッシュ蒸発段
ＶＩＩ    第７フラッシュ蒸発段
ＶＩＩＩ    フラッシュ蒸発冷却段
【図１】
2019534854.tif 000002
【図２】
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【国際調査報告】
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2019534854.tif 000006
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