(57)【要約】  溶媒中のスラリーから粗カルボン酸結晶を分離および乾燥するためのプロセスが記載される。このプロセスは、カルボン酸の結晶を含むスラリーを、圧力下および溶媒の大気圧沸点より高い温度で操作されるフィルターに供給するステップ、分離された結晶のケークを前記フィルターから取り出すステップおよび前記ケークを加熱乾燥器に送るステップを含む。また、溶媒中のスラリーから粗カルボン酸を分離および乾燥するためのシステムも記載され、このシステムは、スラリー入口およびカルボン酸結晶のケークの出口を備える圧力フィルター装置、加熱乾燥器およびカルボン酸結晶を前記圧力フィルター装置から前記加熱乾燥器へ輸送するための手段を含み、前記圧力フィルター装置は、圧力下および溶媒の大気圧沸点より高い温度で操作されるように構成される。
2013530141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルボン酸の結晶を含むスラリーを、圧力下および溶媒の大気圧沸点より高い温度で操作されるフィルターに供給するステップ；
分離された結晶のケークをフィルターから取り出すステップ；および
ケークを加熱乾燥器に送るステップ
を含む、溶媒中のスラリーから粗カルボン酸結晶を分離および乾燥するためのプロセス。
【請求項２】
スラリー入口およびカルボン酸結晶のケークのための出口を備える圧力フィルター装置；
加熱乾燥器；および
カルボン酸結晶のケークを圧力フィルター装置から加熱乾燥器へ輸送するための手段
を含み、圧力フィルター装置は、圧力下および溶媒の大気圧沸点より高い温度において操作されるように構成されている、溶媒中のスラリーから粗カルボン酸を分離および乾燥するためのシステム。
【請求項３】
カルボン酸が芳香族カルボン酸である、請求項１に記載のプロセスまたは請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
芳香族カルボン酸がテレフタル酸またはイソフタル酸であり、溶媒が酢酸である、請求項３に記載のプロセスまたはシステム。
【請求項５】
圧力フィルターがロータリー圧力フィルターである、請求項１から４のいずれか一項に記載のプロセスまたはシステム。
【請求項６】
フィルターの温度が１１０℃から約１６０℃である、請求項１から５のいずれか一項に記載のプロセスまたはシステム。
【請求項７】
フィルターの圧力が２から５バールである、請求項１から５のいずれか一項に記載のプロセスまたはシステム。
【請求項８】
乾燥器が蒸気管型回転乾燥器である、請求項１から７のいずれか一項に記載のプロセスまたはシステム。
【請求項９】
乾燥器が操作される温度が約１１０℃から約１６０℃である、請求項１から８のいずれか一項に記載のプロセスまたはシステム。
【請求項１０】
乾燥器が操作される圧力が約０バールから約５バールである、請求項１から９のいずれか一項に記載のプロセスまたはシステム。
【請求項１１】
乾燥器にワンパスのスイープガスが供給される、請求項１から１０のいずれか一項に記載のプロセスまたはシステム。
【請求項１２】
乾燥器内のスイープガスの流量が、粗テレフタル酸粉末１トンあたり約４５ｍ３／トン未満である、請求項１１に記載のプロセスまたはシステム。
【請求項１３】
乾燥器内のスイープガスの流量が、粗テレフタル酸粉末１トンあたり約２５ｍ３／トン未満である、請求項１１または１２に記載のプロセスまたはシステム。
【請求項１４】
乾燥器内のスイープガスの流量が、粗テレフタル酸粉末１トンあたり約５ｍ３／トン未満である、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のプロセスまたはシステム。
【請求項１５】
スイープガスが乾燥器に供給されない、請求項１から１０のいずれか一項に記載のプロセスまたはシステム。
【請求項１６】
加熱乾燥器からのカルボン酸の湿分が約２％以下である、請求項１から１５のいずれか一項に記載のプロセスまたはシステム。
【請求項１７】
加熱乾燥器からのカルボン酸の湿分が約１％以下である、請求項１から１６のいずれか一項に記載のプロセスまたはシステム。
【請求項１８】
加熱乾燥器からのカルボン酸の湿分が約０．５％以下である、請求項１から１７のいずれか一項に記載のプロセスまたはシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粗カルボン酸結晶、好ましくは粗芳香族カルボン酸結晶の、溶媒からの分離および乾燥のためのプロセス、並びに前記分離および乾燥のためのシステムに関する。より具体的には、粗テレフタル酸結晶またはイソフタル酸結晶の酢酸からの分離、並びに前記分離および乾燥のためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、粗テレフタル酸はｐ−キシレンの酸化によって製造される。酸化は触媒の存在下、溶媒として酢酸を使用して行われる。次に溶液はテレフタル酸を結晶化するために段階的に冷却される。次いでテレフタル酸を酢酸溶媒から取り出す必要があり、これは通常回転式真空フィルター（ｒｏｔａｒｙ  ｖａｃｕｕｍ  ｆｉｌｔｅｒ）を使用して実施され、その後、残留湿分を除去するための乾燥工程が続く。
【０００３】
テレフタル酸の分離のための先行技術の構成の典型的なフローシートを図１に模式的に示す。通常、粗テレフタル酸は、酢酸中のスラリーとして回転式真空フィルター２に向けてライン１に供給される。回転式真空フィルターの例は米国特許出願公開２００２／０００３１１７号明細書に記載されている。ガスはライン２０に加えられ、濾液およびガスはライン１９に取り出される。
【０００４】
真空条件下で分離プロセスを行うために、濾液の流れがフィルターが操作される真空圧における沸点より低くなるように、回転式真空フィルターへの供給物を十分に、一般に約９０℃まで冷却する必要がある。このことは、濾液が沸騰した場合には、回転式真空フィルターの濾布内でさらなる結晶化が起こることになるため、重要である。これは、濾布への急速な結着（ｂｉｎｄｉｎｇ）となり、回転式真空フィルターの停止および洗浄が必要となる。
【０００５】
しかし、低い温度でプロセスを実施することにより濾布上における結晶化という問題を解決することができるが、一方で、フィルターから出てくる湿潤ケークが、プロセス下流の乾燥段階において問題を引き起こすような低い温度であることを意味する。
【０００６】
テレフタル酸は、ケークとしてフィルター上に沈殿すると、純粋な酢酸系溶媒で洗浄され、その後、加熱によって酢酸の湿分を蒸発させる熱乾燥器４に向けてライン３に排出される。テレフタル酸ケークの流れの方向を、図１に矢印Ｔで示す。
【０００７】
酢酸蒸気は乾燥器４からケークの流入に対して向流に排出されるため、低温の湿潤ケークは乾燥器４に入る時に乾燥器から排出される酢酸蒸気と接触する。ガス状流がテレフタル酸の低温の湿潤ケークと接触すると、酢酸蒸気が凝縮する可能性がある。これによりケークの湿分が増加し、乾燥器内、特に乾燥器のケーク入口部分で付着物が生じる速度が増加することになるため、不都合である。乾燥器が汚染された場合、装置を洗浄する間プロセスを停止する必要がある。洗浄には、腐食のリスクを増大させる可能性のある苛性ソーダのようなアルカリを用いた洗浄が必要である。付着の速度が増大すると、プロセスを停止させなければならない頻度が増加し、結果としてコストを増加させ効率を低下させる。さらに、付着物および洗浄の必要性は、製品品質の問題につながる可能性がある。
【０００８】
乾燥器のケーク入口部分で生じる凝縮量を確実に最小限に抑えるために、蒸気流の露点を下げ、乾燥器４から酢酸蒸気を押し流すために、スイープガスが使用される。これは付着物の問題を最小限に抑える一方、蒸気流を露点より高く維持するために必要とされるスイープガス量は多量である必要がある。従って、貫流スイープガス流を使用することは経済的でない。
【０００９】
図１の矢印Ｇによって示すように、このスイープガスは、テレフタル酸ケークの流れの方向に対して向流方向に流れる。スイープガスは多量の酢酸蒸気を含み、乾燥器４の、湿潤ケークが乾燥器内に供給される場所と同じ場所から排出される。
【００１０】
スイープガスは一般に、ｐ−キシレンがテレフタル酸に酸化される酸化反応器から排出されるオフガスに由来する。それは通常主に、窒素、酸素および二酸化炭素を含み、通常、一酸化炭素および他の有害物質を除去するために処理された反応器オフガスの一部から供給される。先行技術のプロセスのひとつでは、オフガスは、最初に冷却され、酢酸および他の有益な成分を回収するために洗浄され、その後一酸化炭素および他の有機化合物の濃度を下げるために処理される必要がある。次いで、オフガスの流れは、動力を回収するために膨張器に供給され、その後大気中に排出される。従って、スイープガスとして使用するために転用されるべきオフガスが多いほど、膨張器を通過するガスが少なくなり、従って回収される動力が減少し、プロセスの経済性が低下する。
【００１１】
従って、スイープガスプロセスの効率を最大限にすることが望まれる。これは、再循環プロセスによってのみ達成することができる。スイープガスを再循環するために、乾燥器４から排出されるスイープガス中のあらゆる微粒子を除去し、酢酸蒸気を回収し、得られるスイープガスを乾燥器へフィードバックするために再圧縮する必要がある。
【００１２】
この構成は付着物の問題を解決するが、回収される動力の損失および再循環システムの操作コストという問題があるだけでなく、使用されるスイープガス量を注意深く制御する必要がある。スイープガスが多すぎると、結果的にスイープガス中に取り込まれる微粒子の濃度が高くなり、スイープガス再循環路の閉塞を生じさせる結果となりうる。これはスイープガスが乾燥器から最初に排出される場所で特に問題となる。しかし、スイープガスが少なすぎる場合、乾燥器のケーク入口部分内での凝縮が生じ、その結果、乾燥器の入口部分に急速に付着物が生成し、スイープガスが対処しようとしていた問題が残ることになる。
【００１３】
乾燥器４から出ていく排出された酢酸およびスイープガスは、スクラバー６に向けてライン５を通る。次にガスは、ガス流中に取り込まれた微粒子を除去するために洗浄される。しかし、スイープガスからの微粒子の蓄積は、スクラバー内に付着物の生成をもたらし得る。洗浄のためにスクラバーを定期的に停止しなければならなくなるため、これもまた、生産性の損失の原因となる。
【００１４】
ガス流は、回収されるべき酢酸蒸気を凝縮するために冷溶媒で洗浄される。スクラバーは再循環ライン７を備える。再循環流は、スクラバー再循環ポンプ８によって送り出され、次に冷却器９で冷却され、その後、スクラバー６に向けてライン１０および１１に戻される。溶媒パージはライン２１に取り出される。残りのスイープガスは、スクラバー６からライン１２に取り出される。ガスはスクラバーで冷却され温度が約４０℃となる。従って、ブロワー１５に向けてライン１４を通り、ライン１６を通って乾燥器４に戻される前に、流れの露点に対して温度差が得られるように加熱器１３で再加熱する必要がある。ガスパージはライン１７に取り出され、補給ガスはライン１８に添加することができる。
【００１５】
乾燥器４はほぼ大気圧で操作されるため、スイープガス再循環ループ周辺の圧力プロファイルには、部分真空圧（ｐａｒｔｉａｌ  ｖａｃｕｕｍ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）下の領域が含まれる。従って、乾燥器４中に空気が吸い込まれる可能性があり、酸素濃度が制御されていない場合には、酢酸およびテレフタル酸粉末が存在することにより可燃性雰囲気が形成され、乾燥器中で爆発が起きる可能性がある。
【００１６】
粗テレフタル酸は、乾燥されると、さらに処理を行うために乾燥器４からライン１９に排出される。
【００１７】
すなわち、従来のプロセスは、反応器からのスラリーから粗テレフタル酸ケークを分離および乾燥することはできるが、スイープガスの必要性により、資本および運転コストという点で費用がかかる。
【００１８】
代替の構成が、中国特許１０１５３８１９９号明細書に記載されている。ここでは、テレフタル酸を微陰圧下で乾燥するべきであることが提案されている。このテレフタル酸を微陰圧下で乾燥する方法では、乾燥器が確実に微陰圧環境で操作されるように、乾燥器本体中での操作圧力が０ｍｍＨ２Ｏから−５００ｍｍＨ２Ｏの間になるように制御されている。これにより、乾燥器の周辺の動作環境条件の改良、酸消費の減少および乾燥器のシーリング部品の耐用年数の長期化がもたらされることが示されている。しかし、高い資本および運転コストなどの従来システムの問題の多くが依然として存在する。
【００１９】
以上の問題はテレフタル酸の分離に関して議論されているが、他の結晶カルボン酸を形成する反応が実施される溶媒からその結晶カルボン酸を分離する場合にも、それらの問題の一部または全てが起こる。
【００２０】
代替のプロセスが提案されている。例えば、米国特許第５２００５５７号明細書は、粗テレフタル酸のスラリーから酢酸を取り除くために、水による多段階の置換洗浄を採用するプロセスを開示している。フィルター内のケークから液体を吹き飛ばすために窒素が使用される。フィルター内での乾燥では一般に、湿分約１０％まで乾燥されるだけであろう。
【００２１】
類似のプロセスが中国特許１５５４６３７号明細書に記載されている。このプロセスではスラリーは圧力フィルターに送られる。乾燥ケークは、次にフィルター内における洗浄および乾燥サイクルによって処理される。
【００２２】
これらのプロセスはいくつかの問題を解決し得るが、ケークの湿分は依然としてかなり高く、すなわち約１０％の湿分を有する。この範囲の湿分を有するのケークは、取扱いおよび輸送が難しく、例えばサイロで保管することができないため、様々な問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
従って、カルボン酸を生成するための反応を実施する溶媒から、粗カルボン酸結晶を有効に分離することができるプロセスおよびシステムを提供することが望まれる。従って、そのプロセスおよびシステムは、それらを効率的に乾燥させることができることが望ましい。さらに、そのプロセスおよびシステムは、先行技術の構成で認められた乾燥器入口の付着物に関する問題を克服し、好ましくは資本および運転コストをも低減させることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明によって、
圧力下および溶媒の大気圧沸点より高い温度で操作されるフィルターに、カルボン酸の結晶を含むスラリーを供給するステップ；
分離された結晶のケークをフィルターから取り出すステップ；および
前記ケークを加熱乾燥器に送るステップ
を含む、溶媒中のスラリーから粗カルボン酸結晶を分離および乾燥するためのプロセスが提供される。
【００２５】
本発明の第２態様によって、
スラリー入口およびカルボン酸結晶のケークのための出口を備える圧力フィルター装置；
加熱乾燥器；および
カルボン酸のケークをフィルター装置から加熱乾燥器に輸送する手段
を含み、
前記圧力フィルター装置は、圧力下および溶媒の大気圧沸点より高い温度で操作されるように構成されている、溶媒中のスラリーから粗カルボン酸結晶を分離および乾燥するためのシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、先行技術のプロセスおよびシステムの概略図である。
【図２】図２は、本発明のプロセスおよびシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明のプロセスおよびシステムは、任意の結晶カルボン酸のための使用に適しているが、粗芳香族カルボン酸の分離に特に好適である。一態様では、酢酸中のスラリーからテレフタル酸またはイソフタル酸を分離するためのプロセスおよびシステムである。
【００２８】
任意の好適な圧力フィルターを使用することができ、ロータリー圧力フィルターが特に好ましい。
【００２９】
圧力フィルターが使用されるため、濾過のためにスラリーを冷却する必要がある真空システムとは異なり、圧力フィルターは溶媒の沸点より高い温度で操作される。従ってプロセスが酢酸からのテレフタル酸の分離に関する場合、フィルターは大気圧における酢酸の沸点より高い温度で操作されることになる。
【００３０】
フィルターが操作される温度および圧力は、分離される結晶によって決まることになる。結晶が粗テレフタル酸の結晶の場合に特に好適な一態様では、フィルター温度は１１０℃から約１６０℃であってよく、かつ圧力は２から５バール（ｂａｒａ）であってよい。
【００３１】
本発明のプロセスおよびシステムにおいて、フィルターから排出される結晶のケークは先行技術の真空濾過システムで排出される結晶よりずっと高温である。すなわち、酢酸溶媒からテレフタル酸を分離する場合、温度は約１２５℃以上である。高温であることは、乾燥器から出て行く酢酸蒸気は低温のケークと接触せずにむしろ高温のケークと接触することを意味し、そのためケーク上への酢酸の凝縮はなくなり、それにより乾燥器内の付着物が最小限に抑えられることになる。これは、アルカリ洗浄のために停止する必要性を減らすばかりではなく、重要なことに、必要とされるスイープガス量を大幅に減少させることになる。
【００３２】
一般に、乾燥器から出ていくケークの湿分は、約５％から約２０％である。約８％から約１５％または約１０％から約１２％であってよい。
【００３３】
最も好ましい態様ではスイープガスは完全に不要であるが、一般には、依然として多少は必要である。一般にそのレベルは充分に低いため、ワンパス（ｏｎｅ  ｐａｓｓ）システムの運転が経済的になる。これはスイープガス再循環システムはもはや必要でないことを意味する。これにより資本および運転コストの相当の削減がもたらされる。さらに、再循環システムが除かれるため、プロセス全体におけるポンプおよびブロワーが少なくなり、プロセスがより容易に操作できより信頼性の高いものとなる。
【００３４】
好ましい態様では、乾燥器内のスイープガス流は、粗テレフタル酸結晶のような、粗カルボン酸の結晶あたり約４５ｍ３／トン未満となる。より好ましい態様では、乾燥器内でのスイープガス流は、テレフタル酸のような、粗カルボン酸の結晶あたり２５ｍ３／トン未満となる。これは、カルボン酸生産速度８００００ｋｇ／ｈｒにおいて２０００ｍ３／ｈｒに相当する。より好ましくは、乾燥器内でのスイープガス流は、テレフタル酸のような、粗カルボン酸の結晶あたり約５ｍ３／トン未満となる。これは、８００００ｋｇ／ｈｒにおいて４００ｍ３／ｈｒに相当する。
【００３５】
本発明の構成のさらなる利点は、動力を発生させるために膨張器に送ることができる反応器からのオフガス量が最大となり、システムの経済性がさらに向上することである。さらに、再循環ブロワーを運転するために電力を消費する必要がなくなる。
【００３６】
使用されるスイープガス量が大幅に減少するため、乾燥器内のガス速度が低下し、その結果ガス中への微粒子の混入が減少する。これは、その代わりに、または、それに加えて、所定の処理量に対してより小さな直径の乾燥器を使用することができることを意味する。
【００３７】
好適な任意の加熱乾燥器を使用することができる。典型的には蒸気管型回転乾燥器が使用されるが、パドル乾燥器または流動床乾燥器のような他の種類の乾燥器が使用されてもよい。
【００３８】
フィルターから取り出された結晶は一般に、乾燥器に直接送られる。
【００３９】
一般に、乾燥結晶のための乾燥器排出部と乾燥結晶を前方へ移動させる搬送システムとの間に接続されているロータリーバルブからの不活性ガス流がある。このバルブによりガスリークを乾燥器へ戻すことができる。一態様では、このガスリークがスイープガスとしての役割を十分に果たすため追加のスイープガスは必要ない。
【００４０】
乾燥器が操作される温度は、カルボン酸および溶媒によって決まる。一般には蒸気流の露点より高い温度で操作されることになる。粗テレフタル酸を酢酸から分離するためのプロセスに対しては、乾燥器は、好ましくは約１１３℃より高い温度で操作される。従って、温度は一般に約１１０℃から約１６０℃である。
【００４１】
乾燥器が操作される圧力は、使用される乾燥器の種類によって決まることになるが、一般に約０バールから約５バールである。
【００４２】
最終結果は様々な因子に影響されるが、一態様では、本発明のプロセスにより約２％以下の湿分を有する乾燥結晶を得ることができる。好ましい態様では、湿分は約０．１から約１．０％となる。一態様では、実現される湿分は約０．２％から約０．５％である。このように低い湿分を有する製品は、容易に保管、輸送および取り扱うことができる。
【００４３】
本発明を、例として添付する図を参照して以下に説明する。
【００４４】
図面は模式図であり、商業プラントにおいては、他の機器、例えば、還流ドラム、ポンプ、真空ポンプ、コンプレッサー、ガスリサイクルコンプレッサー、温度センサー、圧力センサー、圧力解放バルブ、制御バルブ、フローコントローラ、レベルコントローラ、保持タンク、貯蔵タンクなどが必要とされうることは当業者には理解されるであろう。そのような付属の機器を具備することは、本発明の一部ではなく、従来の化学エンジニアリングの通例に従うものである。
【００４５】
例として、本発明のプロセスおよびシステムを酢酸からのテレフタル酸の分離に関して説明する。図２に図示するように、酢酸中のテレフタル酸のスラリーは、テレフタル酸の結晶が圧力下で酢酸から分離されるロータリー圧力フィルター３１に向けてライン３０へ送られる。ガスはライン３２に導入され、濾液およびガスはライン３３に取り出される。テレフタル酸の結晶のケークは、ライン３４に取り出されて乾燥器３５に送られる。ケークの移動方向を矢印Ｔによって図示する。ケークからの酢酸蒸気は、矢印Ｇの方向へと乾燥器から出ていく。少量の補給ガスが必要な場合には、ライン３７に添加され、乾燥テレフタル酸ケークは、以後の処理のためにライン３６に出ていく。
【００４６】
酢酸蒸気およびあらゆるスイープガスは、乾燥器からライン３８に出て行きコンデンサー３９に送られる。ガスは、ライン４２に流入しライン４３に流れ出る水が供給される冷却管と接触することにより冷却される。凝縮された酢酸はライン４０に取り出され、少量のスイープガスがある場合はライン４１に取り出される。
【００４７】
従って、装置の要件は、図１に図示される先行技術の構成より相当少ないことが理解されよう。
【実施例】
【００４８】
（実施例１および比較例２）
テレフタル酸製造のためのプロセスを用意し、粗製の酸を酢酸中のスラリーとして、実施例１ではロータリー圧力フィルターを使用する本発明のシステムに送り、比較例２では回転式真空フィルターを使用する先行技術のシステムに送る。これらの例は、酢酸湿分１０％の湿潤ケークを乾燥器に供給した場合の、粗テレフタル酸生産速度８０，０００ｋｇ／ｈに基づいている。
【００４９】
実施例１では、湿潤ケーク温度は１１５℃となる。５℃の余裕を持った露点を想定して、窒素／酢酸混合蒸気の露点が１１０℃になるまで十分な窒素を添加する。得られるスイープガス流速は４００ｍ３／ｈｒとなる。
【００５０】
比較例２では、湿潤ケーク温度は９０℃となる。５℃の余裕を持った露点を想定して、窒素／酢酸混合蒸気の露点が８５℃になるまで十分な窒素を添加する。得られるスイープガス流速は４０００ｍ３／ｈｒとなる。
【００５１】
従ってこの態様において、本発明によって、必要とされるスイープガス流速を９０％減少できることが分かる。
【図１】
2013530141.tif 000003
【図２】
2013530141.tif 000004
【国際調査報告】
2013530141.tif 000005
2013530141.tif 000006
2013530141.tif 000007