(57)【要約】  本発明は芳香族化合物の酸化反応の時、反応器の排出物から反応生成物である水を分離し、反応機内で溶媒として用いられるカルボン酸を回収する方法に関するもので、より詳しくは、芳香族化合物の酸化反応の時、反応器で排出される排出物を二つ以上の運転圧力が異なる脱水塔に流入させ、一つの脱水塔の凝縮器が他の脱水塔の再沸器の役割を果たすことによって、エネルギーの使用量が顕著に減少する、芳香族化合物の酸化反応の時反応器の排出物から反応生成物である水を分離して反応機内で溶媒として用いられるカルボン酸を回収する方法に関するものである。【選択図】図３
2014528938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つのエネルギーを共有する第１脱水塔及び第２脱水塔；
前記第１脱水塔の上部下流側に設置された第１脱水塔凝縮器；
前記第１脱水塔凝縮器の下流側にそれぞれ選択的に設置される第１脱水塔凝縮液ドラム、第１脱水塔凝縮液移送ポンプ及び第１脱水塔凝縮液真空ポンプ；
前記第１脱水塔の下部下流側と前記第２脱水塔の上部下流側に共通に連結されて、排出物をそれぞれ再沸及び凝縮させる第１脱水塔再沸器−第２脱水塔凝縮器（エネルギー共有熱交換器）；
前記第１脱水塔再沸器−第２脱水塔凝縮器（エネルギー共有熱交換器）の下流側に順次に設置された第２脱水塔冷却器及び選択的に設置される第２脱水塔凝縮液ドラム；及び
前記第２脱水塔の下部下流側に設置された第２脱水塔再沸器；を含むことを特徴とする、エネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する装置。
【請求項２】
カルボン酸と水で構成されたストリームを通常蒸溜を通じて分離するための第１脱水塔と、前記第１脱水塔の上部で排出されるガスを凝縮させる第１凝縮器と、前記第１凝縮器を経た凝縮液を貯蔵するために選択的に設置される第１凝縮液ドラムと、前記第１脱水塔にエネルギーを供給するための第１再沸器（後述する共沸蒸溜塔である第２脱水塔の上部の凝縮器とエネルギーを共有）とを含む第１カルボン酸回収装置；
前記第１カルボン酸回収装置の後方側に設置されるもので、また他のカルボン酸と水で構成されたストリームが選択的に流入され、前記第１脱水塔からの排出液が流入される共沸蒸溜用第２脱水塔と、前記第２脱水塔の上部で排出されるガスを前記再沸器を通じて凝縮させる第２凝縮器及びその後方の油水分離器と、前記第２脱水塔にエネルギーを供給するための第２再沸器とを備えた第２カルボン酸回収装置；及び
それぞれ選択的に設置されるもので、前記第２カルボン酸回収装置から、水相ストリームから有機物を回収する有機物回収工程装置、前記第２カルボン酸回収装置の油相ストリームから共沸剤を回収する共沸剤回収工程装置及び前記第２カルボン酸回収装置から芳香族化合物を回収する芳香族化合物回収工程装置；を含むことを特徴とする、エネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する装置。
【請求項３】
カルボン酸と水を通常蒸溜を通じて分離するための第１脱水塔と、前記第１脱水塔の上部で排出されるガスを凝縮させる第１凝縮器と、前記第１凝縮器を経た凝縮液を貯蔵するために選択的に設置される第１凝縮液ドラムと、前記第１脱水塔にエネルギーを供給するための第１再沸器（後述する共沸蒸溜塔である第２脱水塔の上部の凝縮器とエネルギー共有）とを含む第１カルボン酸回収装置；
前記第１カルボン酸回収装置の後方側に設置されるもので、また他のカルボン酸と水で構成されたストリームが選択的に流入され、後述する抽出塔からの排出液が流入される共沸蒸溜用第２脱水塔と、前記第２脱水塔の上部で排出されるガスを前記再沸器を通じて凝縮させる第２凝縮器及びその後方の油水分離器と、前記第２脱水塔にエネルギーを供給するための第２再沸器とを備えた第２カルボン酸回収装置；
それぞれ選択的に設置されるもので、前記第２カルボン酸回収装置から水相ストリームから有機物を回収する有機物回収工程装置、前記第２カルボン酸回収装置の油相ストリームから共沸剤を回収する共沸剤回収工程装置、前記第２カルボン酸回収装置から芳香族化合物を回収する芳香族化合物回収工程装置、及び前記第１カルボン酸回収装置の第１脱水塔の上部から排出される低濃度のカルボン酸を含む水を上部に流入させ、前記第２カルボン酸回収装置の第２脱水塔の上部で排出される共沸剤を抽出剤として用いて下部に流入させて、上部側では抽出剤＋カルボン酸＋水を前記第２脱水塔に送り、残り下部側の水は選択的に前記有機物回収工程装置に送る抽出工程装置；を含むことを特徴とする、エネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する装置。
【請求項４】
エネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法において、
前記排出物が工程内の各装置を経た後、減圧若しくは常圧で運転される第１脱水塔に流入させて、前記第１脱水塔の上部で水を排出し、前記第１脱水塔の下部では１次的に濃縮されたカルボン酸を回収する段階（第１段階）；及び
前記第１脱水塔の下部から排出される１次的に濃縮されたカルボン酸を常圧若しくは加圧で運転される第２脱水塔の中間に流入させて、第２脱水塔の下部で最終濃縮されたカルボン酸を回収する段階（第２段階）；を含み、
前記第２脱水塔の凝縮器が第１脱水塔の再沸器の役割を果たすことによって、第２脱水塔再沸器に供給されたエネルギーのみで第１脱水塔の蒸溜エネルギーとして用いるようにすることを特徴とする、エネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法。
【請求項５】
エネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法において、
前記排出物が工程内の各装置を経た後、減圧若しくは常圧で運転される第１脱水塔に流入させて、前記第１脱水塔の下部に濃縮されたカルボン酸を回収し、前記第１脱水塔の上部ではカルボン酸が不十分に除去された水を排出する段階（第１段階）；及び
前記第１脱水塔の上部で排出される水を、常圧若しくは加圧で運転される第２脱水塔を共沸蒸溜塔で構成してその中間に流入させ、第２脱水塔の下部でカルボン酸を回収し、共沸剤を利用して第２脱水塔の上部で最終分離した水を排出する段階（第２段階）；を含み、
前記第２脱水塔の凝縮器が第１脱水塔の再沸器の役割を果たすことによって、第２脱水塔再沸器に供給されたエネルギーのみで第１脱水塔の蒸溜エネルギーとして用いるようにしたことを特徴とする、エネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物からカルボン酸を回収する方法。
【請求項６】
エネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法において、
前記排出物が工程内の各装置を経た後、減圧若しくは常圧で運転される第１脱水塔に流入させて、前記第１脱水塔の下部に濃縮されたカルボン酸を回収し、前記第１脱水塔の上部ではカルボン酸が不十分に除去された水を排出する段階（第１段階）；
前記第１脱水塔の上部で排出されるカルボン酸を含む水を抽出塔の上部に流入させ、第２脱水塔の上部下流に設置された油水分離器から排出される共沸剤を抽出塔下部に抽出剤として流入させ、抽出塔の下部でカルボン酸が除去された水を排出し、抽出塔の上部で抽出剤＋カルボン酸＋水を抽出する段階（第２段階）；及び
前記抽出塔の上部で排出される抽出剤＋カルボン酸＋水を、常圧または加圧で運転される第２脱水塔を共沸蒸溜塔で構成してその中間に流入させ、第２脱水塔の下部でカルボン酸を回収し、共沸剤を利用して第２脱水塔の上部で最終分離した水を排出する段階（第３段階）；を含み、
前記第２脱水塔の凝縮器が第１脱水塔の再沸器の役割を果たすことによって、第２脱水塔再沸器に供給されたエネルギーのみで第１脱水塔の蒸溜エネルギーとして用いるようにしたことを特徴とする、エネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物酸化反応の時反応器の排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法に関するもので、より詳しくは、芳香族化合物の酸化反応の時、反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収するために、運転圧力が互いに異なる二つの脱水塔を用いて、圧力の高い脱水塔の凝縮器が圧力の低い脱水塔の再沸器（ｒｅｂｏｉｌｅｒ）の役割を果してエネルギーを共有することによって、従来公知の通常蒸溜や共沸蒸溜工程で水とカルボン酸を分離するために使われるスチームの使用量を顕著に減少しながら、芳香族化合物の酸化反応の時、反応器の排出物から経済的な方法で水を分離してカルボン酸を回収する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、芳香族化合物を酸化反応させると発熱反応をしながら芳香族カルボン酸と水が生成される。通常、この芳香族カルボン酸は固体であるため、反応器の内部で固体状態で存在しないようにするために溶媒を注入する。芳香族カルボン酸はカルボン酸の溶解度が高いため、反応生成物である芳香族酸化物を液相に維持するために酸化反応器にカルボン酸を注入する。従って、酸化反応後生成された気相と液相排出物には多量の水とカルボン酸が存在し、酸化反応によって生成された水は系外に排出し、カルボン酸は再び酸化反応器に回収する脱水工程が必須である。
【０００３】
特に、芳香族カルボン酸の一種であるフタル酸（ｐｈｔｈａｌｉｃ  ａｃｉｄ）化合物の製造工程は、芳香族化合物をコバルト、マンガン及びブロムなどの触媒下で空気によって酸化させる酸化工程と反応器で溶媒として用いられたカルボン酸の一種である酢酸を回収し、水を取り除く脱水工程とを含む。
【０００４】
この時、酢酸を下部に回収し、水を上部に分離する脱水塔は、下部に回収される酢酸の濃度を通常９０〜９５ｗｔ％の程度で運転する。脱水塔の下部の濃度９０〜９５ｗｔ％の酢酸溶液の常圧で沸く温度は約１０８〜１１１℃で、脱水塔の上部の水の常圧で沸く温度は１００℃であるので、脱水塔を二つ以上で構成し、各脱水塔の間の圧力差を約１ｋｇ／ｃｍ２以下で運転すれば、圧力の高い脱水塔の凝縮器が圧力の低い脱水塔の再沸器の役割を果たすように構成することができて、少ない圧力の差でも一つの脱水塔の再沸器に供給されるエネルギーで二つ以上の脱水塔を運転することによって、多重効用蒸発管（Ｍｕｌｔｉ  ｅｆｆｅｃｔ  ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）の原理でエネルギーを節減することができる。本発明はこの点に着眼したのである。
【０００５】
カルボン酸の一種である酢酸を水で分離して回収する方法は、通常蒸溜（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）、アセテート化合物またはアルコールを循環する共沸蒸溜（ａｚｅｏｔｒｏｐｉｃ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）などが利用されており、この時、蒸溜塔の下部の温度が脱水塔の内部の圧力損失によって１２５〜１３５℃と高いことから、再沸器で使われるスチームの種類は中圧スチーム（３．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ〜５ｋｇ／ｃｍ２Ｇ、１４３℃〜１５８℃）である。
【０００６】
また、酢酸の回収率を高めて廃水処理費用を減らすために、通常蒸溜の時、排出物の中の酢酸の濃度を約０．５ｗｔ％、共沸蒸溜の時、排出物の中の酢酸の濃度を０．０１ｗｔ％に保持するために、中圧スチームの使用量が非常に多い。
【０００７】
図１は従来の通常蒸溜を通じる酢酸の回収方法を示す工程図である。
【０００８】
図１によれば、従来の通常蒸溜を通じて酢酸を回収する装置は、脱水塔１、再沸器２、凝縮器３、凝縮液ドラム４で構成され、上記脱水塔１の中に酢酸濃度が低い液相ストリーム（酢酸濃度４０〜７０ｗｔ％）、酢酸濃度が高い気相ストリーム（酢酸濃度７０〜８８ｗｔ％）が流入され、上記脱水塔１の下部に出た酢酸の中の一部の酢酸（酢酸濃度８８〜９５ｗｔ％）は外部に排出され、残り一部は再沸器２を通じて再び脱水塔１に流入される。上記脱水塔１の上部に出て上記凝縮器３を通じて選択的に設置される凝縮液ドラム４を経た凝縮液の中の不凝縮ガスはベントガス（Ｖｅｎｔ  ｇａｓ）として外部に排出され、一部は還流液として再び上記脱水塔１の中に流入される。
【０００９】
このように、従来の通常蒸溜を通じて脱水、及び酢酸を回収する時フタル酸を年間５００，０００トン生産する工場で酢酸を回収するために、脱水塔で用いる中圧スチームの量は時間当り約９０〜１００トンである。
【００１０】
図２は従来の共沸蒸溜を通じる酢酸の回収方法を示す工程図である。
【００１１】
図２を参照して簡単に説明すれば次の通りである。従来の共沸剤を用いて共沸蒸溜を通じて酢酸を回収するための装置は、酢酸と水を共沸蒸溜を通じて分離するための脱水塔１と、上記脱水塔１の上部に排出されるガスを凝縮させる凝縮器３と、上記凝縮器３を経た液相の有機物質（Ｏｒｇａｎｉｃ  ｐｈａｓｅ）と水（Ａｑｕｏｓｅ  ｐｈａｓｅ）を分離させる油水分離器４ａと、上記脱水塔１にスチームを供給するための再沸器２と、外部の共沸剤貯蔵槽（図示しない）とを含む酢酸回収装置５、それぞれ選択的に設置され、上記酢酸回収装置の水相ストリームから有機物を回収する有機物回収工程装置６、上記酢酸回収装置の油相ストリームから共沸剤を回収する共沸剤回収工程装置７、及び上記酢酸回収装置から芳香族化合物を回収する芳香族化合物回収工程装置８で構成されている。上記従来の共沸蒸溜を通じる酢酸の回収方法に関する詳細な工程過程は図２に例示された通りである。
【００１２】
従来の共沸蒸溜を通じて酢酸を回収する場合、フタル酸を年間５００，０００トン生産する工場で酢酸を回収するために脱水塔で用いる中圧スチームの量は、時間当り約６０〜７０トンであり、さらに共沸剤を回収するために運転する蒸溜塔で中圧スチームの使用量を合わせると、時間当り約６５〜７５トンの中圧スチームが必要となる。共沸剤を用いる酢酸の回収方法は、通常蒸溜に比べて中圧スチームの使用量を約２５〜３０％減らすことができるという長所があるが、一部の共沸剤は酸化反応器に流失されて不純物を生成し、一部の共沸剤は廃水とともに排出されることを完全に防止することができない問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、本発明は従来の通常蒸溜工程で脱水塔に用いられるエネルギーの使用量よりさらに節減させることができ、共沸剤を用いないため、共沸剤を貯蔵するための貯蔵槽が必要なく、共沸剤を回収するための別途の蒸溜塔を運転させる必要がなく、共沸剤の流失に対する問題のない、エネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から酸化反応によって生成された水を分離し、溶媒として用いられるカルボン酸を回収する方法及び装置を提供することを第１目的とする。
【００１４】
また、共沸剤を用いる共沸蒸溜の場合にも、エネルギーを共有する二つの脱水塔で構成してエネルギーの使用量を減少させることができる、エネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から酸化反応によって生成された水を分離し、溶媒として用いられるカルボン酸を回収する方法及び装置を提供することを第２目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達するために、本発明の第１実施例によるエネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する装置は、二つのエネルギーを共有する第１脱水塔及び第２脱水塔、上記第１脱水塔の上部下流側に設置された第１脱水塔凝縮器、上記第１脱水塔凝縮器の下流側にそれぞれ選択的に設置される第１脱水塔凝縮液ドラム、第１脱水塔凝縮液移送ポンプ及び第１脱水塔凝縮液真空ポンプ、上記第１脱水塔の下部下流側と上記第２脱水塔の上部下流側に共同して連結されて排出物をそれぞれ再沸及び凝縮させる第１脱水塔再沸器−第２脱水塔凝縮器（エネルギー共有熱交換器）、上記第１脱水塔再沸器−第２脱水塔凝縮器（エネルギー共有熱交換器）の下流側に順次に設置された第２脱水塔冷却器及び選択的に設置される第２脱水塔凝縮液ドラム、及び上記第２脱水塔の下部下流側に設置された第２脱水塔再沸器を含む。
【００１６】
本発明の第２実施例によるエネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する装置（共沸蒸溜を含む場合）は、カルボン酸を含むすべてのストリームまたは比較的低い濃度の液相ストリームカルボン酸と水を通常蒸溜を通じて分離するための第１脱水塔と、上記第１脱水塔の上部に排出されるガスを凝縮させる第１凝縮器と、上記第１凝縮器を経た凝縮液を貯蔵する選択的に設置される第１凝縮液ドラムと、上記第１脱水塔にエネルギーを供給するための第１再沸器（後述する共沸蒸溜塔である第２脱水塔の上部の凝縮器とエネルギーを共有）とを含む第１カルボン酸回収装置；上記第１カルボン酸回収装置の後方側に設置されるもので、また他のカルボン酸と水で構成されたストリームが選択的に流入され、上記第１脱水塔からの排出液が流入される共沸蒸溜用第２脱水塔と、上記第２脱水塔の上部に排出されるガスを上記再沸器を通じて凝縮させる第２凝縮器及びその後方の油水分離器と、上記第２脱水塔にエネルギーを供給するための第２再沸器とを備えた第２カルボン酸回収装置；及び選択的に設置されるもので、上記第２カルボン酸回収装置から水相ストリームから有機物を回収する有機物回収工程装置、上記第２カルボン酸回収装置の油相ストリームから共沸剤を回収する共沸剤回収工程装置、及び上記第２カルボン酸回収装置から芳香族化合物を回収する芳香族化合物回収工程装置を含むことを特徴とする。上記第１カルボン酸回収装置の凝縮液ドラムの下流一側には真空ポンプが選択的に設置されて、ベントガスを排出し、また、下流他側には移送ポンプが選択的に設置されて、排出凝縮液を上記第２脱水塔に流入させる。本発明の実施例によれば、上記有機物回収工程装置、共沸剤回収工程装置、芳香族化合物回収工程装置は、従来の通常蒸溜を通じて酢酸を回収する基本構成である蒸溜塔、再沸器、凝縮器、凝縮液ドラムで構成される。
【００１７】
本発明の第３実施例によるエネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する装置（抽出及び共沸蒸溜を含む場合）は、カルボン酸を含むすべてのストリームまたは比較的低い濃度の液相ストリームカルボン酸と水を通常蒸溜を通じて分離するための第１脱水塔と、上記第１脱水塔の上部に排出されるガスを凝縮させる第１凝縮器と、上記第１凝縮器を経た凝縮液を貯蔵する選択的に設置される第１凝縮液ドラムと、上記第１脱水塔にエネルギーを供給するための第１再沸器（後述する共沸蒸溜塔である第２脱水塔の上部の凝縮器とエネルギーを共有）とを含む第１カルボン酸回収装置；上記第１カルボン酸回収装置の後方側に設置されるもので、また他のカルボン酸と水で構成されたストリームが選択的に流入され、後述する抽出塔の上部から排出される排出液が流入される共沸蒸溜用第２脱水塔と、上記第２脱水塔の上部に排出されるガスを上記再沸器を通じて凝縮させる第２凝縮器及びその後方の油水分離器と、上記第２脱水塔にエネルギーを供給するための第２再沸器とを備えた第２カルボン酸回収装置；及び選択的に設置されるもので、上記第２カルボン酸回収装置から水相ストリームから有機物を回収する有機物回収工程装置、上記第２カルボン酸回収装置の油相ストリームから共沸剤を回収する共沸剤回収工程装置、上記第２カルボン酸回収装置から芳香族化合物を回収する芳香族化合物回収工程装置、及び上記第１カルボン酸回収装置の第１脱水塔の上部から排出される低濃度の酢酸を含む水を上部に流入させ、上記第２カルボン酸回収装置の第２脱水塔の上部に排出される共沸剤を抽出剤として用いて下部に流入させ、上部側では抽出剤＋カルボン酸＋水を上記第２脱水塔に送り、残り下部側の水は上記有機物回収工程装置に送る抽出工程装置を含むことを特徴とする。上記第１カルボン酸回収装置の凝縮液ドラムの下流一側には真空ポンプが選択的に設置されて、ベントガスを排出し、そして下流他側には移送ポンプが選択的に設置されて、排出凝縮液を上記第２脱水塔に流入させる。本発明の実施例によれば、上記有機物回収工程装置、共沸剤回収工程装置、芳香族化合物回収工程装置は従来の通常蒸溜を通じて酢酸を回収する基本構成である蒸溜塔、再沸器、凝縮器、凝縮液ドラムで構成され、抽出工程装置も抽出剤が用いられる一般の抽出塔または駆動装置が含まれる抽出塔で構成される。
【００１８】
一方、本発明の第１実施例によるエネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法は、上記排出物が工程内の各装置を経た後、減圧若しくは常圧で運転される第１脱水塔に流入させて、上記第１脱水塔の上部で水を排出し、上記第１脱水塔の下部では１次的に濃縮されたカルボン酸を回収する段階（第１段階）；及び上記第１脱水塔の下部から排出される１次的に濃縮されたカルボン酸を常圧若しくは加圧で運転される第２脱水塔の中間に流入させ、第２脱水塔の下部で最終的に濃縮されたカルボン酸を回収する段階（第２段階）；を含み、上記第２脱水塔の凝縮器が第１脱水塔の再沸器役割を果たすことによって、第２脱水塔再沸器に供給されたエネルギーのみで第１脱水塔の蒸溜エネルギーとして用いるようにすることを特徴とする、芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第２実施例によるエネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法において、上記排出物が工程内の各装置を経た後、減圧若しくは常圧で運転される第１脱水塔に流入させ、上記第１脱水塔の下部に濃縮されたカルボン酸を回収し、上記第１脱水塔の上部ではカルボン酸が不十分に除去された水を排出する段階（第１段階）；及び上記第１脱水塔の上部に排出されるカルボン酸を含む水を、常圧若しくは加圧で運転される第２脱水塔を共沸蒸溜塔で構成してその中間に流入させ、第２脱水塔の下部にカルボン酸を回収し、第２脱水塔の上部に最終分離された水を排出する段階（第２段階）を含み、上記第２脱水塔の凝縮器が第１脱水塔の再沸器の役割を果たすことによって、第２脱水塔再沸器に供給されたエネルギーのみで第１脱水塔の蒸溜エネルギーとして用いるようにすることを特徴とする、芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法を提供する。
【００２０】
本発明の第３実施例によるエネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法（抽出及び共沸蒸溜を含む場合）は、上記排出物が工程内の各装置を経た後、減圧若しくは常圧で運転される第１脱水塔に流入させて、上記第１脱水塔の下部に濃縮されたカルボン酸を回収し、上記第１脱水塔の上部ではカルボン酸が不十分に除去された水を排出する段階（第１段階）；上記第１脱水塔の上部に排出されるカルボン酸を含む水を抽出塔の上部に流入し、第２脱水塔の上部下流に設置された油水分離器から排出される共沸剤を抽出塔の下部に抽出剤として流入させて、抽出塔の下部でカルボン酸が除去された水を排出して、抽出塔上部で抽出剤＋カルボン酸＋水を排出する段階（第２段階）；及び上記抽出塔上部で排出される抽出剤＋カルボン酸＋水を常圧若しくは加圧で運転される第２脱水塔を共沸蒸溜塔で構成して、その中間に流入して第２脱水塔の下部でカルボン酸を回収し、共沸剤を用いて第２脱水塔の上部で最終分離した水を排出する段階（第３段階）；を含み、上記第２脱水塔の凝縮器が第１脱水塔の再沸器の役割を果たすことによって、第２脱水塔再沸器に供給されたエネルギーのみで第１脱水塔の蒸溜エネルギーとして用いるようにすることを特徴とする、芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
上述したように、本発明によるエネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器の排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法は次のような効果を奏する。
【００２２】
第一、エネルギーを共有する二つ以上の脱水塔を連結して運転するので、従来技術に比べて脱水及びカルボン酸の回収に必要なエネルギーの使用量を減少させることができる。
【００２３】
第二、一つ以上の脱水塔を減圧して真空運転をする場合、脱水塔の下部に低圧スチームを用いる再沸器を追加することによって、工程内の需要先がなかった低圧スチームを用いることができるので、中圧スチームの使用量をより節減することができる。
【００２４】
第三、共沸剤を用いなくても、一つの脱水塔で運転される共沸蒸溜に比べて少ないエネルギーの使用で共沸蒸溜以上のエネルギー節減効果があり、別途の共沸剤貯蔵槽が必要なく、共沸剤の流失に関する虞れもない。
【００２５】
第四、共沸蒸溜をしてもエネルギーを共有する二つ以上の脱水塔を運転することによって従来技術に比べてエネルギーの使用量をより節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の一つの脱水塔を用いる通常蒸溜を通じる酢酸の回収方法を示す工程図である。
【図２】従来の一つの脱水塔を用いる共沸蒸溜を通じる酢酸の回収方法を示す工程図である。
【図３】本発明の第１実施例によるエネルギーを共有する二つの脱水塔を利用した芳香族化合物酸化反応器の排出物から水を分離してカルボン酸（酢酸）を回収する方法を示す工程図である。
【図４】本発明の第２実施例によるエネルギーを共有する二つの脱水塔を利用した芳香族化合物酸化反応器の排出物から水を分離してカルボン酸（酢酸）を回収する方法において共沸蒸溜を含む場合の工程図である。
【図５】上記図４に示した工程図に抽出工程装置が追加された、本発明の第３実施例によるエネルギーを共有する二つの脱水塔を利用した芳香族化合物酸化反応器の排出物から水を分離してカルボン酸（酢酸）を回収する方法において共沸蒸溜を含む場合の工程図である。
【符号の説明】
【００２７】
１、１１、２１  脱水塔（蒸溜塔）
２、１５、１６、２２  再沸器
３、１３、２３  凝縮器
４、１４、１７、２４  凝縮液ドラム
４ａ、２４ｂ  油水分離器
５  カルボン酸（酢酸）回収装置
６  有機物回収工程装置
７  共沸剤回収工程装置
８  芳香族化合物回収工程装置
９  抽出工程装置
１８、２８  移送ポンプ
１９、２９  真空ポンプ
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の好ましい実施例及び添付図面を通じて本発明をより詳細に説明する。
【００２９】
以下では、本発明によるエネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の一種である  ｐ−キシレンを空気によって酸化反応して生産する芳香族カルボン酸の一種であるテレフタル酸を製造する工程で反応によって生成された水を分離し、反応器で溶媒として用いられるカルボン酸の代表的な一種である酢酸を回収する装置及び方法について各実施例ごとに説明する。
【００３０】
本発明に関して発明者はテレフタル酸の製造工程において、酸化反応の時、反応器でコバルト、マンガン及びブロムの触媒下で、ｐ−キシレンを空気によって酸化させる時発生する熱によって溶媒として用いられた酢酸と反応によって発生した水が空気中に存在する窒素などの気体とともに高温気相で排出され、一部の酢酸と水はテレフタル酸とともに液相で排出され、この排出物から水を分離して酢酸を回収するのに二つ以上のそれぞれ運転圧力の異なる脱水塔を利用すれば、先行する脱水塔再沸器で必要なエネルギーを後の脱水塔凝縮器で供給することができることによって、多重効用蒸発管（Ｍｕｌｔｉ  ｅｆｆｅｃｔ  ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）の効果によって、中圧スチームの使用量を減少することができるという点に着眼して本発明を完成するのに至った。
【００３１】
図３は本発明の第１実施例によるエネルギーを共有する二つの脱水塔を利用した芳香族化合物酸化反応器の排出物から水を分離してカルボン酸（酢酸）を回収する方法を示す工程図を示す。
【００３２】
図３に示すように、二つのエネルギーを共有する脱水塔を利用してテレフタル酸を製造する時、反応器から排出されるガス及び液体から水を取り除いて酢酸を回収する装置は、二つのエネルギーを共有する第１脱水塔１１ａ及び第２脱水塔１１ｂ、上記第１脱水塔１１ａの上部下流側に設置された第１脱水塔凝縮器１３、上記第１脱水塔凝縮器１３の下流側にそれぞれ選択的に設置される第１脱水塔凝縮液ドラム１４、第１脱水塔凝縮液移送ポンプ１８及び第１脱水塔凝縮液真空ポンプ１９、上記第１脱水塔１１ａの下部の下流側と上記第２脱水塔１１ｂの上部下流側に共同して連結されて、排出物をそれぞれ再沸及び凝縮させる第１脱水塔再沸器−第２脱水塔凝縮器（エネルギー共有熱交換器）１５、上記第１脱水塔再沸器−第２脱水塔凝縮器（エネルギー共有熱交換器）１５の下流側に順次に設置された第２脱水塔冷却器１２及び選択的に設置される第２脱水塔凝縮液ドラム１７、及び上記第２脱水塔１１ｂの下部下流側に設置された第２脱水塔再沸器１６を含む。
【００３３】
上記のように構成された装置によって、芳香族化合物の酸化反応の時、反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収することができる。
【００３４】
即ち、芳香族化合物の酸化反応の時、反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法は、上記排出物が工程内の各装置を経た後、減圧または常圧で運転される第１脱水塔に流入されて上記第１脱水塔の上部で水を排出し、上記第１脱水塔の下部では１次的に濃縮されたカルボン酸を回収し（第１段階）、上記第１脱水塔の下部から排出される１次的に濃縮されたカルボン酸を常圧または加圧で運転される第２脱水塔の中間に流入させ、第２脱水塔の下部で最終濃縮されたカルボン酸を回収し（第２段階）、上記第２脱水塔の凝縮器が第１脱水塔の再沸器の役割を果たすことによって、第２脱水塔再沸器に供給されたエネルギーのみで第１脱水塔の蒸溜エネルギーとして用いることができる。
【００３５】
場合によっては、第１脱水塔の下部で濃縮されたカルボン酸を回収し、第１脱水塔の上部でカルボン酸が含有された水を排出して、これを第２脱水塔に流入させて、第２脱水塔の下部でも濃縮されたカルボン酸を回収し、第２脱水塔の上部で最終精製された水を排出することもできる。即ち、上記第１段階と第２段階の流れ工程を変えて、第１段階で上記排出物が工程内の各装置を経た後、減圧若しくは常圧で運転される第１脱水塔に流入させて、上記第１脱水塔の下部に濃縮されたカルボン酸を回収し、上記第１脱水塔の上部でカルボン酸を含む水を排出し、第２段階で上記第１脱水塔の上部から排出されるカルボン酸を含む水を常圧若しくは加圧で運転される第２脱水塔に流入させ、第２脱水塔の下部に濃縮されたカルボン酸を回収することもできる。
【００３６】
本発明の第１実施例による装置によってエネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物酸化反応の時反応器の排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法を具体的に説明すれば、各工程を経た反応器の排出物中で酢酸を含むすべてのストリームまたは酢酸の濃度が約４０〜７０ｗｔ％と比較的低い液相ストリームＡ１、Ｂ１を第１脱水塔１１ａに流入させて、第１脱水塔１１ａの上部に水を分離し（Ｍ１）、１次的に濃縮された酢酸を第１脱水塔１１ａの下部で排出する（Ｒ１）。１次的に濃縮されて第１脱水塔１１ａの下部で排出される酢酸の濃度は約６０〜８０ｗｔ％である。各工程を経た反応器の排出物の中で選択的に酢酸の濃度が約７０〜８８ｗｔ％と比較的高い気相ストリームＣ１は第２脱水塔１１ｂに流入され、上記第１脱水塔の下部に排出される１次的に濃縮された酢酸は第２脱水塔に流入される（Ｄ１）。この時、第２脱水塔１１ｂの再沸器１６にはスチームを用い、第２脱水塔１１ｂの凝縮器１５は第１脱水塔１１ａの再沸器の役割を果たす。第２脱水塔１１ｂの下部に回収される酢酸の濃度は９０〜９５ｗｔ％であり、第１脱水塔１１ａと第２脱水塔１１ｂの上部に分離される水の中の酢酸の濃度は０．１〜０．５ｗｔ％である。第１脱水塔１１ａの上部に分離される水と第２脱水塔１１ｂの上部に分離される水はそれぞれの凝縮液ドラムを用いて別途に運用することもでき、第２脱水塔１１ｂの凝縮液ドラム１７に全部集まるようにして用いることもできる。
【００３７】
上記第１脱水塔１１ａの圧力は−０．８〜０．８ｋｇ／ｃｍ２Ｇで運転することが好ましく、より好ましくは−０．８〜−０．５ｋｇ／ｃｍ２Ｇである。第２脱水塔１１ｂは凝縮器１５が第１脱水塔１１ａの再沸器として役割を果たすことができる程度の温度が保持されるように、圧力は０．１〜１．７ｋｇ／ｃｍ２Ｇで運転することが好ましく、より好ましくは０．１〜０．４ｋｇ／ｃｍ２Ｇである。
【００３８】
第１脱水塔１１ａの圧力が低すぎると、上部で用いる凝縮水の制限によって運転が困難になり、第１脱水塔１１ａの圧力が高すぎると、第２脱水塔１１ｂの圧力をさらに高く保持しなければならないため、第２脱水塔１１ｂの下部温度が高くなって、より高価の高圧スチームを用いなければならない。
【００３９】
一方、第１脱水塔１１ａの温度が低いことから、第１脱水塔の周辺に別途の再沸器を追加して、工程内で用いない低圧スチーム若しくは真空スチームを供給すれば第２脱水塔１１ｂに供給される中圧スチームの使用量をより減少させることができる。
【００４０】
第２脱水塔１１ｂの運転圧力は第１脱水塔１１ａの下部にエネルギーを伝達するのに適する程度に保持すればいい。
【００４１】
脱水塔を三つ以上の構成とすると、エネルギーをより節減することができるが、投資費用が増加し、数量の増加によるエネルギーの節減効果は低くなるため、２〜３つが好ましい。
【００４２】
本発明の第１実施例による方法によって、即ち、芳香族化合物の一種であるキシレンを酸化反応器で空気によって酸化させて芳香族カルボン酸の一種であるフタル酸を製造する工程で、酸化反応によって生成された水を分離し、溶媒として用いられるカルボン酸の一種である酢酸を回収する時、各工程を経た酢酸を含むすべてのストリームまたは酢酸の濃度が比較的低い液相ストリームを常圧または減圧で運転される第１脱水塔に流入させて、上部で水を排出し、下部で１次的に濃縮された酢酸を排出する段階；第１脱水塔の下部で排出される１次的に濃縮された酢酸を第２脱水塔の中間に流入させて、上部で水を分離し、下部で最終濃縮された酢酸を回収する段階を含み、上記第２脱水塔の凝縮器を第１脱水塔の再沸器の役割を果たすようにする分離及び回収方法を利用することによって、従来の通常蒸溜に利用する９０段のトレー（Ｔｒａｙ）を有する脱水塔で、年間フタル酸５００，０００トンを生産する場合、脱水塔で用いられる中圧スチームの時間当り９０〜１００トンに比べて、既存の脱水塔を第２脱水塔として用い、トレー段数が６０段の第１脱水塔を用いる場合、中圧スチームの使用量は時間当り５５〜６５トンになる。これは、二つの脱水塔の段数を合わせた一つの脱水塔を１５０段（９０＋６０）にした場合の中圧スチームの使用量である時間当り８０〜９０トンよりも非常に少ない量で、共沸蒸溜の時、脱水塔及び共沸剤の回収工程に用いられる中圧スチームの使用量である時間当り６５〜７５トンよりも少ない量である。第１脱水塔を減圧したり、第１脱水塔から第２脱水塔に液（水）を移送するのに必要なエネルギーは時間当り中圧スチーム１トン以下にあたるエネルギーが必要となるので、脱水塔エネルギーの使用低減量に比べて非常に少ない。
【００４３】
従って、一つの共沸蒸溜塔を運転する場合、一つの脱水塔で運転する通常蒸溜に比べて、約７０〜７５％のエネルギーが消費され、二つの脱水塔をエネルギーを共有しながら運転すれば、一つの脱水塔で運転する通常蒸溜に比べて約６０〜６５％のエネルギーのみで足りる。
【００４４】
第１脱水塔と第２脱水塔に流入する酢酸を含むストリームは、各ストリームの酢酸濃度と温度を考慮して第２脱水塔に供給されるエネルギーと第１脱水塔に必要なエネルギーが最小化され、バランスを取ることができるように選択することが好ましい。
【００４５】
図４は本発明の第２実施例によるエネルギーを共有する二つの脱水塔を利用した芳香族化合物酸化反応器の排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法において共沸蒸溜を含む場合の工程図を示す。
【００４６】
図４に示すように、共沸蒸溜を含む場合の二つのエネルギーを共有する脱水塔を利用してテレフタル酸を製造する時、反応器から排出されるガス及び液体から水を取り除いて酢酸を回収する装置は、酢酸を含むすべてのストリームまたは比較的低い濃度の液相ストリーム酢酸と水を通常蒸溜を通じて分離するための第１脱水塔２１ａと、上記第１脱水塔２１ａの上部で排出されるガスを凝縮させる第１凝縮器２３ａと、上記第１凝縮器２３ａを経た凝縮液を貯蔵するために選択的に設置される第１凝縮液ドラムと、上記第１脱水塔２１ａにエネルギーを供給するための第１再沸器２２ａ（後述する共沸蒸溜塔である第２脱水塔２１ｂの上部の凝縮器とエネルギーを共有）を含む第１酢酸回収装置５ａ；上記第１酢酸回収装置５ａの後方側に設置されるもので、比較的酢酸濃度が高い気相ストリームが選択的に流入され、上記第１脱水塔２１ａからの排出液が流入される共沸蒸溜用第２脱水塔２１ｂと、上記第２脱水塔２１ｂの上部で排出されるガスを上記第１再沸器２２ａを通じて凝縮させる第２凝縮器２３ｂ及びその後方の油水分離器２４ａと、上記第２脱水塔にエネルギーを供給するための第２再沸器２２ｂとを備えた第２酢酸回収装置５ｂ；及びそれぞれ選択的に設置されるもので、上記第２酢酸回収装置５ｂから水相ストリームから有機物を回収するために選択的に設置される有機物回収工程装置６、上記第２酢酸回収装置の油相ストリームから共沸剤を回収する共沸剤回収工程装置７及び上記第２酢酸回収装置５ｂから芳香族化合物を回収する芳香族化合物回収工程装置８；を含む。本発明の実施例によれば、上記第１酢酸回収装置５ａの凝縮液ドラム２４は下流一側には真空ポンプ２９が選択的に設置されてベントガスが排出され、下流他側には移送ポンプ２８が選択的に設置されて排出凝縮液を上記第２脱水塔２１ｂに流入させる。本発明の実施例によれば、上記有機物回収工程装置６、共沸剤回収工程装置７、芳香族化合物回収工程装置８は従来の通常蒸溜を通じて酢酸を回収する基本構成要素である蒸溜塔、再沸器、凝縮器、凝縮液ドラムで構成される。
【００４７】
上記のように構成された装置によって、エネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収することができる。
【００４８】
即ち、上記常圧または加圧状態で運転される第２脱水塔を共沸蒸溜塔で構成する場合、芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法は、上記排出物が工程内の各装置を経た後、減圧または常圧で運転される第１脱水塔に流入され、上記第１脱水塔の下部で濃縮されたカルボン酸を回収し、上記第１脱水塔の上部ではカルボン酸が不十分に除去された水を排出し（第１段階）、上記第１脱水塔の上部で排出される水を、常圧または加圧で運転される第２脱水塔を共沸蒸溜塔で構成してその中間に流入させ、第２脱水塔の下部でカルボン酸を回収し、第２脱水塔の上部で最終分離した水を排出し（第２段階）、上記第２脱水塔の凝縮器が第１脱水塔の再沸器の役割を果たすことによって、第２脱水塔再沸器に供給されたエネルギーのみで第１脱水塔の蒸溜エネルギーとして用いるようにすることができる。
【００４９】
場合によって、第１脱水塔の上部で精製された水を排出し、第１脱水塔の下部で１次的に濃縮されたカルボン酸を排出して、これを第２脱水塔に流入して第２脱水塔の下部で最終濃縮されたカルボン酸を回収し、第２脱水塔の上部でも精製された水を排出することもできる。即ち、上記第１段階と第２段階の流れ工程を変えて、第１段階で上記排出物が工程内の各装置を経た後、減圧若しくは常圧で運転される第１脱水塔に流入されて上記第１脱水塔の上部で精製された水を排出し、第１脱水塔の下部で１次的に濃縮された酢酸を排出し、第２段階で上記第１脱水塔の下部で排出される１次濃縮されたカルボン酸を、常圧若しくは加圧で運転される第２脱水塔を共沸蒸溜塔で構成してその中間に流入させ、第２脱水塔の下部で最終濃縮された酢酸を回収し、第２脱水塔の上部で精製された水を排出することもできる。
【００５０】
上記のような本発明の第２実施例として、第２脱水塔２１ｂを共沸蒸溜とする場合、図４に示すように、二つのエネルギーを共有する脱水塔を利用してテレフタル酸を製造する時、反応器から排出されるガス及び液体から水を取り除いて酢酸を回収する方法は、各工程を経た反応器の排出物の中で酢酸を含むすべてのストリームまたは酢酸は濃度が約４０〜７０ｗｔ％と比較的低い液相ストリームＡ２、Ｂ２を第１脱水塔２１ａに流入させて、第１脱水塔の下部で酢酸を回収して（Ｏ２）、１次的に酢酸が除去された水を第１脱水塔の上部で排出する（Ｑ２）。１次的に酢酸が除去された第１脱水塔の上部で排出される水の中で酢酸の濃度は、約２０〜６０ｗｔ％である。各工程を経た反応器の排出物の中で選択的に酢酸の濃度が約７０〜８８ｗｔ％と比較的高い気相ストリームＣ２は第２脱水塔２１ｂに流入させ、上記第１脱水塔２１ａの上部で排出される１次的に酢酸が除去された水を第２脱水塔２１ｂに流入させる（Ｓ２）。この時、第２脱水塔２１ｂの再沸器２２ｂではスチームを用い、第２脱水塔２１ｂの凝縮器２３ｂは第１脱水塔の再沸器の役割を果たす。第２脱水塔２１ｂの下部に回収される酢酸の濃度は９０〜９５ｗｔ％で、第２脱水塔２１ｂの上部で分離される水の中の酢酸の濃度は０．０１〜０．０５ｗｔ％で、好ましくは０．００５〜０．０３ｗｔ％である。第１脱水塔の上流は第１脱水塔の還流に、第２脱水塔の上流は第２脱水塔の還流に使えば良いが、第２脱水塔の上部の水の中の酢酸濃度が低いので、第１脱水塔の還流として用いることもできる。第２脱水塔２１ｂは前述したように共沸剤が還流される（Ｇ２）。
【００５１】
上記第１脱水塔２１ａの圧力は−０．８〜０．８ｋｇ／ｃｍ２Ｇで運転することが好ましく、より好ましくは−０．８〜−０．５ｋｇ／ｃｍ２Ｇである。第２脱水塔２１ｂは凝縮器が第１脱水塔の再沸器としての役割を果たすことができる程度の温度が保持されるように、圧力０．１〜１．７ｋｇ／ｃｍ２Ｇで運転することが好ましく、より好ましくは０．１〜０．４ｋｇ／ｃｍ２Ｇであることが良い。
【００５２】
第１脱水塔２１ａの圧力が低すぎると、上部で用いる凝縮水の制限から運転が困難になり、第１脱水塔２１ａの圧力が高すぎると第２脱水塔２１ｂの圧力をより高く保持しなければならないため、第２脱水塔２１ｂの下部温度が高くなって、より高価な高圧スチームを使わなければならない。第１脱水塔２１ａの温度が低いので、第１脱水塔２１ａの再沸器を追加して工程内で用いない低圧スチーム若しくは真空スチームを供給すれば、第２脱水塔２１ｂに供給される中圧スチームの使用量をより減少することができる。
【００５３】
第２脱水塔２１ｂの運転圧力は第１脱水塔２１ａの下部にエネルギーを伝達するのに適する程度に保持すれば良い。
【００５４】
脱水塔を三つ以上の構成とすれば、エネルギーをより節減することができるが、投資費用が増加し、数量の増加によるエネルギーの節減効果は低下されるので、２〜３つが好ましい。
【００５５】
第２脱水塔に用いる共沸剤は、主にエチルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート等のアセテート類化合物、若しくはブチルアルコール等のアルコール類化合物、若しくはキシレン等の芳香族化合物、若しくは上記化合物を適切に混合した化合物である。
【００５６】
第１脱水塔と第２脱水塔に流入する酢酸を含むストリームは、各ストリームの酢酸濃度と温度を考慮して第２脱水塔に供給されるエネルギーと第１脱水塔に必要なエネルギーが最小化され、バランスを取ることができるように選択することが好ましい。
【００５７】
図５は本発明の第３実施例によるエネルギーを共有する二つの脱水塔を利用した芳香族化合物酸化反応器の排出物から水を分離してカルボン酸（酢酸）を回収する方法において抽出及び共沸蒸溜を含む場合の工程図を示す。
【００５８】
図５は本発明の第３実施例によるエネルギーを共有する二つの脱水塔を利用した芳香族化合物酸化反応器の排出物から水を分離してカルボン酸（酢酸）を回収する方法において抽出及び共沸蒸溜を含む場合の工程図を示し、上記図４の構成（第２実施例）に抽出工程装置９を追加したもので、上記図４による装置及び動作に関するすべての条件及び説明は大体同じで繰り返して説明することは省略し、追加された部分のみ説明する。
【００５９】
図５に示すように、本発明の第３実施例による共沸蒸溜を含む場合の二つのエネルギーを共有する脱水塔を利用してテレフタル酸を製造する時反応器から排出されるガス及び液体から水を取り除いて酢酸を回収する装置は、上記図４の構成（第２実施例）に加えて、上記第１カルボン酸回収装置５ａの第１脱水塔２１ａの上部から排出される低濃度酢酸を含む水を上部に流入させ、上記第２カルボン酸回収装置の第２脱水塔２１ｂの上部で排出される共沸剤を抽出剤として用いて下部に流入させ、上部側では抽出剤＋酢酸＋水を上記第２脱水塔２１ｂに送り、残り下部側の水は上記有機物回収工程装置６に送る抽出工程装置９をさらに含む。
【００６０】
即ち、エネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する装置は、カルボン酸と水を通常蒸溜を通じて分離するための第１脱水塔と、上記第１脱水塔の上部に排出されるガスを凝縮させる第１凝縮器と、上記第１凝縮器を経た凝縮液を貯蔵するために選択的に設置される第１凝縮液ドラムと、上記第１脱水塔にエネルギーを供給するための第１再沸器（後述する共沸蒸溜塔である第２脱水塔の上部の凝縮塔とエネルギーを共有）とを含む第１カルボン酸回収装置５ａ；上記第１カルボン酸回収装置の後方側に設置されるもので、また他のカルボン酸と水で構成されたストリームが選択的に流入され、後述する抽出塔からの排出液が流入される共沸蒸溜用第２脱水塔と、上記第２脱水塔の上部で排出されるガスを上記再沸器を通じて凝縮させる第２凝縮器及びその後方の油水分離器と、上記第２脱水塔にエネルギーを供給するための第２再沸器とを備えた第２カルボン酸回収装置５ｂ；それぞれ選択的に設置されるもので、上記第２カルボン酸回収装置から、水相ストリームから有機物を回収する有機物回収工程装置６、上記第２カルボン酸回収装置の油相ストリームから共沸剤を回収する共沸剤回収工程装置７、上記第２カルボン酸回収装置から芳香族化合物を回収する芳香族化合物回収工程装置８、及び上記第１カルボン酸回収装置の第１脱水塔の上部から排出される低濃度カルボン酸を含む水を上部に流入して上記第２カルボン酸回収装置の第２脱水塔の上部で排出される共沸剤を抽出剤として用いて下部に流入し、上部側では抽出剤＋カルボン酸＋水を上記第２脱水塔に、そして残り下部側の水は選択的に上記有機物回収工程装置に送る抽出工程装置９；を含む。
【００６１】
本発明の実施例によれば、上記第１酢酸回収装置５ａの凝縮液ドラム２４は下流一側には真空ポンプ２９が選択的に設置されてベントガスが排出され、下流他側には移送ポンプ２８が選択的に設置されて排出凝縮液を上記第２脱水塔２１ｂに流入させる。また、上記有機物回収工程装置６、共沸剤回収工程装置７、芳香族化合物回収工程装置８は従来の通常蒸溜を通じて酢酸を回収する基本構成である蒸溜塔、再沸器、凝縮器、凝縮液ドラムで構成されて、抽出工程装置９も抽出剤が用いられる一般的な抽出塔で構成される。
【００６２】
上記のように構成された装置によって、エネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を効率的に分離してカルボン酸を回収することができる。
【００６３】
即ち、上記常圧または加圧状態で運転される第２脱水塔を共沸蒸溜塔で構成する場合、エネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法は、上記排出物が工程内の各装置を経た後、減圧若しくは常圧で運転される第１脱水塔に流入させて、上記第１脱水塔の下部に濃縮されたカルボン酸を回収し、上記第１脱水塔の上部ではカルボン酸が不十分に除去された水を排出する段階（第１段階）；上記第１脱水塔の上部で排出されるカルボン酸を含む水を抽出塔の上部に流入させ、第２脱水塔の上部下流に設置された油水分離器から排出される共沸剤を抽出塔の下部に抽出剤として流入させて、抽出塔の下部でカルボン酸が除去された水を排出して、抽出塔の上部で抽出剤＋カルボン酸＋水を抽出する段階（第２段階）；及び上記抽出塔の上部で排出される抽出剤＋カルボン酸＋水を、常圧または加圧で運転される第２脱水塔を共沸蒸溜塔で構成してその中間に流入させ、第２脱水塔の下部でカルボン酸を回収し、共沸剤を利用して第２脱水塔の上部で最終分離した水を排出する段階（第３段階）；を含み、上記第２脱水塔の凝縮器が第１脱水塔の再沸器の役割を果たすことによって、第２脱水塔再沸器に供給されたエネルギーのみで第１脱水塔の蒸溜エネルギーとして用いるようにした。
【００６４】
上記第３実施例による方法は、上記第２実施例による段階以外に抽出工程段階をさらに含み、上記第２脱水塔の凝縮器が第１脱水塔の再沸器の役割を果たすことによって第２脱水塔の再沸器に供給されたエネルギーのみで第１脱水塔の蒸溜エネルギーとして用いることができるようにしたものである。
【００６５】
上記抽出工程段階を具体的に説明すれば、まず、上記第１脱水塔２１ａの下部では水が除去された酢酸を回収し（酢酸濃度：９０〜９５％）、上部では酢酸の濃度が１５〜５０％の水を排出し（この時、酢酸の濃度が低すぎると、第２脱水塔２１ｂで供給されるエネルギーのみで第１脱水塔２１ａを運転させることができなくなるため、エネルギーの追加供給が必要となり、酢酸濃度が高すぎると抽出塔で抽出剤の選定が難しくなる）、上記第１脱水塔の上部で排出される水を抽出塔の上部に流入させ、そして選択的に第２脱水塔の上部で排出される共沸剤を抽出剤として用いて抽出塔の下部で酢酸が除去された水を排出し、抽出塔の上部で酢酸と一部の水を含む抽出剤を上記第２脱水塔２１ｂで排出する（第２脱水塔で用いられる共沸剤を抽出塔の抽出剤として用いることが好ましいが、各工場の特性に応じて別途の抽出剤を用いることもできる）。
【００６６】
このように、上記抽出塔の上部で排出される抽出剤＋酢酸＋水は第２脱水塔に移送して第２脱水塔の下部に酢酸を回収し（９０〜９５％）、上記第２脱水塔の上部では水＋共沸剤が気相で排出されて、第１脱水塔の再沸器として使われる第２脱水塔の１次凝縮器（エネルギー熱交換器）２２ａを経て２次凝縮器２２ｂに移送され、抽出塔の下部で排出される水は酢酸の濃度が約１００〜５００ｗｔ．ｐｐｍであり、抽出剤が０．１〜５ｗｔ％含まれているので、水相ストリームで有機物を回収する蒸溜工程に送られて有機物を回収した後廃水として排出される。
【００６７】
上記図５による本発明の第３実施例の各工程条件は、前述した図４による本発明の第２実施例の各工程条件と同一である。
【００６８】
総合的に、本発明によるエネルギー供与結合蒸溜を利用した芳香族化合物の酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離してカルボン酸を回収する方法は、運転圧力が異なる脱水塔を二つ以上の構成として、その中の一つ以上の凝縮器が他の脱水塔の再沸器の役割を果たすようになって、上記二つ以上の脱水塔を通常蒸溜の蒸溜塔に構成することもでき、上記二つ以上の脱水塔中の一つ以上を共沸蒸溜塔に構成することもでき、上記二つ以上の脱水塔中の一つ以上の脱水塔の再沸器に供給する熱源として真空スチーム若しくは低圧スチームを用いることができる。
【００６９】
以上のように、本発明は限定された実施例（酢酸回収）及び図面によって説明されたが、本発明はこれによって限定されるのではなく、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明の技術思想及び以下に記載される特許請求の範囲の均等な範囲内で多様に修正及び変形することができる。
【図１】
2014528938.tif 000003
【図２】
2014528938.tif 000004
【図３】
2014528938.tif 000005
【図４】
2014528938.tif 000006
【図５】
2014528938.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月14日(2014.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フタル酸化合物の製造工程において酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離して酢酸を回収する方法において、
前記排出物が工程内の各装置を経た後、減圧若しくは常圧で運転される第１脱水塔に流入させて、前記第１脱水塔の上部で水を排出し、前記第１脱水塔の下部では一次的に濃縮された酢酸を回収する段階（第１段階）；及び
前記第１脱水塔の下部から排出される一次的に濃縮された酢酸を常圧若しくは加圧で運転される第２脱水塔の中間に流入させて、第２脱水塔の下部で最終濃縮された酢酸を回収する段階（第２段階）；を含み、
前記第１脱水塔の運転圧力は−０．８〜−０．５ｋｇ／ｃｍ２Ｇで、前記第２脱水塔の運転圧力は０．１〜１．７ｋｇ／ｃｍ２Ｇあり、運転圧力の異なる二つの脱水塔を用いて、第２脱水塔の凝縮器が第１脱水塔の再沸器としての役割を果たすことを特徴とするフタル酸化合物の製造工程において酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離して酢酸を回収する方法。
【請求項２】
フタル酸化合物の製造工程において酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離して酢酸を回収する方法において、
前記排出物が工程内の各装置を経た後、減圧若しくは常圧で運転される第１脱水塔に流入させて、前記第１脱水塔の下部で濃縮された酢酸を回収し、前記第１脱水塔の上部では酢酸が不十分に除去された水を排出する段階（第１段階）；及び
前記第１脱水塔の上部で排出される水を、常圧若しくは加圧で運転される第２脱水塔を共沸蒸溜塔で構成してその中間に流入させ、第２脱水塔の下部で酢酸を回収し、共沸剤を利用して第２脱水塔の上部で最終分離した水を排出する段階（第２段階）；を含み、
前記第１脱水塔の運転圧力は−０．８〜−０．５ｋｇ／ｃｍ２Ｇで、前記第２脱水塔の運転圧力は０．１〜１．７ｋｇ／ｃｍ２Ｇあり、運転圧力の異なる二つの脱水塔を用いて、第２脱水塔の凝縮器が第１脱水塔の再沸器としての役割を果たすことを特徴とするフタル酸化合物の製造工程において酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離して酢酸を回収する方法。
【請求項３】
フタル酸化合物の製造工程において酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離して酢酸を回収する方法において、
前記排出物が工程内の各装置を経た後、減圧若しくは常圧で運転される第１脱水塔に流入させて、前記第１脱水塔の下部で濃縮された酢酸を回収し、前記第１脱水塔の上部では酢酸が不十分に除去された水を排出する段階（第１段階）；
前記第１脱水塔の上部で排出される酢酸を含む水を抽出塔の上部に流入させ、第２脱水塔の上部下流に設置された油水分離器から排出される共沸剤を抽出塔の下部に抽出剤として流入させて、抽出塔の下部で酢酸が除去された水を排出して、抽出塔の上部で抽出剤、酢酸及び水を含む混合物を抽出する段階（第２段階）；及び
前記抽出塔の上部で排出される抽出剤、酢酸及び水を含む混合物を常圧または加圧で運転される第２脱水塔を共沸蒸溜塔で構成してその中間に流入させ、第２脱水塔の下部で酢酸を回収し、共沸剤を利用して第２脱水塔の上部で最終分離した水を排出する段階（第３段階）；を含み、
前記第１脱水塔の運転圧力は−０．８〜−０．５ｋｇ／ｃｍ２Ｇで、前記第２脱水塔の運転圧力は０．１〜１．７ｋｇ／ｃｍ２Ｇあり、運転圧力の異なる二つの脱水塔を用いて、第２脱水塔の凝縮器が第１脱水塔の再沸器としての役割を果たすことを特徴とするフタル酸化合物の製造工程において酸化反応の時反応器で排出される排出物から水を分離して酢酸を回収する方法。
【国際調査報告】
2014528938.tif 000008
2014528938.tif 000009
2014528938.tif 000010
2014528938.tif 000011