(57)【要約】【課題】この発明は、粗製芳香族カルボン酸結晶から高純度芳香族カルボン酸結晶を製造する際に固液分離した脱水ケーキを、低温に乾燥させることを目的とする。【解決手段】乾燥装置に供給される温度が９０〜１００℃である脱水ケーキを、上記乾燥装置において、乾燥ガスで流動化させることにより、上記脱水ケーキの付着母液を上記乾燥ガスに同伴させて除去し、得られる高純度芳香族カルボン酸結晶の温度が７０〜１００℃になるように乾燥させる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族アルキル化合物を酸化して得られた粗製芳香族カルボン酸結晶を水に溶解させ、この粗製芳香族カルボン酸水溶液を触媒存在下で、水素と接触させて還元処理し、次いでこの還元処理液を晶析して生成したスラリーを固液分離し、得られた脱水ケーキから乾燥装置によって脱水ケーキの付着母液を除去することで高純度芳香族カルボン酸結晶を得る芳香族カルボン酸の製造方法において、
上記乾燥装置に供給される温度が９０〜１００℃である脱水ケーキを、上記乾燥装置で、乾燥ガスで流動化させることにより、上記付着母液を上記乾燥ガスに同伴させて除去し、得られる高純度芳香族カルボン酸結晶の温度が７０〜１００℃になるように乾燥させることを特徴とする、芳香族カルボン酸の製造方法。
【請求項２】
上記の得られる高純度芳香族カルボン酸結晶の温度が９０〜１００℃である、請求項１に記載の芳香族カルボン酸の製造方法。
【請求項３】
上記乾燥ガスが、プロセスガス、上記芳香族カルボン酸と反応しない不活性ガス、又は、それらの混合ガスである、請求項１又は２に記載の芳香族カルボン酸の製造方法。
【請求項４】
上記乾燥ガスの供給量が、上記芳香族カルボン酸の処理量１トンあたり、標準状態において１００〜１０００ｍ３  である、請求項１乃至３のいずれかに記載の芳香族カルボン酸の製造方法。
【請求項５】
上記乾燥装置から排出される乾燥装置排出ガスを、サイクロン装置を用いて、上記乾燥装置排出ガスに同伴される結晶物を、上記乾燥装置に回収することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の芳香族カルボン酸の製造方法。
【請求項６】
上記乾燥装置から排出される乾燥装置排出ガスを、スクラビング処理し、上記乾燥装置排出ガスに同伴される結晶物を含んだ回収スラリーを、上記の粗製芳香族カルボン酸を水に溶解させる工程及び／又はスラリーを固液分離する工程に回収することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の芳香族カルボン酸の製造方法。
【請求項７】
上記サイクロン装置から排出されるサイクロン排出ガスをスクラビング処理し、上記サイクロン排出ガスに同伴される結晶物を含んだ回収スラリーを、上記の粗製芳香族カルボン酸を水に溶解させる工程及び／又はスラリーを固液分離する工程に回収することを特徴とする、請求項５に記載の芳香族カルボン酸の製造方法。
【請求項８】
上記のスクラビング処理をされたガスに同伴される水分を除去した後、このガスの一部又は全部を上記乾燥装置へ戻すことを特徴とする、請求項５乃至７のいずれかに記載の芳香族カルボン酸の製造方法。
【請求項９】
上記乾燥装置が流動乾燥機である、請求項１乃至８のいずれかに記載の芳香族カルボン酸の製造方法。
【請求項１０】
上記芳香族アルキル化合物がパラキシレンであり、上記芳香族カルボン酸がテレフタル酸である、請求項１乃至９のいずれかに記載の芳香族カルボン酸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、芳香族カルボン酸の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、芳香族カルボン酸の一種であるテレフタル酸の製造工程のうち、粗製テレフタル酸から高純度テレフタル酸を製造するにあたっては、図２に示す方法が行われている。まず、混合槽１で粗製テレフタル酸ａを、水ｂと混合して初期スラリーｃとし、この初期スラリーｃをポンプ２で昇圧後、予熱器３で加熱して完全溶解させる。この溶液ｄを水添反応器４にて水素で還元処理することにより、粗製テレフタル酸中の代表的な不純物である４−カルボキシベンズアルデヒドを、水溶性の高いパラトルイル酸に還元する。この還元処理液ｅを晶析槽５で放圧冷却させることでテレフタル酸を晶析させてスラリーｆとする。このスラリーｆを固液分離装置６を用いて分離母液ｊと脱水ケーキｇとに分離し、この脱水ケーキｇを乾燥装置７において、水の沸点である１００℃以上の操作温度で乾燥することにより、高温高純度テレフタル酸結晶ｈを得る。
【０００３】
ここで、乾燥装置７では、高純度テレフタル酸結晶となるケーキと接触する乾燥装置７の材料が高温のために腐食するのを防ぐことを目的として、１００℃以上となる部分を腐食しにくいニッケル基合金とする方法が、特許文献１に記載されている。
【０００４】
一方、高温で乾燥させた高温高純度テレフタル酸結晶ｈをそのまま包装しようとすると、包装用袋の耐熱限界を超えてしまうことがある。これに対し、特許文献２に示されるように、包装前に別途、流動状態にある高温高純度テレフタル酸結晶ｈを冷却装置８に通して冷却する方法が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１９３０４８号公報
【特許文献２】
ＷＯ９８／４５２３８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、乾燥装置７の１００℃以上となる部分を保護するために用いるニッケル基合金によっても腐食を完全には抑制できない上に、上記ニッケル基合金は高額である。さらに、冷却装置８を用いて高温の結晶を包装前に冷却するとなると、冷却のための新たな設備及び用役が必要となってしまうため、効率上問題がある。
【０００７】
そこでこの発明は、粗製芳香族カルボン酸結晶から高純度芳香族カルボン酸結晶を製造する際に固液分離した脱水ケーキを、低温に乾燥させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、乾燥装置に供給される温度が９０〜１００℃である脱水ケーキを、上記乾燥装置において、乾燥ガスで流動化させることにより、上記脱水ケーキの付着母液を上記乾燥ガスに同伴させて除去し、得られる高純度芳香族カルボン酸結晶の温度が７０〜１００℃になるように乾燥させることによって、上記の課題を達成したのである。
【０００９】
上記脱水ケーキを上記乾燥ガスで流動化させることで、有効な乾燥面積が増大し、上記脱水ケーキが含む水分はほとんど表面蒸発の形で乾燥され、水の沸点である１００℃未満の低温で、上記脱水ケーキが含む水分を乾燥させることが可能となる。これにより、乾燥後に包装を行う前に別途、冷却装置を設ける必要がなくなる。さらには、乾燥装置内で高純度芳香族カルボン酸結晶となるケーキが必要以上に高温になることもなくなり、乾燥装置の耐熱耐腐食対策にかかる費用を低減できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明について詳細に説明する。
この発明にかかる芳香族カルボン酸の製造方法は、芳香族アルキル化合物を酸化して得られた粗製芳香族カルボン酸を水に溶解させ、上記粗製芳香族カルボン酸結晶水溶液を白金族金属の触媒存在下で、水素と接触させて還元処理し、この処理液を晶析させてスラリーとし、上記スラリー中の結晶を、固液分離装置により分離して、得られた脱水ケーキを乾燥機により乾燥させて高純度芳香族カルボン酸結晶を製造する方法である。ここで、製造すべき上記芳香族カルボン酸がテレフタル酸であるとき、用いる上記芳香族アルキル化合物はパラキシレンである。
【００１１】
そして上記脱水ケーキを、乾燥ガスで流動化させることにより、水の沸点である１００℃未満の低温で、上記脱水ケーキに付着している水をこの乾燥ガスに同伴させて取り除くことができる。
【００１２】
粗製芳香族カルボン酸から高純度芳香族カルボン酸を製造する工程は、図１に示すような手順を採用する。
まず、混合槽１１で粗製芳香族カルボン酸Ａを水Ｂと混合して初期スラリーＣとし、この初期スラリーＣをポンプ１２で昇圧後、予熱器１３で加熱して完全溶解させる。得られた溶液Ｄを水添反応器１４において水素と接触させて、粗製芳香族カルボン酸が含有する酸化中間体を還元することにより、粗製芳香族カルボン酸を精製処理する。この酸化中間体とは、上記芳香族アルキル化合物を酸化させて上記芳香族カルボン酸を生成する際の中間物質であり、たとえば上記の芳香族カルボン酸がテレフタル酸である場合、主に４−カルボキシベンズアルデヒドであり、その還元物質は水溶性の高いパラトルイル酸である。
【００１３】
このように精製処理した還元処理液Ｅを、晶析槽１５において圧力を低下させて冷却することで、主に上記芳香族カルボン酸からなる結晶を晶析させ、スラリーＦとする。なお、晶析槽１５は一つのみであるよりも、直列に複数あって晶析を多段階的に行うことが好ましい。上記の水添反応器１４において上記酸化中間体を水溶性の高い成分に還元しているため、ここで晶析する上記結晶の大半が上記芳香族カルボン酸となるが、温度が低すぎると還元した物質が共晶するため、最終的な晶析温度は通常１２０〜１８０℃であることが望ましい。このスラリーＦを、固液分離装置１６を用いて、脱水ケーキＧと分離母液Ｊとに分離するが、ここで脱水ケーキＧは水洗され、常圧まで圧力低下している。一般に上記の固液分離装置１６には遠心分離機や濾過機が用いられ、その脱水ケーキＧの上記芳香族カルボン酸に対する含水率は１０〜２０重量％である。この脱水ケーキＧを乾燥装置１７で乾燥して、高純度芳香族カルボン酸結晶Ｉを得る。一般に、この高純度芳香族カルボン酸結晶Ｉの水分濃度は０．１重量％以下が求められる。
【００１４】
次に、上記の乾燥装置１７における脱水ケーキＧの乾燥方法について説明する。
乾燥装置１７は、乾燥ガスＫを送り込み脱水ケーキＧを乾燥させるものである。ここで、乾燥ガスとは、脱水ケーキＧに含まれる水分を同伴して除去するに際して、乾燥装置の操作温度において結露しないような湿度を有するガスであり、その同伴する水分量に応じてガスの供給量も配慮する必要がある。特に、乾燥装置１７内における、上記乾燥ガスＫの上流側では、水分を同伴する量が下流側に比べて多いので、結露しないように注意を要する。乾燥ガスＫに露点−４０℃のガスを用いる場合には、この乾燥ガスＫ供給量は脱水ケーキＧ中の上記芳香族カルボン酸１トンあたり、標準状態で１００〜１０００ｍ３  であることが望ましく、より望ましくは、３００〜８００ｍ３  である。なお、標準状態とは、気温０℃、気圧１ａｔｍの状態をいう。
【００１５】
上記のように、固液分離して得られる脱水ケーキＧは常圧まで圧力が低下しており、その温度は、常圧下における水の沸点１００℃に近い、９０〜１００℃であることが多い。この脱水ケーキＧを乾燥装置１７に供給して乾燥ガスＫで流動化させ、脱水ケーキＧの付着母液を乾燥ガスＫに同伴させて、脱水ケーキＧを乾燥させる。脱水ケーキＧを乾燥ガスＫで流動化させることで、有効な乾燥面積が増大され、脱水ケーキＧ中の水分はほとんど表面蒸発の形で気化されるので、乾燥装置１７内での処理ケーキの温度は１００℃未満を維持することが可能である。乾燥装置１７内で流動状態にある上記処理ケーキが乾燥される過程において、一時的に１００℃以上になることもありえるが、それでも乾燥装置１７が受ける腐食の頻度は、従来の乾燥機と比較すると、著しく低くなる。
【００１６】
また、乾燥ガスＫの温度は、上記処理ケーキの処理温度を維持できる範囲で任意に決定することができ、初期時点において１００℃以上であってもよい。さらに、脱水ケーキＧ乾燥のためには、間接的に水蒸気等の熱源を併用することが望ましい。この乾燥操作の結果、乾燥装置１７から得られる高純度芳香族カルボン酸結晶Ｉの温度は、７０〜１００℃であることが望ましく、９０〜１００℃であることがより望ましい。一方、温度が７０℃未満であると、冷却には有利となるが、低温であるために水の蒸発速度と蒸発量とが低下し、本来必要とする乾燥の効果が十分に得られなくなるおそれが出てくる。
【００１７】
上記の乾燥ガスＫは、プロセスガスか不活性ガス、又はそれらの混合ガスであることが望ましい。上記プロセスガスとは、上記芳香族アルキル化合物から上記粗製芳香族カルボン酸を製造する工程、上記粗製芳香族カルボン酸から上記高純度芳香族カルボン酸を製造する工程、及び、それらに付随する工程において発生するガスをいう。具体例としては、上記芳香族アルキル化合物を空気酸化するに際して発生する排ガスを処理したガス等が挙げられる。上記プロセスガスを用いると、別途ガスを用意することなく、安価に大量のガスを得ることができる。また、上記不活性ガスとは、上記芳香族カルボン酸と反応を起こさないガスのことをいい、例えば、窒素、空気、希ガス等が挙げられる。
【００１８】
上記の乾燥装置１７は、上記乾燥ガスＫによって上記脱水ケーキＧを流動状態にして乾燥させる装置であり、ムラなく効率的に乾燥の効果を得ることができる。このような乾燥装置としては、流動乾燥機があげられる。
【００１９】
乾燥装置１７で脱水ケーキＧを乾燥させた乾燥ガスＫは、蒸発した水分を同伴させて乾燥装置１７外へ乾燥装置排出ガスＬとして排出する。ただし、乾燥装置１７の乾燥ガスＫ供給量や装置内ガス流速、流動状態等によっては、乾燥装置排出ガスＬ中に、蒸発した水分だけではなく、上記芳香族カルボン酸の固形分である結晶物も含まれる場合がある。これらを廃棄してしまうと、工程全体での収率が低下してしまうため、出来る限り回収することが望ましい。
【００２０】
そこで、サイクロン１９により、乾燥装置排出ガスＬに含まれる上記芳香族カルボン酸である上記結晶物を気体分から分離し、乾燥装置１７内へ回収すると望ましい。
【００２１】
上記サイクロン１９では、遠心力を用いて、乾燥装置排出ガスＬ中に含まれる上記芳香族カルボン酸の上記結晶物を集め、沈降分離処理を行って、気体分であるサイクロン排出ガスＮから分離された、固形物Ｍを得る。
【００２２】
また別の方法として、スクラバー２０により、水を用いて乾燥装置排出ガスＬをスクラビング処理して、乾燥装置排出ガスＬに含まれる上記結晶物を、スクラバー排出ガスＰと分離し、回収スラリーＱとして回収すると望ましい。
【００２３】
さらに、スクラバー２０により、水を用いて、サイクロン排出ガスＮをスクラビング処理して、サイクロン１９では回収できずにサイクロン排出ガスＮ中に残存する上記結晶物を、スクラバー排出ガスＰと分離し、回収スラリーＱとして回収すると、回収処理がより徹底されてなお望ましい。
【００２４】
こうして得られた回収スラリーＱは、混合槽１１へ送って粗製芳香族カルボン酸Ａとともに再度水Ｂに溶解させてもよく、また固液分離装置１６へ送って脱水ケーキＧの水洗のための洗浄水に用いるとより望ましい。どちらの場合も、回収された上記芳香族カルボン酸等は高純度芳香族カルボン酸を製造する工程に戻ることになる。
【００２５】
また、スクラバー排出ガスＰは、乾燥装置１７とスクラバー２０とで水分を含有している。このスクラバー排出ガスＰからガス処理装置２１を用いて水分を除去し、上記の乾燥ガスＫと同様の条件を満たす湿度と温度とにした循環ガスＲとして、その一部又は全部を、乾燥装置１７において乾燥ガスＫとともに用いると、系外へ廃棄される排気量を低減させることができるので望ましい。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例によりこの発明を具体的に説明する。
【００２７】
（実施例１）
図３に示すステンレス製の流動モデル装置３１（内径４Ｂ×高さ２ｍ）を用いて、以下の流動乾燥テストを行った。
１，上記モデル装置３１に、テレフタル酸５ｋｇとそれに対して１６重量％の水分とからなるケーキを仕込んだ。
２，上記モデル装置に付帯されている電気ヒーター３３を起動して、上記ケーキを９５℃まで加熱した。
３，仕込んだ上記ケーキが９５℃になった時点で、電気ヒーター３３での加熱を止め、上記モデル装置３１の下部より、ガスヒーター３２で９５℃に予熱した乾燥窒素ガスＹを９．５Ｎｍ３  ／ｈの流速で供給し、上記ケーキの流動化を開始した（ガス空塔速度０．３５ｍ／ｓｅｃ）。なお、上記単位（Ｎｍ３  ）は標準状態における体積（ｍ３  ）を意味する。
４，流動化を開始して５分間隔で流動層中間部のサンプリング位置Ｚより採取したサンプルケーキの水分をカールフィッシャー分析装置（三菱化学（株）製：Ｋ・Ｆ−１００型）を用いて分析した。分析値が０．１重量％を目標にテストを実施した。
上記のテスト結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
2004315431.tif 000002
【００２９】
【発明の効果】
この発明によると、水の沸点である１００℃未満の低温で脱水ケーキを乾燥させて高純度芳香族カルボン酸結晶を得ることが可能となる。これにより、乾燥後に製品の包装を行う前に別途、冷却装置を設ける必要がなくなる。また、脱水ケーキを乾燥させるための乾燥装置にかかる腐食を抑制することができ、上記乾燥装置が必要とする使用材質の高級化等、耐腐食対策を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高純度芳香族カルボン酸の製造工程を示すフロー図
【図２】従来の高純度テレフタル酸の製造工程を示すフロー図
【図３】流動モデル装置の概要図
【符号の説明】
１，１１  混合槽
２，１２  ポンプ
３，１３  予熱器
４，１４  水添反応器
５，１５  晶析槽
６，１６  固液分離装置
７，１７  乾燥装置
８  冷却装置
１９  サイクロン
２０  スクラバー
２１  ガス処理装置
３１  流動モデル装置
３２  ガスヒーター
３３  電気ヒーター
Ａ  粗製芳香族カルボン酸
ａ  粗製テレフタル酸
Ｂ，ｂ  水
Ｃ，ｃ  初期スラリー
Ｄ，ｄ  溶液（不純物還元前）
Ｅ，ｅ  還元処理液
Ｆ，ｆ  スラリー
Ｇ，ｇ  脱水ケーキ
ｈ  高温高純度テレフタル酸結晶
Ｉ  高純度芳香族カルボン酸結晶
ｉ  低温高純度テレフタル酸
Ｊ，ｊ  分離母液
Ｋ  乾燥ガス
Ｌ  乾燥装置排出ガス
Ｍ  固形物
Ｎ  サイクロン排出ガス
Ｐ  スクラバー排出ガス
Ｑ  回収スラリー
Ｒ  循環ガス
Ｘ  テレフタル酸含有ケーキ
Ｙ  窒素ガス
Ｚ  サンプリング位置
【図１】
2004315431.tif 000003
【図２】
2004315431.tif 000004
【図３】
2004315431.tif 000005