(57)【要約】  本発明は、テレフタル酸の生産プロセスおよび該プロセスから生じる母液を精製するプロセスに関する。有用な化合物を母液から抽出することができ、そして精製された母液はプロセスで使用するために戻すことができる。有利には精製が他の精製法と比べて経済的利益を提供するように、母液精製法の特定のパラメ−ターが選択される。【選択図】図１
2015533381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純粋なテレフタル酸（ＰＴＡ）の生産中に形成される純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）の抽出プロセスであって：
ＰＰＭＬを、有機共沸剤を含んでなる溶液と合わせて混合物を形成すること、ここでＰＰＭＬの温度は有機共沸剤を含んでなる溶液の共沸温度より少なくとも約２０℃低い；
混合物を、残存する芳香族カルボン酸を含んでなる有機物流と水溶液流に分離すること；
有機物流を、蒸留搭からの流出物との熱交換を介して加熱して加熱された有機物流を形成すること；
水溶液流を、回収塔からの流出物との熱交換を介して加熱して加熱された水溶液流を形成すること；
加熱された有機物流を蒸留塔へ供給すること；および
少なくとも一部の加熱された水溶液流を回収塔へ供給すること
を含んでなる上記抽出プロセス。
【請求項２】
加熱された水溶液流の第二部分を蒸留塔へ供給することをさらに含んでなる請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
有機共沸剤が、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メチルブチルケトン、クロロベンゼン、エチルアミルエーテル、ブチルホルメート、ｎ−プロピルアセテート、イソプロピルアセテート、ｎ−ブチルアセテート、イソブチルアセテート、アミルアセテート、メチルアセテート、ｎ−ブチルプロピオネート、イソブチルプロピオネート、プロパノール、水およびそれらの混合物からなる群から選択される請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
ＰＰＭＬの温度が有機共沸剤を含んでなる溶液の共沸温度より少なくとも約２５℃低い請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
ＰＰＭＬの温度が約６０℃未満である請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
ＰＰＭＬの温度が約５０℃未満である請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
合わせる工程の前にＰＰＭＬ流を冷却することをさらに含んでなる請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
冷却後、しかし合わせる工程の前にＰＰＭＬ流を濾過してそれらから固体画分を回収することをさらに含んでなる請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
回収された固体画分をＰＴＡ生産に向けることをさらに含んでなる請求項８に記載のプロセス。
【請求項１０】
残存する芳香族カルボン酸を蒸留塔で酢酸へ抽出し、蒸留塔から残存する芳香族カルボン酸を含んでなる酢酸を取り出し、そして残存する芳香族カルボン酸を含んでなる酢酸をＰＴＡ生産に向けることにより、ＰＴＡ生産に再利用するために少なくとも一部の残存する芳香族カルボン酸を回収することをさらに含んでなる請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】
酢酸中のパラフェニレン化合物を酸化して粗テレフタル酸を与え、そして粗テレフタル酸を精製してＰＴＡ、および、水と残存する芳香族カルボン酸を含んでなる純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）を与えることにより純粋なテレフタル酸（ＰＴＡ）を生産するプロセスであって：
ＰＰＭＬを、有機共沸剤を含んでなる溶液と合わせて混合物を形成すること、ここでＰＰＭＬの温度は有機共沸剤を含んでなる溶液の共沸温度より少なくとも約２０℃低い；
ＰＰＭＬおよび有機共沸剤を含んでなる溶液の混合物を、残存する芳香族カルボン酸を含んでなる有機物流と水溶液流に分離すること；
有機物流を、第二蒸留塔に供給すること；および
水溶液流の少なくとも一部を回収塔へ供給すること
を含んでなる上記プロセス。
【請求項１２】
ＰＰＭＬの温度が、有機共沸剤を含んでなる溶液の共沸温度より少なくとも約２５℃低い請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１３】
ＰＰＭＬの温度が約６０℃未満である請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１４】
混合物の温度が約５０℃未満である請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１５】
合わせる工程の前にＰＰＭＬ流を冷却することをさらに含んでなる請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１６】
冷却後、しかし合わせる工程の前にＰＰＭＬ流を濾過してそれらから固体画分を回収することをさらに含んでなる請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１７】
回収された固体画分をＰＴＡ生産に向けることをさらに含んでなる請求項１６に記載のプロセス。
【請求項１８】
水溶液流を回収塔へ供給する前に、回収塔からの流出物との熱交換を介して水溶液流を加熱することをさらに含んでなる請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１９】
有機物流を蒸留塔へ供給する前に、蒸留搭からの流出物との熱交換を介して有機物流を加熱することをさらに含んでなる請求項１１に記載のプロセス。
【請求項２０】
純粋なテレフタル酸（ＰＴＭ）の生産中に形成される純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）を抽出するためのシステムであって：
ＰＰＭＬを含んでなる流れを有機共沸剤を含んでなる流れと混合するために適合した混合デバイス；
ＰＰＭＬの温度が、有機共沸剤を含んでなる流れの共沸温度より少なくとも約２０℃低いことを確実とするために、ＰＰＭＬ流を冷却するように適合した少なくとも一つの冷却デバイス；
有機共沸剤およびＰＰＭＬの混合物を有機物流および水溶液流に分けるために適合した分離デバイス；
有機物流を受け取り、そして酢酸含有流および有機共沸剤を含んでなる流れを排出するために適合した共沸蒸留塔；
酢酸含有流との熱交換を介して有機物流を加熱するために適合した熱交換器；
水溶液流を受け取り、そしてストリップした水溶液流を排出するために適合した回収塔：および
ストリップした水溶液流との熱交換を介して水溶液流を加熱するために適合した熱交換器、
を備えた上記システム。
【請求項２１】
混合デバイスがスタティックミキサーを備えている請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
冷却デバイスが、ＰＰＭＬ流を約６５℃未満の温度に冷却するために適合している請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
ＰＰＭＬ流からの個体画分を濾過するために適合した濾過デバイスをさらに備えている請求項２０に記載のシステム。
【請求項２４】
純粋なテレフタル酸（ＰＴＭ）の生産中に形成される純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）の抽出プロセスであって：
ＰＰＭＬを、有機共沸剤を含んでなる溶液と合わせて、混合物の共沸温度より少なくとも約２０℃低い温度を有する混合物を形成すること；
混合物を、残存する芳香族カルボン酸を含んでなる有機物流と水溶液流に分離すること；
有機物流を、蒸留搭からの流出物との熱交換を介して加熱して加熱された有機物流を形成すること；
水溶液流を、回収塔からの流出物との熱交換を介して加熱して加熱された水溶液流を形成すること；
加熱された有機物流を蒸留塔へ供給すること；および
少なくとも一部の加熱された水溶液流を回収塔へ供給すること
を含んでなる上記抽出プロセス。
【請求項２５】
酢酸中のパラフェニレン化合物を酸化して粗テレフタル酸を与え、そして粗テレフタル酸を精製してＰＴＡ、および、水と残存する芳香族カルボン酸を含んでなる純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）を与えることにより純粋なテレフタル酸（ＰＴＡ）を生産するプロセスであって：
ＰＰＭＬを、有機共沸剤を含んでなる溶液と合わせて、混合物の共沸温度より少なくとも約２０℃低い温度を有する混合物を形成すること；
ＰＰＭＬおよび有機共沸剤を含んでなる溶液の混合物を、残存する芳香族カルボン酸を含んでなる有機物流と水溶液流に分離すること；
有機物流を第二蒸留塔に供給すること；および
水溶液流の少なくとも一部を回収塔へ供給すること
を含んでなる上記プロセス。
【請求項２６】
純粋なテレフタル酸（ＰＴＡ）の生産中に形成される純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）を抽出するための改造システムであって：
第一の水溶液流から第一の有機共沸剤流を分離するために適合した第一の分離デバイス；
ＰＰＭＬを含んでなる流れを第一の有機共沸剤流と混合するために適合した混合デバイス；
ＰＰＭＬの温度が、第一の有機共沸剤を含んでなる流れの共沸温度より少なくとも約２０℃低いことが確実となるように、ＰＰＭＬ流を冷却するために適合した少なくとも一つの冷却デバイス；
第一の有機共沸剤およびＰＰＭＬの混合物を、第二の有機物流および第二の水溶液流に分離するために適合した分離デバイス；
第二の有機物流を受け取り、そして酢酸含有流および第一の有機共沸剤を含んでなる流れを排出するために適合した共沸蒸留塔；
酢酸含有流との熱交換を介して第二の有機物流を加熱するために適合した第一の熱交換器；
第二の水溶液流を受け取り、そしてストリップした水溶液流を排出するために適合した回収塔；および
ストリップした水溶液流との熱交換を介して第二の水溶液流を加熱するために適合した
第二の熱交換器、
を備えた上記システム。
【請求項２７】
純粋なテレフタル酸（ＰＴＡ）の生産中に形成される純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）を抽出するための改造システムであって：
第一の水溶液流から第一の有機共沸剤流を分離するために適合した第一の分離デバイス；
ＰＰＭＬを含んでなる流れを第一の有機共沸剤流と混合するために適合した混合デバイス；
ＰＰＭＬの温度が、第一の有機共沸剤を含んでなる流れの共沸温度より少なくとも約２０℃低いことが確実になるように、ＰＰＭＬ流を冷却するために適合した少なくとも一つの冷却デバイス；
第一の有機共沸剤およびＰＰＭＬの混合物を、第二の有機物流および第二の水溶液流に分離するために適合した分離デバイス；
第二の有機物流を受け取り、そして酢酸含有流および第一の有機共沸剤を含んでなる流れを排出するために適合した共沸蒸留塔；
第二の有機物流を加熱するために適合した第一の熱交換器；
第二の水溶液流を受け取り、そしてストリップした水溶液流を排出するために適合した回収塔；および
ストリップした水溶液流との熱交換を介して第二の水溶液流を加熱するために適合した第二の熱交換器、
を備えた上記システム。
【請求項２８】
第一の有機共沸剤がトルエン、キシレン、エチルベンゼン、メチルブチルケトン、クロロベンゼン、エチルアミルエーテル、ブチルホルメート、ｎ−プロピルアセテート、イソプロピルアセテート、ｎ−ブチルアセテート、イソブチルアセテート、アミルアセテート、メチルアセテート、ｎ−ブチルプロピオネート、イソブチルプロピオネート、プロパノール、水およびそれらの混合物からなる群から選択される請求項２６または２７に記載のシステム。
【請求項２９】
冷却デバイスがＰＰＭＬ流を約６５℃未満の温度に冷却することに適合した請求項２６または２７に記載のシステム。
【請求項３０】
混合デバイスがスタティックミキサーを備えている請求項２６または２７に記載のシステム。
【請求項３１】
ＰＰＭＬ流から固体画分を濾過するために適合した濾過デバイスをさらに備えている請求項２６または２７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロセス流から母液を回収そして精製する方法に関する。また本発明はそのような方法を実施するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）樹脂は、例えば飲料および食品の容器、熱成形での応用、テキスタイルおよびエンジニアリングレジンで広く生産され、そして使用されている。ＰＥＴはエチレングリコールおよびテレフタル酸（またはジメチルテレフタレート）から形成されるポリマーである。テレフタル酸（１，４−ベンゼンジカルボン酸）は一般に、反応物として使用するために合成されなければならない。ＰＥＴ生産の反応物として必要とされるテレフタル酸は、「精製されたテレフタル酸」（ＰＴＡ）として知られているテレフタル酸の形態であり、これは一般に９９．９７重量パーセントより多くのテレフタル酸、および２５ｐｐｍ未満の４−カルボキシベンズアルデヒド（４−ＣＢＡ）を含む。
【０００３】
工業的規模では、ＰＥＴ生産に使用するために適する精製されたテレフタル酸（ＰＴＡ）は、一般にパラキシレンの酸化に続く粗酸化産物の精製を含む二段階プロセスで調製される。最初にパラキシレンが酸化されて（例えば空気で）、例えば引用により本明細書に編入するＳａｆｆｅｒ  ｅｔ  ａｌ．への特許文献１に記載されているような粗テレフタル酸（ＣＴＡ）を与える。この酸化反応は一般に、脂肪族カルボン酸（例えば酢酸）を含んでなる溶媒中、および金属触媒（例えばコバルトまたはマンガン塩または化合物）の存在下で行われる。
【０００４】
この酸化反応により生成された粗テレフタル酸は、次いで精製されることになり、それというのも多くの場合、４−カルボキシベンズアルデヒド、ｐ−トルイル酸のような不純物、およびテレフタル酸に黄色味を付ける種々の着色された不純物を含むからである。ＣＴＡの精製は一般に、少なくとも一つの物理的手順（例えば結晶化、洗浄等）に加えて、少なくとも一つの化学変換が必要である。一つの通例の化学変換はＣＴＡの水素化であり、これはＣＴＡ中の主不純物の一つである４−カルボキシベンズアルデヒドを、より取り除き易いｐ−トルイル酸に変換することができる。すなわちＣＴＡは一般に水に溶解され、そして精製の第一工程として第ＶＩＩＩ族の貴金属水素化触媒（例えば担持白金またはパラジウム触媒）の存在下での水素化に供される。精製されたテレフタル酸は１もしくは複数の物理的手法により回収される。例えばＰＴＡは一般に水から生成物の結晶化を介して得られる。何故ならｐ−トルイル酸、酢酸を含む大部分の不純物、および少量のテレフタル酸が溶液に残るからである。ＰＴＡは濾過または遠心のような手段により回収でき、そして洗浄されて純粋な所望の物質を与えることができる。残る溶液は「純粋なプラント母液」（ｐｕｒｅ  ｐｌａｎｔ  ｍｏｔｈｅｒ  ｌｉｑｕｏｒ：ＰＰＭＬ）と呼ばれている。
【０００５】
精製されたテレフタル酸の生産後に残るこのＰＰＭＬは、一般にある濃度の不純物を含む。ＰＰＭＬは工業的規模で排水として放出するために処理することができるが、有利にはさらにテレフタル酸の生産に使用するために、精製し、そして再使用することができる。さらに不純物は一般に粗テレフタル酸を含み、これを回収し、そして精製することができ、ならびにテレフタル酸に容易に転化することができるｐ−トルイル酸も回収し、そして精製することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第２，８３３，８１６号明細書
【発明の概要】
【０００７】
これに関連して、ＰＰＭＬを処理するための既知の抽出法には特定の欠点がある。例えば通常、抽出に使用される抽出剤への水の溶解度が、システム内でかなりの水の再循環を生じ、これは望ましくない可能性がある。さらにプロセスの特定段階で固体の沈殿は、抽出の操作性に影響を及ぼす恐れがある。さらにそのような方法は、システム内で少量の不純物の再循環が増加し、これが生産プロセスの非効率性を導くことになり得る。ＰＰＭＬを精製し、そしてテレフタル酸、中間体および副産物をプロセスの別の場所で使用するために回収する追加の方法を提供することが有利となる。
【０００８】
本発明は、純粋なテレフタル酸（ＰＴＡ）を生産するためのプロセスを提供する。さらに本発明は、ＰＴＡの生産から生成される純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）の精製のためのシステムおよび方法を提供する。本発明は具体的には純粋なプラント母液溶媒抽出（ＰＰＭＬＳＸ）スキームに関する。本発明者は、この抽出プロセスの特定のパラメータの制御に関連する驚くべき経済的利点を見出した。
【０００９】
本発明の一つの観点では、純粋なテレフタル酸（ＰＴＭ）の生産中に形成される純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）流の抽出プロセスが提供され、このプロセスは、ＰＰＭＬを、有機共沸剤（ｅｎｔｒａｉｎｅｒ）を含んでなる流れと合わせて混合物を形成し、ここでＰＰＭＬの温度は有機共沸剤を含んでなる流れの共沸温度より少なくとも約２０℃低く；混合物を、残存する芳香族カルボン酸を含んでなる有機物流と水溶液流に分離し；有機物流を、蒸留搭からの流出物との熱交換を介して加熱して加熱された有機物流を形成し；水溶液流を、回収塔からの流出物との熱交換を介して加熱して加熱された水溶液流を形成し；加熱された有機物流を蒸留塔へ供給し；そして少なくとも一部の加熱された水溶液流を回収塔へ供給することを含んでなる。
【００１０】
別の観点では、酢酸中のパラフェニレン化合物を酸化して粗テレフタル酸を与え、そして粗テレフタル酸を精製してＰＴＡ、および水と残存する芳香族カルボン酸を含んでなる純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）を与えることにより純粋なテレフタル酸（ＰＴＡ）を生産するプロセスが提供され、このプロセスはＰＰＭＬを、有機共沸剤を含んでなる流れと合わせて混合物を形成し、ここでＰＰＭＬの温度は有機共沸剤を含む流れの共沸温度より少なくとも約２０℃低く；ＰＰＭＬおよび有機共沸剤を含んでなる溶液の混合物を、残存する芳香族カルボン酸を含んでなる有機物流と水溶液流に分離し；有機物流を蒸留塔に供給し；そして水溶液流の少なくとも一部を、回収塔へ供給することを含んでなる。
【００１１】
特定の態様では有機共沸剤が、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メチルブチルケトン、クロロベンゼン、エチルアミルエーテル、ブチルホルメート、ｎ−プロピルアセテート、イソプロピルアセテート、ｎ−ブチルアセテート、イソブチルアセテート、アミルアセテート、メチルアセテート、ｎ−ブチルプロピオネート、イソブチルプロピオネート、プロパノール、水およびそれらの混合物からなる群から選択される。幾つかの態様では、ＰＰＭＬの温度は有機共沸剤を含む流れの共沸温度より少なくとも約２５℃低い。例えば特定の態様では、混合物の温度は約７０℃未満、または約６５℃未満である。
【００１２】
このプロセスは様々な追加の工程を含んでなることができ、例えば一つの態様では、このプロセスはさらに水溶液流の第二部分を蒸留塔へ供給することを含んでなる。特定の態様では、このプロセスはさらに、合わせる工程の前にＰＰＭＬ流を冷却することを含んでなる。幾つかの態様では、プロセスはさらに冷却後、しかし合わせる工程の前にＰＰＭＬ流を濾過してそれから固体画分を回収することを含んでなり、回収された固体画分は場合
によってはＰＴＡ生産に向けることができる。
【００１３】
特定の態様では、プロセスはさらに残存する芳香族カルボン酸を蒸留塔で酢酸へ抽出し、蒸留塔から残存する芳香族カルボン酸を含んでなる酢酸を取り出し、そして残存する芳香族カルボン酸を含んでなる酢酸をＰＴＡ生産に向けることにより、ＰＴＡ生産に再利用するために少なくとも一部の残存する芳香族カルボン酸を回収することを含んでなることができる。
【００１４】
本発明の別の観点では、純粋なテレフタル酸（ＰＴＡ）の生産中に形成される純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）を抽出するためのシステムが提供され、このシステムは：ＰＰＭＬを含んでなる流れを、有機共沸剤を含んでなる流れと混合するために適合した混合デバイス；混合デバイス中のＰＰＭＬおよび有機共沸剤を含んでなる溶液の混合物の温度が、混合物の共沸温度より少なくとも約２０℃低いことを確実とするために、ＰＰＭＬ流を冷却するために適合した少なくとも一つの冷却デバイス、および有機共沸剤を含んでなる流れを冷却するように適合した少なくとも一つの冷却デバイス；有機共沸剤およびＰＰＭＬの混合物を有機物流および水溶液流に分けるために適合した分離デバイス；有機物流を受け取り、そして酢酸含有流および有機共沸剤を含んでなる流れを排出するために適合した共沸蒸留塔；酢酸含有流との熱交換を介して有機物流を加熱するために適合した熱交換器；水溶液流を受け取り、そしてストリップした水溶液流を排出するために適合した回収塔：およびストリップした水溶液流との熱交換を介して水溶液流を加熱するために適合した熱交換器を備えている。システムの具体的構成要素は、変動することができる。幾つかの態様では、混合デバイスがスタティックミキサーを備えている。システムはさらにＰＰＭＬ流から固体画分を濾過するために適合した濾過デバイスを備えることができる。
【００１５】
本発明のさらなる観点では、純粋なテレフタル酸（ＰＴＡ）の生産中に形成される純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）の抽出プロセスが提供され、そのプロセスは：ＰＰＭＬを有機共沸剤を含んでなる溶液と合わせて、混合物の共沸温度より少なくとも約２０℃低い温度を有する混合物を形成し；混合物を、残存する芳香族カルボン酸を含んでなる有機物流および水溶液流に分離し；有機物流を、蒸留搭からの流出物との熱交換を介して加熱して加熱された有機物流を形成し；水溶液流を、回収塔からの流出物との熱交換を介して加熱して加熱された水溶液流を形成し；加熱された有機物流を蒸留塔へ供給し；そして少なくとも一部の加熱された水溶液流を回収塔へ供給することを含んでなる。
【００１６】
本発明のさらに別の観点では、酢酸中のパラキシレン化合物を酸化して粗テレフタル酸、および水と残存する芳香族カルボン酸を含んでなる純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）を与えることにより純粋なテレフタル酸（ＰＴＡ）を生産するプロセスが提供され、このプロセスは、ＰＰＭＬを有機共沸剤を含んでなる溶液と合わせて、混合物の共沸温度より少なくとも約２０℃低い温度を有する混合物を形成し；ＰＰＭＬおよび有機共沸剤を含んでなる溶液の混合物を、残存する芳香族カルボン酸を含んでなる有機物流と水溶液流に分離し；有機物流を、第二蒸留塔に供給し；そして水溶液流の少なくとも一部を回収塔へ供給することを含んでなる。
【００１７】
さらに本発明のさらなる観点では、純粋なテレフタル酸（ＰＴＡ）の生産中に形成される純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）を抽出するための改造システムが提供され、このシステムは：第一の水溶液流から第一の有機共沸剤流を分離するために適合した第一の分離デバイス；ＰＰＭＬを含んでなる流れを第一の有機共沸剤流と混合するために適合した混合デバイス；混合デバイス中のＰＰＭＬおよび有機共沸剤を含んでなる溶液の混合物の温度が、混合物の共沸温度より少なくとも約２０℃低いことを確実とするために、ＰＰＭＬ流を冷却するために適合した少なくとも一つの冷却デバイス、および第一の有機共沸剤を含んでなる流れを冷却するために適合した冷却デバイス；第一の有機共沸剤およびＰＰＭＬ
の混合物を、第二の有機物流および第二の水溶液流に分離するために適合した第二の分離デバイス；第二の有機物流を受け取り、そして酢酸含有流および第一の有機共沸剤を含んでなる流れを排出するために適合した共沸蒸留塔；酢酸含有流との熱交換を介して第二の有機物流を加熱するために適合した熱交換器；第二の水溶液流を受け取り、そしてストリップした水溶液流を排出するために適合した回収塔；およびストリップした水溶液流との熱交換を介して第二の水溶液流を加熱するために適合した熱交換器を備えている。このシステムの具体的な構成要素は変動することができる。幾つかの態様では、混合デバイスはスタティックミキサーを備えている。システムはさらにＰＰＭＬ流から固体画分を濾過するために適合した濾過デバイスを備えることができる。この改造システムは既存のＰＴＡ生産施設に取り付けられるように設計されている。
【００１８】
さらに本発明の別の観点では、純粋なテレフタル酸（ＰＴＡ）の生産中に形成される純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）を抽出するための改造システムが提供され、このシステムは：第一の水溶液流から第一の有機共沸剤流を分離するために適合した第一の分離デバイス；ＰＰＭＬを含んでなる流れを第一の有機共沸剤流と混合するために適合した混合デバイス；混合デバイス中のＰＰＭＬおよび有機共沸剤を含んでなる溶液の混合物の温度が、混合物の共沸温度より少なくとも約２０℃低いことを確実とするために、ＰＰＭＬ流を冷却するために適合した少なくとも一つの冷却デバイス、および第一の有機共沸剤を含んでなる流れを冷却するために適合した冷却デバイス；第一の有機共沸剤およびＰＰＭＬの混合物を、第二の有機物流および第二の水溶液流に分離するために適合した第二の分離デバイス；第二の有機物流を受け取り、そして酢酸含有流および第一の有機共沸剤を含んでなる流れを排出するために適合した共沸蒸留塔；第二の有機物流を加熱するために適合した熱交換器；第二の水溶液流を受け取り、そしてストリップした水溶液流を排出するために適合した回収塔；およびストリップした水溶液流との熱交換を介して第二の水溶液流を加熱するために適合した熱交換器を備えている。このシステムの具体的な構成要素は変動することができる。幾つかの態様では、混合デバイスはスタティックミキサーを備えている。システムはさらにＰＰＭＬ流から固体画分を濾過するために適合した濾過デバイスを備えることができる。この改造システムは既存のＰＴＡ生産施設に取り付けられるように設計されている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
このように一般的用語で本発明を記載してきたが、これから添付の図面を参照にするが、これらは必ずしも正寸ではない。
【図１】ＰＴＡの生産から生じたＰＰＭＬの精製のための例示的システムの工程の概略プロセス図である。
【図２】本開示によるＰＰＭＬの精製のための例示的システムの工程の概略プロセス図であり、該ＰＰＭＬはＰＴＡの生産から生じている。
【図３】本開示によるＰＰＭＬの精製のための第一の代替改造例システムこの工程の概略プロセス図であり、該ＰＰＭＬはＰＴＡの生産から生じている。
【図４】本開示によるＰＰＭＬの精製のための第二の代替改造例システムの工程の概略プロセス図であり、該ＰＰＭＬはＰＴＡの生産から生じている。
【図５】ＰＰＭＬＳＸ水溶液流処理の工程の概略的プロセス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
発明の詳細な説明
本発明を添付の図面を参照にしてこれからより詳細に説明するが、これらの図面は本発明の全てではない幾つかの態様を示している。実際にこれらの発明は多くの異なる形態で具現することができ、そして本明細書に説明される態様に限定されないと解釈すべきである。むしろこれらの態様は、本開示が出願可能な法的要件を満たすように提供されている。全体を通して、同じ符号は同じ要素を指している。明細書および添付の特許請求の範囲に使用されているように、単数形“ａ”、“ａｎ”、“ｔｈｅ”には文脈が明らかに他を記載していない限り、複数形を含む。
【００２１】
簡単に述べると、本発明は精製されたテレフタル酸（ＰＴＡ）を生産するためのシステムおよび方法を提供する。より詳細には、本発明はＰＴＡの生産中に生じる純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）を精製するためのシステムおよび方法を提供する。特定の観点では、本発明は具体的には水溶液流（例えば反応中間体、副産物および溶媒）から有機成分を回収するために、純粋なプラント母液溶媒抽出（ＰＰＭＬＳＸ）スキームに関する。本発明者は、抽出プロセスの特定成分の温度制御に関連する驚くべき経済的利点を見出した。本発明は大部分が統合されたＰＴＡ生産プロセス（すなわち精製工程前に粗生成物を単離しない酸化および精製工程を含んでなるプロセス）に関して記載する。しかしこのプロセスは通常の二段階プロセスにも応用できることに留意されたい（すなわち酸化段階および精製段階を含んでなるプロセスであり、粗生成物が単離され、そして精製前に乾燥される）。
【００２２】
ＰＴＡの工業的生産は、一般にｐ−フェニレン化合物の液相酸化に始まり、粗（不純物を含む）テレフタル酸を与える。最もよく使用されているｐ−フェニレン化合物はパラキシレン（ｐ―キシレン）であるが、酸化に供されてフェニレンのパラ位にカルボキシル基を形成する置換基を有する任意のフェニレンを使用することができる。例えばフェニレン上の例となる置換基には、限定するわけではないが、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ホルミル、アセチルおよびそれらの組み合わせを含むことができる。置換基は同じでも異なってもよい。
【００２３】
酸化反応に使用する溶媒は変動してよいが、一般には酢酸を含んでなり、これは場合により水を含んでもよい。酸化反応は、酸素が利用可能な任意の条件下で行うことができる。例えば反応は空気中で行うことができ、ここで空気中の酸素が酸化剤として役立ち、および／または純粋な酸素が豊富な環境中（例えば全てが酸素の雰囲気、またはある濃度の酸素が加えられた不活性ガスの雰囲気）で行うことができる。遷移金属触媒、および場合により共触媒も一般に使用される。酸化触媒は変動することができ、そして幾つかの態様では、例えばＳａｆｆｅｒ  ｅｔ  ａｌ．への特許文献１（引用により本明細書に編入する）に記載されているような重金属塩または化合物（例えばコバルト、マンガン、鉄、クロム、および／またはニッケル含有化合物または塩、あるいはそれらの組み合わせ）を含んでなることができる。様々な共触媒および／または促進剤も加えることができ、それらには限定するわけではないが、臭素含有化合物、臭化物塩、ケトン（例えばブタノン、トリアセチルメタン、２，３−ペンタンジオン、メチルエチルケトン、アセチルアセトンまたはそれらの組み合わせ）、メタロポルフィリン、ジルコニウム塩、またはそれらの組み合わせがある。
【００２４】
酸化は一般には高温および／または高圧で行われる。一般に温度および圧は酸化反応が確実に進行するために十分でなければならないが、少なくとも溶媒の一部分が液相で確実に維持されなければならない。故に一般には酸化反応を高温かつ高圧の両方の条件下で行う必要がある。酸化反応に必要な温度は、触媒および任意の共触媒および／または促進剤の選択により変動することができる。特定の態様では、反応温度は約１６０℃から約２２０℃の範囲であるが、幾つかの態様では、温度を１６０℃未満に維持していても酸化生成物を得ることができる。
【００２５】
酸化反応後、反応混合物は一般に冷却される（例えば混合物を１もしくは複数の結晶化ユニットへ圧を下げて移すことにより）。生じた混合物は一般にスラリーを含んでなり、そこから粗テレフタル酸を単離することができる。粗テレフタル酸を単離するための手段は変動することができ、そして濾過、遠心を含んでなり、かつまたは固相および液相の分離のための他の適切な手段を含んでなることができる。固相は一般に新鮮な水および／または酢酸で洗浄されて、粗テレフタル酸の単離された結晶を与える。液相（一般には水、酢酸、メチルアセテート、および種々の他の成分を含んでなる）は、幾つかの態様では酢酸が水および他の低沸点成分から分離されるように処理される。例えば幾つかの態様では、液相の一部を気化させ、そして蒸気は蒸留装置に送られる（例えばこれは共沸蒸留を受けることができる）。一般に共沸蒸留は酢酸を水から分離するために効果的方法となることができ、そして有機共沸剤の存在下で行われる。典型的には共沸蒸留装置内で、主に酢酸を含んでなる塔底生成物が形成する（これは幾つかの態様では、酸化反応に再利用される）。塔頂生成物は有機共沸剤、水およびメチルアセテートを含んでなることができ、そして引き続き冷却されて凝縮物を形成する。
【００２６】
次に粗テレフタル酸を精製して、ポリ（エチレンテレフタレート）の生産に使用するために適するＰＴＡを与える。一般にこの段階で粗テレフタル酸の中に様々な不純物が存在する。例えば４−カルボキシベンズアルデヒドは、最も多い混入物の一つであり、ならびに粗フタル酸にある程度の色を付ける化合物がある。ＣＴＡの精製には一般に、少なくとも一つの物理的手順（例えば結晶化、洗浄等）に加えて、少なくとも一つの化学変換が必要である。化学変換には様々なプロセス、限定するわけではないが接触水素化処理、触媒処理、酸化処理および／または再結晶化を含む種々のプロセスを含むことができる。工業的に、最も一般に使用される化学変換は水素化であり、これはＣＴＡ中の主要な不純物の一つである４−カルボキシベンズアルデヒドを、除去し易いｐ−トルイル酸に変換することができる。
【００２７】
様々な水素化条件を本発明に従い使用することができる。ＣＴＡは一般に溶媒（例えば水）に溶解される。幾つかの態様では、加熱および／または加圧がＣＴＡを水に溶解するために必要である。次いで第ＶＩＩＩ族の貴金属水素化触媒（例えば白金、パラジウム、ルテニウムまたはロジウム触媒）または別の種類の触媒（例えばニッケル触媒）の存在下で水素化に供される。触媒は均一または不均一触媒であることができ、そして非担持状態で提供されることができ、またはこの目的に適する任意の種類の材料に担持され得る。例えば粗テレフタル酸生成物の精製に使用される不均一触媒は、不活性炭素支持体上に白金および／またはパラジウムを含む担持貴金属触媒でよい。支持体材料は一般に多孔性材料であり、それらには限定するわけではないが、活性炭／炭、石英粉末またはそれらの組み合わせを含む。水素源は一般に水素ガスであるが、これも変動することができる。水素化プロセスは特定の場合には大気圧および周囲温度で起こり、工業的規模については熱および／または圧がかけられることが多い。例えば特定の態様では、温度は約２００℃〜約３７４℃、例えば約２５０℃以上である。圧は一般に、ＣＴＡ溶液を液体状態で維持するために十分である（例えば約５０〜約１００気圧）。ＣＴＡの水素化を行うために必要な水素の量は、一般に溶解した不純物を減らすために必要な量を越える。水素化は例えば加圧容器、水素生成器またはプラグフロー反応槽内で生じることができ、あるいはフロー式水素化により完了することができ、ここで溶解したＣＴＡが水素の存在下で固定床触媒を通過する。
【００２８】
精製されたテレフタル酸は、１もしくは複数の物理的手法により回収される。例えばｐ−トルイル酸、酢酸、および少量のテレフタル酸を含むほとんどの混入物が溶液中に残るので、ＰＴＡは一般に溶液（例えば水）から生成物の結晶化を介して得られる。すなわち幾つかの態様では、混合物は１もしくは複数の結晶化および圧力解除（これは一般に混合
物を冷却し、そして幾らかの水を蒸発させ、ＰＴＡ結晶のスラリーを与える）に通される。ＰＴＡは濾過および／または遠心、洗浄のような手段により回収され、そして乾燥されて純粋な所望の材料を与えることができる。残りの溶液は純粋なプラント母液（ＰＰＭＬ）として知られている。このＰＴＡとＰＰＭＬの分離が行われる温度は、変動することができるが、典型的には約７０℃〜約１６０℃の範囲である（例えば約１００℃以上）。
【００２９】
ＰＰＭＬは一般に水を、幾らかの含量のｐ−トルイル酸、酢酸、および少量の不純物を含むテレフタル酸と一緒に含んでなる。またＰＰＭＬは安息香酸および他の中間体および副産物も含んでなることができる。本発明に従い、ＰＰＭＬは図１および２に例示するようなプロセスにより精製され、ここで同じ識別は同じ構成要素または流れを指す。図１，２，３および４におけるプロセススキームは、本発明を限定することを意図せずに、それらが本出願で記載されるような工程および特徴を使用できる例示的システムを表す。簡単に説明すると、幾つかの態様ではＰＰＭＬは、それらから芳香族カルボン酸（例えばｐ−トルイル酸および安息香酸）を抽出するために、共沸形成剤と接触させる。共沸形成剤は種々の形態をとることができ、そして様々な起源から提供され得る。共沸形成剤は、粗テレフタル酸を生成するためにパラキシレンの酸化反応後に得られる液相の蒸留に使用される有機共沸剤を含んでなることができる。
【００３０】
最初に図１を参照にして、“ＯＲ”は一般的に上に記載したようなパラキシレンの酸化反応を表す。そのような反応の他の考察も、例えばＯｈｋａｓｈｉ  ｅｔ  ａｌ．への米国特許第５，７０５，６８２号；およびＰａｒｔｅｎへの米国特許第６，１４３，９２６号および米国特許第６，１５０，５５３号に提供され、それぞれ引用により本明細書に編入する。流れＢは酸化反応中に形成された塔頂凝縮物、ならびに酸化反応および固体の粗テレフタル酸除去後に得られる液体および蒸気相を表す。このように流れＢは主に水および酢酸を含んでなる（液体および／または蒸気状態で）。主要成分は一般に酢酸であり（例えば少なくとも約５０容量％）、そして流れの残りは一般に水であるが、少量（例えば約５％未満、約２％未満）の有機成分（例えばメチルアセテート）も流れＢに存在し得る。液体および／または蒸気を含む流れＢは蒸留塔３０で有機共沸剤と接触させられる。共沸剤は変動できるが、酢酸と水の混合溶液の共沸蒸留に適する物質が有利である。例えば特定の態様では、共沸剤はトルエン、キシレン、エチルベンゼン、メチルブチルケトン、クロロベンゼン、エチルアミルエーテル、ブチルホルメート、ｎ−プロピルアセテート、イソプロピルアセテート、ｎ−ブチルアセテート、イソブチルアセテート、アミルアセテート、メチルアセテート、ｎ−ブチルプロピオネート、ジイソブチルプロピオネート、プロパノール、水またはこれらのまたは他の共沸剤の任意の２以上の組み合わせを含んでなる。塔３０は例えば段塔または充填塔であることができる。酢酸から水を分離するための共沸蒸留プロセスの一般的考察は、例えばＰａｒｔｅｎ  ｅｔ  ａｌ．への米国特許第５，９８０，６９６号に提供され、この文献は引用により本明細書に編入する。
【００３１】
塔３０内では、有機共沸剤が使用されて酢酸と水を分離する。酢酸含有相は流れＧおよびＪとして塔の底から取り出すことができる。一般に流れＧは約９５％の酢酸および約５％の水を含み、そして有意な量の共沸剤を含まない。流れＧはリボイラー６０を通って塔３０に再循環される。一般に流れＪも約９５％の酢酸を含み、そしてこの流れは酸化プロセスＯＲへと再循環される。幾つかの態様では、流れＪは酸化プロセスＯＲでも使用することができるカルボン酸（例えばｐ−トルイル酸、安息香酸等）をさらに含むことができる。
【００３２】
塔３０内で生成された蒸気相は一般に有機共沸剤、ならびに水およびメチルアセテートを含んでなる。メチルアセテートは、幾つかの態様では、塔３０内での共沸分離を妨害する可能性があるので、塔３０から除去することが有利である。蒸気相は流れＣとして蒸留塔から取り出すことができる。この流れは、凝縮器４０内で凝縮されて復水流Ｄを提供す
ることができる。復水流Ｄは一般に有機共沸剤を含んでなり、そしてさらに水を含むことができ、これは混合物から除去するか、または復水流Ｄの成分として維持することができる。復水流Ｄの温度は変動することができるが、例示する態様では復水流Ｄは約６０℃から約１００℃の間であり、例えば約７０℃から約９０℃の間、約７５℃から約８２℃の間（例えば特定の態様では、約７８℃または約８０℃）である。凝縮物の温度は復水流Ｄの組成に幾分依存して変動することになる点に留意されたい（例えば使用する具体的な共沸剤）。
【００３３】
本発明の特定の態様では、ＰＰＭＬ流Ａがミキサー１０内で流れＤと接触するようなる。流れＡ対流れＤの重量比は変動することができ、そして他の成分も所望によりミキサーに加えることができる（例えば追加の共沸剤または水）。特定の態様では、流れＤ対流れＡの比は約１：１〜約５：１（例えば約１．７：１〜約２．１：１）である。ミキサー１０の性質は変動することができ、特定の態様では、抽出塔、スタティックミキサー、動的ミキサー（例えば撹拌ミキサー）、ポンプまたはシェーカーを備えることができる。
【００３４】
流れＡと流れＤで生じた混合物は、混合流Ｅとしてミキサー１０から出て、そしてデカンター２０に通される。デカンターは、水溶液流Ｋから有機物（例えば高濃度共沸剤）流Ｆの分離を提供することができる任意の構成要素であることができる。本開示に従い特定の有利な態様では、単一のデカンターを使用することができ、これはシステムの資本コストを下げ、そして共沸剤の加水分解の程度を下げる。特定の態様では、ＰＰＭＬ流Ａにもともと存在する特定の有機混入物（例えばｐ−トルイル酸、安息香酸等）を有機相へ抽出し、すなわち有機物流Ｆを介して取り出す。特定の態様では、メチルアセテート（蒸留塔３０からの流れＣにもともと存在する）が水溶液流Ｋへ分配される。
【００３５】
有機物流Ｆは蒸留塔３０へ導かれる。図面は蒸留塔の中央で流れＦの導入を示しているが、これに限定されることを意図していない。流れＦは蒸留塔の上部、中間または底に入ることができ、またはその間の任意の段階に入ることができる。流れＦを介した特定の有機成分の導入により、蒸留塔３０から出る流れＣおよび流れＪの組成が影響を受け得ることに留意されたい。一般に幾つかの態様では、流れＦを介して蒸留塔に入る有機成分の大部分は酢酸相に保持され、そして流れＪを介して塔３０から取り出される。
【００３６】
水溶液流Ｋは、水をプロセス内で再使用できるように（例えばＣＴＡの精製で）、他の目的に再循環できるように、または廃水として捨てることができるように処理することができる。幾つかの態様では、水溶液流Ｋに存在する可能性がある望ましくないメチルアセテートを、特定の態様では水相Ｋを回収塔７０（これは残存する有機物を取り除くように設計されている）に通すことにより、ＰＰＭＬ抽出の水相から取り除くことができる。少量の有機相（例えば有機共沸剤を含む）も流れＫに存在することができ、そして幾つかの態様では、そのように残存する有機物も回収塔７０を介して取り出せることに留意されたい。一般に幾つかの態様では、水相から有機物の除去は、水溶液流Ｋと塔７０に入る流れＭとして示される蒸気との接触を介して達成される。あるいは塔７０のリボイラーを、流れＭの代わりに使用することができる。有機成分を効果的に取り除くために、処置すべき流れは一般に約４０℃〜約１４０℃（６０℃〜１００℃を含み、例えば約９５℃）に加熱されるべきである。清澄化された水は塔、たとえば塔の底で流れＬを介して出ることができる。この水相の全て、または一部は、幾つかの態様では再使用されることができる（例えばＣＴＡ精製工程に直接再循環されるか、または更なる処理後に再循環される）。回収塔７０はさらに凝縮器５０を装備することができ、これは蒸気パージおよび液体生成物で還流物（ａ  ｒｅｆｌｕｘ）を塔頂に戻す。
【００３７】
本発明に従い、特定の経済的利点は図１のシステムに流れＡが入る前に、ＰＰＭＬの冷却および濾過を介して達成される。本発明による一つの例示的システムを図２に示し、こ
れは特定の追加の構成要素を備えている。本発明を図２に従い説明するが、これは本発明を図２の具体的構成要素を備えたシステムに限定することを意図するものではないことに留意されたい。システムは図２に具体的に説明するものより多くの、または少ない要素を含むことができるが、それでも本明細書で同定され、そして記載する発明の概念から利益を享受する。すなわち本明細書で検討するようなシステムに対する改善の一つ、または２以上の組み合わせを単一のシステムで実施でき、そして本開示により包含する。
【００３８】
図２を具体的に参照して、本発明のシステムおよび方法において流れＡの抽出は、これまで最も効率的と考えられていた温度より低い温度で行うことが有利である。例えば幾つかの態様では、流れＡを流れＤと合わせて、混合物の共沸温度より少なくとも約２０℃低い温度を有する混合物を形成することが有利である。混合物の温度は変動することができ、そして特定の態様では、混合物の共沸温度より少なくとも約２５℃または少なくとも約３０℃低い温度でよい。この温度は例えば流れＡまたは流れＤを、これらの流れを合わせる前に冷却することにより達成することができる。
【００３９】
特定の態様では、流れＡは流れＤの温度よりもかなり低い温度でミキサー１０に入ることが有利である。ＰＴＡの精製後にＰＴＡとＰＰＭＬの抽出および分離が一般に高温で行われると仮定すると、そのような態様では一般にＰＰＭＬはＰＴＡの回収後に冷却されなければならない。例えば幾つかの態様では、流れＡは流れＤの温度より少なくとも約２０℃低い温度である（例えば少なくとも約３０℃低い）。特定の態様では、流れＡの温度は約４５℃から約７０℃の間、約４８℃から約６５℃の間、または約５０℃から約６０℃の間である。幾つかの態様では、流れＡの温度は約６５℃未満、約６０℃未満、約５５℃未満、約５０℃未満、または約４５℃未満である。
【００４０】
（流れＡまたは流れＤの）冷却法は変動することができ、例えば特定の態様では、流れは冷却水（例えば約７５℃未満の温度の水）との熱交換を介して冷却することができる。方法が冷却流Ａを含んでなる場合、冷却された流れＡはミキサー１０中で共沸形成剤と接触するようになる前に濾過されることが有利である。この濾過プロセスは、幾つかの態様では、ＰＴＡ生産プロセスに再循環され得る固体を提供することができる。特定の態様では、この濾過工程は例えば蒸留塔および／または熱交換器の汚れを減らすことにより、システムの効率を上げることができる。
【００４１】
本発明に従い１０中の混合物の温度が下がると、ＰＰＭＬの抽出は一般に必要とされる温度より低温で行うことができる。その結果、有利なことに共沸剤の加水分解速度が下がり、そして共沸剤中の水の溶解性が下がり、これはリボイラー６０の熱の必要量（ｈｅａｔ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ）を下げることを導くことができる。さらに抽出は下がった温度（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）で行われるので、特定の態様では、液／液界面での固体沈殿または成長（ｂｕｉｌｄｕｐ）の可能性は、界面の温度が飽和水相の温度より確実に高くなることにより下げられる。
【００４２】
１０中の混合物のより低い温度、したがって混合された流れＥのより低い温度により、本発明に従いデカンター２０を一般に必要とされるより低い温度で操作することができる。すなわち特定の態様では、有機物流Ｆおよび水溶液流Ｋの両方が一般に観察される温度より低温である。
【００４３】
前述に加えて、システム中に１もしくは複数の熱交換器を提供することにより、特定の態様ではさらなる経済的利点を与えることができる。例えば特定の経済的効率が熱交換器２５を介して導入される。図２に示すように、塔３０を出る熱い酢酸流Ｊ１は熱交換器２５を通過した後に酸化反応に戻される。デカンター２０を出る有機物流Ｆ１も熱交換器２５を通過するので、酢酸流Ｊ１からの熱が有機物流Ｆ１へと移された後、塔３０に入る。このように有機物流Ｆ２は、デカンター２０を出る時の温度より上がった温度で塔３０に
入る。
【００４４】
別の例では、特定の態様において熱交換器６５の導入によりさらなる経済的効率を提供することができる。図２に示すように、回収塔７０から出る加熱された流出水Ｌ１は、デカンター２０を出る水溶液流Ｋ１との熱交換の関係で熱交換器６５を通過することができる。このように熱交換器６５を出る水溶液流Ｋ２は、かなり上がった温度で塔７０に送達されると考えることができる。様々な態様では、流れＫ２が水性の液相および／または蒸気相を含むことができるように、流れＫ２の温度は変動することができる。上がった温度（ｉｃｒｅａｓｅｄ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）での流れＫ２の供給は、有機成分を効率的に取り除くために塔７０に導入されなければならない（流れＭを介する）蒸気の量を有意に下げることができる点で有利となる。
【００４５】
驚くことに、本発明の特定の観点において、ＰＰＭＬの抽出温度が下がると（ＰＰＭＬと共沸形成剤の混合物の共沸温度より十分に低い温度）、復水流Ｄの温度に匹敵する温度でＰＰＭＬがシステムにもたらされるプロセスに比べて、必要な全体的熱エネルギーの減少をもたらす。この減少は図２で具体的に説明する熱統合を採用する態様で強化することができる。
【００４６】
例えば図２による態様では、流れＡが５０℃の温度で入ると、リボイラーの負荷は流れＡが７０℃の温度で入る類似のプロセスよりも一般に低い（１ＭＭ    ｋｔＡ（年間１，０００，０００トン）のＰＴＡプラントについて、約２メガワット少ない）。さらにこの態様に従い、ＰＰＭＬ流の初期の冷却および濾過で、冷却され濾過された流れＡを与え、ＰＰＭＬ流が濾過前に冷却されなかった場合よりも多量の固体の単離をこの流れから生じるので、芳香族カルボン酸の回収を上げることができる。理論に拘束されることは意図しないが、ＰＰＭＬ中の特定化合物の溶解性は下がった温度で低下し、そしてそのような低下した溶解性が単離される固体の増加の理由となり得ると考えられる。そのような利点は以下で考察する実験で提供される実施例でより明白となる。
【００４７】
本発明の別の例の改造システムを、図３および４に示し、これらは特定の追加構成要素を備えている。本発明のこのような代替的態様は、図３および４に従い記載するが、本発明は図３および４の具体的構成要素を備えたシステムに限定されないことに留意されたい。システムは図３および４で説明するより多いか、または少ない要素を含むことができるが、それでも本明細書に同定され、そして記載される本発明の概念からの利益を享受する。すなわち本明細書で検討するシステムに対する１つ、または２以上の改善の組み合わせは、単一のシステムに実施することができ、そして本開示に包含される。
【００４８】
具体的に図３および４を参照にして、本発明のシステムおよび方法では、流れＡの抽出は、以前に最も効率的であると考えられた温度より低い温度で有利に行われる。例えば幾つかの態様では、流れＡを流れＤ２と合わせて、混合物の共沸温度より少なくとも約２０℃低い温度を有する混合物を形成する。混合物の温度は変動でき、そして特定の態様では、混合物の共沸温度より少なくとも約２５℃または少なくとも約３０℃低い温度でよい。この温度は例えばこれらの流れを合わせる前に流れＡまたは流れＤ２を冷却することにより達成できる。
【００４９】
特定の態様では、流れＤ１をデカンター２０ａに供給した後、流れＡと混合する。デカンター２０ａは、水溶液流Ｋ３から有機物（例えば高濃度の共沸剤）流Ｄ２の分離を提供できる任意の構成要素であることができる。ＰＰＭＬ流Ａはミキサー１０で流れＤ２と接触するようになる。生じた流れＡと流れＤ２との混合物は、混合した流れＥとしてミキサー１０を出て、そしてデカンター２０ｂに入る。デカンター２０ｂは水溶液流Ｋ１から有機物（例えば高濃度の共沸剤）流Ｆ１の分離のために装備され得る任意の構成要素である
ことができる。特定の態様では、Ｋ３およびＫ１を合わせて共通の水溶液流Ｋ４を形成することができる。特定の態様では、ＰＰＭＬ流Ａにもともと存在する特定の有機混入物（例えばｐ−トルイル酸、安息香酸等）を有機相に抽出し、すなわち有機物流Ｆ１を介して取り出す。本発明の他の態様のように、流れＡは、流れＤ２の温度より有意に低くなる温度でミキサー１０に入ることが有利である。ＰＴＡの精製後のＰＴＡおよびＰＰＭＬの抽出および分離が一般に高温で行われることを仮定すると、そのような態様でＰＰＭＬは一般にＰＴＡの回収後に冷却されなければならない。例えば特定の態様では、流れＡは流れＤ２の温度よりも少なくとも約２０℃低い温度である（例えば少なくとも約３０℃低い）。特定の態様では、流れＡの温度は約４５℃から約７０℃の間、約４８℃から約６５℃の間、または約５０℃から約６０℃の間である。幾つかの態様では、流れＡの温度は約６５℃未満、約６０℃未満、約５５℃未満、約５０℃未満、または約４５℃未満である。
【００５０】
（流れＡまたはＤ２の）冷却法は変動することができ、例えば特定の態様では、流れは冷却水（例えば約７５℃未満の温度の水）との熱交換を介して冷却され得る。方法が冷却システムＡを備える場合、冷却された流れＡは濾過されてからミキサー１０内で共沸形成剤と接触するようになることが有利である。この濾過プロセスは幾つかの態様では、ＰＴＡ生産プロセスに再循環できる固体を提供することができる。特定の態様では、この濾過工程は例えば蒸留塔および／または熱交換器の汚れを減らすことにより、システムに上昇した効率をもたらす。
【００５１】
本発明に従いミキサー１０の下がった温度を仮定すると、ＰＰＭＬの抽出は一般に必要な温度より低い温度で行うことができる。その結果、共沸剤の加水分解の速度が有利に下がり、そして共沸剤中の水の溶解度が下がり、これはリボイラー６０の熱の必要量の低下を導くことができる。さらに抽出は下がった温度で行われるので、特定の態様では液／液界面での固体沈殿または成長の可能性は、界面の温度が飽和水相の温度より確実に高くなることにより下げられる。
【００５２】
１０内の混合物のより低い温度、したがって混合された流れＥのより低い温度により、本発明に従いデカンター２０ｂを一般に必要な温度より低い温度で操作することができる。このように特定の態様では、有機物流Ｆ１および水溶液流Ｋ１の両方が一般に観察されるより低い温度である。
【００５３】
前述に加えて、特定の態様では、１もしくは複数の熱交換器をシステムに装備することによりさらに経済的利益を享受することができる。例えば特定の経済的効率が熱交換器２５を介して導入される。図３に示すように、塔３０を出る熱い酢酸流Ｊ１は熱交換器２５を通過した後に酸化反応に戻される。デカンター２０ｂを出る有機物流Ｆ１も熱交換器２５を通過するので、酢酸流Ｊ１からの熱は有機物流Ｆ１へと移された後、塔３０に入る。このように有機物流Ｆ２は、デカンター２０を出た時の温度より上がった温度で塔３０に入る。
【００５４】
別の例では、特定の態様において熱交換器６５の導入によりさらなる経済的効率を提供することができる。図３および４に示すように、回収塔７０から出る加熱された流出水Ｌ１は、水溶液流の一つ、好ましくは合わせた水溶液流Ｋ４との熱交換の関係で熱交換器６５を通過することができる。このように熱交換器６５を出る水溶液流Ｋ２は、かなり上がった温度で塔７０に送達されることができる。様々な態様で、流れＫ２が水性の液相および／または蒸気相を含むことができるように、流れＫ２の温度は変動することができる。上がった温度での流れＫ２の供給は、有機成分を効率的に取り除くために塔７０に導入されなければならない（流れＭを介する）蒸気の量を有意に下げることができる点で有利となる。
【００５５】
上記のシステムは水溶液流の処理も含むことができるので（図５）、生じた水溶液流Ｌ２はＰＴＡプラントに再循環して戻すことができる（例えば引用により全部、本明細書に編入する米国特許出願第６１／８２５，１３５号を参照にされたい）。流れＬ２はＰＴＡプラントに再循環する前に除去される必要がある可溶性の有機酸および金属塩、ならびに懸濁された有機酸固体を含む。とりわけ高濃度の溶解した酸により、流れＬ２の純粋な逆浸透圧法は実行できない。したがって流れＬ２にはＲＯに先立つ（ｐｒｅ−ＲＯ）プロセス工程が必要となり、それで通例のＲＯプロセスが水溶液流を処理するために使用できるようになる。
【００５６】
ここで流れＬ２は中和器１００に入り、ここで流れがアルカリと接触してｐＨ調整流を形成し、可溶性の金属塩を不溶性の化合物に転換し、そして可溶性および不溶性の両方の有機酸を対応する酸の塩に転換する。アルカリは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウムおよびそれらの混合物であることができる。溶解した、または懸濁したカルボン酸（例えば酢酸、テレフタル酸、ＣＢＡ、ｐ−トルイル酸、安息香酸）は、それらのそれぞれの塩に転換される。例えば水酸化ナトリウムがアルカリとして使用されたならば、酢酸は酢酸ナトリウムに転換される。溶解した金属（例えばコバルト、マンガン）は金属水酸化物に転換され、そして水溶液流中に沈殿する。アルカリの濃度は、５００〜２０００ｐｐｍのアルカリ濃度に達するために十分であることが必要である。中和器１００は、流れＬ２とアルカリとの間に十分な接触をもたらす任意のデバイスであることができる。例えば対流洗浄機、重力送り（ｇｒａｖｉｔｙ  ｆｅｅｄ）デカンター（例えばＬ２がアルカリ溶液を垂直に通過する場合）、スタティックミキサー、スパージャーを使用することができる。
【００５７】
次いでｐＨ調整流は、不溶性金属化合物および残る不溶性成分を除去するために限外濾過ユニットを含む濾過ユニット１２０を通過する。濾過ユニットに入る前に、流れを場合により集水タンク１１０に保持することができる。好適である限外濾過ユニットは、約０．１ミクロンの孔サイズを持つ１もしくは複数の限外濾過膜（例えばＫＭＳ  ＨＦＭＴＭ−１８０）を含む。限外濾過した流れは約０．０５ｐｐｍ未満の溶解した金属（例えばコバルトおよびマンガン）を処理した流れに含む。限外濾過した流れは少なくとも一つの逆浸透圧ユニット１３０を通過して、有機塩を除去し、そしてｐＨのバランスをとる。第二のＲＯユニット１４０は、さらに流れを清澄化するために使用してもよい。ＲＯユニットから出る鉱物を除去した水は、ＰＴＡプラント全体の他のプロセスで使用することができる。そのようなプロセスには、粗テレフタル酸の結晶化、結晶の水洗、テレフタル酸の精製、溶媒回収、蒸留、分離および蒸気生成がある。さらに鉱物を除去した水流は、廃水処理プラントで下流の処理をするために、標準的な廃水処理流に導入することができる。
【実施例】
【００５８】
本明細書に提供する実験データは、図１および２に説明される態様に基づいている。これらの態様に基づくコンピューターモデリングデータも提供される。すべての実施例で、必要な温度は共沸剤としてｎ−プロピルアセテートの使用に基づく。
【実施例１】
【００５９】
７０℃でのＰＰＭＬ；熱統合は適用せず
図１に関連してここに記載する抽出法は、７０℃の温度の流れＡを７８℃の温度で凝縮物Ｄと接触させる場合を調査した。混合後、有機物流および水溶液流がデカントされる。有機物流Ｆは７４℃の温度であり、そして蒸留塔３０に還流される。水溶液流Ｋは７４℃の温度であり、そして塔７０に直接供給される。蒸気流Ｍを塔に供給して水溶液流から確実に有機化合物を取り除く。
【実施例２】
【００６０】
７０℃でのＰＰＭＬ；熱統合を適用
図２に関連してここに記載する抽出法は、７０℃の温度の流れＡを７８℃の温度の凝縮物Ｄと接触させる場合を調査した。混合後、有機物流および水溶液流がデカントされる。有機物流Ｆ１は７４℃の温度であり、そして１１９℃の温度の酢酸流Ｊ１と熱交換関係で熱交換器２５に通される。熱交換器２５から出る加熱された有機物流Ｆ２は、蒸留塔３０内で再使用するために十分に加熱されて７８℃の好適温度に達する。水溶液流Ｋ１は７４℃の温度であり、そして回収塔７０を出る熱い水流Ｌ１（これは約１０５℃の温度である）と熱交換の関係で熱交換器６５の通過を介して加熱される（例えば９５℃に）。熱交換器を出る加熱された水溶液流Ｋ２はこのように十分に加熱されて、塔７０内の有機成分の除去を可能とし、これで蒸気流Ｍにより必要な負荷（ｄｕｔｙ）を下げる。熱交換器６５の低温末端を出る廃水流Ｌ２は、同時に８３℃の温度に冷却される。
【実施例３】
【００６１】
５０℃でのＰＰＭＬ；熱統合を適用
抽出法は、流れＡを５０℃の温度でミキサー１０に提供することを除いて、実施例２で上に記載した条件下で調査した。この下げた温度により、有機物流Ｆ１および水溶液流Ｋ１はそれぞれ６５℃の温度でデカンター２０を出る。ここでも熱交換器２５を通る有機物流Ｆ１の通過が、蒸留塔３０内で再使用するために所望の温度（すなわち約７８℃）の加熱された有機物流Ｆ２を提供する。同様に熱交換器６５を通る水溶液流Ｋ１の通過は、塔７０内の有機成分の経済的除去を可能とするために、十分な温度に加熱された水溶液流Ｋ２を提供し、そしてこれで蒸気流Ｍにより必要とされる負荷を下げる。
【００６２】
実施例１−３からのモデリングの結果を以下に提供する表にまとめる。モデリングはＡｓｐｅｎ  Ｐｌｕｓ  ２００６．５モデリングソフトウェアを使用して行った。モデリングデータは以下の仮定に基づく：システムは１４０ｔｅ／ｈ  ＰＴＡプラント内で使用され、生成する蒸気の値は、余剰蒸気を使用するために運び出すことができ（例えば発電するために蒸気タービンへ）、そして＄１００／ＭＷｈの電力価格を得ることができるという仮定に基づく。熱交換器２５は、１０℃に指定した最小温度法（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ａｐｐｒｏａｃｈ  ｏｆ  １０℃  ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ）で、簡便法を使用したＨｅａｔＸブロックを用いてモデル化した。熱交換器６５は、８℃に指定した最小温度法で簡便法を使用したＨｅａｔＸブロックを用いてモデル化した。リボイラー６０への蒸気は１２２．５ｋＷｅ／Ｔｅの蒸気を生じることができ、同時に塔７０へのより低圧蒸気は１００．２ｋＷ／Ｔｅの蒸気を生じることができると予想した。全蒸留領域のエネルギーコストは、リボイラー６０および塔７０で必要な蒸気の値を指す。
【００６３】
【表１】
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【００６４】
モデル化データは、実施例３のリボイラー負荷が、実施例１および２の両方と比べて有意に低下したことを示す。理論に拘束されることは意図しないが、この驚くべき結果は、
デカンターの低下した温度により実施例３の流れの組成が異なるからであると考えられる。各実施例２および３で塔７０に必要な蒸気流は、熱回収をしない例である実施例１で必要とされるよりも有意に低い。同様に実施例２および３で熱回収を含めると、実施例１に比べて全エネルギーコストに有意な低下を示した。さらに実施例３で低下したＰＰＭＬ導入温度の効果を加えると、実施例２と比べてもさらに有意な全エネルギーコストの低減が提供された。
【００６５】
本発明の多くの修飾および他の態様が、前述の記載に示された教示の利点を有する本発明が関与する分野の当業者には想定されるだろう。したがって本発明は開示された具体的態様に限定されず、そして修飾および他の態様も添付の特許請求の範囲に含まれることを意図していると解釈される。本明細書では特別な用語を使用するが、それらは包括的および説明的意味で使用するだけであり、限定を目的とするものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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