(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無水フタル酸すなわちＰＳＡを含有した粒子群からなる流動床を備えた冷却器内でガス流の冷却及び前記ＰＳＡの凝固により流動床が間接的に冷却される、ガス流内で蒸気状に含有したＰＳＡを分離する方法において、
ＰＳＡ蒸気を含有したガス流が冷却器の下位領域に配置された垂直管を通って上方に導入され、
この垂直管が上位開口端を持ち、これら垂直管及び開口端は、下方から流動化ガスが供給される２０〜９０℃の温度範囲の間接冷却流動床によって囲まれ、その際流動床での懸濁密度が３００〜７００ｋｇ／ｍ３の範囲にあり、前記垂直管内に流動床を形成せず、
流動床の粒子群は、流動床から垂直管の開口端を経由したＰＳＡ蒸気を含有したガス流に連続的に接触されて、ガス流から垂直管より上及び冷却器の流動床上方に配置された補整室に運ばれ、その際ガス流内に含有されたＰＳＡ蒸気が冷却及び凝固され、凝固されたＰＳＡが少なくとも部分的に補整室から流動床に落下し、
前記ガスが補整室及び冷却器から導出され、ＰＳＡを含有した粒子群が流動床から流出されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記垂直管の開口端近傍の流動床から１Ｎｍ３ガス当たり１０〜５０ｋｇの固形物がＰＳＡを含有したガス流に導入されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ＰＳＡ蒸気を含有したガス流は、冷却器の垂直管に導入する前に、一段又は多段式で間接的に冷却されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記冷却器から導出されたガスは、固形物の分離後少なくとも部分的に流動化ガスとして流動床に導かれることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記流動床の少なくとも８０重量％の粒子群は、１ｍｍ以下の粒径を持つことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記空気は流動化ガスとして流動床に導入されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記ＰＳＡ蒸気を含有したガス流は、冷却のために最初間接的な熱交換器を通って、その後冷却器の垂直管に導入され、その際間接的に熱交換器から流動的にＰＳＡが流出されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記流動床に補助粒子群が含まれることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＳＡを含有した粒子群からなる流動床が含まれる冷却器内でガス流の冷却及びＰＳＡの凝固により流動床が間接的に冷却される、ガス流内に蒸気状に含有された無水フタル酸（ＰＳＡ）を分離する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような方法は、ＧＢ−Ａ−９８  ８０８４号から公知である。この方法では、ＰＳＡ含有ガス流が冷却流動床の下位領域に導入される。しかしながら同時に、ガスが大規模な気泡の形態で流動床に強制的に導かれ、その際気泡が非常に安定に振る舞う。気泡は、気泡内に含有されたＰＳＡ蒸気及び流動床のかなり冷却された固形粒子間の強力な伝熱を防止する。それ故ＰＳＡ蒸気の冷却は、不完全になり、経験によれば、多くても５０％のＰＳＡ蒸気が流動床で凝縮されることのみが達成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＰＳＡがガス流から高効率で分離されるように、間接的に冷却された流動床の手段によってＰＳＡ蒸気を含有したガス流を強力に冷却する基礎となす課題にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、課題は、ＰＳＡ蒸気を含有したガス流が冷却器の下位領域に配置された垂直管を通って上方に導入され、垂直管が上位開口端を持ち、垂直管及びそれの開口端が２０〜９０℃の温度範囲にあり、下方から流動化ガスが供給される間接的に冷却された流動床によって形成され、その際流動床での懸濁密度が３００〜７００ｋｇ／ｍ３の範囲にあり、垂直管内に流動床を持たず、流動床の粒子群が流動床から垂直管の開口端を経由するＰＳＡ蒸気を含有したガス流に連続的に接触されて、ガス流から管より上及び冷却器の流動床上方に配置された補整室に運ばれ、その際ガス流内に含有されたＰＳＡ蒸気が冷却及び凝固され、その際凝固されたＰＳＡが少なくとも部分的に補整室から流動床に落下し、ガスが補整室及び冷却器から導出され、ＰＳＡを含有した粒子群が流動床から流出されることによって達成される。
【０００５】
本発明に従う方法によって、冷却器内で９０％以上の初期ＰＳＡ蒸気が冷却及び凝固される。通常、垂直管の開口端近傍の流動床から１Ｎｍ３ガス当たり１０〜５０ｋｇの固形物がＰＳＡを含有したガス流に導入される。補整室及び垂直管の開口端より直上の領域も流動床から独立している。これらの領域には、流動床内では回避できないが、気泡が発生できない程度のかなり少量の固形物のみがそこに配置されている。
【０００６】
流動床は、補助粒子群なしで動作させる場合、少なくとも８０重量％の粒子群が１ｍｍ以下の粒径からなる時に有利である。かなり微粒状の粒子群は、良好な流動性を持ち、高い伝熱係数を有する流動床内で間接的に冷却することができる。
【０００７】
流動床の流動化のためには、種々のガスを使用することができる。最適には、冷却器から流出された、少なくとも部分的に脱塵されたガス又は空気又はこれら両ガスの混合物が使用される。
【０００８】
ＰＳＡ蒸気を含有したガス流は、通常空気を有するオルトキシレン又はナフタリンからなるＰＳＡの触媒的発生のための反応器から来る。この公知な方法で発生されるＰＳＡ蒸気を含有したガス流は、最終冷却のために垂直管に導入する前に、最初廃熱ボイラー内で一段又は多段式で間接的に冷却することができる。凝縮なしの及び固体ＰＳＡの発生なしの前冷却は、最終冷却での熱汚染を減少させたい時に、有利にできる。
【０００９】
この技術の冷却器は、本発明による方法によってＰＳＡ蒸気の凝固のために使用されるように、ＥＰ−Ｂ−０４６７４４１号に記述される。この冷却器は、特に鉛鉱の製錬からの排ガスの冷却のために形成され、その際ガス浄化が環境保護の上記全ての要件に適合される。今、基本的に公知な冷却器は、蒸気状に供給されるかなり大量のＰＳＡを凝固させることが発見された。
【００１０】
垂直管を囲む冷却器内の流動床の構成のためには、補助粒子群なしで動作でき、又はこのような補助粒子群例えば約０．０５〜１ｍｍの粒子を有する砂と共に動作させることができる。冷却された流動床において、ＰＳＡが補助粒子群上に凝縮され、これらと共に流出される。流動床の外側には、生のＰＳＡが補助粒子群から、例えば溶解によって分離され、補助粒子群が再び流動床に環流することができる。補助粒子群なしで動作させる時には、この剥離ステップが省略される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本方法の実施例は、図面を参照して説明される。図面は本方法の概略フロー図を示す。
【００１２】
本来公知な方法では、導管（２）内に供給されるナフタリン又はオルトキシレン及び空気の混合物からなる管状反応器（１）内で、ＰＳＡが約３００〜５００℃の温度で触媒的に発生される。ＰＳＡ蒸気を含有したガス流は、反応器１内の反応生成物として出現し、導管（３）を経て第１の冷却が実行される廃熱ボイラー（４）に流れる。その時、ＰＳＡがまだ凝縮されていない。その後ＰＳＡ含有ガス流は、通常１５０〜２５０℃の温度で導管（５）及び（５ｂ）を通り、開口された弁（６）及び導管（７）を通って最終冷却器（９）に流れる。この方法の変形例では、弁（８）が閉じている。
【００１３】
冷却器（９）は、中央下位領域に垂直管（１０）、その脇にガス分配器（１１）及びその下に流動化ガス用の分配室（１２）を持っている。管（１０）を囲んだリング状の隙間には、冷却流体が熱除去のために貫流する冷却要素（１４）が形成される。冷却流体として例えば水又は油が好適である。冷却器（９）において、ガス分配器（１１）上方のリング状の隙間にＰＳＡ含有粒子群からなる流動床（１３）が配置され、その際流動床がほんの僅か管（１０）の上位開口端（１０ａ）を通って外に漏れる。流動床の少なくとも８０重量％の粒子群は、多くとも１ｍｍ（即ち１ｍｍ以下の）の粒径範囲を持つ。ガス分配器（１１）を通って上方に流れる流動化ガスは、以前に導管（１６）を通って分配室（１２）に導かれる。この流動化ガスには、導管（１７）からの帰還されたガス又は送風機（１９）を通って吸引される導管（１８）からの空気或いは空気及び帰還されたガスの混合物いずれかを取り扱うことができる。
【００１４】
最終冷却器（９）において、流動床（１３）内の流動化ガスの無負荷速度が通常０．１〜０．６ｍ／秒の範囲にある。管（１０）内のガス速度が約２０〜５０ｍ／秒の範囲にあり、開口端（１０ａ）より上に配置される補整室（９ａ）において、有効ガス速度が約２〜３ｍ／秒である。流動化ガスの容量は、導管（７）のガス流の容量の１０〜３０％及び大抵１５〜２５％に達する。流動床（１３）内での懸濁密度は、３００〜７００ｋｇ／ｍ３及び大抵３５０〜６００ｋｇ／ｍ３の範囲にある。流動床（１３）は、管（１０）の開口端（１０ａ）の直ぐ上で終端する。流動床は補整室（９ａ）に配置されない。この方法においては、管（１０）内を上方に流れる１Ｎｍ３ガス当たり１０〜５０ｋｇの固形物がガス流に導入されることを保証する。流動床（１３）内で冷却された粒子群は、この方法で管（１０）を離れたガス流と混合され、ここから上方に補整室（９ａ）に運ばれ、これによってガス及び蒸気状ＰＳＡの迅速な強力な冷却を保証する。補整室（９ａ）内には、ガス−固形物−懸濁液が吹き込まれ、その際ガス速度がガス噴射部の拡大部を通って急速に低下する。同時に、固形物は、速度が減少し再び流動床（１３）に舞い落ちる。最適には、簡略化のため図面に考慮されなかったが、冷却器（９）の内壁、補整室（９ａ）の領域以上にも冷却要素を形成することができる。
【００１５】
十分に冷却された粒子群を流動床（１３）に用意するためには、温度がそこで通常２０〜９０℃好ましくは５０〜８０℃に保持される。生成物として、導管（３０）を通ってＰＳＡ粒子群が冷却器（９）から流出される。これら粒子群は、その後例えばＤＥ−Ｃ−３５３８９１１号に記述されるように、通常本来公知な微細浄化器に供給される。補助粒子群例えば砂と共に動作させる時には、冷却された流動床内のこれら粒子が付着したＰＳＡによって拡大される。この粒子群は、導管（３０）に流出され、ＰＳＡが補助粒子群から、例えば溶解によって分離される。
【００１６】
固形物の確かな量を運ぶガスは、冷却器（９）の上位端部からチャンネル（２０）を通って分流され、最初分離サイクロン（２１）に導かれる。分離された固形物は、緩衝容器（２２）に達し、そこから導管（２３）及び計測機関（２４）を通って冷却器（９）に戻る。分離器（２１）を離れたガスは、導管（２５）を通って濾過器（２６）に流れ、その際分離された固形物が導管（２７）を通って緩衝容器（２２）に送られる。濾過器（２６）は、例えば管状又は電気集塵器である。脱塵されたガスは、導管（２８）に流出され、全部又は部分的に後燃え器（図示略）に導くことができる。通常、脱塵されたガスの分流が導管（１５）に分岐され、送風機（２９）及び導管（１７）を通って流動化ガスとして冷却器（９）に環流される。
【００１７】
本方法の変形例は、廃熱ボイラー（４）から来るＰＳＡ含有ガスが閉塞した弁（６）及び開口した弁（８）によって冷却器（３１）を通って導かれ、そこでＰＳＡの部分が凝縮されて液体で導管（３２）から流出されることにある。残差のＰＳＡ含有ガスは、その後導管（７ａ）及び（７）を通って最終冷却器（９）に導かれる。
【００１８】
実施例１
図１に対応する手順によって動作し、その際弁（６）が閉塞され弁（８）が開口されている。最終冷却器（９）は、１０ｍの全高、３ｍの流動床（１３）近傍での直径及び２ｍの管（１０）の分配器（１１）及び上位開口（１０ａ）間の高さを持っている。０．７ｍの直径を持つ管（１０）においては、ガス速度が４０ｍ／秒に達し、リング状の隙間（１３）内の流動化ガスの無負荷速度が０．３ｍ／秒に達する。流動床（１３）は、４５０ｋｇ／ｍ３の懸濁密度を持ち、ＰＳＡ粒子群の粒径が１ｍｍ以下にあり、平均値ｄ５０が０．３ｍｍに達する。この例は、補助粒子群なしの冷却器（９）で動作される。
【００１９】
１時間当たり、３９００ｋｇのオルトキシレンが管状反応器（１）内で５１６００ｋｇの空気と反応される。圧力は、１及び１．５バール間にあり、以下に提供されたデータは、部分的に推定している。表に述べたガスでは、Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ２及びＨ２Ｏを含有した混合物を取り扱う。
【００２０】
【表１】
0004054176.tif 000002
【００２１】
１時間当たり、導管（１８）内に２０００ｍ３の空気が供給され、導管（１７）内に６０００ｍ３の１００℃の水蒸気含有ガスが流れる。導管（２８）を通って、５０３００ｍ３の水蒸気含有ガスが本工程から除去される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却器内でガス流内の９０％以上のＰＳＡ蒸気が冷却及び凝固されて回収される。流動床では、気泡も発生できない程度のかなり少ない固形量が配置される。従って、気泡の発生による冷却効率の悪化を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本方法の概略フロー図を示す。
【符号の説明】
９    冷却器
１０    垂直管
１０ａ  開口端
１３    流動床
【図１】
0004054176.tif 000003