精制对苯二甲酸的制造方法_5

文档序号:8495614阅读:来源:国知局
应溶剂的大量的溶剂醋酸 一起被回收。然后,因作为溶剂醋酸(回收醋酸)在氧化反应被循环使用,提取醋酸被回收。 同时,使醋酸含量在〇. 7质量%以下的提取残液(水相)从醋酸提取塔4A的下部分离而被 馏出。
[0094] 从醋酸提取塔4A溢流而被回收的醋酸提取液作为脱水蒸馏塔44的回流液被供给 至脱水蒸馏塔44的塔上部(共沸蒸馏区域),醋酸和提取剂被蒸馏分离。醋酸作为脱水蒸 馏塔44的塔底部塔底排出液被回收。在此,脱水蒸馏塔44中,为了提高醋酸的脱水机能, 使用和水共沸的共沸剂(有机溶剂),通过共沸蒸馏法进行醋酸的回收。为此,作为提取剂, 通过使用和水(氧化反应生成水)形成共沸组成的共沸剂,从脱水蒸馏塔44的塔顶部和水 共沸而馏出。因此,由共沸馏出的水和提取剂(共沸剂)而成的来自塔顶部的馏出蒸气通 过冷却冷凝器46被冷却冷凝而被导入油水分离槽47,被两相分离为水和油分(含有提取剂 的有机相)。然后,油水分离槽47中,作为上相的油分(有机相)被回收的提取剂(共沸 剂)再次作为逆流多级提取塔4A的提取剂被返回并循环。另外,被回收的提取剂成为脱水 蒸馏塔44的回流液。
[0095] 作为提取分离过程的醋酸提取塔4A,可例举多孔板式提取塔,脉动式多级提取塔, 附带搅拌机的多级提取塔,泡罩式多级提取塔,充填式提取塔等,其中优选以提取的塔板效 率高的脉动式多级提取塔,附带搅拌机的多级提取塔等。另外,考虑到精制对苯二甲酸的制 造的大规模化时,从醋酸提取塔4A的大型化的观点出发也优选以适宜大型化的静置方式 的多孔板式提取塔,泡罩式多级提取塔,充填式提取塔等。
[0096] 提取分离过程中,优选在脱水蒸馏塔44通过共沸蒸馏进行脱水的共沸剂和在提 取分离过程被使用的提取剂是同一个物质。另外,即使在提取剂和共沸剂不是同一物质的 情况下,通过脱水蒸馏塔44上部的馏出部沸点(共沸点)的不同,也可将各自分别分离回 收并循环使用。
[0097]另外,在脱水蒸馏塔44是二组分系蒸馏方式的蒸馏法的情况下,通过作为提取剂 使用和水形成共沸组成的有机溶剂,通过脱水蒸馏塔44的上部馏出部的设备改造,可容易 地转换为共沸蒸馏方式,可提升脱水效率。作为在醋酸的脱水蒸馏法中被使用的共沸剂,可 使用例如醋酸丁酯、醋酸异丁酯、醋酸丙酯、醋酸异丙酯等的醋酸酯类,以及,苯、甲苯、对二 甲苯、间二甲苯等的芳香族烃类等的有机溶剂。
[0098]在此,本发明人对将上述共沸剂作为提取剂使用,从醋酸含量约在5质量%~30 质量%的洗涤排出水提取醋酸,进行水分离,从醋酸提取液(有机相)回收醋酸的方法进行 了探讨。其结果,从此洗涤处理水,作为得到以0.7质量%以下(和醋酸-水系的二组分系 脱水蒸馏法同等的醋酸含量)含有醋酸含量的提取残液(水相)的方法,考虑使用大量的 提取剂,以新的提取剂来多阶段提取的多次提取方法。另外,也考虑使用适度量的提取剂, 进行逆流多级提取的有效率的提取方法。
[0099]这些当中,在后者的逆流多级提取方法中,连接混合提取槽来进行设置。然后,在 此连接混合提取槽中,洗涤排出水从槽的一端,提取剂从槽的另一端呈逆流连续地被供给。 各混合提取槽中多阶段重复混合-提取-相分离,进行提取处理,从洗涤排出水供给端的提 取槽的相分离区域上部溢流醋酸提取液(有机相),从另一端的提取槽(提取剂供给的提取 槽)的相分离区域下部(水相)得到醋酸在〇. 7质量%以下的提取残液。
[0100] 因此,在使用多级提取塔方式的图2的醋酸提取塔4A中,通过从塔顶部被供给的 洗涤排出水,和从塔底部被供给的提取剂(有机相)重复多阶段的逆流接触,水成分被分离 (降低)的醋酸提取液(有机相)从塔顶部被分离溢流。另一方面,从塔底部,醋酸含量降 低的由水相组成的提取残液(作为醋酸含量约为0.7质量%以下)流出。从塔顶部流出的 醋酸提取液被供给至脱水蒸馏塔44,从塔底部与成为氧化反应溶剂的大量的溶剂醋酸一起 回收醋酸(参照图1,图2中未图示)。另外,醋酸被分离的提取剂和水形成共沸组成从脱 水蒸馏塔44的上部浓缩部或者从塔顶部共沸而馏出,在冷却冷凝器46处的冷凝后,在油水 分离槽47中被相分离为有机相和水相。作为有机相被回收的共沸剂(提取剂)再次作为 醋酸回收塔4A中的提取剂从塔底部被供给并循环。
[0101] 从醋酸提取塔4A的塔底部的水相流出的提取残液被供给至溶剂醋酸回收工序的 溶剂回收塔48。然后,在溶剂回收塔48中,将溶解的少量提取剂(约1质量%以下)蒸馏 分离,得到的分离水从溶剂回收塔48的塔底部被排出。因此,洗涤排出水通过被供给至图 2所示的附设于溶剂醋酸回收工序的醋酸提取塔4A,将热能量的消费比以往更降低的同时 (即,不经由脱水蒸馏塔),可进行分离。
[0102]另外,来自醋酸提取塔4A的醋酸提取液被供给至脱水蒸馏塔44,在脱水蒸馏塔44 中水的分离是不必要的,提取剂(有机溶剂)和醋酸被分离。因此,从脱水蒸馏塔44的塔 底部,与氧化反应使用的大量的溶剂醋酸一起被提取的醋酸被回收。为此,提取剂与水(反 应生成水)形成共沸组成而被浓缩,从醋酸提取塔4A的塔顶部馏出,被冷却冷凝而导入油 水分离槽47后,如上所述地循环使用。如此,在比以往更降低能量消费的同时,从醋酸提取 液(水含量在1质量%以下)可进行醋酸以及提取剂的分离回收。
[0103] 在此,图3所示的,使用醋酸-醋酸异丁酯-水系统的液液平衡曲线图(A. Chafer et al.,Fluid Phase Equibria.271,76 -81(2008)),进行从醋酸水溶液将醋酸多级提取, 得到醋酸〇. 4质量%以下的提取残液的模拟提取。另外,醋酸异丁酯是在醋酸提取中醋酸 酯类的代表性的提取剂。详细说明虽在后述,基于此模拟,将醋酸浓度变化时的醋酸提取可 能的提取剂的量,理论塔板数,醋酸损失归总在后述的表1中。其结果,如在表1中所见到 的那样,可知,为了得到〇. 4质量%的醋酸含量的提取残液,在醋酸含量为30质量%的醋酸 水溶液中使用2质量倍以上的提取剂(醋酸异丁酯),在醋酸含量为20质量%的醋酸水溶 液中使用2. 5质量倍以上的提取剂,在醋酸含量为10质量%的醋酸水溶液中使用3质量倍 以上的提取剂,在醋酸含量为5质量%的醋酸水溶液中使用3质量倍以上的提取剂进行逆 流多级提取是必要的。
[0104] 另外,在从醋酸含量为5质量%~30质量%的醋酸水溶液提取醋酸的情况下,理 论塔板数越小,提取越容易。为此,如基于以下的表1的结果,则可以认为理论塔板数为最 小的试算例6,即,认为如使用5. 5质量倍(溶剂比)的提取剂,则以逆流多级提取方式特别 容易地提取醋酸是可能的。另外,从同样的观点出发,提取剂为4. 2质量倍(试算例2, 5, 10,14),任一理论塔板数都为5塔板左右,认为容易地提取醋酸是可能的。因此,为了作为 提取剂使用醋酸异丁酯,通过逆流多级提取方式提取洗涤排出水中的醋酸,考虑到洗涤排 出水的醋酸含量为5质量%~30质量%,判明使用至少2质量倍~3质量倍到至多5. 5质 量倍程度的提取剂来进行提取是有效果的。
[0105] 另一方面,对于醋酸含量(5质量%~30质量% )的各洗涤排出水,算出来自提取 残液(醋酸含量〇. 4质量%)的醋酸损失,醋酸含量为5质量%的洗涤排出水中损失率约为 7. 5% (以下的表1中的试算例1以及2),醋酸含量为10质量%的洗涤排出水中损失率约 为3. 5% (以下的表1中的试算例4~6),醋酸含量为20质量%的损失率约为1.5% (以 下的表1中的试算例8~10)。为此,洗涤排出水中的醋酸含量从5质量%至10质量%成 为2倍则醋酸损失会减半。而且,洗涤排出水的醋酸含量若为30质量%,则损失率则可降 低至约1% (以下的表1中的试算例11~14)。根据这些点,为了将来自洗涤排出水的醋 酸损失率抑制在至多5%以下,即,为使醋酸提取率在95%以上,在粗制对苯二甲酸结晶的 水洗涤中,洗涤排出水(图1的被回收至洗涤排出水贮槽3A的洗涤排出水)中的醋酸含量 在7. 5质量%以上是必要的。并且判明为使醋酸提取率为98. 5%程度,优选使洗涤排出水 的醋酸含量为20质量%。
[0106] 因此,根据醋酸提取模拟结果(表1),认为在提取分离过程中,优选提取剂相对于 洗涤排出水至少在3质量倍以上,洗涤排出水的醋酸含量为20质量%以上的情况则使用 2. 5质量倍以上,使用最大5. 5质量倍的量进行醋酸提取。另外,其醋酸提取率中,为得到 95%以上(醋酸损失率5%以下),使醋酸含量为7. 5质量%~30质量%的洗涤排出水从 分离洗涤过程供给提取分离过程即可。还有,为了得到98. 5%的醋酸提取率,以使洗涤排出 水的醋酸含量为20质量%的方式在分离洗涤过程调节洗涤水量,洗涤即可。
[0107] 为此,相对于在分离洗涤过程中,在得到实质上不含有醋酸的粗制对苯二甲酸的 水湿润结晶的同时,因洗涤水量降低而生成了含有高浓度的醋酸的洗涤排出水的特殊的过 滤洗涤方法(逆流压入置换洗涤法(专利文献3)),通过使用通用的过滤机(旋转式圆筒过 滤机,带式过滤机等)的洗涤方法(过滤洗涤法,悬浊洗涤法),以洗涤排出水的醋酸含量 为5质量%~30质量%,优选为7. 5质量%~30质量%的方式来调节,管理的洗涤方法, 降低了醋酸损失,成为可得到实质上不含有醋酸的粗制对苯二甲酸的结晶的方法。并且通 过采用可使新添加的洗涤水量为〇. 75质量倍,得到实质上不含有醋酸的粗制对苯二甲酸 的结晶的更容易的洗涤方法,使洗涤排出水的醋酸含量在20质量%以下成为可能。为此, 若进一步优选以醋酸含量7. 5质量%~20质量%的洗涤排出水来调节、管理洗涤方法,则 可成为降低醋酸损失的无干燥工艺。
[0108]在本发明的实施方式的无干燥工序中,从工业化促进的观点出发,使用从以往就 通用的固液分离器进行对苯二甲酸结晶的分离洗涤过程。在此,此分离洗涤过程中包括:包 括利用旋转式圆筒过滤机的悬浊洗涤的多级处理,包括利用带式过滤机的洗涤
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