JP2000007608A - 芳香族カルボン酸の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小容量の給電設備を用いて少ない電力の使用
で、酸化反応を立ち上げることができ、しかも立ち上げ
後はエネルギーを回収して効率よく反応を行うことがで
きる芳香族カルボン酸の製造方法を得る。 【解決手段】 反応器１中で、アルキル芳香族化合物を
液相酸化して芳香族カルボン酸を製造する方法におい
て、凝縮器３で発生する水蒸気により回転力を得る蒸気
タービン４、電動機を兼用する発電機５、反応器１に空
気を供給する圧縮機６、および排ガスにより回転力を得
る膨張機７の回転軸を連結し、発電機５に給電して圧縮
機６を回転させ、その回転により加圧された空気を加熱
し、膨張機７で膨張させて回転力を得、加圧された空気
の一部を反応器１に供給して酸化反応を開始し、反応開
始後は排ガスを膨張機７に導入して回転力を得、発電機
への給電を停止するとともに発電を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルキル置換基ま
たは一部酸化したアルキル置換基を含有するアルキル芳
香族化合物を酸素含有ガスにより液相酸化して芳香族カ
ルボン酸を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】芳香族カルボン酸類は基礎化学品として
重要であり、特に芳香族ジカルボン酸は繊維、樹脂等の
原料として有用である。例えば、テレフタル酸はポリエ
ステル原料として、近年その需要が増大している。

【０００３】芳香族カルボン酸の製造方法としては、一
般に酸化反応器において、重金属化合物および臭素化合
物を触媒とし、酢酸等の低級脂肪族カルボン酸を含む反
応溶媒中で、メチル置換芳香族化合物を分子状酸素含有
ガスと接触させて液相酸化する方法が採用されている。
このような製造方法では、酸化反応器に、原料としてパ
ラキシレン等のアルキル置換芳香族化合物、溶媒の酢酸
および触媒の混合物、ならびに空気等の酸素含有ガスを
導入して酸化反応を行い、テレフタル酸等の芳香族カル
ボン酸を生成させている。

【０００４】このような酸化反応は発熱反応であるの
で、排ガス中のエネルギーを回収するために、酸化排ガ
スを加熱し、あるいはさらに燃焼させて膨張機（タービ
ン）に供給し、エネルギーを回収する方法が提案されて
いる（特開平８−１５５２２６５号、特表平９−５１１
２５３号）。膨張機は発電機および空気圧縮機と回転軸
を直結することにより、排ガスで発電機を回転させ電力
としてエネルギーを回収するほか、空気圧縮機を回転さ
せて酸素含有ガスの供給に利用している。

【０００５】このような方法では、運転開始に際しては
発電機を電動機として用い、発電機に電力供給して回転
させることにより空気圧縮機を回転させ、圧縮空気を酸
素含有ガスとして酸化反応器に供給して酸化反応を行
う。反応が進行して排ガスが排出されるようになると、
膨張機によりエネルギーが回収され、その回転力により
空気圧縮機および発電機が回転し、外部からの電力の供
給は不要になる。

【０００６】このように従来の方法では膨張機によりエ
ネルギーを回収して空気圧縮機および発電機を回転する
ことにより、低エネルギー、低コストで反応を行うこと
ができるが、運転開始時には電力を供給して立ち上げる
必要がある。ところが発電機に直結した空気圧縮機と膨
張機を回転させるためには相当量の電力を必要とし、そ
のために大型の給電設備が必要となる。このような大型
の給電設備は運転開始時のみに必要となるだけであり、
常時は使用しないため、投資効率が悪いという問題点が
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、小容
量の給電設備を用いて少ない電力の使用で、酸化反応を
立ち上げることができ、しかも立ち上げ後はエネルギー
を回収して効率よく反応を行うことができる芳香族カル
ボン酸の製造方法を得ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は次の芳香族カル
ボン酸の製造方法である。 （１） 反応器中で脂肪族カルボン酸を含む反応溶媒
中、酸化触媒の存在下、アルキル芳香族化合物を酸素含
有ガスで液相酸化して芳香族カルボン酸を製造する方法
において、電動機を兼用する発電機、反応器に酸素含有
ガスを供給する圧縮機、およびガス膨張により回転力を
得る膨張機の回転軸を連結し、電動機を兼用する発電機
に給電して圧縮機を回転させ、その回転により加圧され
た酸素含有ガスを加熱し、膨張機で膨張させて回転力を
得、圧縮機で加圧された酸素含有ガスの一部を反応器に
供給して酸化反応を開始し、反応開始後は排ガスを膨張
機に導入してエネルギーを回収し、発電機への給電を停
止するとともに発電を行い、加圧された酸素含有ガスの
反応器への供給量を順次多くして膨張機への供給を少な
くする芳香族カルボン酸の製造方法。 （２） 反応器から酸化排ガスを蒸留塔に導入して蒸留
を行い、反応溶媒を含む留分を反応器に還流するととも
に、蒸留塔から排出される排ガスを膨張機に導入してエ
ネルギー回収する上記（１）記載の方法。 （３） 蒸留塔から出る排ガスを凝縮器で冷却して凝縮
水を蒸留塔に還流させ、排ガスを膨張機に導入するとと
もに、新たに発生する水蒸気を蒸気タービンに導入して
エネルギー回収する上記（１）または（２）記載の方
法。 （４） 圧縮機で加圧した酸素含有ガスを燃焼器に導入
し、燃料を燃焼させて加熱し膨張機に導入する上記
（１）ないし（３）のいずれかに記載の方法。 （５） 圧縮器で加圧した酸素含有ガスを熱交換器で加
熱して膨張機に導入し、膨張機から出るガスを燃焼器で
燃焼させる上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の
方法。

【０００９】本発明の方法において芳香族カルボン酸を
製造するための酸化原料としては、アルキル置換基また
は一部酸化したアルキル置換基を有する芳香族化合物
（以下、単に酸化原料という場合がある）が使用でき
る。このような芳香族化合物は単環であっても、多環で
あってもよい。上記アルキル置換基としては、例えばメ
チル基、エチル基、ｎ−プロピル基およびイソプロピル
基等の炭素数１〜４のアルキル基をあげることができ
る。また一部酸化したアルキル基としては、例えばアル
デヒド基、アシル基、カルボキシル基およびヒドロキシ
アルキル基等をあげることができる。

【００１０】アルキル置換基を有する芳香族化合物、す
なわちアルキル置換芳香族炭化水素の具体的なものとし
ては、例えばｍ−ジイソプロピルベンゼン、ｐ−ジイソ
プロピルベンゼン、ｍ−シメン、ｐ−シメン、ｍ−キシ
レン、ｐ−キシレン、トリメチルベンゼン類およびテト
ラメチルベンゼン類等の炭素数１〜４のアルキル基を２
〜４個有するジもしくはポリアルキルベンゼン類；ジメ
チルナフタレン類、ジエチルナフタレン類およびジイソ
プロピルナフタレン類等の炭素数１〜４のアルキル基を
２〜４個有するジもしくはポリアルキルナフタレン類；
ジメチルビフェニル類等の炭素数１〜４のアルキル基を
２〜４個有するポリアルキルビフェニル類などをあげる
ことができる。

【００１１】また一部酸化したアルキル置換基を有する
芳香族化合物は、上記化合物におけるアルキル基が一部
酸化されて、前記アルデヒド基、アシル基、カルボキシ
ル基またはヒドロキシアルキル基等に酸化されている化
合物である。具体的なものとしては、例えば３−メチル
ベンズアルデヒド、４−メチルベンズアルデヒド、ｍ−
トルイル酸、ｐ−トルイル酸、３−ホルミル安息香酸、
４−ホルミル安息香酸および２−メチル−６−ホルミル
ナフタレン類等をあげることができる。これらは単独
で、または２種以上の混合物として用いられる。

【００１２】本発明の方法においては、重金属化合物お
よび臭素化合物が触媒として用いられるが、それらの化
合物としては次のようなものが例示される。すなわち、
重金属化合物における重金属としては、例えばコバル
ト、マンガン、ニッケル、クロム、ジルコニウム、銅、
鉛、ハフニウムおよびセリウム等をあげることができ
る。これらは単独で、または組合せて用いることができ
るが、特にコバルトとマンガンとを組合せて用いるのが
好ましい。このような重金属の化合物としては、例えば
酢酸塩、硝酸塩、アセチルアセトナート塩、ナフテン酸
塩、ステアリン酸塩および臭化物等をあげることができ
るが、特に酢酸塩が好ましい。

【００１３】臭素化合物としては、例えば分子状臭素、
臭化水素、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化コバル
トおよび臭化マンガン等の無機臭素化合物；臭化メチ
ル、臭化メチレン、ブロモホルム、臭化ベンジル、ブロ
モメチルトルエン、ジブロモエタン、トリブロモエタン
およびテトラブロモエタン等の有機臭素化合物などをあ
げることができる。これらの臭素化合物も単独で、また
は２種以上の混合物として用いられる。

【００１４】本発明において、上記重金属化合物と臭素
化合物との組合せからなる触媒は、重金属原子１モルに
対して臭素原子０．０５〜１０モル、好ましくは０．１
〜２モルの範囲からなるものが望ましい。このような触
媒は、反応溶媒中の重金属濃度として通常１０〜１００
００ｐｐｍ、好ましくは１００〜５０００ｐｐｍの範囲
で用いられる。

【００１５】本発明の方法では反応器において、前記触
媒の存在下に、低級脂肪族カルボン酸を含む反応溶媒中
で、酸化原料となる芳香族化合物を分子状酸素含有ガス
によって液相酸化することにより、製品としての芳香族
カルボン酸を得る。

【００１６】上記分子状酸素含有ガスとしては、例えば
酸素や空気等をあげることができるが、実用的には空気
が好ましく用いられる。分子状酸素含有ガスは酸化原料
となる芳香族化合物を芳香族カルボン酸に酸化するのに
必要な量より過剰に供給する。分子状酸素含有ガスとし
て空気を使用する場合、酸化原料となる芳香族化合物１
ｋｇに対して２〜２０Ｎｍ³、好ましくは２．５〜１５
Ｎｍ³の割合で反応系に供給するのが望ましい。このよ
うな酸素含有ガスは圧縮器で加圧して反応器に供給し、
酸化反応を行う。

【００１７】反応溶媒として使用する低級脂肪族カルボ
ン酸の具体的なものとしては、例えば酢酸、プロピオン
酸および酪酸等をあげることができる。低級脂肪族カル
ボン酸は単独で反応溶媒として使用することもできる
し、水と混合して混合物の状態で反応溶媒として使用す
ることもできる。反応溶媒の具体的なものとしては、例
えば酢酸、プロピオン酸、酪酸およびこれらの混合物、
あるいはこれらの低級脂肪族カルボン酸と水との混合物
等をあげることができる。これらの中では、酢酸と水と
の混合物が好ましく、特に酢酸１００重量部に対して水
１〜２０重量部、好ましくは５〜１５重量部を混合した
混合物が望ましい。

【００１８】酸化反応の温度は通常１００〜２５０℃、
好ましくは１５０〜２２０℃の範囲が望ましい。また、
反応圧力は反応系を液相に保つことができる圧力以上で
あればよい。

【００１９】このようにして反応させることにより、酸
化原料となる芳香族化合物に対応した芳香族カルボン酸
が得られる。芳香族カルボン酸の具体的なものとして
は、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレン
ジカルボン酸、４，４′−ビフェニルジカルボン酸等の
芳香族ジカルボン酸；トリメリット酸、トリメシン酸等
の芳香族トリカルボン酸；ピロメリット酸等の芳香族ポ
リカルボン酸などがあげられる。

【００２０】本発明の方法は、芳香族ジカルボン酸、ま
たは反応溶媒に不溶もしくは難溶性の芳香族カルボン酸
の製造に適用するのが好ましく、特にテレフタル酸の製
造に適用するのが好ましい。

【００２１】生成するテレフタル酸等の芳香族カルボン
酸は結晶として析出し、スラリーとなるので、このスラ
リーを反応器から抜き出して固液分離により結晶を回収
することにより粗テレフタル酸等の粗生成物が得られ
る。こうして得られた粗生成物の結晶中には酸化反応中
間体や不純物が同伴しており、粗生成物を溶解し、酸化
処理、還元処理等の精製工程を経てテレフタル酸等の結
晶を析出させると、結晶を含むスラリーが得られる。こ
のようなスラリーから結晶を回収すると、精製テレフタ
ル酸等の精製物が得られる。

【００２２】上記の酸化反応においては、反応器の上部
に連結した蒸留塔（高圧蒸留塔）に酸化排ガスを導入
し、反応器の発熱を利用して蒸留を行うのが好ましく、
この場合反応溶媒を含む留分を塔底から反応器に還流
し、水および非凝縮性のガスを塔頂から排出する。蒸留
塔としては特開昭５４−１４０９８号に示すように反応
器から独立したものでもよく、特開平６−２７９３５３
号に示すように反応器の上部に設置されるものでもよ
い。また蒸留塔は棚段塔でもよいが、充填塔が好まし
く、この場合芳香族カルボン酸の結晶や触媒のような微
細固形物を捕集するための手段、例えば固形物捕集トレ
イを充填層の下側に設けるものが好ましい。

【００２３】このような蒸留塔で蒸留を行うことによ
り、酸化排ガスに伴って排出される反応溶媒を含む留分
が反応器に還流する。この留分は反応溶媒のほか未反応
のアルキル芳香族化合物、生成した芳香族カルボン酸、
触媒等が濃縮された状態で塔底液として反応器に還流す
る。このうち芳香族カルボン酸結晶や触媒等の固形物や
沸点の高い成分は蒸留塔下部で捕捉され、あるいは留出
し、沸点の低い脂肪族カルボン酸等の反応溶媒は比較的
上部で留出する。

【００２４】このような留分はそのまま反応器に還流さ
れるが、蒸留塔に液抜出部を設けることにより、反応を
緊急停止したときに、還流水が大量に酸化反応器に入り
反応液を薄めるのを防止することができる。また液抜出
部から常時留出分を抜き出して固液分離した結晶の洗浄
に利用することもできる。

【００２５】このように蒸留塔を設ける場合、蒸留塔か
ら出る排ガスを凝縮器で冷却水により冷却して排ガス中
の水蒸気を凝縮させ、凝縮水を生成させて蒸留塔に還流
させることができる。この場合冷却水を蒸発させて新た
に水蒸気を発生させ、この水蒸気を蒸気タービンに供給
してエネルギーを回収するのが好ましい。凝縮器複数の
ものを用い、順次排ガスを通過させて段階的に凝縮させ
ることにより、高エネルギーの水蒸気から低エネルギー
の水蒸気を分けて得ることができる。

【００２６】凝縮器としてはケトル形のものを用いるこ
とにより、水蒸気を発生させるための容器を設けること
なく水蒸気を発生させることができる。そして凝集工程
から出る排ガス温度を８０℃以上とするように凝縮器の
温度制御することにより、酢酸メチルその他の不純物の
大部分を排ガス中に保持することができ、これにより凝
縮水をそのまま蒸留塔へ還流させたり、あるいは結晶の
洗浄に用いるなど有効利用が可能になる。

【００２７】本発明においては、反応器から排出される
排ガスを直接、もしくはこれを蒸留塔に導入して蒸留を
行った後、あるいはさらに凝縮器に導入して凝縮を行っ
た後の排ガスを燃焼等により加熱した状態で膨張機に導
入してタービンを回転させて回転エネルギーを回収し、
これにより圧縮機を回転させて酸素含有ガスを反応器に
供給するほか、発電機を回転させて発電を行うため、発
電機、圧縮機および膨張機の回転軸を連結して運転を行
う。凝縮器で発生する水蒸気を蒸気タービンに導入して
エネルギー回収を行う場合は、さらに蒸気タービンの回
転軸も連結して運転を行う。発電機は給電により電動機
として使用できるものを用いる。

【００２８】上記のように構成された芳香族カルボン酸
製造装置の運転を開始する場合、従来は発電機に給電し
て電動機として用い、これにより圧縮機を回転させて酸
素含有ガスを反応器に供給して酸化反応を開始していた
が、この方法では大容量の給電設備が必要となる。この
ため本発明では、発電機に給電して圧縮機を回転させ、
その回転により加圧された酸素含有ガスを加熱し膨張機
で膨張させて回転力を得、圧縮機で加圧された酸素含有
ガスの一部を反応器に供給して酸化反応を開始し、反応
開始後は排ガスを膨張機に導入して回転力を得、発電機
への給電を停止するとともに発電を行い、加圧された酸
素含有ガスの反応器への供給量を順次多くして膨張機へ
の供給を少なくする。

【００２９】酸素含有ガスの加熱は圧縮機で加圧した酸
素含有ガスを燃焼器に導入し、燃料を燃焼させて加熱し
これを膨張機に導入してもよく、また圧縮器で加圧した
酸素含有ガスを熱交換器で加熱して膨張機に導入し、膨
張機から出るガスを燃焼器で燃焼させてもよい。後者の
場合、燃焼排ガスを熱交換器に導入して酸素含有ガスを
加熱することができる。燃焼は運転開始時には外部から
供給する燃料を燃焼するが、反応の進行に伴って排ガス
を燃焼するように構成する。

【００３０】上記の運転開始の際発電機に供給する電力
は、装置の定常運転時における駆動動力の１／２以下、
好ましくは１／４〜１／２とすることができる。このと
きの圧縮機出口側の酸素含有ガスの圧力は０．７〜３Ｍ
Ｐａ、好ましくは１〜１．５ＭＰａ（ゲージ圧）とする
ことができる。また酸素含有ガスの加熱温度は３００〜
１３００℃、好ましくは４００〜６００℃とすることが
できる。加熱後膨張機へ供給する酸素含有ガスの圧力は
０．６〜２．９ＭＰａ、好ましくは０．９〜１．４ＭＰ
ａとするのが好ましい。

【００３１】運転開始時の圧縮機で加圧した酸素含有ガ
スは、全量を加熱して膨張機に供給するのが好ましい
が、初めから一部を反応器に供給してもよい。いずれの
場合も膨張機により回転エネルギーが得られるに従っ
て、圧縮機で加圧された酸素含有ガスの反応器へ供給す
る量を順次増加し、膨張機側へ供給する量を少なくす
る。このとき、膨張機への供給量をゼロにしてもよい
が、排ガスの燃焼用の酸素源として少量を供給すること
もできる。

【００３２】運転開始に際して大量の酸素含有ガスを反
応器に導入して反応を立ち上げるには圧縮機の駆動力を
大きくする必要が発電機への給電量を大きくする必要が
あるが、酸素含有ガスを膨張機へ供給するためには少な
い駆動力でもよい。このとき膨張機で回収するエネルギ
ーは酸素含有ガスの加熱により得られ、発電機への給電
量は小さくてもよい。膨張機によるエネルギー回収が始
まると、圧縮機の出力を上げて酸素含有ガスを反応器へ
導入することができるとともに、発電機への給電量を少
なくすることができる。

【００３３】反応器に酸素含有ガスを導入して反応を行
うと、発熱反応により熱が発生し、この熱は蒸気ととも
に排ガス中に排出される。排ガス中の蒸気は蒸留塔を経
て凝縮器で凝縮して新たに水蒸気を発生し、この水蒸気
を蒸気タービンに導入してエネルギー回収することがで
きる。排ガスは加熱状態で膨張機に導入して、エネルギ
ーを回収する。このようにして定常運転に移ると、回転
力は膨張機および蒸気タービンにより得られ、発電機へ
の給電は停止し、逆に発電により、電力が回収される。

【００３４】上記の方法において、反応器に蒸留塔を接
続して蒸留を行うことにより、酢酸等の溶媒を回収する
ことができる。さらに排ガス中の蒸気を凝縮させること
により、復水を還流して効率よく蒸留を行うことができ
るとともに、膨張機の腐食等の障害を防止することがで
きる。

【００３５】排ガス中に酢酸メチルその他の可燃物が含
まれており、これらを燃焼させることにより、排ガスを
加熱し、膨張機でエネルギーを回収することができる
が、酢酸メチル等の有用物は回収してもよい。燃焼は膨
張機に入る前に行ってもよく、また後で行ってもよい。
膨張機に入る前に燃焼を行うと、膨張機に入る排ガスを
間接的に加温する熱交換器が不要となり、エネルギー効
率が高くなる。膨張機を出た後で燃焼を行うと、膨張機
に入る排ガスを間接的に加熱する熱交換器が必要である
が、燃焼を常圧で実施でき、かつ低品位の燃料も使用で
き、本技術の適用範囲を広げることができる。この場
合、膨張機に導入する排ガスは燃焼ガスと熱交換して加
熱することが好ましい。

【００３６】

【発明の効果】本発明では、発電機、圧縮機および膨張
機の回転軸を連結し、反応開始時に発電機に給電して圧
縮機を回転させ、これにより加圧された酸素含有ガスを
加熱して膨張機で膨張させて回転力を得、加圧された酸
素含有ガスを反応器に導入する量を順次増加して定常運
転に移るようにしたので、小容量の給電設備を用いて少
ない電力の使用で、酸化反応を立ち上げることができ、
しかも立ち上げ後はエネルギーを回収して効率よく反応
を行うことができる芳香族カルボン酸の製造方法を得
る。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態をテレフ
タル酸の製造について図面により説明する。図１は実施
形態のテレフタル酸の製造方法を示す系統図である。図
１において、１は反応器であり、上部に充填層式の蒸留
塔２が直接接続し、その出口側に凝縮器３が接続してい
る。蒸気タービン４、発電機５、圧縮機６および膨張機
７は共通の回転軸８を形成するようにそれぞれの回転軸
が連結されている。９は燃焼器、１０は反応室、１１は
排ガス処理スクラバーである。

【００３８】上記の装置による定常状態におけるテレフ
タル酸の製造方法は、反応器１にラインＬ１から原料の
アルキル芳香族化合物としてパラキシレン、反応溶媒と
して酢酸、触媒として重金属化合物および臭素化合物を
供給し、ラインＬ２から酸素含有ガスとして空気を供給
し、高温、高圧下に液相酸化を行い、テレフタル酸を生
成させる。生成するテレフタル酸は粗テレフタル酸（Ｃ
ＴＡ）結晶として析出して、スラリーが形成され、ライ
ンＬ３から取り出されて精製装置で精製して高純度テレ
フタル酸（ＰＴＡ）が製造される。

【００３９】反応器１の酸化排ガスは高温高圧の状態で
蒸留塔２に入り、充填層を通過する間に蒸留が行われ
る。酸化排ガスに含まれる固形物は下部の固形物捕捉ト
レイで除去され還流する。蒸留塔２では高沸点留分や副
生物が下部で留出し、低沸点留分の酢酸が比較的上部で
留出する。これらの留分は固形物とともに塔底液として
反応器１に還流する。

【００４０】蒸留塔２の排ガスは凝縮器３を通過する
際、シェル側の冷却水によって水蒸気が凝縮し、大部分
の凝縮水は蒸留塔２に還流し、一部は反応生成水として
ラインＬ４から取り出され、精製工程におけるリスラリ
ー水や洗浄水等として利用される。凝縮器３では熱交換
によりシェル側の冷却水が蒸発して新たに水蒸気が発生
する。この水蒸気はラインＬ５から蒸気タービン４に入
ってタービンの回転力としてエネルギーを回収した後、
復水器１２に入って冷却水で冷却されて復水となり、ラ
インＬ６から凝縮器３に冷却水として循環する。

【００４１】凝縮器３で水蒸気を分離した排ガスは、凝
縮器３の出口側の温度を３０〜１５０℃、好ましくは８
０〜１２０℃に制御することにより、酢酸メチルその他
の不純物をガスの状態で保持しており、ラインＬ７から
燃焼器９に導入し、ラインＬ８から燃料を供給して燃焼
することにより加熱する。加熱された排ガスは反応室１
０に導入して触媒層を通過させて難燃物の酸化を行う。
燃焼ガスはラインＬ９から膨張機７に導入して膨張させ
タービンの回転力としてエネルギーを回収する。

【００４２】蒸気タービン４および膨張機７は同一の回
転軸８に連結してエネルギー回収装置を構成しており、
この回転軸８に負荷として発電機５および圧縮機６が連
結している。これにより蒸気タービン４および膨張機７
で回収した回転エネルギーを利用して圧縮機６を駆動
し、ラインＬ１０から供給する空気を圧縮してラインＬ
２から反応器１に酸素含有ガスを供給して酸化反応を行
い、また発電機５を回転させて電力としてエネルギーを
回収する。

【００４３】膨張機７を出た排ガスはラインＬ１１から
排ガス処理スクラバー１１に入って洗浄を受け、ライン
Ｌ１２から系外に排出する。排ガス処理スクラバー１１
では、下段の充填層１３ａにラインＬ１３から水を散布
してガスの冷却を行い、上段の充填層１３ｂにラインＬ
１４からギ酸ナトリウム等の還元剤と水酸化ナトリウム
等のアルカリを含む吸収液を散布して臭化水素や臭素等
の不純物を吸収除去する。下段の水はラインＬ１５から
ポンプ１４により熱交換器１５で冷却してラインＬ１３
に循環し、一部はラインＬ１６から排出する。上段の吸
収液はラインＬ１７からポンプ１６によりラインＬ１４
に循環する。

【００４４】上記の装置の起動時は、ラインＬ２に設け
た弁２１を閉じ、ラインＬ２０に設けた弁２２を開き、
電動機を兼ねる発電機５に給電して回転させる。これに
より圧縮機６を回転させ、ラインＬ１０から供給される
空気を加圧してラインＬ２１から燃焼器９に供給する。
ここでラインＬ８から供給される燃料を燃焼させてガス
を加熱する。加熱されたガスはラインＬ９から膨張機７
に入ってタービンを回転させ回転力を得る。

【００４５】発電機５に供給する電力は圧縮機を定常運
転時の２５〜５０％の容量で供給できる程度でよく、こ
のときの圧縮機出口側の圧力は１〜１．５ＭＰａとする
ことができる。その後空気を燃焼により加熱し、膨張機
に導入するときの温度は４００〜６００℃、圧力は０．
９〜１．４ＭＰａとすることにより、膨張機７から回転
力が得られ、圧縮機６の出力を順次定常運転時の出力に
近づけていく。

【００４６】この間任意の時点で弁２１を開き、加圧さ
れた空気を反応器１に導入して反応を開始する。反応が
進行するに従って発熱により多量の水蒸気を含む高温の
排ガスが得られ、水蒸気は凝縮器３で凝縮すると同時に
新たに水蒸気を発生して蒸気タービンを回転させ、排ガ
スは燃焼器９で加熱後反応室１０で難燃物を酸化して膨
張機７に入ってタービンを回転させ、次第に定常運転に
移行する。

【００４７】この間弁２１の開度を大きくしていくこと
により反応器１に供給する空気量は順次増加して行くの
が好ましく、これに伴って弁２２の開度を小さくしてい
くのが好ましいが、段階的に切換えてもよい。反応器１
への加圧空気の供給は運転開始と同時に行ってもよく、
また膨張機７の回転力が増加してから行ってもよい。膨
張機７の回転力が発生した後は発電機５への給電は任意
の時点で停止してもよいが、膨張機７の回転により発電
機５が発電を行い、その出力の増大に伴って給電量が減
少するように構成するのが好ましい。

【００４８】燃焼器９への燃料および加圧空気の供給
は、定常運転状態では排ガスの燃焼に必要な量を限定で
供給すればよく、導入する排ガスの温度が高く、十分な
可燃物および酸素を含む場合には供給を停止してもよ
い。図１のように排ガスを燃焼した後膨張機７に導入し
てエネルギーを回収する場合、膨張機に入る排ガスを間
接的に加温する熱交換器が不要となり、エネルギー効率
が高まる。

【００４９】図２は他の実施形態のテレフタル酸の製造
方法を示す系統図である。この実施形態では凝縮器３は
複数段の凝縮器３ａ、３ｂ、３ｃから構成され、また膨
張機７のガス流の後流側に燃焼炉１８が設けられ、排ガ
スを熱交換器１９で燃焼ガスにより加熱して膨張機７で
エネルギーを回収した後燃焼炉１８で触媒を用いず７０
０〜１３００℃の高温で燃焼させるようにしている点が
大きく異なるが、基本的には図１と同様の構成となって
いる。

【００５０】定常状態におけるテレフタル酸の製造も基
本的には図１の場合と同様に行われるが、複数段の凝縮
器３ａ、３ｂ、３ｃで発生する水蒸気は凝縮器３ａ側が
高温高圧の高エネルギーであり、凝縮器３ｃ側が順次低
エネルギーとなっており、それぞれラインＬ５ａ、Ｌ５
ｂ、Ｌ５ｃから蒸気タービン４に入ってタービンの回転
力としてエネルギーを回収し、複水器１２で復水となっ
た後、ラインＬ６からそれぞれＬ６ａ、Ｌ６ｂ、Ｌ６ｃ
に分流して凝縮器３ａ、３ｂ、３ｃに循環する。これに
よりそれぞれのエネルギー強度に応じて回収を行うこと
ができる。

【００５１】凝縮器３（３ｃ）から出る排ガスはライン
Ｌ７から熱交換器１９に入り、ここで燃焼ガスにより加
熱した後、膨張機７で膨張させてエネルギーを回収し、
ラインＬ１１から燃焼炉１８に導入する。そして必要に
よりブロアによりラインＬ１８から空気を熱交換器１９
に送って燃焼ガスで加熱してラインＬ１９から燃焼炉１
８に供給するとともに、必要によりラインＬ８から燃料
を供給して排ガスを燃焼させる。

【００５２】その燃焼ガスは熱交換器１９で排ガス等を
加熱した後、排ガス処理スクラバー１１で処理してライ
ンＬ１２から排出する。排ガス処理スクラバー１１では
充填層１３にラインＬ１４から吸収液を供給して不純物
の吸収を行い、吸収を行った液はラインＬ１６から排出
する。高温で燃焼させると大部分が臭化水素となるので
水による吸収が可能になり、生成水あるいは水添工程で
排出される水により処理可能になる。

【００５３】熱交換器１９には復水器１２からラインＬ
２１を通して復水を供給して加熱により水蒸気化し、そ
の水蒸気はラインＬ２２から弁２３を開き蒸気タービン
４に供給してエネルギー回収する。ラインＬ２１にはラ
インＬ２３により精製工程で粗テレフタル酸の溶解の熱
源として使用した水蒸気の凝縮水を供給し、同様に加熱
して水蒸気化し、得られる水蒸気はラインＬ２４から精
製工程に送り、粗テレフタル酸溶解のための熱源に使用
する。これらの水蒸気の分配は弁２２、２４により行
う。

【００５４】装置の起動は発電機５に給電して圧縮機６
を回転させ、加圧空気をラインＬ２０から弁２２を通し
て熱交換器１９に送り、さらに膨張機７を通して、燃焼
炉１８に導入しここでラインＬ８から供給する燃料を燃
焼させる。この起動時にはラインＬ１９からの低圧の空
気は供給してもしなくてもよい。燃焼ガスが燃焼炉１８
に入ることによりラインＬ２０から供給される加圧空気
が加熱されるため、膨張機でエネルギーが回収され、回
転力が得られる。また、本システムでは、発電機５に給
電しなくても、ブロア１７を廻転し、Ｌ１９から空気、
Ｌ８から燃料を供給することにより、燃焼炉１８の温度
をあげ、熱交換器１９で、復水器１２より戻ってくる水
蒸気凝縮水を蒸発させ、水蒸気を発生し、Ｌ２２より蒸
気タービン４を回転させることによっても同様の操作が
できる。

【００５５】膨張機７により回転力が得られるようにな
ると、順次弁２１の開度を大きくして加圧空気を反応器
１に導入して酸化反応を開始する。これに伴って弁２２
の開度を小さくし、定常運転に移行する。図２のように
排ガスを加熱して膨張機７を通過した後燃焼させること
により、膨張機に入る排ガスを間接的に加温する熱交換
器が必要であるが、燃焼を常温で実施でき、かつ低品位
の燃料も使用でき、本技術の適用範囲を広げることがで
きる。

【００５６】上記の工程において発生する余剰の水蒸気
や電力、回転力等は、製造工程において利用できるほ
か、他の分野にも利用可能である。また電動機を兼ねる
発電機はプラントの非常用の電力を確保するための緊急
用の発電機を使用して起動することができる。

【００５７】上記図１および図２のいずれの場合も、小
容量の給電設備により、少ない給電量で酸化反応を開始
して定常運転に移行することが可能であり、立ち上げ後
はエネルギーを回収して効率のよい製造を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態のテレフタル酸の製造方法を示す系統
図である。

【図２】他の実施形態のテレフタル酸の製造方法を示す
系統図である。

【符号の説明】

１ 反応器 ２ 蒸留塔 ３、３ａ、３ｂ、３ｃ 凝縮器 ４ 蒸気タービン ５ 発電機 ６ 圧縮機 ７ 膨張機 ８ 回転軸 ９ 燃焼器 １０ 反応室 １１ 排ガス処理スクラバー １２ 復水器 １３、１３ａ、１３ｂ 充填層 １４、１６ ポンプ １５ 熱交換器 １７ ブロア １８ 燃焼炉 １９ 熱交換器 ２１、２２、２３、２４ 弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００ Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００ (72)発明者 富高 正 東京都千代田区霞が関三丁目２番５号 三 井化学株式会社内 (72)発明者 梅田 道生 山口県玖珂郡和木町和木六丁目１番２号 三井化学株式会社内 Ｆターム(参考） 4H006 AA02 AD11 BA60 BB17 BC10 BC11 BC14 BD20 BD21 BD40 BD52 BD81 BE30 BJ50 BS30 4H039 CA62 CA65 CC30

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応器中で脂肪族カルボン酸を含む反応
   溶媒中、酸化触媒の存在下、アルキル芳香族化合物を酸
   素含有ガスで液相酸化して芳香族カルボン酸を製造する
   方法において、 電動機を兼用する発電機、反応器に酸素含有ガスを供給
   する圧縮機、およびガス膨張により回転力を得る膨張機
   の回転軸を連結し、 電動機を兼用する発電機に給電して圧縮機を回転させ、
   その回転により加圧された酸素含有ガスを加熱し、膨張
   機で膨張させて回転力を得、 圧縮機で加圧された酸素含有ガスの一部を反応器に供給
   して酸化反応を開始し、 反応開始後は排ガスを膨張機に導入してエネルギーを回
   収し、発電機への給電を停止するとともに発電を行い、 加圧された酸素含有ガスの反応器への供給量を順次多く
   して膨張機への供給を少なくする芳香族カルボン酸の製
   造方法。
2. 【請求項２】 反応器から酸化排ガスを蒸留塔に導入し
   て蒸留を行い、反応溶媒を含む留分を反応器に還流する
   とともに、蒸留塔から排出される排ガスを膨張機に導入
   してエネルギー回収する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 蒸留塔から出る排ガスを凝縮器で冷却し
   て凝縮水を蒸留塔に還流させ、排ガスを膨張機に導入す
   るとともに、新たに発生する水蒸気を蒸気タービンに導
   入してエネルギー回収する請求項１または２記載の方
   法。
4. 【請求項４】 圧縮機で加圧した酸素含有ガスを燃焼器
   に導入し、燃料を燃焼させて加熱し膨張機に導入する請
   求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】 圧縮器で加圧した酸素含有ガスを熱交換
   器で加熱して膨張機に導入し、膨張機から出るガスを燃
   焼器で燃焼させる請求項１ないし３のいずれかに記載の
   方法。