JP2010527785A - Method for recovering oxidation catalyst using ion exchange resin - Google Patents
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Abstract
化学プロセスに於ける液体流からの少なくとも1種の重金属及び少なくとも1種のハロゲンの除去及び回収方法が開示されている。この方法は、前記液体流を、強塩基性アニオン交換樹脂と接触させる工程及び第一の工程からの排出流を、キレート化カチオン交換樹脂と接触させる工程を含む。この回収方法には、任意的に、このアニオン交換樹脂を、アニオン交換樹脂再生溶液と接触させることによってアニオン交換樹脂を再生させて、回収された重金属及びハロゲンを形成する工程が含まれる。最適には、本発明の回収方法には、また、キレート化カチオン交換樹脂を再生させて、回収された重金属及びハロゲンを形成する工程が含まれる。 A method for the removal and recovery of at least one heavy metal and at least one halogen from a liquid stream in a chemical process is disclosed. The method includes contacting the liquid stream with a strongly basic anion exchange resin and contacting the effluent stream from the first step with a chelating cation exchange resin. This recovery method optionally includes the step of regenerating the anion exchange resin by contacting the anion exchange resin with an anion exchange resin regeneration solution to form the recovered heavy metal and halogen. Optimally, the recovery method of the present invention also includes the step of regenerating the chelated cation exchange resin to form recovered heavy metals and halogens.
Description
関連特許出願に対するクロスリファレンス
本件特許出願は、2007年5月31日出願の米国仮特許出願第60/932,400号の利益を請求する。
本発明は、一連のイオン交換樹脂及びキレート化樹脂を使用する重金属及びハロゲンの回収方法に関する。
Cross Reference to Related Patent Applications This patent application claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 60 / 932,400, filed May 31, 2007.
The present invention relates to a heavy metal and halogen recovery process using a series of ion exchange resins and chelating resins.
芳香族カルボン酸の製造は、しばしば、芳香族炭化水素の直接酸化の手段によって起こる。これらの中で、テレフタル酸はポリエチレンテレフタレート(PET)を含む、多くの異なったポリマーの製造に於いて使用されているこのような1種のカルボン酸である。テレフタル酸は、重金属、例えばCo及びMn並びにラジカル開始剤、例えば臭素によって触媒作用される、p−キシレンの直接酸化によって製造される。この酸化生成物は、続いて、結晶化され、i)生成物を含む固体流、ii)部分的に酸化方法にリサイクルされる母液流及びiii)液体流を生成する固液分離に付される。この液体流は、溶媒回収のために処理され、この溶媒回収操作に於いて、液体流中に存在する触媒及びラジカル開始剤は、失われるか又は低い効率の化学的及び/若しくは物理的方法の手段によって部分的にのみ回収される。更に、芳香族カルボン酸の製造のために、低い純度の供給原料が使用されるとき、液体流は他の流と相対的に増加させ、液体流によって失われる触媒及び開始剤の値を増加させなくてはならない。 The production of aromatic carboxylic acids often occurs by means of direct oxidation of aromatic hydrocarbons. Among these, terephthalic acid is one such carboxylic acid used in the manufacture of many different polymers, including polyethylene terephthalate (PET). Terephthalic acid is produced by the direct oxidation of p-xylene catalyzed by heavy metals such as Co and Mn and radical initiators such as bromine. This oxidation product is subsequently crystallized and subjected to i) a solid stream containing the product, ii) a mother liquor stream that is partially recycled to the oxidation process, and iii) a solid-liquid separation that produces a liquid stream. . This liquid stream is treated for solvent recovery, in which the catalyst and radical initiator present in the liquid stream is lost or of low efficiency chemical and / or physical processes. Only partially recovered by means. Further, when low purity feedstock is used for the production of aromatic carboxylic acids, the liquid stream is increased relative to other streams, increasing the value of catalyst and initiator lost by the liquid stream. Must-have.
芳香族カルボン酸の生産の間の触媒の損失に取り組むための最近の努力が試みられてきた。例えば特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4及び特許文献5の全てには、触媒の成分、例えば重金属及び/又はハロゲンを回収するための種々の方法が記載されている。しかしながら、上記の先行技術文献には、重金属若しくはハロゲンを回収する方法に含まれる流れ(stream)の1個若しくはそれ以上の前処理を必要とする方法及び/又は高価な資本設備の使用を必要とする余分の処理工程を必要とする方法が記載されている。 Recent efforts have been attempted to address the loss of catalyst during the production of aromatic carboxylic acids. For example, Patent Literature 1, Patent Literature 2, Patent Literature 3, Patent Literature 4 and Patent Literature 5 all describe various methods for recovering catalyst components, such as heavy metals and / or halogens. However, the above prior art documents require the use of methods and / or expensive capital equipment that require one or more pretreatments of the streams involved in the method of recovering heavy metals or halogens. Methods are described that require extra processing steps to perform.
記載された重金属及びハロゲン回収のための他の努力には、イオン交換樹脂の使用が含まれる。例えば特許文献6、特許文献7及び特許文献8には、イオン交換樹脂の使用による重金属イオン及び/又はハロゲンの回収方法が記載されている。しかしながら、これらの文献は、高価な前処理工程又は高価な資本設備を必要とする他の処理工程を必要とする。 Other efforts for heavy metal and halogen recovery described include the use of ion exchange resins. For example, Patent Document 6, Patent Document 7 and Patent Document 8 describe a method for recovering heavy metal ions and / or halogens by using an ion exchange resin. However, these documents require expensive pretreatment steps or other processing steps that require expensive capital equipment.
重金属及びハロゲンを含有する流れの余分の処理工程又は前処理を必要としない一層効率的な方法で、より大量の重金属及びハロゲンを回収し、精製することが、重金属及びハロゲンの回収の技術分野に於ける利点であろう。また、重金属及びハロゲンの回収を最適化する手段に於いてイオン交換樹脂を利用することが、重金属及びハロゲンの回収の技術分野に於ける利点であろう。 Recovering and purifying larger amounts of heavy metals and halogens in a more efficient way that does not require extra processing steps or pretreatment of streams containing heavy metals and halogens has become a technology in the recovery of heavy metals and halogens. It would be an advantage. It would also be an advantage in the technical field of heavy metal and halogen recovery to utilize ion exchange resins in a means to optimize heavy metal and halogen recovery.
第一の面に於いて、本発明は、化学プロセスに於ける液体流からの少なくとも1種の重金属及び少なくとも1種のハロゲンの除去及び回収方法であって、a)この液体流を、強塩基性アニオン交換樹脂と接触させ、そしてb)工程(a)からの排出流を、キレート化カチオン交換樹脂と接触させる工程を含んでなる方法である。この回収方法には、任意的に、このアニオン交換樹脂を、アニオン交換樹脂再生溶液と接触させることによってアニオン交換樹脂を再生させて、回収された重金属及びハロゲンを形成する工程が含まれる。最適には、本発明の回収方法には、また、キレート化カチオン交換樹脂を再生させて、回収された重金属及びハロゲンを形成する工程が含まれる。 In a first aspect, the present invention is a method for the removal and recovery of at least one heavy metal and at least one halogen from a liquid stream in a chemical process comprising: a) And b) contacting the effluent stream from step (a) with the chelating cation exchange resin. This recovery method optionally includes the step of regenerating the anion exchange resin by contacting the anion exchange resin with an anion exchange resin regeneration solution to form the recovered heavy metal and halogen. Optimally, the recovery method of the present invention also includes the step of regenerating the chelated cation exchange resin to form recovered heavy metals and halogens.
第二の面に於いて、本発明は、化学プロセスに於ける液体流から、i)Co、Mn及びこれらの組合せからなる群から選択された少なくとも1種の重金属並びにii)臭素を除去及び回収する方法であって、a)前記液体流を、ハロゲン化物形である強塩基性アニオン交換樹脂と接触させ、b)工程(a)からの排出流を、キレート化カチオン交換樹脂と接触させ、c)前記アニオン交換樹脂を、水及び酢酸を含むアニオン交換樹脂再生溶液と接触させることによって、工程(a)に於けるアニオン交換樹脂を再生させて、回収された重金属及び臭素を形成し、d)前記キレート化カチオン交換樹脂を、HBrを含む再生プライマーと接触させ、その後、前記キレート化カチオン交換樹脂を、水を含む再生溶液と接触させることによって、前記キレート化カチオン交換樹脂を再生させて、回収された重金属及び臭素を形成し、e)前記の回収された重金属及び臭素を、水酸化物形である強塩基性アニオン交換樹脂と接触させることによって、前記の回収された重金属及び臭素を精製して、精製された重金属及び臭素を形成し、そしてf)前記の化学プロセスに於いて前記の精製された重金属及び臭素を使用する工程を含んでなる除去及び回収方法である。 In a second aspect, the present invention removes and recovers from a liquid stream in a chemical process i) at least one heavy metal selected from the group consisting of Co, Mn and combinations thereof and ii) bromine. A) contacting the liquid stream with a strongly basic anion exchange resin in halide form, b) contacting the effluent from step (a) with a chelating cation exchange resin, c ) Contacting the anion exchange resin with an anion exchange resin regeneration solution containing water and acetic acid to regenerate the anion exchange resin in step (a) to form recovered heavy metals and bromine; d) The chelating cation exchange resin is contacted with a regeneration primer containing HBr, and then the chelating cation exchange resin is contacted with a regeneration solution containing water. Regenerating the chelated cation exchange resin to form recovered heavy metal and bromine, and e) contacting the recovered heavy metal and bromine with a strongly basic anion exchange resin in hydroxide form, Purifying the recovered heavy metal and bromine to form purified heavy metal and bromine, and f) removal comprising using the purified heavy metal and bromine in the chemical process And a recovery method.
本発明は、液体流の前処理又は余分の処理工程を必要としない、金属及びハロゲンの回収方法を提供する。 The present invention provides a method for the recovery of metals and halogens that does not require pretreatment or extra processing steps of the liquid stream.
本発明は、化学プロセスに於いて使用される触媒の回収方法である。一つの面に於いて、この化学プロセスは、これらに限定するものではないが、1個又はそれ以上の、触媒を含有する液体流を製造する、ジ−及びトリメチルベンゼンを含むアルキル芳香族の液相酸化プロセスである。一つの態様に於いて、この液体流(群)は、酸化プロセスから取り出され、次いで分離されて、固体含有生成物流、母液流及び液体流(ここで、この液体流は、触媒、反応溶媒、反応中間体、反応副生物及び腐食生成物を含む)を生成する。液相酸化プロセスの例には、テレフタル酸、イソフタル酸及びトリメリット酸の製造が含まれる。テレフタル酸の製造は、例えばテレフタル酸を生成するためのp−キシレンの酸化を含む。液相酸化に使用され、液体流中で終わる触媒は、重金属及び/又はハロゲンを含む。多くの態様、例えばテレフタル酸、イソフタル酸及びトリメリット酸プロセスに於いて、この重金属は、コバルト、マンガン、セリウム、ジルコニウム及びハフニウムのうち1種又はそれ以上を含み、ハロゲンは臭素を含む。 The present invention is a method for recovering a catalyst used in a chemical process. In one aspect, the chemical process includes, but is not limited to, an alkyl aromatic liquid, including di- and trimethylbenzene, that produces one or more catalyst-containing liquid streams. Phase oxidation process. In one embodiment, the liquid stream (s) are removed from the oxidation process and then separated into a solid-containing product stream, a mother liquor stream and a liquid stream, where the liquid stream comprises a catalyst, a reaction solvent, Reaction intermediates, reaction by-products and corrosion products). Examples of liquid phase oxidation processes include the production of terephthalic acid, isophthalic acid and trimellitic acid. The production of terephthalic acid includes, for example, the oxidation of p-xylene to produce terephthalic acid. Catalysts used for liquid phase oxidation and ending in a liquid stream contain heavy metals and / or halogens. In many embodiments, such as terephthalic acid, isophthalic acid, and trimellitic acid processes, the heavy metal includes one or more of cobalt, manganese, cerium, zirconium and hafnium, and the halogen includes bromine.
図1は本発明のために使用することができる回収システム10の一態様を示す。図示されるように、回収システム10はリザーバー11、イオン交換樹脂を含有する塔(column)13及びキレート化樹脂を含有する床(bed)17を含んでいる。
FIG. 1 shows one embodiment of a recovery system 10 that can be used for the present invention. As shown, the recovery system 10 includes a
図1に示されるように、液体流12は、リザーバー11から取り出される。リザーバー11の形状は本発明にとって重要ではなく、殆どの化学処理システムでのように、化学プロセスの特性によって、リザーバー11及び他の補助装置の形状及び構造材料が決定されるであろう。
As shown in FIG. 1, the liquid stream 12 is removed from the
液体流12中の重金属及びハロゲンの濃度は、本発明にとって重要ではなく、本発明は、重金属及び/又はハロゲンの殆ど全ての濃度で有効である。液体流中の重金属及びハロゲンの典型的な濃度範囲は、例えば200〜1000部/100万(ppm)の臭化物濃度、100ppm〜800ppmのコバルト濃度及び200ppm〜1000ppmのマンガン濃度であってよい。 The concentration of heavy metals and halogens in the liquid stream 12 is not critical to the present invention, and the present invention is effective at almost all concentrations of heavy metals and / or halogens. Typical concentration ranges of heavy metals and halogens in the liquid stream may be, for example, 200 to 1000 parts / million (ppm) bromide concentration, 100 ppm to 800 ppm cobalt concentration, and 200 ppm to 1000 ppm manganese concentration.
この液体流は、リザーバー11からイオン交換樹脂床13に供給され、そこで、液体流は、それがイオン交換樹脂床13を貫通するとき、少なくとも1種のイオン交換樹脂と接触状態になる。最適には、イオン交換樹脂と接触するときの液体流12の温度は、20〜150℃、更に好ましくは40〜100℃、最も好ましくは65〜100℃の範囲内である。
This liquid stream is supplied from the
このイオン交換樹脂は、液体流から重金属及びハロゲンの少なくとも一部を吸収するように選択された、強塩基性アニオン交換樹脂である。好ましくは、この強塩基性アニオン交換樹脂はハロゲン化物形である強塩基性アニオン交換樹脂、更に好ましくは塩素化された又は臭素化されたアニオン交換樹脂である。好ましくは強塩基性アニオン交換官能基はアミン基である。最も好ましくは強塩基性アニオン交換樹脂は臭素化物形である強塩基性第四級アミンアニオン交換樹脂である。臭素化物形であるアニオン交換樹脂について、当該技術分野で公知のように、強塩基性アニオン交換樹脂の臭素化物形への転化は、何れかの形である樹脂の床を、樹脂床体積(本明細書に於いて、イオン交換樹脂床の体積として定義する)の10〜50倍の強塩基溶液で洗浄し、次いで5〜20樹脂床体積の、好ましくは少なくとも3重量%の臭化物の濃度で臭化物を含有する溶液で洗浄することによって得ることができる。 The ion exchange resin is a strongly basic anion exchange resin selected to absorb at least a portion of heavy metals and halogens from the liquid stream. Preferably, the strongly basic anion exchange resin is a strongly basic anion exchange resin in the halide form, more preferably a chlorinated or brominated anion exchange resin. Preferably the strongly basic anion exchange functional group is an amine group. Most preferably, the strongly basic anion exchange resin is a strongly basic quaternary amine anion exchange resin in bromide form. For anion exchange resins in bromide form, as is known in the art, conversion of a strongly basic anion exchange resin to bromide form involves the conversion of a resin bed in any form into a resin bed volume ( Washed with 10-50 times stronger base solution (defined as the volume of ion exchange resin bed in the specification) and then bromide at a concentration of 5-20 resin bed volume, preferably at least 3% by weight bromide. It can be obtained by washing with a solution containing
この強塩基性アニオン交換樹脂は任意のマトリックス上に支持されることができる。好ましくは強塩基性アニオン交換樹脂はスチレン系マトリックス、更に好ましくはスチレン−ジビニルベンゼンマトリックス上に支持される。 This strongly basic anion exchange resin can be supported on any matrix. Preferably the strongly basic anion exchange resin is supported on a styrenic matrix, more preferably a styrene-divinylbenzene matrix.
樹脂床13を通過する液体流の流れの方向は重要ではない。しかしながら、図1に示されるように、典型的には、液体流は、それが樹脂床13通って下方に流れるように、樹脂床13の頂部に供給されるであろう。
The direction of flow of the liquid flow through the
塔13からの排出流16は、反応溶媒、強塩基性アニオン交換樹脂によって吸収されなかった残留触媒、反応副生物、反応中間体及び腐食生成物を含む。排出流16は、床17に供給され、そこでキレート化樹脂と接触状態になる。このキレート化樹脂は、得られる排出流18が、重金属触媒及び/又はハロゲンを実質的に含有しないように、残留する重金属及び/又はハロゲンを吸収する。従って、排出流18は、反応副生成物、反応中間体、腐食生成物の大部分から本質的になる。
The
床17内のキレート化樹脂は液体流から重金属及び/又はハロゲン、更に詳しくは、コバルト、マンガン、セリウム、ジルコニウム、ハフニウム、臭素を吸収するように選択された樹脂である。好ましくはキレート化樹脂のキレート化基は、カルボン酸キレート化基、更に好ましくはジカルボン酸基である。最も好ましくはキレート化樹脂はイミド二酢酸樹脂である。キレート化樹脂は、任意の形、例えばナトリウム又は水素形であってよく、更に好ましくは水素形であってよい。
The chelating resin in the
このキレート化樹脂は任意のマトリックス上で支持されることができる。好ましくはキレート化樹脂は、スチレン系マトリックス、更に好ましくはスチレン−ジビニルベンゼンマトリックス上に支持される。 The chelating resin can be supported on any matrix. Preferably the chelating resin is supported on a styrenic matrix, more preferably a styrene-divinylbenzene matrix.
キレート化樹脂床17を通過する排出流16の流れの方向は重要ではない。しかしながら、図1に示されるように、典型的には、排出流16は、それが床17通って下方に流れるように、床17の頂部に供給されるであろう。
The direction of flow of the
一定時間後に、殆どのイオン交換樹脂及びキレート化樹脂でのように、塔13内のアニオン交換樹脂及び床17内のキレート化樹脂は重金属及び/又はハロゲンによって完全に充たされるようになり、従って再生しなければならない。当業者であれば、樹脂床は、典型的には、再生が必要になる前の特定の時間、持続するようなサイズに作られること又は排出流18中の重金属及び/又はハロゲンの濃度レベルが変化し、再生の必要性を知らせることを理解している。再生工程の間、重金属及び/又はハロゲンは、回収され、最適には、芳香族カルボン酸のための製造方法に使用することができる。
After a certain time, like most ion exchange resins and chelating resins, the anion exchange resin in the
アニオン交換樹脂を再生するために、アニオン交換樹脂を、アニオン交換樹脂再生溶液と接触させる。好ましくはアニオン交換樹脂再生溶液は水又は水と酢酸との組合せを含む。好ましくはアニオン交換樹脂再生溶液中の水の濃度は10〜100重量%、更に好ましくは30〜70重量%である。好ましくはアニオン交換樹脂再生溶液中の酢酸の濃度は90〜0重量%、更に好ましくは70〜30重量%である。 In order to regenerate the anion exchange resin, the anion exchange resin is brought into contact with an anion exchange resin regeneration solution. Preferably the anion exchange resin regeneration solution comprises water or a combination of water and acetic acid. Preferably, the concentration of water in the anion exchange resin regeneration solution is 10 to 100% by weight, more preferably 30 to 70% by weight. Preferably, the concentration of acetic acid in the anion exchange resin regeneration solution is 90 to 0% by weight, more preferably 70 to 30% by weight.
キレート化樹脂を再生するために、キレート化樹脂は、最初に再生プライマーと接触させ、次いでキレート化カチオン交換樹脂再生溶液と接触させる。 To regenerate the chelated resin, the chelated resin is first contacted with a regeneration primer and then contacted with a chelated cation exchange resin regeneration solution.
再生プライマーは、酸、例えば塩酸又は臭化水素酸を含み、また酢酸を含有してよい。再生プライマー中の臭化水素酸又は塩酸の濃度は、好ましくは1〜20重量%、更に好ましくは2〜10重量%、なお更に好ましくは3〜6重量%である。再生プライマー中の酢酸の濃度は、好ましくは0〜98重量%、更に好ましくは10〜95重量%、なお更に好ましくは85〜90重量%である。任意的に、水を、再生プライマーに、1.5〜100重量%、更に好ましくは3〜50重量%、なお更に好ましくは4〜35重量%の好ましい濃度で添加することができる。使用される再生プライマーの体積は、吸収される金属1グラム毎に3〜10gの臭化物を樹脂に供給するように選択される。この工程の間、樹脂による臭化物の吸収と一緒に、重金属の一部が回収される。例えばコバルト及びマンガンが重金属であるとき、キレート化樹脂に充たされたコバルトの10%以下及びマンガンの50%以下を、この工程の間にキレート化樹脂から回収することができる。 The regeneration primer contains an acid, such as hydrochloric acid or hydrobromic acid, and may contain acetic acid. The concentration of hydrobromic acid or hydrochloric acid in the regeneration primer is preferably 1 to 20% by weight, more preferably 2 to 10% by weight, and still more preferably 3 to 6% by weight. The concentration of acetic acid in the regeneration primer is preferably 0 to 98% by weight, more preferably 10 to 95% by weight, and still more preferably 85 to 90% by weight. Optionally, water can be added to the regenerated primer at a preferred concentration of 1.5-100% by weight, more preferably 3-50% by weight, and even more preferably 4-35% by weight. The volume of regeneration primer used is selected so that 3-10 g bromide is fed to the resin for every gram of metal absorbed. During this process, some of the heavy metal is recovered along with the bromide absorption by the resin. For example, when cobalt and manganese are heavy metals, 10% or less of the cobalt charged to the chelating resin and 50% or less of manganese can be recovered from the chelating resin during this step.
キレート化カチオン交換樹脂再生溶液は、好ましくは水又は水と酢酸との組合せを含む。キレート化カチオン交換樹脂再生溶液中の水の濃度は、好ましくは30〜100重量%、更に好ましくは50〜100重量%、なお更に好ましくは80〜100重量%であり、キレート化カチオン交換樹脂再生溶液中の酢酸の濃度は0〜30重量%である。得られる流れは、回収された重金属及びハロゲンを、約3〜約10のハロゲン化物対重金属の比で含有している。PTAプロセスに於いて、例えばBr-:(Co+Mn)の比は、約2〜約10、更に好ましくは2〜8、なお更に好ましくは2〜5である。回収された重金属及びハロゲンを含有するこの流れは、次いで下記のようにして精製される。 The chelated cation exchange resin regeneration solution preferably comprises water or a combination of water and acetic acid. The concentration of water in the chelated cation exchange resin regeneration solution is preferably 30 to 100% by weight, more preferably 50 to 100% by weight, still more preferably 80 to 100% by weight. The concentration of acetic acid in it is 0-30% by weight. The resulting stream contains recovered heavy metals and halogens in a halide to heavy metal ratio of about 3 to about 10. In the PTA process, for example, the ratio of Br −: (Co + Mn) is about 2 to about 10, more preferably 2 to 8, and even more preferably 2 to 5. This stream containing the recovered heavy metal and halogen is then purified as follows.
図2を参照するに、代替態様の回収システム20も可能である。図2に於ける回収システム20はリザーバー21及びキレート化樹脂床23を含む。図示されるように、キレート化樹脂は、重金属及びハロゲンを回収するために、キレート化樹脂のみが必要とされ、アニオン交換樹脂が必要とされないように選択される。他の点では、床23は図1に示す態様に於ける床17と同じ方式で稼働する。排出流24は図1に示す態様に於ける排出流18のものと同様の特性を有する。
Referring to FIG. 2, an alternative recovery system 20 is also possible. The recovery system 20 in FIG. 2 includes a
最適には、回収された重金属及び/又はハロゲンは、芳香族カルボン酸プロセスに使用される前に精製される。このような精製工程には、回収された重金属及びハロゲンを、強塩基性アニオン交換樹脂と接触させることが含まれる。精製のために使用される強塩基性アニオン交換樹脂は、好ましくは水酸化物形又はアセテート形であり、更に好ましくは水酸化物形である。 Optimally, the recovered heavy metals and / or halogens are purified before being used in the aromatic carboxylic acid process. Such purification steps include contacting the recovered heavy metal and halogen with a strongly basic anion exchange resin. The strongly basic anion exchange resin used for purification is preferably in the hydroxide or acetate form, and more preferably in the hydroxide form.
図1に示されるように、供給物流19には、精製すべき、回収された重金属及びハロゲンが含有されている。図2に示される態様に於いて、供給物流25には、精製すべき、回収された重金属及びハロゲンが含有されている。供給物流19又は供給物流25は、精製のために使用される強塩基性アニオン交換樹脂を含有している床40に、供給される。供給物流19又は供給物流25は、強塩基性アニオン交換樹脂床及びキレート化カチオン交換樹脂床17/23に直列に又はポンプが取り付けられた緩衝容器30の手段により、床40に供給することができる。供給物流19又は供給物流25は、最適には、また、精製段階の及び図2に示されるような、OH形である強塩基性アニオン交換樹脂40の運転の効率を最適にするように、少なくとも35%の水を含有している。精製工程の後で、精製された重金属及びハロゲンを含有している流れ41を、酸化プロセスに戻し供給することができる。
As shown in FIG. 1, the
床40中の強塩基性アニオン交換樹脂が臭化物によって完全に充たされたとき、これを再生しなければならない。当業者であれば、樹脂床は、典型的には、再生が必要になる前の特定の時間、持続するようなサイズに作られること又は出口流中の重金属及び/又はハロゲンの濃度レベルが変化し、再生の必要性を知らせることを理解している。図2に示されるように、床40内のこの強塩基性アニオン交換樹脂の再生は、熱強塩基溶液42、例えばNaOH溶液又はKOH溶液である再生剤で洗浄することによって行われる。出口43からの得られる溶液は、適切に廃棄するか又はリサイクルするために送られる。
When the strongly basic anion exchange resin in
実施例中に使用される、定義された用語
「DOWEX 21K−XLT」は、ザ・ダウ・ケミカル社(The Dow Chemical Company)によって製造された、塩化物形である強塩基性アニオン交換樹脂を意味する。
As used in the examples, the defined term “DOWEX 21K-XLT” means a strongly basic anion exchange resin in chloride form, manufactured by The Dow Chemical Company. To do.
「DOWEX IDA−1」は、ザ・ダウ・ケミカル社によって製造された、キレート化カチオン交換樹脂を意味する。 “DOWEX IDA-1” means a chelated cation exchange resin manufactured by The Dow Chemical Company.
「塔A」は、250mLのDOWEX 21K−XLTを充填した、ジャケット付きガラス塔を意味する。 “Tower A” means a jacketed glass tower packed with 250 mL of DOWEX 21K-XLT.
「塔B」は、250mLのDOWEX 21K−XLTを充填した、ジャケット付きガラス塔を意味する。 “Tower B” means a jacketed glass tower packed with 250 mL of DOWEX 21K-XLT.
「塔C」は、390mLのDOWEX IDA−1を充填した、ジャケット付きガラス塔を意味する。 “Tower C” means a jacketed glass tower filled with 390 mL of DOWEX IDA-1.
「供給物」は、本発明に従って処理すべき、PTA方法からの液体流を意味する。 “Feed” means the liquid stream from the PTA process to be treated according to the present invention.
「排出物」は塔A、B又はCからの排出流を意味する。 “Exhaust” means the discharge stream from column A, B or C.
「溶離した触媒」は本発明に従って塔A、B又はCから再生した触媒を意味する。 "Eluted catalyst" means a catalyst regenerated from column A, B or C according to the present invention.
実施例中に使用した手順
アニオン交換樹脂を臭化物形に転化させるための手順
DOWEX 21K−XLTを、下記のようにして臭化物形に転化させた。NaOH4重量%水溶液12リットルを、塔ジャケット内に70℃で水を循環させながら、塔A内の樹脂床に貫通させた。次いで、水を樹脂床に貫通させて、排出側で中性pHにし、次いで、樹脂床を、HBr4重量%の水溶液1000mLで洗浄した。
Procedure used in the examples Procedure for converting the anion exchange resin to the bromide form DOWEX 21K-XLT was converted to the bromide form as follows. 12 liters of NaOH 4 wt% aqueous solution was passed through the resin bed in the tower A while circulating water at 70 ° C. in the tower jacket. Water was then passed through the resin bed to a neutral pH on the discharge side, and then the resin bed was washed with 1000 mL of a 4 wt% aqueous solution of HBr.
アニオン交換樹脂をOH形に転化させるための手順
塔B内のDOWEX 21K−XLTを、下記のようにしてOH形に転化させた。NaOH4重量%水溶液12リットルを、塔ジャケット内に70℃で水を循環させながら、塔B内の樹脂床に貫通させた。次いで、水を樹脂床に貫通させて、排出側で中性pHにした。
Procedure for converting anion exchange resin to OH form DOWEX 21K-XLT in column B was converted to OH form as follows. 12 liters of NaOH 4% by weight aqueous solution was passed through the resin bed in tower B while circulating water at 70 ° C. in the tower jacket. Water was then passed through the resin bed to a neutral pH on the discharge side.
金属イオンの濃度を決定するための手順
金属イオンの濃度を、Perkin Elmerによる原子吸光分光光度計分析300を使用して決定した。分析すべきサンプルを、水で適切に希釈し、吸光度値を、下記の操作条件を使用して測定した。
Procedure for Determining Metal Ion Concentration The metal ion concentration was determined using an atomic absorption spectrophotometer analysis 300 by Perkin Elmer. Samples to be analyzed were appropriately diluted with water and absorbance values were measured using the following operating conditions.
サンプルの吸光度値を、メーカーによって認証された濃度で溶液を含有するNormexバイアル中の、原子吸光分析法のための標準物質の吸光度と比較した。それぞれの単一金属のmg/Lでの濃度を、この器械のコントロールソフトウエアによって自動的に計算する。 The absorbance value of the sample was compared to the absorbance of a standard for atomic absorption spectrometry in a Normex vial containing the solution at a concentration certified by the manufacturer. The concentration in mg / L of each single metal is automatically calculated by the instrument control software.
臭化物濃度を測定するための手順
臭化物を、下記の手順に従って、硝酸銀(AgNO3)による滴定によって測定した。
Procedure for Measuring Bromide Concentration Bromide was measured by titration with silver nitrate (AgNO 3 ) according to the following procedure.
約30gのサンプルを秤量する。 Weigh about 30 g of sample.
硫酸アンモニウム鉄溶液5mL及び1:1硝酸5mLをフラスコの中に添加する。溶液の最終の色は黄緑色である。 Add 5 mL of ammonium iron sulfate solution and 5 mL of 1: 1 nitric acid into the flask. The final color of the solution is yellowish green.
0.02Nチオシアン酸アンモニウム(NH4CNS)溶液2〜3滴を添加する。この溶液は橙赤色になるであろう。 Add 2-3 drops of 0.02N ammonium thiocyanate (NH 4 CNS) solution. This solution will turn orange-red.
0.02N AgNO3を、過剰で、橙赤色が消える点まで添加する。 Add 0.02N AgNO 3 in excess to the point where the orange-red color disappears.
過剰のAgNO3を、NH4CNSによって、橙赤色が新たに出現するまで滴定する。 Excess AgNO 3 is titrated with NH 4 CNS until a new orange-red color appears.
臭化物濃度の計算は、式:Br=(A−B)×N×79.9×100/P×1000(式中、
A=消費されたAgNO3のmL;
B=消費されたNH4CNSのmL;
N=滴定のための溶液の規定度(0.02N)及び
P=サンプル重量)
を使用して行う。
The bromide concentration was calculated using the formula: Br = (A−B) × N × 79.9 × 100 / P × 1000 (where
A = mL of AgNO 3 consumed;
B = mL of NH 4 CNS consumed;
N = normality of solution for titration (0.02N) and P = sample weight)
To do.
実施例1
塔A及び塔Cを、図1に示される形状と同様に直列に置く。ここで、樹脂床13は塔Aであり、樹脂床17は塔Cである。塔Aへの供給物流は、表I中に報告した特定の濃度で、重金属及びハロゲン、反応溶媒、酸化反応副生成物、酸化反応中間体並びに腐食生成物を含む。この供給物流を70℃まで加熱する。500mLの氷酢酸を、2個の樹脂床に通してポンプ輸送し、次いで、試験すべき流を樹脂床に供給し、最後の床の排出側で回収する。塔ジャケット温度を、試験の間一定に保持する。吸収後に、試験した流を、氷酢酸を2個の床に通してポンプ輸送することによって、塔から除去する。再生は、塔Aのための再生剤として100%水、塔Cのためのプライマーとして酢酸/HBr/水=90/4/6重量%から構成される溶液及び塔Cのための再生溶液として100%水の溶液を使用して実施した。試験の最後に、2個の樹脂床を、氷酢酸で洗浄した。関連データを表Iに報告する。
Example 1
Tower A and Tower C are placed in series similar to the shape shown in FIG. Here, the
実施例2
配置は図2に示されるものと同様であり、ここで、塔Cは樹脂床23であるようにして、塔Cのみを試験する以外は、実施例1で使用した手順を繰り返す。再生は、塔Cのためのプライマーとして酢酸/HBr/水=90/4/6重量%から構成される溶液及び塔Cのための再生溶液として100%水の溶液を使用して実施した。関連データを表Iに報告する。
Example 2
The arrangement is similar to that shown in FIG. 2 where the procedure used in Example 1 is repeated except that column C is the
実施例3
配置は図1及び図2に示されるものと同様であり、ここで、塔Bは樹脂床40であるようにして、塔Bを試験する。それぞれ、図1及び図2に於ける流19及び25の組成を表す供給物流組成を、表Iに報告する。500mLの氷酢酸を、樹脂床に通してポンプ輸送し、次いで、試験すべき流を樹脂床に供給し、この床自体の排出側で回収する。塔ジャケット温度を、試験の間一定に保持する。吸収後に、試験した流を、水を床に通してポンプ輸送することによって、塔から除去する。関連データを表Iに報告する。
Example 3
The arrangement is similar to that shown in FIGS. 1 and 2, where tower B is tested such that tower B is
実施例4
供給物流の水濃度を35重量%まで上昇させた以外は、実施例3で実施した同じ手順を繰り返す。関連データを表Iに報告する。
Example 4
The same procedure performed in Example 3 is repeated except that the water concentration of the feed stream is increased to 35% by weight. Relevant data is reported in Table I.
Claims (21)
a)前記液体流を、強塩基性アニオン交換樹脂と接触させ、そして
b)工程(a)からの排出流を、キレート化カチオン交換樹脂と接触させる
工程を含んでなる方法。 A method for removing and recovering at least one heavy metal and at least one halogen from a liquid stream in a chemical process comprising:
a) contacting said liquid stream with a strongly basic anion exchange resin, and b) contacting the effluent from step (a) with a chelating cation exchange resin.
工程を更に含む請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, further comprising the step of c) regenerating the anion exchange resin by contacting the anion exchange resin with an anion exchange resin regeneration solution to form recovered heavy metals and halogens.
工程を更に含む請求項1〜3の何れか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, further comprising the step of d) regenerating the chelated cation exchange resin to form recovered heavy metals and halogens.
工程を更に含む請求項1〜7の何れか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 7, further comprising the step of e) purifying the recovered heavy metal and halogen.
工程を更に含む請求項9に記載の方法。 10. The method of claim 9, further comprising f) using the purified heavy metal and halogen in the chemical process.
a)前記液体流を、ハロゲン化物形である強塩基性アニオン交換樹脂と接触させ、
b)工程(a)からの排出流を、キレート化カチオン交換樹脂と接触させ、
c)前記アニオン交換樹脂を、水及び酢酸を含むアニオン交換樹脂再生溶液と接触させることによって、工程(a)に於けるアニオン交換樹脂を再生させて、回収された重金属及び臭素を形成し、
d)前記キレート化カチオン交換樹脂を、HBrを含む再生プライマーと接触させ、その後、前記キレート化カチオン交換樹脂を、水を含む再生溶液と接触させることによって、前記キレート化カチオン交換樹脂を再生させて、回収された重金属及び臭素を形成し、
e)前記の回収された重金属及び臭素を、水酸化物形である強塩基性アニオン交換樹脂と接触させることによって、前記の回収された重金属及び臭素を精製して、精製された重金属及び臭素を形成し、そして
f)前記化学方法に於いて前記の精製された重金属及び臭素を使用する
工程を含んでなる除去及び回収方法。 A method of removing and recovering i) at least one heavy metal selected from the group consisting of Co, Mn, Ce, Zr, Hf and combinations thereof, and bromine from a liquid stream in a chemical process,
a) contacting said liquid stream with a strongly basic anion exchange resin in halide form;
b) contacting the effluent stream from step (a) with a chelating cation exchange resin;
c) contacting the anion exchange resin with an anion exchange resin regeneration solution containing water and acetic acid to regenerate the anion exchange resin in step (a) to form recovered heavy metals and bromine;
d) regenerating the chelated cation exchange resin by contacting the chelated cation exchange resin with a regeneration primer containing HBr, and then contacting the chelated cation exchange resin with a regeneration solution containing water. Form recovered heavy metals and bromine,
e) Purifying the recovered heavy metal and bromine by contacting the recovered heavy metal and bromine with a strongly basic anion exchange resin in a hydroxide form to obtain the purified heavy metal and bromine. And f) a removal and recovery process comprising the step of using said purified heavy metal and bromine in said chemical process.
a)前記液体流を、キレート化カチオン交換樹脂と接触させ、
b)前記キレート化カチオン交換樹脂を、HBrを含む再生プライマーと接触させ、その後、前記キレート化カチオン交換樹脂を、水を含む再生溶液と接触させることによって、前記キレート化カチオン交換樹脂を再生させて、回収された重金属及び臭素を形成し、
c)前記の回収された重金属及び臭素を、水酸化物形である強塩基性アニオン交換樹脂と接触させることによって、前記の回収された重金属及び臭素を精製して、精製された重金属及び臭素を形成し、そして
d)前記PTA方法に於いて前記の精製された重金属及び臭素を使用する工程
を含んでなる除去及び回収方法。 A method of removing and recovering i) at least one heavy metal selected from the group consisting of Co, Mn and combinations thereof and ii) bromine from a liquid stream during the PTA process,
a) contacting the liquid stream with a chelating cation exchange resin;
b) regenerating the chelated cation exchange resin by contacting the chelated cation exchange resin with a regeneration primer containing HBr and then contacting the chelated cation exchange resin with a regeneration solution containing water. Form recovered heavy metals and bromine,
c) Purifying the recovered heavy metal and bromine by contacting the recovered heavy metal and bromine with a strongly basic anion exchange resin in a hydroxide form to obtain the purified heavy metal and bromine. D) a removal and recovery process comprising the step of using said purified heavy metal and bromine in said PTA process.
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