JP2899928B2 - テレフタル酸の精製母液の処理方法 - Google Patents

テレフタル酸の精製母液の処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はテレフタル酸の精製母液
の処理方法に関し、詳しくは、アルキルベンゼンを低級
脂肪族カルボン酸からなる溶媒中にて分子状酸素で液相
酸化して得られた粗テレフタル酸を熱水に溶解し、この
溶液を第8族金属と接触させた後に、精製テレフタル酸
を晶析させ、これを分離した後の母液の処理方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】低級脂肪族カルボン酸からなる溶媒中に
て遷移金属化合物及び臭素化合物の存在下に分子状酸素
によつてアルキルベンゼンを液相連続酸化してテレフタ
ル酸を製造することは、工業的に大規模に行なわれてい
る。このようにして得られる粗テレフタル酸は、通常、
相当量の不純物を含んでいるので、従来、これを精製し
た後、ポリエステルの原料として用いている。このよう
な粗テレフタル酸の精製方法としては、例えば、特公昭
41−16860号公報に記載されているように、粗テ
レフタル酸を熱水中に溶解させ、この溶液を水素存在下
にパラジウム等の第8族金属と接触させ、この後に溶液
を冷却し、精製テレフタル酸を晶析させる方法が知られ
ている。
【0003】しかし、このような方法によれば、精製テ
レフタル酸を分離した後の母液には、溶解度相当のテレ
フタル酸のほかに、テレフタル酸誘導体である芳香族カ
ルボン酸等の有価物、特に、酸化によつてテレフタル酸
とし得るp−トルイル酸が相当量含まれている。従つ
て、かかる母液をそのまま廃棄することは、p−トルイ
ル酸等の有価物を徒に失なうこととなり、他方、母液に
含まれる芳香族カルボン酸等の有機物が化学的酸素要求
量や生物学的酸素要求量が大きいので、環境汚染を招来
することとなる。
【0004】一般に、目的物を分離した後の母液から有
価物を回収すると共に、環境汚染源である有機物の同伴
を低減する方法としては、従来、母液を有機溶媒と接触
させて、母液中に溶解している有機物を有機溶媒中に抽
出する方法がよく知られている。特に、前述したテレフ
タル酸の工業的製造における母液からp−トルイル酸を
回収するためには、米国特許第 4,500,732号明細書に記
載されているように、母液をp−キシレンにて処理し、
p−トルイル酸をp−キシレン中に抽出する方法が有用
である。しかし、この方法によれば、母液のp−キシレ
ンによる抽出時にp−キシレンの一部が母液側に同伴
し、p−キシレンが失なわれると共に、このように母液
に同伴したp−キシレンが環境汚染源となるために、母
液に同伴する環境汚染物質を実質的に低減し得ないとい
う問題を有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のテレ
フタル酸の精製母液の処理における上記した問題を解決
するためになされたものであつて、母液からp−トルイ
ル酸等の有価物を効率よく回収し得るのみならず、母液
に同伴するp−キシレンの量を低減することによつて、
母液と共に排出される環境汚染源となる有機物の量を低
減し得るテレフタル酸の精製母液の処理方法を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、低級脂肪族カ
ルボン酸からなる溶媒中にて遷移金属化合物及び臭素化
合物の存在下に分子状酸素によつてアルキルベンゼンを
液相酸化して得られた粗テレフタル酸を熱水に溶解さ
せ、この溶液を第8族金属と接触させた後、精製テレフ
タル酸を晶析させ、これを分離した後の母液を処理する
方法において、この母液をp−キシレンと接触させた
後、母液に空気又は不活性ガスを通気することを特徴と
する。
【0007】前述したように、低級脂肪族カルボン酸か
らなる溶媒中にて、触媒としての遷移金属化合物及び臭
素化合物の存在下に分子状酸素によつてアルキルベンゼ
ンを液相酸化して、テレフタル酸を製造する方法は、既
によく知られており、工業的に大規模に行なわれてい
る。かかるテレフタル酸の製造方法において、アルキル
ベンゼンとしては、通常、p−キシレンが用いられてお
り、溶媒としては、酢酸が用いられている。触媒として
の遷移金属化合物としては、マンガン、コバルト、鉄、
クロム、ニツケル等の遷移金属の臭素塩、安息香酸塩、
ナフテン酸塩、酢酸塩等のカルボン酸塩、アセチルアセ
トナート等が、また、臭素化合物としては、マンガン、
コバルト、鉄、クロム、ニツケル等の臭素塩、臭化水素
酸、ジブロモエチレン、テトラブロモエタン等が用いら
れている。アルキルベンゼンを酸化するための分子状酸
素としては、純酸素、空気、純酸素と不活性ガスとの混
合物等が用いられる。
【0008】より具体的には、例えば、p−キシレンを
酸化してテレフタル酸を製造する場合には、原料p−キ
シレンは、通常、溶媒に対して1〜50重量%の割合で
用いられる。触媒としてコバルト化合物又はマンガン化
合物と臭素化合物とが用いられるときは、これらの化合
物は、溶媒に対して、コバルト原子が10〜5000重
量 ppm、マンガン原子が10〜5000重量 ppm、臭素
原子が10〜10000重量 ppmとなるように用いられ
る。また、分子状酸素を含むガスとして空気が用いられ
るときは、空気は、p−キシレン1Kgに対して、通常、
0.5〜15N立方メートルの割合にて酸化槽に供給され
る。反応は、通常、160〜260℃、反応圧力4〜5
0Kg/平方センチメートルG、滞留時間10〜200分
の範囲で行なわれる。
【0009】このようにして得られる粗テレフタル酸
は、不純物として4−カルボキシベンズアルデヒドを5
0〜10000重量ppm 含んでおり、ポリエステルの原
料として用いるために、精製される。即ち、粗テレフタ
ル酸を熱水中に溶解させ、高温高圧下、水素の存在下に
第8族金属と接触させ、この後、晶析によって精製テレ
フタル酸を得る。より詳細には、例えば、水100重量
部に対して粗テレフタル酸1〜60重量部を180〜3
20℃の温度で溶解させ、純水素、水素と不活性ガスと
の混合物等の存在下、10〜120Kg/平方センチメー
トルGの下で、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、白
金、オスミウム等の第8族金属と1〜100分間、接触
される。これら第8族金属は、通常、テレフタル酸熱水
溶液に不溶性の担体、例えば、活性炭等に担持させて用
いられる。これらのなかでは、特に、活性炭に担持させ
たパラジウムが精製効果の点から好ましく用いられる。
【0010】このようにして処理した粗テレフタル酸の
熱水溶液は、次いで、70〜160℃まで冷却され、テ
レフタル酸を晶析させ、分離する。このとき、溶媒の一
部を揮発させて留去してもよい粗テレフタル酸に含まれ
る不純物4−カルボキシベンズアルデヒドは、この精製
工程において、大部分がより晶析で除去されやすいp−
トルイル酸に変換される。かくして、p−トルイル酸
は、テレフタル酸の晶析に際して、殆どが母液に残留
し、その量は、通常、200〜5000重量ppm であ
る。
【0011】本発明の方法によれば、このようにテレフ
タル酸を分離した後の母液は、常圧下、又は必要に応じ
て加圧下に、p−キシレンに20〜140℃、好ましく
は抽出効率の点から40〜80℃で1〜30分程度接触
され、母液中に残留する上記p−トルイル酸がp−キシ
レンに抽出される。母液を抽出のために所定の温度とし
たときに固形分が析出した場合は、抽出前に予め濾過等
の方法でその固形分を除いてもよいp−キシレンは、母
液1リツトルに対して、通常、0.05〜2リツトルの範
囲で用いられる。この後、p−キシレンは、蒸留等の方
法によつてp−トルイル酸を除いた後、再度、抽出溶媒
として用いてもよく、また、p−トルイル酸を含むま
ま、粗テレフタル酸の製造原料として用いてもよい。
【0012】他方、p−キシレンによる抽出処理後の母
液には、p−キシレンが50〜2000重量ppm 程度含
まれており、そのまま排出すれば、p−キシレンの損失
となると共に、排水処理の負荷を大きくする。そこで、
本発明によれば、上記p−キシレンによる抽出処理後の
母液に空気や、或いは窒素、アルゴン等の不活性ガスを
通気し、p−キシレンをかかるガス側に除去する。ガス
としては、通常、空気を用いることが経済上、有利であ
り、通気量は、通常、母液1リツトルに対して0.01〜
100リツトル程度である。母液にガスを通気する際の
温度は、それが高いほど、p−キシレンの除去速度が大
きいが、低温においても、母液からのp−キシレンの除
去速度は、実用上、十分に大きいので、p−キシレンに
よる抽出処理後の温度のままで、母液に通気してよく、
特に、p−キシレンによる抽出後に母液を加熱する必要
はない。
【0013】母液に通気した後のガスは、かくして、p
−キシレンを含むので、これをそのまま、アルキルベン
ゼンを酸化する酸化槽に供給してもよく、又は冷却し
て、同伴したp−キシレンを凝縮させて回収してもよ
い。回収したp−キシレンは、再度、母液の抽出溶媒に
用いてもよく、また、テレフタル酸製造の原料として用
いることもできる。更に、p−キシレンを凝縮させ、分
離した後のガスは、再度、圧縮して、母液からのp−キ
シレンの除去に用いてもよい。また、通気ガスとして空
気を用いた場合は、p−キシレンを凝縮させ、分離した
後、アルキルベンゼンの酸化槽に送り、分子状酸素を含
むガスとして用いることもできる。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、低級脂肪族カルボン酸
からなる溶媒中にて遷移金属化合物及び臭素化合物の存
在下に分子状酸素によつてアルキルベンゼンを液相酸化
して得られた粗テレフタル酸を熱水に溶解させ、この溶
液を第8族金属と接触させた後、精製テレフタル酸を晶
析させ、これを分離した後の母液を処理する方法におい
て、この母液をp−キシレンにて処理して、酸化によつ
てテレフタル酸とし得る有価物であるp−トルイル酸を
高い割合にてp−キシレン中に回収することができると
共に、次いで、母液に空気又は不活性ガスを通気するこ
とによつて、上記p−キシレンによる抽出処理によつて
母液に同伴したp−キシレンをガス中に除去し、かくし
て、母液中の有機物の量を低減することができるので、
その後の排水処理の負荷をも低減することができる。
【0015】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。水溶液中のp−トルイル酸は、液体クロマトグラフ
イーにて定量し、また、水溶液に同伴したp−キシレン
は、ベンゼン(和光純薬工業(株)製試薬特級)にて抽
出した後、ガスクロマトグラフイーで定量した。実施例
中、通気ガス量は、0℃、1気圧のときの値である。 実施例1 酢酸溶媒中、コバルト化合物、マンガン化合物及び臭素
化合物からなる触媒の存在下にp−キシレンを空気によ
り液相酸化して、粗テレフタル酸を得た。これを熱水中
に溶解させ、水素の存在下にパラジウム金属と接触させ
た後、精製テレフタル酸を母液から晶析分離した。この
母液には、p−トルイル酸が1100重量ppm 含まれて
いた。
【0016】この母液1リツトルに対してp−キシレン
を0.17リツトルの割合で70℃で10分間、向流にて
接触させて抽出した。p−キシレンへのp−トルイル酸
の抽出率は95%であつた。この抽出処理後の母液に
は、p−キシレンが230重量ppm 含まれていた。この
抽出処理後の母液1リツトルに対して、空気を70℃で
600ml/分の割合で10分間通気した。母液からのp
−キシレン除去率は99.6%であつた。 実施例2 実施例1において、p−キシレンによる抽出処理後の母
液1リツトルに対して空気を70℃で250ml/分の割
合で20分間通気した。母液からのp−キシレン除去率
は99.6%であつた。 実施例3 実施例1において、p−キシレンによる抽出処理後の母
液1リツトルに対して空気を70℃で1200ml/分の
割合で4分間通気した。母液からのp−キシレン除去率
は99.1%であつた。 実施例4 実施例1において、母液をp−キシレンにて抽出処理し
た後、55℃に冷却し、この母液1リツトルに対して空
気を600ml/分の割合で10間通気した。母液からの
p−キシレン除去率は99.1%であつた。 実施例5 実施例1において、母液をp−キシレンにて抽出処理し
た後、40℃に冷却し、この母液1リツトルに対して空
気を600ml/分の割合で10間通気した。母液からの
p−キシレン除去率は95.7%であつた。 実施例6 実施例1において、p−キシレンによる抽出処理後の母
液1リツトルに対して窒素を70℃で250ml/分の割
合で20分間通気した。母液からのp−キシレン除去率
は99.6%であつた。 実施例7 実施例1において、p−キシレンによる抽出処理後の母
液1リツトルに対して窒素を70℃で600ml/分の割
合で10分間通気した。母液からのp−キシレン除去率
は99.6%であつた。 実施例7 実施例1において、p−キシレンによる抽出処理後の母
液1リツトルに対して窒素を70℃で1200ml/分の
割合で4分間通気した。母液からのp−キシレン除去率
は99.2%であつた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−33458(JP,A) 米国特許4500732(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07C 63/26 B01J 23/44 B01J 27/128 C07C 51/42 C07B 61/00 300

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】低級脂肪族カルボン酸からなる溶媒中にて
    遷移金属化合物及び臭素化合物の存在下に分子状酸素に
    よつてアルキルベンゼンを液相酸化して得られた粗テレ
    フタル酸を熱水に溶解させ、この溶液を第8族金属と接
    触させた後、精製テレフタル酸を晶析させ、これを分離
    した後の母液を処理する方法において、この母液をp−
    キシレンと接触させた後、母液に空気又は不活性ガスを
    通気することを特徴とするテレフタル酸の精製母液の処
    理方法。
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