JP3291749B2 - 芳香族カルボン酸の製造方法 - Google Patents

芳香族カルボン酸の製造方法

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルキル芳香族炭化水素
を酸化して芳香族カルボン酸を製造する方法に係り、特
に、製造工程における廃熱を有効利用して、エネルギー
効率の向上、エネルギーコストの低減を図る方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、酸化反応器内にて、アルキル芳香
族炭化水素、例えばパラキシレンを低級脂肪族カルボン
酸溶媒中において分子状酸素含有ガスにより酸化して芳
香族カルボン酸、例えばテレフタル酸を製造する方法は
よく知られている。
【0003】この方法において、酸化反応器から排出さ
れる高温高圧の反応排ガスには、溶媒蒸気及び水蒸気が
多量に含有されている。また、反応溶媒として用いられ
る低級脂肪族カルボン酸は、通常、生成物を分離後、蒸
留により回収されるが、この蒸留回収のための脱水塔か
らも多量の常圧ガスが放出される。
【0004】従来、酸化反応器から排出される反応排ガ
スは蒸気発生器へ通して蒸気発生の熱源とし、次いで凝
縮器、吸収塔を経て、大気中に放出するか、更にこれを
ガスタービン等の動力として利用していた。
【0005】また、反応排ガスの廃熱をより効率良く利
用するために、反応排ガスを直接、ガスタービン等に供
給して廃熱利用する方法も知られている(特開昭56−
40636)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来、一般に行なわれ
ている反応排ガスを蒸気発生器へ導いて蒸気を発生させ
る方法では、蒸気発生器で発生させた蒸気は、通常、蒸
気を必要とする工場の各場所に分散供給し、余剰分につ
いては大気中に放出しており、蒸気の効率的利用という
点においては必ずしも充分ではなかった。
【0007】また、特開昭56−40636記載の方法
では、実用上は、装置類を全てチタン等の耐食材料で構
成する必要があり、現実的に長期にわたり安定した廃熱
回収を行なうためには適当ではない。
【0008】本発明は上記従来の問題点を解決し、アル
キル芳香族炭化水素を酸化して芳香族カルボン酸を製造
する工程において、廃熱をより一層効率的に有効利用し
て、エネルギー効率の向上、エネルギーコストの低減を
図る芳香族カルボン酸の製造方法を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の芳香族カルボ
ン酸の製造方法は、酸化反応器内で、アルキル芳香族炭
化水素を低級脂肪族カルボン酸溶媒中で分子状酸素含有
ガスにより酸化して芳香族カルボン酸を製造する方法に
おいて、酸化反応器からの排ガスを高圧蒸気発生器に通
した後、ガスタービンに供給すると共に、該高圧蒸気発
生器で発生した高圧蒸気を蒸気タービンに供給し、該ガ
スタービンと該蒸気タービンとを稼動させて得た出力で
空気圧縮機を稼動させ、該空気圧縮機からの圧縮空気を
前記分子状酸素含有ガスとして使用することを特徴とす
る。
【0010】請求項2の芳香族カルボン酸の製造方法
は、請求項1の方法において酸化反応生成液から芳香族
カルボン酸を除去した後、脱水塔にて低級脂肪族カルボ
ン酸溶媒を回収するにあたり、該脱水塔から留去される
蒸気を低圧蒸気発生器を経て、系外に排出すると共に、
該低圧蒸気発生器で発生した低圧蒸気を前記高圧蒸気と
共に前記蒸気タービンに供給することを特徴とする。
【0011】なお、本発明において、高圧蒸気とは常圧
よりもはるかに高い、例えば1.5atm以上の蒸気を
指し、低圧蒸気とは常圧よりも低い、例えば0.9at
m以下程度の蒸気を指し、また、常圧蒸気とは1〜1.
2atm程度の蒸気を指す。
【0012】本発明で製造される芳香族カルボン酸とし
ては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、パラト
ルイル酸、ナフタレンジカルボン酸等が例示され、各々
に対応するアルキル芳香族炭化水素が原料として使用さ
れる。
【0013】また、溶媒として用いられる低級脂肪族カ
ルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸等が挙げられる
が、通常は酢酸を用いる。
【0014】本発明の芳香族カルボン酸の製造方法によ
り、テレフタル酸を製造するには、例えばパラキシレン
を酢酸溶媒中、酢酸コバルト、酢酸マンガン及び臭素化
合物から成る触媒の存在下、分子状酸素により液相酸化
する。使用される臭素化合物としては臭化水素、臭化ナ
トリウム等が挙げられる。触媒の添加量としては、酢酸
コバルト、酢酸マンガンは、溶媒に対する各々の金属量
として、通常100〜1000ppm、また、臭素化合
物は、溶媒に対する臭素量として、通常300〜300
0ppmである。
【0015】溶媒である酢酸は、パラキシレン1重量部
に対し、通常1〜10重量部用いられる。また、酢酸中
には約30重量%までの水分を含んでいて良い。反応条
件としては、通常150〜230℃の温度、2〜100
気圧の圧力で行ない、分子状酸素含有ガスとしては、通
常、空気が使用される。
【0016】酸化反応によって生成したテレフタル酸
は、液状の酸化反応生成物から、通常、晶析又は遠心分
離等により分離される。テレフタル酸を分離した後の反
応母液の主成分は酢酸であるので、反応母液の一部はそ
のまま反応系に戻して再使用することができるが、通
常、大部分又は全量についてたき上げ処理を行ない、酢
酸溶媒、水分を蒸発分離する。たき上げられた含水酢酸
は蒸留脱水塔にて水分をある程度除去した後に再使用さ
れる。
【0017】
【作用】請求項1の芳香族カルボン酸の製造方法によれ
ば、芳香族カルボン酸の製造工程での廃熱により蒸気タ
ービン及びガスタービンを稼動して、その出力を空気圧
縮機(コンプレッサー)の動力源として有効利用するこ
とができる。
【0018】請求項2の芳香族カルボン酸の製造方法に
よれば、低級脂肪族カルボン酸溶媒を回収する脱水塔か
ら排出される多量の蒸気の熱エネルギーをも有効利用す
ることができる。
【0019】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例について
詳細に説明する。
【0020】図1は本発明の実施に好適なテレフタル酸
製造装置の一例を示す系統図である。
【0021】本実施例の装置は、酸化反応器1の後段
に、2機の高圧蒸気発生装置2,3を有するものであっ
て、各々の高圧蒸気発生装置2,3は熱交換器2A,3
A及び蒸気発生器2B,3Bを備える。4は蒸気タービ
ン、5はガスタービン、6は低圧蒸気発生装置、7は脱
水塔、8はミストセパレーター、9はコンプレッサー、
10は吸収塔、11は加熱器、12はモーター、13は
凝縮水ポンプ、14は真空ポンプ、15,16は圧力調
節器、17は熱交換器、18はバルブである。また、2
1〜41の各符号は配管を示す。
【0022】本実施例において、酸化反応器から排出さ
れた排ガスは、配管21より高圧蒸気発生装置2の熱交
換器2Aへ、更に配管22を経て高圧蒸気発生装置3の
熱交換器3Aへ導入され、それぞれ配管23,24を循
環する循環水に熱が伝達され、蒸気発生器2B,3Bか
ら高圧蒸気が発生する。
【0023】なお、この蒸気発生器2B,3Bには、そ
れぞれ配管25,26より、後述の蒸気タービン4の排
蒸気から熱交換器17を経て生成された凝縮水が補給水
として供給されている。
【0024】また、熱交換器3Aの排ガスは、配管27
を経て、吸収塔10に導入され、吸収塔10内で含有さ
れる溶媒(酢酸)成分が吸収除去される。吸収塔10内
で酢酸含有量が数百ppm以下とされたガスは、配管2
8より加熱器11に導入され、加熱器11で予熱された
後、配管29よりガスタービン5に供給される。
【0025】前記蒸気発生器2B,3Bで発生した蒸気
は、各々、配管30,31及び配管32より、蒸気ター
ビン4に供給される。なお、配管30には配管33が分
岐しており、高圧蒸気発生装置2で発生した高圧蒸気
(通常の場合、6atm程度)の約90%が製造工場の
蒸気が必要とされる他の系統に供給され、残る約10%
の高圧蒸気が蒸気タービン4に供給されるように構成さ
れている。一方、高圧蒸気発生装置3で発生した高圧蒸
気(通常の場合、1.5atm程度)は、その全量が蒸
気タービン4に供給される。また、配管30及び配管3
1には、それぞれ圧力調節器15,16が設けられてお
り、高圧蒸気はその圧力が一定に調節されて蒸気タービ
ン4に供給される。
【0026】この蒸気タービン4には、後述の低圧蒸気
発生装置6で発生した低圧蒸気(通常の場合、0.7a
tm程度)も、配管34、ミストセパレーター8、バル
ブ18を備える配管35を経て供給されている。
【0027】低圧蒸気発生装置6には、酸化反応器1の
反応生成液から生成したテレフタル酸を除去した後の酢
酸を主成分とする母液から酢酸を回収するための脱水塔
7で発生したほぼ常圧の蒸気(通常の場合、1.1at
m程度)が配管36より供給され、配管37から導入さ
れる補給水と熱交換されて低圧蒸気が発生する。発生し
た低圧蒸気は、上述の如く、配管34よりミストセパレ
ーター8、配管35を経て蒸気タービン4に供給され
る。一方、凝縮水は、配管38より系外へ排出される。
【0028】蒸気タービン4からの排蒸気は、配管39
を経て熱交換器17に導入され、熱交換器17で生成し
た凝縮水は凝縮水ポンプ13を備える配管40を経て、
配管25,26より前述の蒸気発生器2B,3Bの補給
水として、また、配管37より上述の低圧蒸気発生装置
6の補給水として循環使用される。また、熱交換器17
の未凝縮ガスは、配管41、真空ポンプ14を経て系外
へ排出される。
【0029】本発明の方法においては、このように、高
圧蒸気及び低圧蒸気の各エネルギーを入力して稼動させ
た蒸気タービン4と、高圧蒸気発生装置の排ガスのエネ
ルギーを入力して稼動させたガスタービン5とを、酸化
反応器1に酸素源として供給する圧縮空気を得るための
コンプレッサー9に直結させ、蒸気タービン4及びガス
タービン9をコンプレッサー9の動力源として機能させ
る。
【0030】なお、通常の場合、蒸気タービン4とガス
タービン5の出力は同程度であり、各々、コンプレッサ
ー9の所要エネルギーの約47%程度である。
【0031】従って、蒸気タービン4及びガスタービン
5の出力のみではコンプレッサー9の稼動に必要なエネ
ルギーが不足するので、必要に応じて図1に示す如くモ
ーター12を併設して、不足するエネルギー(約6%
(=100−47×2))を補充する。
【0032】なお、図1に示す方法は、本発明の一実施
方法であって、本発明はその要旨を超えない限り、図示
の実施例に限定されるものではなく、各装置の設置態様
等において、他の様々な態様を採用し得る。例えば、高
圧蒸気発生装置の設置数については、2機に限らず、反
応器、脱水塔の規模や設定条件等に応じて、1機又は3
機以上とすることができる。
【0033】また、高圧蒸気発生装置2で発生した高圧
蒸気の蒸気タービン4への供給割合を増加することによ
り、蒸気タービン4の出力を増加させ、モーター12の
稼動を停止することもできる。
【0034】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の芳香族カル
ボン酸の製造方法によれば、アルキル芳香族炭化水素を
酸化して芳香族カルボン酸を製造するにあたり、製造工
程で発生する廃熱を著しく効率的に有効利用することが
でき、エネルギー効率の向上、エネルギーコストの低減
を図ることができる。
【0035】請求項2の方法によれば、より一層効率的
な廃熱利用が可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に好適なテレフタル酸製造装置の
一例を示す系統図である。
【符号の説明】
1 酸化反応器 2,3 高圧蒸気発生装置 4 蒸気タービン 5 ガスタービン 6 低圧蒸気発生装置 7 脱水塔 8 ミストセパレーター 9 コンプレッサー 10 吸収塔 11 加熱器 12 モーター 13 凝縮水ポンプ 14 真空ポンプ 15,16 圧力調節器 17 熱交換器 18 バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 63/26 C07C 51/265 C07B 61/00 300

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化反応器内で、アルキル芳香族炭化水
    素を低級脂肪族カルボン酸溶媒中で分子状酸素含有ガス
    により酸化して芳香族カルボン酸を製造する方法におい
    て、 酸化反応器からの排ガスを高圧蒸気発生器に通した後、
    ガスタービンに供給すると共に、該高圧蒸気発生器で発
    生した高圧蒸気を蒸気タービンに供給し、該ガスタービ
    ンと該蒸気タービンとを稼動させて得た出力で空気圧縮
    機を稼動させ、該空気圧縮機からの圧縮空気を前記分子
    状酸素含有ガスとして使用することを特徴とする芳香族
    カルボン酸の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の方法において酸化反応生成液
    から芳香族カルボン酸を除去した後、脱水塔にて低級脂
    肪族カルボン酸溶媒を回収するにあたり、該脱水塔から
    留去される蒸気を低圧蒸気発生器を経て、系外に排出す
    ると共に、該低圧蒸気発生器で発生した低圧蒸気を前記
    高圧蒸気と共に前記蒸気タービンに供給することを特徴
    とする芳香族カルボン酸の製造方法。
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