JPH05140044A - 液体サイクロンを用いる精製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】粗製芳香族ジカルボン酸ジアルキルエステルを
溶媒を用いて再結晶化、分離、洗浄および精製を繰り返
し、不純物の少ない芳香族ジカルボン酸ジアルキルエス
テルを得る方法において、液体サイクロンとラインミキ
サーとを組み合わせた分離洗浄装置を、該液体サイクロ
ンの固体濃縮液出口の下流に位置するように該ラインミ
キサーを配したことを特徴とする芳香族ジカルボン酸ジ
アルキルエステル精製方法。 【効果】液体サイクロンとラインミキサーとを直列に多
段階配置することによって、従来の遠心分離機と撹拌洗
浄槽による精製法に較べ設備容積が小さく、生産効率の
高い、従って設備費及び運転経費の安い芳香族ジカルボ
ン酸ジアルキルエステルの精製が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明方法は、例えばパラアルキ
ルベンゼンの酸化生成物をメチルエステル化し、得られ
た粗テレフタル酸ジメチルを精製し、不純物の少ないテ
レフタル酸ジメチルを得る際の精製方法に関するもので
あり、同様に例えば２，６―ジアルキルナフタレンを出
発原料とした不純物の少ない２，６―ナフタレンジカル
ボン酸ジメチルを得る際の精製方法に関するものであ
る。

【０００２】テレフタル酸ジメチルは、テレフタル酸と
並んで、繊維あるいはビデオフィルムなどのプラスチッ
クとなるポリエステル製造原料として、工業的に極めて
有用な化合物である。同様に２，６―ナフタレンジカル
ボン酸ジメチルも、それを原料としたポリエステル繊維
あるいはポリエステルプラスチックスは、そのヤング率
が大きく、ガスバリヤ性が優れている点で、最近その用
途が拡大している。

【０００３】従って、充分に精製されたテレフタル酸ジ
メチル並びに２，６―ナフタレンジカルボン酸ジメチル
を効率よく製造できれば、その工業的価値は極めて大き
い。本発明方法は、充分に精製されたテレフタル酸ジメ
チル並びに２，６―ナフタレンジカルボン酸ジメチルの
製造効率を向上させるべく、液体サイクロンを用いたこ
れらの精製方法に関するものである。

【０００４】

【従来の技術】従来、例えばパラアルキルベンゼンの酸
化生成物をメチルエステル化し、得られた粗テレフタル
酸ジメチルをメタノールからの再結晶を経て、メタノー
ルより分離、洗浄、精製を繰り返し、繊維あるいはプラ
スチック用ポリエステル製造原料の不純物の少ないテレ
フタル酸ジメチルを得る方法にあっては、テレフタル酸
ジメチルの結晶とその洗浄メタノール母液を分離する手
段として、一般に遠心分離機が用いられている。この種
の遠心分離機は、分離を目的とするスラリー液に高速回
転を加えて、固体と液体とを分離するものであるが、多
大な電力を消費する。また、回転部分のシールに工夫を
要する複雑な機械であるため、その設備自体が複雑であ
るとともに、その機能を保持するために多大な補修・点
検を要する。

【０００５】更に、テレフタル酸ジメチルの結晶とその
洗浄用メタノールを撹拌混合し、テレフタル酸ジメチル
結晶に付着している不純物を洗浄する装置としては、撹
拌機を付属した大型の洗浄槽を用いるのが一般的であ
る。このスラリー混合用の撹拌機は清澄液の撹拌と異な
り多大な電力を要し、またこの種の洗浄槽は多くの計装
設備が付属され設備自体が複雑になるとともに、機能を
保持するために多大な補修・点検を要し、煩瑣である。

【０００６】加えて、この種の遠心分離機、撹拌機付き
の洗浄槽共に重量の大きな回転体が付属しているため、
大がかりな基礎を要し、設置場所も大きな空間を占め
る。

【０００７】２，６―ナフタレンジカルボン酸ジメチル
の場合も、上記の問題点に関しては、テレフタル酸ジメ
チルと全く同様である。

【０００８】このような背景から、洗浄、分離、精製の
各工程の運転費用の軽減と生産効率の改善を図るべく、
プロセスの根本的な改良が課題である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明方法は、前述の
課題を解決し、設備投資の大きい、電力使用量の多い、
しかも設備維持費用の大きい遠心分離機及び撹拌機付き
の洗浄槽を必要としないものであって、設備投資、電力
使用量、設備維持費用そして設置空間ともに小さい液体
サイクロンとラインミキサーとを組み合わせ、分離洗浄
効率を高めた精製方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明方法は、粗芳香族
ジカルボン酸ジアルキルエステルを溶媒を使っての再結
晶を経て、溶媒による分離、洗浄、精製を繰り返し、不
純物の少ない芳香族ジカルボン酸ジアルキルエステルを
得る方法において、液体サイクロンとラインミキサーと
を組み合わせた分離洗浄装置を、該液体サイクロンの固
体濃縮液出口の下流に位置するようにラインサミキーを
配したことを特徴とする芳香族ジカルボン酸ジアルキル
エステルの精製方法である。

【００１１】例えばパラアルキルベンゼンの酸化生成物
をメチルエステル化し、得られた粗テレフタル酸ジメチ
ルをメタノールからの再結晶を経て、メタノールにより
分離、洗浄、精製を繰り返し、不純物の少ないテレフタ
ル酸ジメチルを得る方法において、液体サイクロンと、
該液体サイクロンのテレフタル酸ジメチル結晶濃縮液出
口の下流を取付けたラインミキサーを組み合わせた分離
洗浄装置を用いることを特徴とする精製方法である。

【００１２】また、上述の方法において、パラアルキル
ベンゼンを例えば２，６―ジメチルナフタレンに代え
て、テレフタル酸ジメチルを２，６―ナフタレンジカル
ボン酸ジメチルとするとき、溶媒をメタノール及び／ま
たはキシレンとすることを態様とする液体サイクロンを
用いた粗２，６―ナフタレンジカルボン酸ジメチルの精
製方法に代えることができる。

【００１３】液体サイクロンとラインミキサーとを複数
個直列に配置した分離洗浄装置であるのが好ましい。即
ち、液体サイクロンとラインミキサーとを直列に配置す
る個数が多ければ多いほど、精製効率が高まり、本発明
方法の効果は増大する。

【００１４】液体サイクロンは、その胴体直径が５０ｍ
ｍ以上８００ｍｍ以下のものが好ましい。一般に液体サ
イクロンの胴体直径は、分離すべき固体の最小粒子径と
固液比重差、そして分離すべき液体の粘度によって一義
的に決定する。芳香族ジカルボン酸ジアルキルエステル
結晶と例えばメタノールやキシレンを再結晶及び洗浄溶
媒とした場合は、その胴体直径が５０ｍｍ以上８００ｍ
ｍ以下のものが好ましい。加えて、胴体直径が５０ｍｍ
未満のものはスラリー処理量が制限され、スラリー処理
量を増加しようとする場合は、多系列並列にする必要が
あり、処理量当たりの設備投資が増加する。一方、胴体
直径が８００ｍｍを超えるものは、液体サイクロンの分
離効率を保つために液体サイクロンへのスラリー液の供
給線速度を大きく採る必要があり、処理量当たりの供給
ポンプの電力使用量が増加する。即ち、胴体直径が５０
ｍｍ以上８００ｍｍ以下のものが設備効率上も最も好ま
しい。

【００１５】ラインミキサーは、液体サイクロンの固体
濃縮液出口ノズル、即ち、下部ノズルの下流に取り付け
られる。このラインミキサーは、液体サイクロン下部ノ
ズルの出側に付着成長し閉塞トラブルの原因となる芳香
族ジカルボン酸ジアルキルエステル固形付着物を除去す
るためのものであり、複数個の閉塞防止用溶媒注入ノズ
ルが設けられている。更に、芳香族ジカルボン酸ジアル
キルエステル結晶と洗浄溶媒が良く混合するための複数
個の混合用溶媒注入ノズルが付属しているラインミキサ
ーである。しかも、液体サイクロン下部ノズル先端を、
ラインミキサーに付属した閉塞防止用溶媒注入ノズルか
ら注入される溶媒が容易に洗浄できる位置にセットされ
ているラインミキサーである。

【００１６】ラインミキサーの本体は円筒状のものが好
ましく、その中心垂直線が液体サイクロンの中心垂直線
と一致するようにセットされる。その内径は液体サイク
ロンの胴体径の０．２倍以上のものが好ましい。また、
その円筒長はその内径の２．０倍以上が好ましい。これ
は、ラインミキサー内の動圧変動を小さくし、液体サイ
クロンの分離性能に影響を与えないようにするためであ
る。

【００１７】ラインミキサーへの複数個の洗浄用溶媒ノ
ズルの出口先端は、液体サイクロン下部ノズル先端より
も上部に位置し、液体サイクロン下部ノズルの中心垂直
線に向かって均等に溶媒が注入されるようにセットされ
るのが好ましい。加えて、ラインミキサーの複数個の閉
塞防止用溶媒注入ノズルから、溶媒は連続的にまたは間
欠的に、溶媒注入量がそれぞれ同一量となるように、毎
秒０．２ｍ以上の線速度で注入されるのが好ましい。こ
れは液体サイクロン下部ノズル先端の固形付着物を効率
的に除去するためである。

【００１８】一方、ラインミキサーの複数個の混合用溶
媒注入ノズルの出口先端は、液体サイクロン下部ノズル
先端よりも下部にセットされるのが好ましい。加えて、
混合用溶媒は、複数個の混合用溶媒注入ノズルから、そ
れぞれ同一注入量となるように、連続的に、毎秒０．２
ｍ以上の線速度で、液体サイクロン内の固液流動回転方
向とは逆方向に旋回流を与えるように注入される状態が
好ましい。これは、ラインミキサー内での固液混合効率
を高めるためである。

【００１９】以下に、粗テレフタル酸ジメチルの精製方
法について本発明内容を詳述するが、粗２，６―ナフタ
レンジカルボン酸ジメチルの精製方法についても、溶媒
メタノールがメタノール及び／またはキシレンである以
外は、その数値・内容は実質的に同等である。

【００２０】本発明方法の粗テレフタル酸ジメチルは、
そのままでは繊維あるいはプラスチック用のポリエステ
ル原料としては使用できないものであって、例えばパラ
アルキルベンゼンの酸化生成物をメチルエステル化した
ものを、蒸留あるいは他の方法でテレフタル酸ジメチル
の濃度を５０重量％以上に高めたものである。ジメチル
テレフタレートの濃度が５０重量％未満の粗テレフタル
酸ジメチルは、本発明方法の液体サイクロンで、テレフ
タル酸ジメチルの結晶を再結晶化あるいは洗浄メタノー
ル母液から分離する際に、分離効率が悪く好ましくはな
い。

【００２１】本発明方法のメタノールは、テレフタル酸
ジメチル以外の不純物濃度が１０重量％以下であれば良
い。テレフタル酸ジメチル以外の不純物濃度が１０％を
超える場合は、本発明方法の液体サイクロンで、テレフ
タル酸ジメチルの結晶をメタノール母液から分離する
際、分離効率が悪く好ましくはない。

【００２２】本発明方法の液体サイクロンに供給される
テレフタル酸ジメチルのメタノールスラリー中の固体濃
度は、５重量％以上４０重量％以下であることが好まし
い。その固体濃度が５重量％未満であれば、メタノール
循環量が増え電力使用量が増加し好ましくない。その固
体濃度が４０重量％を超える場合は、そのスラリーの輸
送及び固液分離の際に、送液配管内での沈降閉塞や液体
サイクロンの各ノズルでの閉塞などの運転トラブルが発
生し易くなり好ましくない。

【００２３】本発明方法のラインミキサーの閉塞防止用
メタノール注入ノズルから、メタノールは連続的にまた
は間欠的に注入される。一方、このラインミキサーの混
合用メタノール注入ノズルから混合用メタノールは、連
続的に毎秒０．２ｍ以上の線速度で、液体サイクロン内
の固液流動回転方向とは逆方向に旋回流を与えるように
注入される。これは、ラインミキサー内での固液混合効
率を高めるためである。

【００２４】本発明方法の液体サイクロン及びラインミ
キサーは、放熱を防止するため保温用ジャケットを付属
するか、あるいは保温箱に格納することが好ましい。こ
れは、その精製装置内で結晶が析出することから発生す
る性能低下やノズル閉塞等のトラブルを防止するためで
ある。

【００２５】本発明方法の精製装置は、液体サイクロン
とラインミキサーとを組合わせたものを複数個直列に配
置したものであるが、例えば、粗テレフタル酸ジメチル
の精製方法の場合、例えば図１の如く示すことができ
る。

【００２６】図１は、液体サイクロンとラインミキサー
を組み合わせたものを、図では３個直列に配置したもの
である。１１から供給された粗テレフタル酸ジメチルの
メタノールスラリーは液体サイクロン１によって固体濃
縮液と母液メタノールとに分離され、不純物が除かれ
る。その固体濃縮液はラインミキサー１で洗浄メタノー
ルと混合され、１２から液体サイクロン２に供給され
る。ここで再び固体濃縮液と母液メタノールとに分離さ
れ、更に不純物が除かれる。その固体濃縮液はラインミ
キサー２で洗浄メタノールと混合され、１３から液体サ
イクロン３に供給される。ここで三たび固体濃縮液と母
液メタノールとに分離され、更に不純物が除かれる。そ
の固体濃縮液はラインミキサー３で洗浄メタノールと混
合され、次工程に送液処理され精製テレフタル酸ジメチ
ルとして仕上げられる。ここで各ラインミキサーに供給
される洗浄メタノールはテレフタル酸ジメチルの流れと
カウンターフローにするのが好ましく、例えば、図１の
如く液体サイクロン３のオーバーフロー母液メタノール
はラインミキサー１で洗浄メタノールとして使用され
る。

【００２７】なお、図１の１４は閉塞防止用メタノール
注入ノズルであり、１５は混合用メタノール注入ノズル
である。

【００２８】

【発明の効果】粗芳香族ジカルボン酸ジアルキルエステ
ルを溶媒を使っての再結晶を経て、溶媒による分離、洗
浄、精製を繰り返し、不純物の少ない芳香族ジカルボン
酸ジアルキルエステルを得る方法において、遠心分離機
と撹拌機付きの洗浄槽を用いた場合に比べて、本発明方
法の場合は、液体サイクロンとラインミキサーとを直列
多段に組合わせることによって、精製効率が大幅に向上
する。

【００２９】加えて、供給ポンプ以外に電力を消費する
ものがなく、設備も簡素化されるため、電力使用量は１
／８乃至１／５に低下し、設備費も１／１０乃至１／７
に低下する。さらに、設置空間も１／２０乃至１／１０
に削減できるため、建設空間の余裕のないプロセスの建
設も容易に可能となる。

【００３０】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳述する。実
施例及び比較例中の不純物除去率（精製効率）は、下記
の式で計算した。

【００３１】

【数１】

【００３２】

【実施例１】図１に示したような、各液体サイクロン下
部ノズルの下流にラインミキサーをセットした胴体径２
００ｍｍの液体サイクロンを３個直列に配置し、放熱が
ないように４０℃に保温した分離洗浄精製装置の液体サ
イクロン１に、テレフタル酸ジメチル３０．０重量％、
不純物合計３．０重量％、メタノール６７．０重量％で
ある組成の粗テレフタル酸ジメチルのメタノールスラリ
ー液を毎分３００ｋｇの速度で連続的に供給した。

【００３３】同時に、ラインミキサー２及びラインミキ
サー３に、それぞれ毎分１５０リットルの速度で閉塞防
止用メタノールと混合用メタノールを併せて供給した。
ラインミキサー１には、液体サイクロン３のオーバーフ
ロー母液メタノールを循環供給した。

【００３４】この条件を維持し、２４時間後、ラインミ
キサー３から毎分２３７ｋｇの速度で得られたテレフタ
ル酸ジメチルのメタノールスラリー液の組成を分析した
結果、テレフタル酸ジメチル３２．０重量％、不純物合
計５００重量ｐｐｍ、メタノール６７．９重量％であっ
た。この場合の数１で計算した不純物除去率は９８．６
８％であった。

【００３５】なお、本分離洗浄精製装置は、その後約１
年間トラブルなしに連続運転ができた。

【００３６】

【比較例１】バード社のソリッドボール型遠心分離機
（回転速度１０００ｐｐｍ）と撹拌機付きの１０立方メ
ートルの洗浄槽を、交互に２個直列に配置し、実施例１
と同じ組成の粗テレフタル酸ジメチルのメタノールスラ
リー液を毎分３００ｋｇの速度で、１番目の遠心分離機
に連続的に供給した。ここで分離した固体濃縮液を、１
番目の撹拌機付きの洗浄槽に送り、毎分１６０リットル
の速度で供給した洗浄用メタノールと混合撹拌した後、
２番目の遠心分離機に連続的に供給した。さらに、ここ
で分離した固体濃縮液を、２番目の撹拌洗浄槽に送り毎
分１６０リットルの速度で供給したメタノールと混合撹
拌した。その２番目の撹拌洗浄槽から毎分２３８ｋｇの
速度で得られたテレフタル酸ジメチルのメタノールスラ
リー液組成を分析した結果、テレフタル酸ジメチル３
３．０重量％、不純物合計９２２重量ｐｐｍ、メタノー
ル６６．９重量％であった。この場合の数１で計算した
不純物除去率は９７．５６％であった。

【００３７】実施例１と比較例１の運転費用と設備費の
比較を表１に示した。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【実施例２】実施例１と同様に、図１に示したような、
各液体サイクロン下部ノズルの下流にラインミキサーを
セットした胴体径１５０ｍｍの液体サイクロンを３個直
列に配置し、放熱がないように５０℃に保温した分離洗
浄精製装置の液体サイクロン１に、２，６―ナフタレン
ジカルボン酸ジメチル１５．０重量％、不純物合計３．
１重量％、メタノール８１．９重量％である組成の粗
２，６―ナフタレンジカルボン酸ジメチルのメタノール
スラリー液を毎分２００ｋｇの速度で連続的に供給し
た。

【００４０】同時に、ラインミキサー２及びラインミキ
サー３に、それぞれ毎分１５０リットルの速度で閉塞防
止用メタノールと混合用メタノールを併せて供給した。
ラインミキサー１には、液体サイクロン３のオーバーフ
ロー母液メタノールを循環供給した。

【００４１】この条件を維持し、２４時間後、ラインミ
キサー３から毎分１６１ｋｇの速度で得られた２，６―
ナフタレンジカルボン酸ジメチルのメタノールスラリー
液の組成を分析した結果、２，６―ナフタレンジカルボ
ン酸ジメチル１５．７重量％、不純物合計１３２０重量
ｐｐｍ、メタノール８４．４重量％であった。この場合
の数１で計算した不純物除去率は９６．５７％であっ
た。

【００４２】

【比較例２】比較例１と同様に、バード社のソリッドボ
ール型遠心分離機（回転速度１０００ｐｐｍ）と撹拌機
付きの１０立方メートルの洗浄槽を、交互に２個直列に
配置し、実施例２と同じ組成の粗２，６―ナフタレンジ
カルボン酸ジメチルのメタノールスラリー液を毎分２０
０ｋｇの速度で、１番目の遠心分離機に連続的に供給し
た。ここで分離した固体濃縮液を、１番目の撹拌機付き
の洗浄槽に送り、毎分１６０リットルの速度で供給した
洗浄用メタノールと混合撹拌した後、２番目の遠心分離
機に連続的に供給した。さらに、ここで分離した固体濃
縮液を、２番目の撹拌洗浄槽に送り毎分１６０リットル
の速度で供給したメタノールと混合撹拌した。その２番
目の撹拌洗浄槽から毎分１６３ｋｇの速度で得られたジ
メチルテレフタレートのメタノールスラリー液組成を分
析した結果、ジメチルテレフタレート１６．０重量％、
不純物合計２０５０重量ｐｐｍ、メタノール８３．８重
量％であった。この場合の数１で計算した不純物除去率
は９４．６１％であった。

【００４３】実施例２と比較例２の電力使用量と設備費
の比較を表２に示した。

【００４４】

【表２】

【００４５】

【実施例３】実施例２において、溶媒をキシレンに代え
た以外は全く同様な条件で２，６―ナフタレンジカルボ
ン酸ジメチルを精製することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】液体サイクロンとラインミキサーを直列に、例
として３個づつ組合わせた配置を示す工程概略図であ
る。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粗芳香族ジカルボン酸ジアルキルエステル
   を溶媒を使っての再結晶を経て、溶媒による分離、洗
   浄、精製を繰り返し、不純物の少ない芳香族ジカルボン
   酸ジアルキルエステルを得る方法において、液体サイク
   ロンとラインミキサーとを組み合わせた分離洗浄装置
   を、該液体サイクロンの固体濃縮液出口の下流に位置す
   るように該ラインミキサーを配したことを特徴とする芳
   香族ジカルボン酸ジアルキルエステルの精製方法。
2. 【請求項２】液体サイクロンとラインミキサーとを複数
   個直列に配置し、芳香族ジカルボン酸ジアルキルエステ
   ルを精製する請求項１に記載の精製方法。
3. 【請求項３】液体サイクロンは、その胴体直径が５０ｍ
   ｍ乃至８００ｍｍの範囲である請求項１に記載の精製方
   法。
4. 【請求項４】ラインミキサーは、液体サイクロンの固体
   濃縮液出口ノズルの周辺に付着する芳香族ジカルボン酸
   ジアルキルエステルの固形付着物を除去するための閉塞
   防止用溶媒注入ノズルと、芳香族ジカルボン酸ジアルキ
   ルエステル結晶に洗浄用溶媒を混合するための溶媒混合
   ノズルとを、それぞれ設けてなる芳香族ジカルボン酸ジ
   メチルエステルを精製する請求項１に記載の精製方法。
5. 【請求項５】芳香族ジカルボン酸ジメチルエステルがテ
   レフタル酸ジメチルエステルであり、溶媒がメタノール
   である請求項１乃至４のいずれかに記載の精製方法。
6. 【請求項６】芳香族ジカルボン酸ジアルキルエステルが
   ２，６―ナフタレンジカルボン酸ジメチルエステルであ
   り、溶媒がメタノール及び／又はキシレンである請求項
   １乃至４のいずれかに記載の精製方法。