JPH11507055A

JPH11507055A - 精製テレフタル酸の製造法および装置

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Publication number: JPH11507055A
Application number: JP9501434A
Authority: JP
Inventors: リー，フ−ミン; ウェイドシャン，ウェイ−テ
Original assignee: エイチエフエムインターナショナル，インコーポレイテッド
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-06-06
Publication date: 1999-06-22
Anticipated expiration: 2016-06-06
Also published as: US5767311A; CN1080253C; DE69628319T2; IL122287A; EP0857170A4; KR100452021B1; WO1996040612A1; CA2224081A1; RU2163231C2; KR19990022299A; TW424084B; ES2194105T3; BR9609055A; CN1192198A; AR002370A1; MY123045A; DE69628319D1; EP0857170A1; US5961935A; JP4272704B2

Abstract

(57)【要約】未反応出発材料、溶媒、副反応生成物及び／又は他の望ましくない材料から選択される不純物も含んでいる粗製テレフタル酸の液体分散液から粗製テレフタル酸を精製する方法及び装置が提供される。この方法は、分散液を濾過して粗製テレフタル酸フィルターケーキ（Ｆ−１）を形成し、このフィルターケーキを高温で選択的結晶化溶媒に溶解して溶液（Ｔ−３、Ｔ−４）を形成し、結晶化溶媒の溶液から精製テレフタル酸を溶液（Ｓ−１）の温度を下げることによって結晶化させ、結晶化した精製テレフタル酸を溶液（Ｆ−２）から分離する段階を含んでいる。本発明によれば、選択的結晶化溶媒は非水性、非腐食性であり、本質的にテレフタル酸と反応しない。選択的結晶化溶媒はＮ−メチルピロリドンであるのが好ましい。この方法及び装置は、商業的に魅力ある割合で、かつ資金が少なくかつ単純化した工程で済む余り厳密でない操作条件でポリエステル樹脂及び他の生成物の形成に用いるのに望ましい純度の精製テレフタル酸を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】精製テレフタル酸の製造法および装置本発明は、精製テレフタル酸の製造法および装置に関する。本発明は、粗製テレフタル酸を精製し、ガラス繊維のような他の材料で強化されることが多い繊維、フィルム、プラスチックボトル及びポリエステル樹脂構造体の製造にも用いられるポリエステルの有用な出発材料である精製テレフタル酸生成物を製造する方法及び装置にも関する。発明の背景精製テレフタル酸（ＰＴＡ）は、ポリエステル樹脂であって、様々な用途を有する多くの商業材料を作成するのにも用いられるものを形成するための出発材料である。精製テレフタル酸は、従来は多くの場合触媒を用いる多数の精製法によって「粗製」テレフタル酸から形成される。これまで用いられてきた粗製テレフタル酸の精製法は、工学的見地または経済的見地のいずれからも完全に満足なものではないが、精製テレフタル酸の純度は、ポリエステル樹脂を形成する方法の満足度を決定する上で重要なものである。様々な出発材料から粗製フタル酸を形成するための多数の反応系が知られている。本発明の精製態様をこれらの反応系の実質的にいずれとも用いることができるが、本発明によれば、パラキシレン（ｐ−キシレン）の酸化を伴う反応系を用いるのが好ましく、このような合成系の使用は本発明の一部を形成する。精製テレフタル酸を製造するための現在及び従来の系の問題は、経済的に粗製テレフタル酸を良好な収率で製造するための反応系を実施することが困難であり、粗製テレフタル酸を精製して不純物やポリエステルの出発材料として好適な品質の精製テレフタル酸を製造するのに望ましくない成分を除去することが困難であることに相俟って集中している。従来の系に付随する問題点としては、ＰＴＡプラントに高額の資金が必要であり、従来の方法の操作条件が厳しく、これらは粗製テレフタル酸の製造についても、その精製についても言えることであり、また触媒系及び反応溶媒並びに反応副生成物を環境問題をできるだけ少なくし且つ材料の損失も制御されるような方法で処理することが必要であることが挙げられる。発明の概要本発明によれば、精製テレフタル酸の製造方法及び装置が提供される。一つの態様では、この方法は、ｐ−キシレンの酸化による粗製テレフタル酸の製造を含んでいる。この酸化段階では、テレフタル酸だけでなく副反応によりｐ−トルイル酸及び４−カルボキシベンズアルデヒド（４−ＣＢＡ）も生成する。酸化段階で製造された生成物は、未反応出発材料、溶媒を用いる場合には溶媒、副反応の生成物、特に前記のもの、及び目的とする精製テレフタル酸では望ましくない他の材料を含む液体分散液である。本発明の酸化段階は、粗製テレフタル酸への転換率がｐ−キシレンの通過当たり少なくとも約３０重量％となるように行なわれる。更に本発明によれば、酸化装置からの粗製テレフタル酸は、最初に酸化装置からの他の材料と大まかに分離した後、これを選択的な結晶化溶媒及び場合によっては１種類以上の下記の本発明の追加溶媒に再溶解させる。次に、再溶解した粗製テレフタル酸を、選択的結晶化溶媒及び本発明の追加溶媒から、１または好ましくは２回の結晶化工程で結晶させる。結晶して、次第に精製されるテレフタル酸を本発明の溶媒から分離する準備をし、最終的に得られた精製テレフタル酸のフィルターケーキを本発明の他の溶媒で洗浄して、最後に乾燥して保存しまたは更に加工を行なう。本発明は、回収した材料の幾らかを酸化装置に再循環させることを含む結晶化及び洗浄の各工程での本発明の溶媒を再生し、再循環させる段階が含まれるものでもある。環境を傷付ける可能性のある材料の送出を厳密に制御する段階も用いられる。重要な態様では、本発明は、結晶化及び分離段階による粗製テレフタル酸の精製を行なうのに有効な溶媒に関する幾つかの発見に基づいている。これらの発見は、下記のような幾つかの方法にまとめることができる。本発明の実施に有用な選択的な結晶化溶媒としては、(a)テレフタル酸から分離してそれを精製しようとする不純物は、テレフタル酸を含む溶媒を処理しようとする温度の望ましい範囲内のほぼ総ての温度において、相対的にテレフタル酸よりも溶媒に可溶性であるもの、及び(b)テレフタル酸が高温では一層可溶性であり、低温または減少した温度では余り可溶性ではないものが挙げられる。「選択的結晶化溶媒」という用語は、前記、及び下記に更に詳細に記載されかつ図２に示されているテレフタル酸の選択的結晶化に有用な溶媒を意味するものとすることを理解すべきである。尚、米国特許第３，４６５，０３５号明細書には、ある種の有機溶媒（ピリジン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなど）を用いてテレフタル酸を精製したが、これらは空気中で不安定である欠点を有し、テレフタル酸と容易に付加生成物を形成することが述べられている点に留意すべきである。この特許明細書には、他の幾つかのものと共に、酢酸及び水をテレフタル酸の精製溶媒として用いることも教示されている。対照的に、本発明による選択的結晶化溶媒は、(a)非水性で、(b)非腐食性で、(c)テレフタル酸とほとんど反応せず、前記の従来の実施に用いたものを包含しない。具体的には、水、酢酸（及び他のアルキル酸）、及び前記の有機溶媒は、本発明によって考慮される選択的結晶化溶媒から除外される。本発明によれば、主要な好ましい選択的結晶化溶媒は、下記の幾つかの理由及びその優れた性能からＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）である。Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）は、本発明の実施にとって最も好ましい選択的結晶化溶媒である。これは、非水性で、熱安定性を有し、毒性がなく（環境にとって安全であり）、非腐食性であり、市販されている。ＮＭＰは本発明の実施にとって好ましい選択的結晶化溶媒であるが、テレフタル酸の溶解度対温度曲線は右上がりであり、これは高温でテレフタル酸がＮＭＰに溶解し、低温ではそれから沈澱または結晶化することができることを意味しているからである。ＮＭＰは最も好ましい選択的結晶化溶媒であるが、本発明によれば、粗製テレフタル酸の精製のための他の好ましい選択的結晶化溶媒をＮ−アルキル−２−ピロリドン（例えば、Ｎ−エチルピロリドン）、Ｎ−メルカプトアルキル−２−ピロリドン（例えば、Ｎ−メルカプトエチル−２−ピロリドン）、Ｎ−アルキル− ２−チオピロリドン（例えば、Ｎ−メチル−２−チオピロリドン）、及びＮ−ヒドロキシアルキル−２−ピロリドン（例えば、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドン）などの各種の極性有機溶媒、及びそれらの混合物から選択することができるが、これらに限定しようとするものではない。本発明によって考えられる更に他の選択的結晶化溶媒としては、スルホラン、メチルスルホラン、スルホン、モルホリン（例えば、モルホリン、及びＮ−ホルミルモルホリン）、カルビトール、Ｃ¹〜Ｃ¹²アルコール、エーテル、アミン、アミド、エステルなど、及びそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定しようとするものではない。所望な選択的結晶化溶媒は、１種類以上の追加溶媒、特に粗製テレフタル酸の純度が約９８％未満である場合には、好ましくは２種類の追加溶媒、と組み合わせて多段階結晶化工程に用いるのが好ましい。ｐ−キシレン、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）またはメタノールなどの洗浄溶媒を、酸化装置から出てくる他の材料からの粗製テレフタル酸の最初の分離により得られる最初のフィルターケーキの洗浄に用いるのが好ましいが、これらに限定しようとするものではない。また、メタノール、アセトン、ＭＥＫなどの低沸点を有する置換溶媒(dis placement solvent)を用いることもできるが、これらに限定しようとするものではない。メタノールを、好ましい工程では第二の結晶化段階の後に第三のフィルターと共に置換溶媒として用いるのが好ましい。所望な置換溶媒が生成するフィルターケーキからの選択的結晶化溶媒を置換することによって、乾燥工程中には実質的に置換溶媒だけが存在する。置換溶媒の沸点が低ければ、フィルターケーキの乾燥が容易になることを理解すべきである。前記のように、ＮＭＰは、本発明の実施にとって最も好ましい選択的結晶化溶媒である。これは非水性で、熱安定性を有し、毒性がなく（環境に安全で）、非腐食性で、市販されている。ＮＭＰは本発明の実施にとって好ましい選択的結晶化溶媒であるが、取り分け、テレフタル酸の溶解度対温度曲線は右上がりであり、これは高温でテレフタル酸がＮＭＰに溶解し、低温ではそれから沈澱または結晶化することができることを意味しているからである。しかしながら、テレフタル酸についての溶解度対温度曲線の勾配は、安息香酸、４−カルボキシベンズアルデヒド（４−ＣＢＡ）及びトルイル酸のような、粗製テレフタル酸から分離しようとする他の材料についてのＮＭＰ中での溶解度曲線よりも遥かに緩やかである。従って、未反応出発材料、（溶媒を用いる場合には）溶媒、前記のような副反応の生成物、または他の望ましくない材料を含んでいるまたは組み合わせた粗製テレフタル酸を高温でＮＭＰに溶解するときには、ほとんど総ての材料が溶解しまたは少なくとも高度に分散する。このような溶解した材料のＮＭＰ溶液の加熱を停止して、冷却すると、純粋なテレフタル酸が優先的に結晶し、本発明の目的では不純物と考えられる他の溶解度の一層高い材料はＮＭＰに溶解したままである。このようにして、精製テレフタル酸とそれと一緒に存在する不純物とが分離される。ＮＭＰは、再生カラム中で不純物を取り除き、工程に再循環させることができ、一方不純物は酸化装置段階に再循環させるか或いは廃棄することができる。以上のことから、本発明の一態様によれば、粗製テレフタル酸から精製テレフタル酸を製造する方法であって、粗製テレフタル酸を高温の所望な結晶化溶媒に溶解させて溶液を形成させ、更に精製テレフタル酸を温度を低下させて溶液から結晶させることを特徴とする方法が提供される。本発明のもう一つの態様によれば、粗製テレフタル酸の液体分散液であって、未反応出発材料、溶媒、副反応生成物及び／又は他の好ましくない材料をも含んでいるものから粗製テレフタル酸を精製する方法及び装置であって、粗製テレフタル酸を分散液から濾過してそれに含まれている他の材料から粗製テレフタル酸を濾過によって部分的に分離して、粗製テレフタル酸フィルターケーキを生成させた後、このフィルターケーキを高温の所望な選択的結晶化溶媒に溶解して、溶液を形成させることを特徴とする方法及び装置が提供される。精製テレフタル酸を、溶液温度を減少させることによって溶液から結晶させ、結晶化の後、溶媒から分離する。本発明の更にもう一つの態様によれば、粗製テレフタル酸を高温の所望な選択的結晶化溶媒に溶解させて第一の溶液を形成させることによって粗製テレフタル酸から精製テレフタル酸を製造する方法及び装置が提供される。第一段階の精製テレフタル酸を、温度を下げて第一の溶液から結晶させる。第一段階の精製テレフタル酸を他の不純物の溶媒溶液から分離して、高温の所望な選択的結晶化溶媒に再溶解させて、第二の溶液を形成させる。この第二の溶液を温度を下げて結晶させ、第二段階の精製テレフタル酸を形成させ、この第二段階の精製テレフタル酸を第二の溶液から分離する。本発明の更にもう一つの態様によれば、酸化装置反応においてパラキシレンを酸素と接触させることによって粗製テレフタル酸を合成する。この粗製テレフタル酸を酸化装置から取り出し、反応の副生成物及び未反応出発材料から大まかに分離する。次に、分離した粗製テレフタル酸を高温の所望な選択的結晶化溶媒に溶解させ、温度を下げて結晶化溶媒から精製テレフタル酸として結晶させる。高温での所望な選択的結晶化溶媒に溶解させた後、温度を下げて結晶させ、結晶した精製テレフタル酸を分離して洗浄する２以上の段階を行なうことができる。以上のことから、本発明の目的は、経済的に魅力的な割合で、かつ資金が少なくかつ単純化した工程で済む余り厳密でない操作条件でポリエステル樹脂及び他の生成物の形成に用いるのが望ましい純度の精製テレフタル酸を製造するための改良法及び装置を提供することであることが判る。これら及び他の本発明の目的を達成する方法は、以下の発明の詳細な説明を添付図面と共に考察することによって知ることができる。図面の簡単な説明本発明の方法及び装置は、添付の図面と組み合わせて下記の詳細な説明を参照することによって更に完全に理解することができる。図１Ａ及び１Ｂは、本発明の方法を実施することができる装置の単純化した作業工程図であり、図１Ａは第一段階での結晶化段階を行なうための装置の部分であり、図１Ｂは第二段階での結晶化段階を行なうための装置の部分であり、図２は、テレフタル酸、及び通常は粗製テレフタル酸と組み合わせた不純物又は副反応生成物についての溶解度対温度曲線のプロットである。態様の詳細な説明Ｉ．方法の説明本発明は、新規なＰＴＡ製造技術の開発に関する。現在広く用いられているＰＴＡ技術と比較して、この技術では新規なＰＴＡプラントの建設の資金がかなり少なく、プラントの運転のコストも低くなる。また、この技術は、現在用いられているＤＭＴプラントでＰＴＡを同時に製造し、一層新たなＰＴＡプラントに対する競争力を強化するための手段も提供する。方法の概要この方法の成功は、低圧、低温、非水性の高度に選択的結晶化溶媒の開発に基づいている。この結晶化技術により、粗製テレフタル酸（ＴＡ）を約７０％（酸化装置から）程度から第一段階の結晶化装置で約９８＋％、及び第二段階の結晶化装置で約９９．９９＋％の純度で精製することができる。これにより、ＴＡ酸化装置を、広く用いられている従来の方法のものより遥かに低い厳密さで運転することができる。酢酸（溶媒／希釈剤として）又は臭素触媒開始剤は、本発明による酸化装置では必要ない。結晶化工程で用いられる選択的結晶化溶媒は、非水性で、熱安定性を有し、毒性がなく（環境に安全）、非腐食性で、市販されている。図１Ａ及び１Ｂに示される装置でＮＭＰを選択的結晶化溶媒として用いて本発明の方法を行なうと、本発明者らは、第一の結晶化工程の後にはＴＰＡ純度水準が９９．９＋％までであり、第二の結晶化工程の後には９９．９９＋％までであることを示した。特に、表１は、第一の結晶化工程の後には粗製ＴＰＡ（８９．８９重量％ＴＰＡ）から９９．９５重量％の純度のＴＰＡが、第二の結晶化工程の後には９９．９９７重量％の純度のＴＰＡが回収されることを示している。表２は、飽和温度及び結晶化温度の両方を増加させることによる第一の結晶化工程の後には粗製ＴＰＡ（８９．８９重量％ＴＰＡ）から９９．９０重量％の純度のＴＰＡが、第二の結晶化工程の後には９９．９９３３重量％の純度のＴＰＡが回収されることを示している。表３は、粗製ＴＰＡ（９８．９９重量％ＴＰＡ）から９９．９９６０重量％の純度のＰＴＡ（単回結晶化工程）が回収されることを示している。また、安息香酸、ｐ−トルイル酸、４−ＣＢＡ、ＭＭＴ及び他の不純物は、それぞれ１０ｐｐｍ未満であった。表４は、大規模での粗製ＴＰＡ（８３．９１重量％ＴＰＡ）から９９．６３重量％の純度のＴＰＡ（単回結晶化工程）が回収されることを示している。表５は、大規模での粗製ＴＰＡ（７９．７９重量％ＴＰＡ）から９９．９２重量％の純度のＴＰＡ（単回結晶化工程）が回収されることを示している。表６は、飽和温度が高く１９０℃で、大規模での粗製ＴＰＡ（８３．９０重量％ＴＰＡ）から９９．１５重量％の純度のＴＰＡ（単回結晶化工程）が回収されることを示している。表７は、大規模での粗製ＴＰＡ（９８．５０重量％ＴＰＡ）から９９．９９１５重量％の純度のＴＰＡが回収されることを示している。結晶化混合物の過飽和により、前記の方法から得られる結晶よりも実質的に大きなＴＰＡ結晶が形成される。当業者であれば理解されるように、ＴＰＡ結晶の大きさは、それを溶媒及び不純物から分離することに関して重要なことである。本発明によれば、図１Ａ及び１Ｂの作業工程図に見られるように、この方法の好ましい態様は５つの部分に分けられる。 (1) 酸化の項この項では、ｐ−キシレンを下記の主反応に従って酸化する。 (a) ｐ−キシレン＋酸素→テレフタル酸 (b) ｐ−キシレン＋酸素→ｐ−トルイル酸 (c) ｐ−キシレン＋酸素→４−カルボキシベンズアルデヒド（４−ＣＢＡ）酸化装置の滞留時間は、約５時間である。酸化装置流出液は約３０％までのＴＡを含むので、酸化装置での混合は収率及び選択性を保持し、汚損や反応抑制を防止する上で極めて重要である。供給流の初期混合は、ステーティック・ミキサー(static mixer)（酸化装置の外側）で行なうことができる。それ以外の混合は、エア・スパージャー(air sparger)及び外部循環によって行なうことができる。フィルターでのｐ−キシレン洗浄段階の完璧度によっては（下記）、固形物中のテレフタル酸（ＴＡ）は約５５％〜約９０＋％の間で変化することができる。 (2) 結晶化の項 (A) 第一の結晶化濾過の後に、酸化装置の流出液からの固形物を第二段階の結晶化装置からの母液と溶媒洗浄液、及び追加の結晶化溶媒と混合する。混合したスラリーを所定の温度、好ましくは約１４０℃〜約１９０℃でスラリータンク中で溶解する。飽和溶液を保持タンクに移して、ｐ−キシレンを留去する。次に、飽和溶液を第一段階のバッチ結晶化装置に供給して、精製ＴＡを回収する。結晶化段階の後、結晶化装置の内容物を生成物保持タンクに落して、フィルター（又は遠心分離機）に連続的に送液して、固形物を集めて第二段階の結晶化装置で再結晶して更に精製する。 (B) 第二の結晶化第一の結晶化装置フィルターから生成した固形物を供給溶解装置で、約１４０ ℃〜約１９０℃の温度などの所定の条件で第二段階の結晶化装置のための結晶化溶媒で再溶解する。飽和溶液を第二段階の結晶化装置に送液して結晶を成長させ、回収する。次いで、結晶化装置の内容物を保持タンクに落して、最終濾過及び乾燥段階を行なう。濾過段階では、固形物（ケーキ）を最初に結晶化溶媒で洗浄して、ケーキに残っている母液を置換する。次に、固形物を低沸点溶媒で洗浄して、ケーキ中の結晶化溶媒を置換する。湿ケーキを乾燥装置に送り、最後の液体をＰＴＡ生成物から除去する。 (3) 母液／溶媒回収の項第一の結晶化装置フィルターからの母液を溶媒回収カラムに移して、カラム最上部から結晶化溶媒を回収する。ｐ−トルイル酸、安息香酸、４−カルボキシベンズアルデヒド（４−ＣＢＡ）などであるがこれらに限定されない不純物を、カラム底部から回収する。カラム底部のスラリーを酸化装置に移し替えることができるようにするため、高沸点希釈剤をリボイラーに加えるのが好ましい。 II．詳細な工程の説明及び例図１Ａ及び１Ｂの作業工程図を、触媒の成分をジメチルテレフタル酸（ＤＭＴ）又は安息香酸−水溶媒系に溶解した溶液の存在下にて、ｐ−キシレンの空気酸化によりテレフタル酸（ＴＡ）６５ｋｇ／時を生産して回収することについて説明することにする。酸化装置温度は、約１５０℃〜約２５０℃が好ましく、圧力は約５〜約１０ｋｇ／ｃｍ²である。酸化装置流出液は約３０％までのＴＡを含むので、酸化装置での混合は収率及び選択性を保持し、汚損や反応抑制を防止する上で極めて重要である。供給流の初期混合は、ステーティック・ミキサー(stati c mixer)（酸化装置の外側）で行なうことができる。それ以外の混合は、エア・スパージャー(air sparger)及び外部循環によって行なうことができる。この工程の好ましい形態では、水溶液での酢酸マンガン０．００１〜０．０５ｋｇ／時及び酢酸コバルト０．００３〜０．０１０ｋｇ／時を酸化装置に供給して、酸化反応を触媒する。約１６０℃での酸化装置からの流出液（４８３．７ｋｇ／時）を、ライン１を介してフィルターＦ−１に移して、固形物を母液（濾液）から分離する。フィルターＦ−１では、固形物ケーキを、加熱装置Ｅ−１で３０から１００〜１５０℃ まで加熱したｐ−キシレン２５０．０ｋｇ／時で洗浄する。フィルターＦ−１からの母液（２８１．４ｋｇ／時）を、ライン３を介してタンクＴ−１に移す。フィルターＦ−１（３０６．９ｋｇ／時）からのケーキ洗浄液を、別個にフィルターからライン４を介してタンクＴ−２に移す。フィルターＦ−１からの洗浄したケーキをライン８を通してスラリータンクＴ −３に落し、下記の流と混合する。流１９：フィルターＦ−３からのＮＭＰ（選択的結晶化溶媒）洗浄液（加熱装置Ｅ−５によって４５から１００〜１５０℃まで加熱）６７．９ｋｇ／時流９：タンクＴ−１７からの母液（加熱装置Ｅ−２によって５０から１００〜１５０℃まで加熱）３２９．３ｋｇ／時流３７：タンクＴ−１９からのＮＭＰ（加熱装置Ｅ−４によって４５から１００〜１５０℃まで加熱）４３．５ｋｇ／時。次に、タンクＴ−３からの前記混合物（５８６．１ｋｇ／時）をタンクの底部からライン１０を介して溶解装置Ｔ−４に移す。タンクＴ−４の内容物を、タンク中の高温オイル加熱コイルによって１００〜１５０℃から１４０〜１９０℃まで間接的に加熱する。混合物中のｐ−キシレン（３２．８ｋｇ／時）の約７５％及び置換用窒素（１０ｋｇ／時）の１００％を溶解装置から蒸発させ、ライン１１を通して除去する。置換用窒素をライン４７を通してタンクＴ−４に加えて、ｐ−キシレンの除去を促進する。蒸気流１１及び１３を合わせて流５（５１．６ｋｇ／時）として、冷却装置Ｅ−３によって凝縮し、ＰＸ保存タンクＴ−５に送る。溶解装置Ｔ−４からの底部流出液を、回分的に粗製結晶化装置Ｓ−１に移す。粗製結晶化装置Ｓ−１のバッチ内容物を外部冷却装置Ｅ−６によって１４０〜１９０℃から１０〜２０℃まで冷却し、所望な過飽和を生成させ、ＴＡ結晶を生長させる。結晶の粒度分布及び固形生成物の回収率を改良するため、結晶シーディングを用いることができる。回分結晶化サイクルの最後に、スラリーをタンクＴ−６に落して、ライン１５を通して５４４．６ｋｇ／時の速度で連続的にフィルターＦ−２に移す。フィルターＦ−２では、（ライン３８からの）ＮＭＰ４２．７ｋｇ／時を用いてケーキを洗浄する。母液にＮＭＰ洗浄液を加えたものを合わせて流１６（４３２．６ｋｇ／時）として、ＮＭＰ回収カラムＤ−１に供給する。洗浄したケーキ（１５４．７ｋｇ／時）を溶解装置タンクＴ−８に落し、これをＮＭＰ２４１．３ｋｇ／時と混合して、純粋結晶化装置Ｓ−２用の過飽和供給物を形成する。ＮＭＰを加熱装置Ｅ−７によって４５℃から１４０〜１９０℃まで加熱し、ライン１８を通してタンクＴ−８に供給する。タンクＴ−８の内容物を純粋結晶化装置Ｓ−２に回分的に移して、温度を１４０〜１９０℃から３０〜６０℃まで冷却し、ＴＡ結晶の生長を誘導する。冷却は、結晶化装置の内容物を外部冷却装置Ｅ−８を通して循環させることによって行なう。また、結晶の粒度分布及び固形生成物の回収率を改良するため、結晶シーディングを用いることができる。回分サイクルの最後に、スラリーを結晶化装置Ｓ−２からタンクＴ−１０（フィルターＦ−３の供給タンク）に落す。スラリーを、ライン２２を通して３９５．９ｋｇ／時の速度で連続的にフィルターＦ−３に供給する。フィルターからの母液（３０１．８ｋｇ／時）を、ライン２３を通してタンクＴ−１７に移す。ケーキを最初に４５℃のＮＭＰで洗浄して、ケーキから残っている母液を置換した後、ケーキをメタノールのような低沸点置換溶媒で洗浄して、ケーキからＮＭＰを置換する。Ｔ−１９から、ＮＭＰ洗浄液をライン２４を通して加え、Ｔ−１８から置換溶媒をライン２５を通してＦ −３に加える（いずれも、６４ｋｇ／時の速度）。ＮＭＰ洗浄液（６７．９ｋｇ／時）をライン１９を通してタンクＴ−３（Ｆ−１スラリータンク）に送り、一方、置換溶媒（６４．１ｋｇ／時）をライン２６を通してタンクＴ−１３に移す。フィルターＦ−３からの洗浄済みケーキ（９０．２ｋｇ／時）をライン２７を通して生成物乾燥装置ＤＲ−１に落して、ケーキ中の置換溶媒を、加熱、及び加熱窒素の向流で置換することによって除去する。乾燥したＰＴＡ生成物（６５．２ｋｇ／時）をライン２８を通して乾燥装置から取り出し、生成物容器に保管する。生成物乾燥装置ＤＲ−１からの窒素で飽和した置換溶媒（７６．４ｋｇ／時）を、乾燥装置からライン２９を通して凝縮装置Ｔ−１５に送り出し、ガス混合物を冷却装置Ｅ−１２中を循環させることによって２５〜４５℃まで冷却する。凝縮した置換溶媒（２１．２ｋｇ／時）を置換溶媒タンクＴ−１８に移し、一方、凝縮しないガス（５５．２ｋｇ／時）はＴ−１５からライン３０を通してベント・ポット(vent pot)Ｔ−１６へ出て行く。ＮＭＰ約２．４ｋｇ／時を、ライン３９を通してベント・ポットＴ−１６に供給して、流３０（３．８ｋｇ／時）中の置換溶媒をトラップする。トラップした置換溶媒にＮＭＰ（６．１ｋｇ／時）を加えたものを、ライン３３を通してタンクＴ−１３に移す。Ｔ−１６から取り出した窒素（５１．４ｋｇ／時）をライン３２及び加熱装置Ｅ−１１（流を２５℃ から８０〜１２０℃まで加熱する）を通して送風機によって乾燥装置に送る。タンクＴ−１３からの底部流（７０．２ｋｇ／時、ＮＭＰと置換溶媒との混合物）を、ライン３４及び加熱装置Ｅ−９（流を２５℃から８０〜１２０℃まで加熱する）を通して置換溶媒蒸発装置Ｔ−１４に移す。Ｔ−１４の最上部からの置換溶媒蒸気（４２．７ｋｇ／時）を凝縮装置Ｅ−１０によって凝縮して、ライン３５を通して置換溶媒タンクＴ−１８に送る。Ｔ−１４からの底部流（２７．５ｋｇ／時）を２つの流れ、ベント・ポットＴ−１６への流３９（２．４ｋｇ／時）及びフィルターＦ−３母液タンクＴ−１７への流４０（２５．１ｋｇ／時）、に分ける。フィルターＦ−２からの母液及びＮＭＰ洗浄液を、ライン１６を通してタンクＴ−７に移した後、ＮＭＰ回収カラムＤ−１に供給する。この流（４３２．６ｋｇ／時）を加熱装置Ｅ−１３によって１５〜２５℃から１３０〜１７０℃まで加熱した後、カラムＤ−１に入れる。最上部の蒸気（４３３．３ｋｇ／時）を凝縮装置Ｅ−１５を通して凝縮させ、ライン４１を通して凝縮物ポットＴ−２０に送る。１６０〜２２０℃の凝縮物の一部（３９．４ｋｇ／時）を、ライン４２を通して還流としてカラムに戻す。カラムＤ−１からの最上部生成物の残部（３９３．９ｋｇ／時）を、ライン４３を通してＮＭＰチェックタンクＴ−２１に送る。タンクＴ−２１から、再生ＮＭＰをＮＭＰ貯蔵タンクＴ−１９に送る。カラムＤ−１リボイラー中のスラリーを酸化装置に戻すことができるようにするため、安息香酸又はＤＭＴのような高沸点希釈剤２０〜６０ｋｇ／時を、ライン４５を通してリボイラーに加える。スラリーに高沸点希釈剤を加えたもの（７８．８ｋｇ／時）をカラムＤ−１の底部から抜き取り、ライン４９を通して酸化装置に戻す。本発明の方法及び装置の好ましい態様を添付図面に示し、前記の詳細な説明に記載したが、本発明は開示した態様に限定されず、下記の請求の範囲に記載されかつ定義されている本発明の精神から離反することなく多くの変更、改質及び置換を行なうことができることを理解されるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．未反応出発材料、溶媒、副反応生成物及び／又は他の望ましくない材料から選択される不純物も含んでいる粗製テレフタル酸の液体分散液から粗製テレフタル酸を生成する方法であって、前記分散液を濾過して、粗製テレフタル酸フィルターケーキを形成させ、前記フィルターケーキを約１４０℃〜約１９０℃の高温で選択的結晶化溶媒に溶解して、溶液を形成させ、前記結晶化溶媒中の前記溶液から、前記溶液の温度を下げることによって、精製テレフタル酸を結晶化させ、前記結晶化した精製テレフタル酸を前記溶液から分離することを特徴とする、方法。２．前記分散液が４−カルボキシベンズアルデヒド（４−ＣＢＡ）を含む、請求項１に記載の方法。３．前記溶液の温度を約５℃〜約５０℃まで下げる、請求項１に記載の方法。４．前記溶液の温度を約１０℃〜約２０℃まで下げる、請求項３に記載の方法。５．前記選択的結晶化溶媒の溶液から前記の精製テレフタル酸の結晶化を、前記の結晶化した精製テレフタル酸を前記の選択的結晶化溶媒に再溶解して高温で再溶解溶液を形成させ、前記選択的結晶化溶媒の前記再溶解溶液から、溶液の温度を下げることによって精製テレフタル酸を結晶化させることによって繰り返し行なう、請求項１に記載の方法。６．前記選択的結晶化溶媒がＮ−メチルピロリドンである、請求項１に記載の方法。７．前記選択的結晶化溶媒が、Ｎ−アルキル−２−ピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン、Ｎ−メルカプトアルキル−２−ピロリドン、Ｎ−メルカプトエチル− ２−ピロリドン、Ｎ−アルキル−２−チオピロリドン、Ｎ−メチル−２−チオピロリドン、Ｎ−ヒドロキシアルキル−２−ピロリドン、及びＮ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドンから成る群から選択される、請求項１に記載の方法。８．前記選択的結晶化溶媒がスルホラン、メチルスルホラン、スルホン、モルホリン、Ｎ−ホルミルモルホリン、カルビトール、Ｃ¹〜Ｃ¹²アルコール、アセトニトリル、アジポニトリル、ブチロニトリル、エーテル、アミン、アミド、及びエステルから成る群から選択される、請求項１に記載の方法。９．前記フィルターケーキを、ｐ−キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、及びメタノールから成る群から選択される洗浄溶媒で洗浄する段階をも含む、請求項１に記載の方法。１０．前記洗浄溶媒がｐ−キシレンである、請求項９に記載の方法。１１．結晶化の段階の後に前記選択的結晶化溶媒をメタノール、メチルエチルケトン、及びアセトンからなる群から選択される置換溶媒で置換する段階をも含む、請求項１に記載の方法。１２．前記置換溶媒がメタノールである、請求項１に記載の方法。１３．粗製テレフタル酸から精製テレフタル酸を製造する方法であって、粗製テレフタル酸を約１４０℃〜約１９０℃の高温で選択的結晶化溶媒に溶解して溶液を形成し、低温で前記溶液から精製テレフタル酸を結晶化させることを特徴とする、方法。１４．前記選択的結晶化溶媒がＮ−メチルピロリドンである、請求項１３に記載の方法。１５．前記精製テレフタル酸を前記溶液から分離する段階をも含む、請求項１３に記載の方法。１６．前記分離段階を、前記精製テレフタル酸を前記溶液から濾過又は遠心分離し、これを前記選択的結晶化溶媒及び置換溶媒で洗浄した後、これを乾燥することによって行なう、請求項１５に記載の方法。１７．前記選択的結晶化溶媒がＮ−アルキル−２−ピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン、Ｎ−メルカプトアルキル−２−ピロリドン、Ｎ−メルカプトエチル− ２−ピロリドン、Ｎ−アルキル−２−チオピロリドン、Ｎ−メチル−２−チオピロリドン、Ｎ−ヒドロキシアルキル−２−ピロリドン、及びＮ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドンからなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。１８．前記選択的結晶化溶媒がスルホラン、メチルスルホラン、スルホン、モルホリン、Ｎ−ホルミルモルホリン、カルビトール、Ｃ¹〜Ｃ¹²アルコール、アセトニトリル、アジポニトリル、ブチロニトリル、エーテル、アミン、アミド、及びエステルから成る群から選択される、請求項１３に記載の方法。１９．前記粗製テレフタル酸を、ｐ−キシレン、メタノール、アセトン、及びメチルエチルケトンから成る群から選択される洗浄溶媒で洗浄する、請求項１３に記載の方法。２０．前記洗浄溶媒がｐ−キシレンである、請求項１９に記載の方法。２１．結晶化の段階の後に、メタノール、メチルエチルケトン、及びアセトンからなる群から選択される置換溶媒で前記選択的結晶化溶媒を置換する段階を含む、請求項１３に記載の方法。２２．前記置換溶媒がメタノールである、請求項２１に記載の方法。２３．粗製テレフタル酸から精製テレフタル酸を製造する方法であって、粗製テレフタル酸を約１４０℃〜約１９０℃の高温の選択的結晶化溶媒に溶解して第一の溶液を形成させ、前記第一の溶液から低温で第一段階の精製テレフタル酸を結晶化させ、前記の結晶した第一段階の精製テレフタル酸を前記溶液から分離し、前記の分離した第一段階の精製テレフタル酸を高温で前記選択的結晶化溶媒に再溶解して第二の溶液を形成させ、第二段階の精製テレフタル酸を低温で前記第二溶液から結晶化させ、前記の結晶化した第二段階の精製テレフタル酸を前記第二溶液から分離することを特徴とする、方法。２４．前記分離の段階を、前記精製テレフタル酸を前記溶液から濾過又は遠心分離し、これを前記選択的結晶化溶媒及び置換溶媒で洗浄した後、これを乾燥することによって行なう、請求項２３に記載の方法。２５．前記選択的結晶化溶媒がＮ−メチルピロリドンである、請求項２３に記載の方法。２６．前記選択的結晶化溶媒がＮ−アルキル−２−ピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン、Ｎ−メルカプトアルキル−２−ピロリドン、Ｎ−メルカプトエチル− ２−ピロリドン、Ｎ−アルキル−２−チオピロリドン、Ｎ−メチル−２−チオピロリドン、Ｎ−ヒドロキシアルキル−２−ピロリドン、及びＮ−ヒドロキシエチル-２−ピロリドンからなる群から選択される、請求項２３に記載の方法。２７．前記選択的結晶化溶媒が、スルホラン、メチルスルホラン、スルホン、モルホリン、Ｎ−ホルミルモルホリン、カルビトール、Ｃ¹〜Ｃ¹²アルコール、アセトニトリル、アジポニトリル、ブチロニトリル、エーテル、アミン、アミド、及びエステルから成る群から選択される、請求項２３に記載の方法。２８．前記粗製テレフタル酸を、ｐ−キシレン、メタノール、アセトン、及びメチルエチルケトンから成る群から選択される洗浄溶媒で洗浄する、請求項２３に記載の方法。２９．前記洗浄溶媒がｐ−キシレンである、請求項２８に記載の方法。３０．前記第二段階の結晶化段階の後に、メタノール、メチルエチルケトン、及びアセトンからなる群から選択される置換溶媒で前記選択的結晶化溶媒を置換する段階を含む、請求項２３に記載の方法。３１．前記置換溶媒がメタノールである、請求項３０に記載の方法。３２．未反応出発材料、溶媒、副反応生成物及び／又は他の望ましくない材料から選択される不純物も含んでいる粗製テレフタル酸の液体分散液から粗製テレフタル酸を生成する方法であって、粗製テレフタル酸から精製テレフタル酸を製造する方法であって、粗製テレフタル酸を約１４０℃〜約１９０℃の高温でＮ−メチルピロリドンに溶解して第一の溶液を形成させ、約５℃〜約５０℃の温度で前記第一の溶液から前記の溶解した粗製テレフタル酸を結晶化させて、第一段階の精製テレフタル酸を形成させ、前記第一段階の精製テレフタル酸を前記第一溶液から濾過によって分離して第一段階の精製テレフタル酸フィルターケーキを形成させ、前記の分離した第一段階の精製テレフタル酸フィルターケーキをＮ−メチルピロリドンで洗浄し、前記第一段階の精製テレフタル酸フィルターケーキを約１４０℃〜約１９０℃ の温度でＮＭＰに再溶解して第二の溶液を形成させ、前記の再溶解した第一段階の精製テレフタル酸を約５℃〜約５０℃の温度で前記第二溶液から結晶化させて第二段階の精製テレフタル酸を形成させ、前記第二段階の精製テレフタル酸を濾過によって前記第二溶液から分離して、第二段階の精製テレフタル酸フィルターケーキを形成させ、前記第二段階の精製テレフタル酸フィルターケーキをＮ−メチルピロリドンで洗浄し、前記Ｎ−メチルピロリドンで洗浄したフィルターケーキをメタノールで洗浄し、前記第二段階の精製テレフタル酸フィルターケーキを乾燥して、第二段階の精製テレフタル酸を提供することを特徴とする、方法。３３．精製テレフタル酸の製造法であって、ｐ−キシレンを酸素と接触させて、未反応出発材料、溶媒、副反応生成物及び／又は他の望ましくない材料から選択される不純物も含んでいる粗製テレフタル酸の分散液中に粗製テレフタル酸を形成させ、粗製テレフタル酸を約１４０℃〜約１９０℃の高温でＮ−メチルピロリドンに溶解して第一の溶液を形成させ、約５℃〜約５０℃の温度で前記第一の溶液から前記の溶解した粗製テレフタル酸を結晶化させて、第一段階の精製テレフタル酸を形成させ、前記第一段階の精製テレフタル酸を前記第一溶液から濾過によって分離して第一段階の精製テレフタル酸フィルターケーキを形成させ、前記の分離した第一段階の精製テレフタル酸フィルターケーキをＮ−メチルピロリドンで洗浄し、前記第一段階の精製テレフタル酸フィルターケーキを約１４０℃〜約１９０℃ の温度でＮ−メチルピロリドンに再溶解して第二の溶液を形成させ、前記の再溶解した第一段階の精製テレフタル酸を約５℃〜約５０℃の温度で前記第二溶液から結晶化させて第二段階の精製テレフタル酸を形成させ、前記第二段階の精製テレフタル酸を濾過によって前記第二溶液から分離して、第二段階の精製テレフタル酸フィルターケーキを形成させ、前記第二段階の精製テレフタル酸フィルターケーキをＮ−メチルピロリドンで洗浄し、前記Ｎ−メチルピロリドンで洗浄したフィルターケーキをメタノールで洗浄し、前記第二段階の精製テレフタル酸フィルターケーキを乾燥して、第二段階の精製テレフタル酸を提供することを特徴とする、方法。３４．未反応出発材料、溶媒、副反応生成物及び／又は他の望ましくない材料から選択される不純物も含んでいる粗製テレフタル酸の液体分散液から粗製テレフタル酸を精製する装置であって、前記分散液を濾過して粗製テレフタル酸フィルターケーキを形成させる手段、前記フィルターケーキを約１４０℃〜約１９０℃の高温で選択的結晶化溶媒に溶解して、溶液を形成させる手段、前記結晶化溶媒の前記溶液から精製テレフタル酸を前記溶液の温度を下げることによって結晶化させる手段、及び前記結晶化した精製テレフタル酸を前記溶液から分離する手段を有してなる装置。３５．粗製テレフタル酸から精製テレフタル酸を製造する装置であって、粗製テレフタル酸を約１４０℃〜約１９０℃の高温で選択的結晶化溶媒に溶解して、第一の溶液を形成させる手段、第一段階の精製テレフタル酸を前記第一の溶液から低温で結晶化させる手段、前記の結晶化した第一段階の精製テレフタル酸を前記溶液から分離する手段、前記の分離した第一段階の精製テレフタル酸を高温で前記選択的結晶化溶媒に再溶解して、第二の溶液を形成させる手段、第二段階の精製テレフタル酸を低温で前記第二の溶液から結晶化させる手段、及び前記結晶化した第二段階の精製テレフタル酸を前記第二の溶液から分離する手段を有してなる装置。３６．未反応出発材料、溶媒、副反応生成物及び／又は他の望ましくない材料から選択される不純物も含んでいる粗製テレフタル酸の液体分散液から粗製テレフタル酸を精製する装置であって、粗製テレフタル酸を約１４０℃〜約１９０℃の温度でＮＭＰに溶解して第一の溶液を形成する手段、約５℃〜約５０℃の温度で前記第一の溶液から前記の溶解した粗製テレフタル酸を結晶化させて、第一段階の精製テレフタル酸を形成する手段、前記第一段階の精製テレフタル酸を前記第一溶液から濾過によって分離して第一段階の精製テレフタル酸フィルターケーキを形成する手段、前記の分離した第一段階の精製テレフタル酸フィルターケーキをＮ−メチルピロリドンで洗浄する手段、前記第一段階の精製テレフタル酸フィルターケーキを約１４０℃〜約１９０℃ の温度でＮＭＰに再溶解して第二の溶液を形成する手段、前記の再溶解した第一段階の精製テレフタル酸を約５℃〜約５０℃の温度で前記第二溶液から結晶化させて第二段階の精製テレフタル酸を形成する手段、前記第二段階の精製テレフタル酸を濾過によって前記第二溶液から分離して、第二段階の精製テレフタル酸フィルターケーキを形成する手段、前記第二段階の精製テレフタル酸フィルターケーキをＮ−メチルピロリドンで洗浄する手段、前記Ｎ−メチルピロリドンで洗浄したフィルターケーキをメタノールで洗浄する手段、及び前記第二段階の精製テレフタル酸フィルターケーキを乾燥して、第二段階の精製テレフタル酸を提供する手段有することを特徴とする、装置。