KR100527416B1 - Method for producing high purity isophthalic acid - Google Patents

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KR100527416B1
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Abstract

본 발명은 PIA 모액을 쉽게 처리할 수 있으며, PIA 모액에 함유된 유용한 물질을 회수할 수 있으며, 물의 배출량을 줄이고 용매로서 사용되는 물을 재순환시킬 수 있으며, 별도의 투자 및 비용없이 고순도 이소프탈산을 제조하는 방법에 관한 것으로,The present invention can easily process the PIA mother liquor, recover useful substances contained in the PIA mother liquor, reduce the amount of water discharged, recycle the water used as the solvent, and use high purity isophthalic acid without additional investment and cost. Regarding the manufacturing method,

상기 방법은The method is

a) 결정화에 의해 액상 산화 반응 용액을 산화 반응 모액과 조질의 이소프탈산으로 분리하고, 상기 산화 반응 모액을 증발시켜 아세트산 증기 혹은 그 응축액을 형성하는 단계,a) separating the liquid oxidation reaction solution into an oxidation mother liquor and crude isophthalic acid by crystallization, and evaporating the oxidation mother liquor to form acetic acid vapor or its condensate,

b) 조질의 이소프탈산을 물에 용해시킨 다음, 결과물인 물에 용해된 이소프탈산 용액을 촉매 수소화처리, 촉매 처리 혹은 산화시켜 정제된 용액을 생성하고, 상기 정제된 용액을 냉각하여 이소프탈산을 결정화하고 상기 정제된 용액을 모액과 이소프탈산의 결정으로 분리하는 단계, 및b) Crude isophthalic acid is dissolved in water, followed by catalytic hydrogenation, catalysis or oxidation of the resulting isophthalic acid solution in water to form a purified solution, and the purified solution is cooled to crystallize isophthalic acid. Separating the purified solution into crystals of the mother liquor and isophthalic acid, and

c) 단계 a)에서의 산화 반응 모액을 증발시켜 제조된 아세트산 증기 혹은 그 응축액을 증류 칼럼의 중간 단계로 공급하고, 단계 b)에서의 정제된 용액으로 부터 분리된 모액을 증류 칼럼의 상부로 공급하여 증류하고, 증류 칼럼의 저부로 부터 방향족 카르복시산을 함유하는 진한 아세트산을 배출하는 단계,를 포함한다.c) The acetic acid vapor or condensate thereof prepared by evaporating the oxidation reaction mother liquor in step a) is fed to the middle stage of the distillation column, and the mother liquor separated from the purified solution in step b) is fed to the top of the distillation column. Distillation and withdrawing acetic acid containing aromatic carboxylic acid from the bottom of the distillation column.

Description

고순도 이소프탈산의 제조 방법Method for producing high purity isophthalic acid

본 발명은 공업용 부재와 구성 요소 및 일반 성형품에 사용되는 폴리에스테르 수지에 주 원료가 되는 고순도 이소프탈산을 제조하는 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the manufacturing method of high purity isophthalic acid which is a main raw material for the polyester resin used for industrial members, a component, and a general molded article.

이소프탈산은 일반적으로 코발트 및 망간 촉매와 조촉매로서 브롬 화합물 존재하에, 혹은 코발트 촉매와 함께 아세트알데히드와 같은 촉진제의 존재하에 아세트산 용매에서 고온 고압으로 m-페닐렌 화합물(주로 m-크실렌)을 분자상 산소, 주로 공기로 산화시켜 제조된다.Isophthalic acid is generally a molecule of m-phenylene compounds (mainly m-xylene) at high temperature and high pressure in an acetic acid solvent in the presence of bromine compounds as cobalt and manganese catalysts and as co-catalysts or in the presence of promoters such as acetaldehyde with cobalt catalysts. It is prepared by oxidation with phase oxygen, mainly air.

그러나 상기 액상 산화로 제조된 이소프탈산은 일반적으로 백색도가 저조하며 3-카르복시벤즈알데히드(3CBA) 및 m-톨루산과 같은 다량의 불순물을 함유하며 따라서 상기 이소프탈산은 글리콜과 반응시켜 폴리에스테르를 제조하는데 사용하기에 적합하지 않은 것이다.However, isophthalic acid prepared by the liquid phase oxidation generally has a low whiteness and contains a large amount of impurities such as 3-carboxybenzaldehyde (3CBA) and m-toluic acid, so the isophthalic acid is used to prepare a polyester by reacting with glycol. It is not suitable for the following.

3CBA와 같은 불순물을 함유하는 상기 조질의 이소프탈산을 정제하여 고순도 이소프탈산을 제조하기 위하여, 이소프탈산을 산화 혹은 환원시키거나 혹은 단순히 재결정하는 정제 방법이 알려져 있다. 상업적으로 주로 행해지는 방법으로는 조질 이소프탈산 수용액을 고온에서 촉매 수소화 처리한 다음 결과물인 용액을 냉각하고 결정화하여 고순도 이소프탈산을 얻는 것이다.In order to purify the crude isophthalic acid containing impurities such as 3CBA to produce high purity isophthalic acid, a purification method for oxidizing or reducing isophthalic acid or simply recrystallization is known. Commercially predominant methods are to obtain a high purity isophthalic acid by subjecting the crude isophthalic acid aqueous solution to catalytic hydrogenation at high temperature and then cooling and crystallizing the resulting solution.

그러나 이 방법에서는 고순도의 이소프탈산을 분리한 다음 잔류하는 모액(이하 "PIA 모액"이라 한다)에는 이들의 용해도에 상당하는 양의 이소프탈산뿐만 아니라 m-톨루산 및 벤조산과 같은 방향족 카르복시산을 함유한다. 상기 PIA 모액을 폐기하기 위하여는 생화학적 산소 요구량(BOD)이 큰 방향족 카르복시산으로 처리할 필요가 있는 것이다. 나아가 상기 폐기란 이소프탈산과 이소프탈산으로 전환될 수 있는 m-톨루산과 같은 유용물(valuable materials)의 손실을 의미한다. 더욱이 촉매 처리 단계에서는 고순도 이소프탈산의 생성량보다 많은 양의 물을 필요로 한다.In this method, however, the high-purity isophthalic acid is separated and the remaining mother liquor (hereinafter referred to as "PIA mother liquor") contains not only isophthalic acid in an amount corresponding to their solubility, but also aromatic carboxylic acids such as m-toluic acid and benzoic acid. . In order to dispose of the PIA mother liquor, it is necessary to treat it with an aromatic carboxylic acid having a large biochemical oxygen demand (BOD). Further disposal means loss of valuable materials such as isophthalic acid and m-toluic acid which can be converted to isophthalic acid. Moreover, the catalytic treatment step requires more water than the amount of high purity isophthalic acid produced.

PIA 모액내의 방향족 카르복시산의 농도는 조질 이소프탈산의 질, 촉매 수소화 반응 조건, 결정화 조건 혹은 분리 조건에 따라 다르다. 일반적으로 PIA 모액은 이소프탈산 약 500-700ppm, m-톨루산 약 100-1000ppm 및 벤조산 약 10-500ppm을 함유한다. 상기 PIA 모액은 일반적으로 폐수 처리 장치에 공급되고, 활성 슬러지법으로 처리된 다음 배출된다.The concentration of aromatic carboxylic acid in the PIA mother liquor depends on the quality of crude isophthalic acid, catalytic hydrogenation conditions, crystallization conditions or separation conditions. Generally, the PIA mother liquor contains about 500-700 ppm of isophthalic acid, about 100-1000 ppm of m-toluic acid and about 10-500 ppm of benzoic acid. The PIA mother liquor is generally supplied to a wastewater treatment apparatus, treated with activated sludge and then discharged.

상업적으로 이소프탈산을 제조하는데 사용되는 장치는 거대한 플랜트(plant)이며, 따라서 배출 처리되는 모액의 양이 다량이다. 예를 들면 일반적인 상업용 플랜트에서 장치당 배출되는 모액의 처리량은 5-100 ㎥/h이며, 배출수 처리 장치에 대한 투자 및 이들의 운전 비용이 증대된다.The apparatus used to produce isophthalic acid commercially is a huge plant and therefore the amount of mother liquor to be discharged is large. For example, the throughput of mother liquors discharged per unit in a typical commercial plant is 5-100 m 3 / h, increasing investment in wastewater treatment units and their operating costs.

더욱이 PIA 모액에 함유되어 있는 상기 이소프탈산 및 m-톨루산은 고순도 이소프탈산을 제조하는데 유용한 물질이며, 폐수 처리 장치에 따른 비용 및 상기 유용한 물질을 배출함으로 인한 비용으로 인하여 고순도 이소프탈산의 제조단가가 증가한다.Furthermore, the isophthalic acid and m-toluic acid contained in PIA mother liquor are useful materials for producing high purity isophthalic acid, and the cost of producing high purity isophthalic acid increases due to the cost of wastewater treatment equipment and the cost of discharging the useful materials. do.

이에 본 발명의 목적은 PIA 모액을 용이하게 처리할 수 있는 고순도 이소프탈산의 제조 방법을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a process for the preparation of high purity isophthalic acid that can easily process a PIA mother liquor.

본 발명의 또다른 목적은 별도의 투자 및 비용을 필요로 하지 않으면서, PIA 모액에 함유되어 있는 유용한 물질을 회수할 수 있고, 배수량을 줄이고 용매로서 사용되는 물을 재순환하게 하는 고순도 이소프탈산의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to prepare high purity isophthalic acid which can recover the useful materials contained in PIA mother liquor without reducing the investment and cost, reducing the drainage and recycling the water used as solvent. To provide a way.

본 발명에 의하면, m-페닐렌 화합물을 아세트산 용매에서 액상 산화하여 조질의 이소프탈산을 형성하고 상기 조질의 이소프탈산을 정제 처리하여 고순도 이소프탈산을 제조하는 방법이 제공되며,According to the present invention, there is provided a method of liquid-oxidizing an m-phenylene compound in an acetic acid solvent to form crude isophthalic acid and purifying the crude isophthalic acid to produce high purity isophthalic acid.

상기 방법은The method is

a) 결정화에 의해 액상 산화 용액을 산화 반응 모액과 조질의 이소프탈산으로 분리하고, 산화 반응 모액을 증발시켜 아세트산 증기 혹은 이들의 응축액을 형성하는 단계,a) separating the liquid oxidation solution into an oxidation mother liquor and crude isophthalic acid by crystallization, and evaporating the oxidation mother liquor to form acetic acid vapor or a condensate thereof,

b) 조질 이소프탈산을 물에 용해시킨 다음 결과물인 물에 용해된 이소프탈산 용액을 촉매 수소화처리, 촉매 처리 혹은 산화시켜 정제된 용액을 형성하고, 상기 정제된 용액을 냉각하여 이소프탈산을 결정화하고 상기 정제된 용액을 모액과 이소프탈산의 결정으로 분리하는 단계, 및b) Crude isophthalic acid is dissolved in water and the resulting isophthalic acid solution dissolved in water is subjected to catalytic hydrogenation, catalysis or oxidation to form a purified solution, the purified solution is cooled to crystallize isophthalic acid and the Separating the purified solution into crystals of the mother liquor and isophthalic acid, and

c) 단계 a)에서의 산화 반응 모액을 증발시켜 생성된 아세트산 증기 또는 이들의 응축액을 증류 칼럼의 중간 단계로 공급하고, 단계 b)에서 정제된 용액으로 부터 분리된 모액을 증류 칼럼의 상부로 공급하여 증류하고, 증류 칼럼의 저부로 부터 방향족 카르복시산을 함유하는 진한 아세트산을 배출하는 단계,를 포함한다.c) The acetic acid vapor or condensate thereof produced by evaporating the oxidation reaction mother liquor in step a) is fed to the middle stage of the distillation column, and the mother liquor separated from the solution purified in step b) is fed to the top of the distillation column. Distillation and withdrawing acetic acid containing aromatic carboxylic acid from the bottom of the distillation column.

본 발명자들은 상기 문제점을 갖는 고순도 이소프탈산의 제조 방법에 대한 예의 연구를 계속한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 단계 2)에서 고순도 이소프탈산(이소프탈산의 결정)을 분리한 다음 잔류하는 PIA 모액을 산화 반응 모액인 함수(hydrous) 아세트산으로 부터 반응-형성된 물을 제거하기 위하여 증류 단계로 재순환시키고 환류액으로서 증류 칼럼의 상부로 공급함으로써 모액내에 함유되어 있는 유용한 성분이 회수될 수 있으며, 배출 하중(load)이 큰 폭으로 감소될 수 있다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors continued earnest research about the manufacturing method of the high purity isophthalic acid which has the said problem, and came to complete this invention. After separating high purity isophthalic acid (crystal of isophthalic acid) in step 2), the remaining PIA mother liquor is recycled to the distillation step to remove the reaction-formed water from the oxidation reaction hydrous acetic acid and distilled as reflux. By feeding to the top of the column, useful components contained in the mother liquor can be recovered and the discharge load can be greatly reduced.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

단계 a)에서는 m-페닐렌 화합물의 액상 산화에 의해 조질의 이소프탈산이 생성된다. 상기 m-페닐렌 화합물은 m-위치에 카르복실기, 또는 m-위치에 액상에서 공기 산화에 의해 카르복실기로 전환될 수 있는 산화가능한 치환기를 갖는 화합물을 의미한다. 상기 치환기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 포르밀기 및 아세틸기를 포함한다. 상기 2치환기는 서로 같거나 다를 수 있다. m-페닐렌 화합물로서 크실렌이 가장 일반적으로 사용된다.In step a) crude isophthalic acid is produced by liquid phase oxidation of the m-phenylene compound. The m-phenylene compound refers to a compound having a carboxyl group in the m-position, or an oxidizable substituent that can be converted into a carboxyl group by air oxidation in the liquid phase in the m-position. The substituent includes a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, formyl group and acetyl group. The two substituents may be the same or different from each other. Xylene is most commonly used as m-phenylene compound.

산화반응에 대한 용매로는 함수 아세트산이 사용된다. 촉매는 망간, 코발트, 철, 크롬 및 니켈과 같은 전이 금속의 화합물로 부터 선택된다. 나아가 브롬 화합물은 몇몇 경우에 조촉매로서 사용된다. 상기 촉매는 산화 반응기내에서 망간 이온, 코발트 이온, 철 이온, 크롬 이온 혹은 니켈 이온을 형성할 수 있는한 특히 한정하는 것은 아니다. 상기 조촉매는 산화 반응기내에 브롬 이온을 형성할 수 있는한 특히 한정되는 것은 아니다.Hydrous acetic acid is used as a solvent for the oxidation reaction. The catalyst is selected from compounds of transition metals such as manganese, cobalt, iron, chromium and nickel. Furthermore bromine compounds are used in some cases as promoters. The catalyst is not particularly limited as long as it can form manganese ions, cobalt ions, iron ions, chromium ions or nickel ions in the oxidation reactor. The promoter is not particularly limited as long as it can form bromine ions in the oxidation reactor.

브롬 촉매를 사용하지 않는 경우, 아세트알데히드 혹은 메틸 에틸 케톤이 코발트 촉매와 함께 결합하는 촉진제로서 사용될 수 있다.If no bromine catalyst is used, acetaldehyde or methyl ethyl ketone can be used as an accelerator to bond with the cobalt catalyst.

산화제로는 분자상 산소 혹은 일반적으로는 공기가 사용된다. 산소 기체를 첨가함으로써 산소 농도가 증대된 공기 혹은 질소 기체와 같은 비활성 기체를 첨가함으로써 산소 농도가 감소된 공기가 사용될 수 있다.As the oxidizing agent, molecular oxygen or generally air is used. Air whose oxygen concentration has been reduced by adding oxygen gas, or air whose oxygen concentration has been reduced by adding an inert gas such as nitrogen gas may be used.

액상 산화 반응 온도는 일반적으로 160℃-220℃이며, 압력은 용매로서 함수 아세트산이 액상을 유지할 수 있는 범위이면 좋다. 브롬 촉매를 사용하지 않은 산화 반응 방법에 있어서는, 대다수의 경우 160℃이하의 온도가 사용된다.The liquid phase oxidation reaction temperature is generally 160 ° C-220 ° C, and the pressure may be any range in which hydrous acetic acid can maintain a liquid phase as a solvent. In the oxidation reaction method which does not use a bromine catalyst, the temperature below 160 degreeC is used in most cases.

액상 산화는 일반적으로 1 혹은 그 이상의 반응기에서 수행된다. 산화 반응을 완료한 후 수득된 반응 혼합물은 하나의 반응기 또는 2이상인 순차적으로 감압된 일련의 반응기에 공급되어 반응기의 압력에 상응하는 온도로 용매의 플래쉬(flash) 냉각 작용에 의해 냉각된다. 형성된 대부분의 이소프탈산은 결정으로서 침전되어 슬러리를 형성한다.Liquid phase oxidation is generally carried out in one or more reactors. After completion of the oxidation reaction, the reaction mixture obtained is fed into one reactor or a series of sequentially depressurized reactors of two or more and cooled by flash cooling action of the solvent to a temperature corresponding to the pressure of the reactor. Most of the isophthalic acid formed precipitates as crystals to form a slurry.

슬러리는 예를 들어 회전 진공 필터를 통하여 혹은 원심 분리법 또는 기타 적절한 방법에 의해 조질의 이소프탈산 케이크 및 산화 반응 모액으로 분리된다.The slurry is separated into crude isophthalic acid cake and oxidation mother liquor, for example, via a rotary vacuum filter or by centrifugation or other suitable method.

산화 반응 모액중 일부는 그 자체로 혹은 산화-처리되거나 환원-처리된 다음 단계 a)에서 용매로서 재순환된다. 산화 반응 모액의 잔류부는 산화 반응에서 생성된 물 및 기타 부산물을 제거하기 위하여 일반적으로 증발기(evaporation can)이나 박막 증발기를 사용하여 증발되며, 주로 아세트산, 물과 끓는점이 낮은 부산물을 함유하는 증기 및 증발 잔류물로 분리된다. 상기 증기는 단계 c)내에서 증류 칼럼에 공급되고, 증발 잔류물에 대하여 촉매, 유용한 성분을 회수하기 위하여 여러 가지 공정을 수행되고 유용하지 않은 성분은 배출된다.Some of the oxidation reaction liquor is recycled on its own or as oxidized or reduced-treated and then as solvent in step a). Residues of the oxidation mother liquor are usually evaporated using an evaporation can or a thin film evaporator to remove the water and other by-products produced by the oxidation reaction, mainly steam and evaporation containing acetic acid, water and low boiling by-products. Separated into residue. The vapor is fed to the distillation column in step c) and various processes are carried out to recover the catalyst, useful components against the evaporation residue and the components which are not useful are discharged.

조질 이소프탈산 케이크는 필요하다면 아세트산 혹은 물로 세정하고 건조기로 건조하여 부착한 용매를 제거하여 조질의 이소프탈산을 수득한다.The crude isophthalic acid cake is washed with acetic acid or water if necessary and dried in a drier to remove the adhered solvent to obtain crude isophthalic acid.

일반적으로 액상 산화에 의해 얻어진 조질의 이소프탈산은 3CBA를 포함하는 다량의 불순물을 함유하고, 색상 지표로서 이들의 OD340값은 직접 성형용 중합체 원료로서 사용한 표준보다 낮기 때문에, 일반적으로는 정제 단계를 필요로 한다.In general, crude isophthalic acid obtained by liquid phase oxidation contains a large amount of impurities, including 3CBA, and their OD 340 value as color indicator is generally lower than the standard used as the raw material for direct molding, so the purification step is generally in need.

조질의 이소프탈산을 정제하여 고순도 이소프탈산을 얻는 방법으로는 촉매 수소화 처리, 촉매 처리, 산화 및 결정화와 같은 여러 가지 방법이 있다. 어떠한 방법도 본 발명에 이용될 수 있으나, 촉매 수소화 처리가 가장 일반적으로 사용되므로 이하 이에 대하여 설명한다.There are various methods of purifying crude isophthalic acid to obtain high purity isophthalic acid, such as catalytic hydrogenation, catalysis, oxidation and crystallization. Any method may be used in the present invention, but catalytic hydrogenation is most commonly used and will be described below.

촉매 수소화는 Ⅷ족 금속으로 부터 선택된 금속의 존재하에 수행된다. Ⅷ족 금속으로는 팔라듐, 백금, 루테늄 및 로듐을 포함하며, 특히 팔라듐이 바람직한 것이다. 상기 금속 촉매는 혼합하여 사용될 수 있다. 상기 촉매는 일반적으로 캐리어에 담지된 촉매 형태로 사용된다. 상기 캐리어는 일반적으로 다공질 물질로 부터 선택되며, 물질의 품질에서는 탄소-기초로한 캐리어가 바람직하며, 활성탄, 특히 입상 코코넛 껍질(husk) 목탄이 바람직한 것이다. 촉매 작용은 매우 미량이더라도 효과적임으로, 캐리어상에 담지된 촉매량은 특히 한정하지 않는다. 그러나 장기간동안 촉매가 작용하도록 하기 위하여 0.1-1중량%의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.Catalytic hydrogenation is carried out in the presence of a metal selected from Group VIII metals. Group VIII metals include palladium, platinum, ruthenium and rhodium, with palladium being particularly preferred. The metal catalyst may be used in combination. The catalyst is generally used in the form of a catalyst supported on a carrier. The carrier is generally selected from porous materials, and carbon-based carriers are preferred in terms of the quality of the material, and activated carbon, particularly granular coconut husk charcoal, is preferred. Since the catalytic action is effective even in a very small amount, the amount of the catalyst supported on the carrier is not particularly limited. However, it is preferable to use in an amount of 0.1-1% by weight in order to allow the catalyst to work for a long time.

촉매 수소화는 고온, 고압하에 수용액 상태에서 수행되며, 촉매 수소화에서 온도는 수소의 존재하에 최소 180℃, 바람직하게는 200-260℃이다.Catalytic hydrogenation is carried out in an aqueous solution under high temperature, high pressure, and in catalytic hydrogenation, the temperature is at least 180 ° C., preferably 200-260 ° C., in the presence of hydrogen.

촉매 수소화에서 압력은 액상이 유지되고 촉매 수소화 처리에 대하여 적절한 수소 부분압이 유지될 수 있는한 어떠한 범위로 설정할 수 있으며, 일반적으로는 10-60대기압이 바람직하다.In catalytic hydrogenation, the pressure can be set in any range as long as the liquid phase is maintained and an appropriate hydrogen partial pressure can be maintained for the catalytic hydrogenation treatment, and generally 10-60 atmospheres is preferred.

촉매 수소화 처리에 사용되는 수소 공급량은 3CBA 1몰당 최소 2몰의 수소 공급을 필요로 한다.The hydrogen supply used for catalytic hydrogenation requires at least 2 moles of hydrogen per mole of 3CBA.

촉매 수소화 처리 시간은 실질적으로 수소화 반응이 진행되는한 특별히 한정하는 것은 아니다. 충진된 칼럼에서 수소화 처리는 일반적으로 1-60분, 바람직하게는 2-20분이다.The catalytic hydrogenation time is not particularly limited as long as the hydrogenation reaction proceeds substantially. The hydrogenation treatment in the packed column is generally 1-60 minutes, preferably 2-20 minutes.

촉매 수소화 처리는 일반적으로 연속 방식으로 수행된다.Catalytic hydrogenation is generally carried out in a continuous manner.

이소프탈산 산물이 활성탄과 같은 촉매 캐리어가 마모(wearing)되어 유도된 미세분말을 함유하는 것을 방지하기 위해, 일반적으로는 촉매 수소화 처리된 이소프탈산 수용액을 여과한 후 직렬 연결된 2-기 내지 6-기 결정기(crystallizer) 혹은 배치식 결정기로 공급하여 순차 감압함에 따라, 상기 수용액은 물이 증발되어 냉각되고 이소프탈산 결정이 침전되어 슬러리를 형성한다.In order to prevent the isophthalic acid product from containing a fine powder induced by the wear of a catalyst carrier such as activated carbon, generally two to six groups connected in series after filtering the catalytic hydrogenated aqueous solution of isophthalic acid As the pressure is sequentially reduced by feeding to a crystallizer or batch crystallizer, the aqueous solution is cooled by evaporation of water and precipitated isophthalic acid crystals to form a slurry.

상기 슬러리는 회전 진공 필터법 혹은 원심 분리법과 같은 결정 분리법에 의해 이소프탈산 케이크 및 PIA 모액으로 분리된다.The slurry is separated into isophthalic acid cake and PIA mother liquor by crystal separation such as rotary vacuum filtration or centrifugation.

슬러리의 분리 온도를 특히 한정하는 것은 아니지만, 일반적으로 약 70-160℃이다.The separation temperature of the slurry is not particularly limited, but is generally about 70-160 ° C.

고온에서 분리하는 경우, 얻어진 케이크를 물로 다시 슬러리화하여, 슬러리를 분리한다.When separating at high temperature, the cake obtained is slurried again with water to separate the slurry.

단계 c)는 아세트산 용액이 재순환되도록 산화 반응 모액이 탈수되는 증류 칼럼을 포함한다. 단계 a)로 부터 도입되는 증기 혹은 응축액은 아세트산 및 비점이 낮은 부산물뿐만 아니라 산화에 의해 부산물로서 형성된 물을 함유한다. 물은 일반적으로 증류 칼럼을 통하여 시스템으로 부터 분리된다.Step c) comprises a distillation column in which the oxidation mother liquor is dehydrated to recycle the acetic acid solution. The steam or condensate introduced from step a) contains acetic acid and low boiling by-products as well as water formed as by-products by oxidation. Water is usually separated from the system via a distillation column.

단계 c)에서, 증발기나 박막 증발기로 부터의 증기 혹은 응축액은 증류 칼럼의 중간 단계에 공급되고 산화 반응에 의해 재순환될 수 있는 정도로 탈수된 아세트산은 칼럼 저부로 부터 수득된다.In step c), steam or condensate from the evaporator or thin film evaporator is fed to the middle stage of the distillation column and dehydrated acetic acid is obtained from the bottom of the column to the extent that it can be recycled by the oxidation reaction.

일반적으로 칼럼 상부로 부터의 증류액중 일부는 설정된 분리 효율을 달성하기 위하여 시스템 외부로 배출되고, 나머지 부분은 칼럼 상부로 재순환된다.In general, some of the distillate from the top of the column is discharged out of the system to achieve a set separation efficiency, and the remainder is recycled to the top of the column.

상기 단계에 있어서, 환류비[=재순환되는 양(m3 /h)/배출액량(m3 /h)]는 일반적으로 약 1/1-10/1 정도로 설정된다.In this step, the reflux ratio [= amount recycled (m 3 / h) / discharge amount (m 3 / h)] is generally set at about 1 / 1-10 / 1.

본 발명에서, 단계 b)로 부터 PIA 모액을 환류액으로서 칼럼 상부에 공급한다. 단계 c)에서 처리될 수 있는 PIA 모액량은 최대 환류량과 같은 양에 상당하는 양이다. 환류비가 증대되면, 자연히 처리될 수 있는 PIA 모액량은 증가한다. 반면 증류 칼럼이 불필요한 큰 환류비에서 작동하는 경우에는 손실이 발생하며 즉 필요한 에너지량이 증가하는 것이다.In the present invention, the PIA mother liquor from step b) is fed to the top of the column as reflux. The amount of PIA mother liquor that can be processed in step c) is an amount equivalent to the maximum reflux amount. As the reflux ratio increases, the amount of PIA mother liquor that can be naturally processed increases. On the other hand, if the distillation column is operated at an unnecessary large reflux ratio, losses occur, ie the amount of energy required is increased.

처리하려는 PIA 모액량이 환류액량보다 작은 경우, 배출액은 부족한 량에 상당하는 양으로 재순환된다. PAI 모액량이 환류량을 초과하는 경우, PIA 모액은 농축된다. 농축하기 위해 플랜트내로 회수되는 여러 가지 열원이 유효하게 사용될 수 있으나, 상기 증류 칼럼의 상부로 부터 증류된 증기의 잠열(latent heat)을 이용하는 것이 경제적이다.If the amount of PIA mother liquor to be treated is less than the reflux, the discharge is recycled in an amount corresponding to the deficiency. If the amount of PAI mother liquor exceeds the reflux, the PIA mother liquor is concentrated. Various heat sources recovered into the plant can be effectively used for concentration, but it is economical to use the latent heat of the vapor distilled from the top of the distillation column.

반면에 농축된 PIA 모액이 환류액으로서 증류 칼럼의 상부에 공급되는 경우, 하기 비교예에서 기술한 바와 같이, 버블링(bubbling) 현상이 증류 칼럼의 상부에서 발생하고, 극도의 버블링이 발생하는 경우, 증류 효과가 현저하게 감소된다.On the other hand, when the concentrated PIA mother liquor is supplied to the top of the distillation column as reflux, bubbling occurs at the top of the distillation column, as described in the comparative example below, and extremely bubbling occurs. In this case, the distillation effect is significantly reduced.

상기 버블링 현상은 이소프탈산 등의 결정이 증류 칼럼내에 존재하는 경우에 유발된다. 상기 버블링 현상은 다음과 같은 방법에 의해 방지된다.The bubbling phenomenon is caused when crystals such as isophthalic acid are present in the distillation column. The bubbling phenomenon is prevented by the following method.

(1) 고형분 성분(주로 이소프탈산 결정으로 이루어짐)은 여과와 같은 적절한 수단으로 도입되는 PIA 모액으로 부터 분리 및 제거된다. 이 방법은 간단하나, 분리에 필요로 하는 단위 조작이 추가되고, 분리된 이소프탈산 결정의 처리가 복잡하다.(1) The solid component (mainly composed of isophthalic acid crystals) is separated and removed from the PIA mother liquor which is introduced by suitable means such as filtration. This method is simple, but the unit operation required for separation is added, and the processing of the separated isophthalic acid crystals is complicated.

(2) 금속 이온은 칼럼 상부에 공급된 PIA 모액에 첨가된다. 코발트 혹은 망간이 PIA 모액에 첨가되는 금속 이온으로서 효과적이다. 이들이 PIA 모액내에 존재하는 이소프탈산 결정의 몰량에 상당하거나 혹은 보다 많은 양으로 첨가되는 경우, 버블링 현상은 완전히 방지될 수 있다.(2) Metal ions are added to the PIA mother liquor supplied at the top of the column. Cobalt or manganese is effective as metal ions added to the PIA mother liquor. If they are added in amounts equivalent to or greater than the molar amount of isophthalic acid crystals present in the PIA mother liquor, the bubbling phenomenon can be completely prevented.

상기 방법(2)는 본 발명자들에 의해 처음으로 발견되었다. 코발트 및 망간은 잘 알려진 바와 같이 산화 단계에서 사용되는 촉매이며, 증류 칼럼의 저부로 부터 배출되는 아세트산내에 이들이 존재하여도 산화 반응에 어떠한 문제를 일으키지 않는다.The method (2) was first discovered by the inventors. Cobalt and manganese, as is well known, are catalysts used in the oxidation step and their presence in acetic acid exiting from the bottom of the distillation column does not cause any problems in the oxidation reaction.

PIA 모액을 농축하지 않고 공급하는 경우에서도, 단계 c)에서 얻어진 PIA 모액은 고형 성분 분리 수단 혹은 몇몇 다른 조건에 따라서 소량의 이소프탈산 결정을 함유할 수 있다. 따라서 PIA 모액을 여과하거나 혹은 측정된 이소프탈산 결정량에 대하여 충분한 양으로 금속 이온을 첨가하는 단계가 제공되는 것이 바람직하다.Even when the PIA mother liquor is supplied without concentration, the PIA mother liquor obtained in step c) may contain a small amount of isophthalic acid crystals according to solid component separation means or some other conditions. It is therefore desirable to provide a step of filtering the PIA mother liquor or adding metal ions in an amount sufficient for the measured isophthalic acid crystals.

PIA 모액 혹은 이들의 응축액이 증류 칼럼의 상부에 공급되는 경우, PIA 모액이 칼럼 상부로 부터의 증류 온도에 대략 상당하는 온도, 특히 증류액의 온도와 증류액의 온도보다 50℃ 낮은 온도 범위 사이의 온도로 조절하여 증류 칼럼에서 온도의 불규칙성을 감소시키는 것이 바람직하다.If the PIA mother liquor or its condensate is fed to the top of the distillation column, the PIA mother liquor is approximately equivalent to the distillation temperature from the top of the column, in particular between the temperature of the distillate and the temperature range 50 ° C. below the temperature of the distillate. It is desirable to control the temperature to reduce the irregularity of the temperature in the distillation column.

상기 방법에 따르면, 후술되는 실시예에서 나타낸 바와 같이, 칼럼 상부에 공급되는 PIA 모액이 수천 ppm의 양으로 방향족 카르복시산을 함유한 경우라도 칼럼 상부로 부터 증류되는 물중의 방향족 카르복시산의 양은 소량이며 PIA 모액내의 대부분의 유용한 성분은 증류 칼럼의 저부로 부터 아세트산 수용액의 형태로 회수될 수 있다.According to the method, as shown in the following examples, even when the PIA mother liquid supplied to the column top contains aromatic carboxylic acid in an amount of several thousand ppm, the amount of aromatic carboxylic acid in the water distilled from the column top is small and the PIA mother liquid Most of the useful components in the can be recovered in the form of aqueous acetic acid solution from the bottom of the distillation column.

칼럼 상부로 부터 유출된 물이 그대로 폐수 처리 장치내로 공급되는 경우에도, PIA 모액을 처리하지 않고 공급한 경우에 비하여 폐수 처리의 부하가 현저하게 감소된다.Even when the water flowing out from the top of the column is directly supplied into the wastewater treatment apparatus, the load of the wastewater treatment is significantly reduced as compared with the case where the PIA mother liquor is supplied without treatment.

나아가 폐수 처리의 부하는 또한 칼럼 상부로 부터 증류된 물을 단계 b)로 재순환하고 조질 이소프탈산을 용해하기 위한 용매로서 사용하는 방법에 의해 감소될 수 있다.Furthermore, the load of the wastewater treatment can also be reduced by the method of recycling the distilled water from the top of the column to step b) and using it as a solvent for dissolving crude isophthalic acid.

실시예에서 나타낸 바와 같이, 칼럼 상부로 부터 배출된 증류수는 단지 소량의 방향족 카르복시산, 저비점 부산물 및 아세트산을 함유하며, 따라서 촉매 수소화 처리용 용매로서 사용될 수 있으며, 활성탄을 사용한 흡착 공정을 제공하는 것이 바람직하다.As shown in the examples, the distilled water discharged from the top of the column contains only a small amount of aromatic carboxylic acid, low boiling by-products and acetic acid, and thus can be used as a solvent for catalytic hydrogenation treatment, and it is desirable to provide an adsorption process using activated carbon. Do.

실시예Example

하기 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 실시예에서 원료로서 사용된 PIA 모액은 고성능 액체 크로마토그래피 및 기체 크로마토그래피로 분석한 결과 다음과 같은 성분을 나타내었으며, 실온에서는 다소 불투명하였다.The present invention is explained in more detail with reference to the following examples. The PIA mother liquor used as a raw material in the examples showed the following components as analyzed by high performance liquid chromatography and gas chromatography, and was somewhat opaque at room temperature.

Figure pat00001
Figure pat00001

증류하기 위하여, 내부 직경이 32mm이며 70단의 다공판을 구비한 체판(sieve tray)형 분류 칼럼(fractionating column)을 사용하였으며, 함수율이 18%인 함수 아세트산을 증류 칼럼의 중간 단계로 연속적으로 공급하였다. 진한 아세트산을 저부로 부터 연속적으로 배출하였다.For distillation, a sieve tray-type fractionation column with an internal diameter of 32 mm and a 70-stage perforated plate was used, and hydrous acetic acid having a water content of 18% was continuously supplied to the middle stage of the distillation column. It was. Concentrated acetic acid was withdrawn continuously from the bottom.

실시예 1Example 1

증류 칼럼의 저부에 함수 아세트산을 장입하고, 가열하여 시스템을 전체 환류 상태에서 안정화하였다. 그런다음 함수율이 18%인 함수 아세트산을 증류 칼럼의 중간 단계에 공급하고 진한 아세트산을 저부로 부터 배출하였다. 환류비는 6으로 설정하였다. 약 20시간동안 운전을 계속하고 전체 시스템이 정상 상태로 확인되었을 때, 칼럼 상부로 부터 전체 물을 배출하는 것으로 전환함과 동시에 PIA 모액을 환류 라인을 통하여 지금까지 환류된 양에 상당하는 액체량에 상당하는 양으로 공급하였다. 그런 다음 약 12시간동안 운전을 계속한 시점에서, 칼럼 상부로 부터 배출된 증류수내에 방향족 카르복시산의 농도는 다음과 같았다.Hydrous acetic acid was charged to the bottom of the distillation column and heated to stabilize the system at full reflux. Then hydrous acetic acid with a water content of 18% was fed to the middle stage of the distillation column and concentrated acetic acid was withdrawn from the bottom. The reflux ratio was set at 6. When the operation is continued for about 20 hours and the entire system is confirmed to be in a steady state, the PIA mother liquor is converted to the amount of liquid that has been refluxed through the reflux line while switching to draining the entire water from the top of the column. Supply in substantial quantities. Then, when the operation was continued for about 12 hours, the concentration of aromatic carboxylic acid in the distilled water discharged from the column top was as follows.

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 분석값은 PIA 모액중에 방향족 카르복시산 농도의 약 1/10이며, 대부분의 방향족 카르복시산은 칼럼 저부로 부터 아세트산 용액의 형태로 회수됨을 나타낸다.The analytical value indicates that about one tenth of the concentration of aromatic carboxylic acid in the PIA mother liquor and most of the aromatic carboxylic acid is recovered in the form of acetic acid solution from the bottom of the column.

비교예 1Comparative Example 1

공급되는 PIA 모액을 사전에 가열하여 개시량의 1/3의 양으로 농축하고 실시예 1의 실험을 반복하였다. 농축된 PIA 모액은 이소프탈산의 결정이 석출되어 불투명하다.The supplied PIA mother liquor was preheated and concentrated to an amount of 1/3 of the starting amount and the experiment of Example 1 was repeated. The concentrated PIA mother liquor is opaque due to precipitation of isophthalic acid crystals.

불투명한 부분을 포함하는 농축된 PIA 모액을 분석하여 하기 결과를 얻었다.The concentrated PIA mother liquor containing the opaque portion was analyzed and the following results were obtained.

Figure pat00003
Figure pat00003

공급을 개시한 다음, 곧 증류 칼럼 상부의 트레이(tray)에서 버블링이 육안으로 관찰되었다. 동시에 튜브 벽에서 고형물이 관찰되었으며 이 현상은 시간이 경과함과 동시에 심화되었다.Shortly after the start of the feed, bubbling was visually observed in the tray above the distillation column. At the same time solids were observed in the tube walls, which intensified with time.

실시예 2Example 2

농축된 PIA 모액을 3G 유리 필터를 통하여 농축된 PIA 모액을 여과하여 제조된 여과액으로 대체한 것을 제외하고는 비교예 1의 실험을 반복하였다. 상기 여과액을 분석하여 하기 결과를 얻었다.The experiment of Comparative Example 1 was repeated except that the concentrated PIA mother liquor was replaced with a filtrate prepared by filtration of the concentrated PIA mother liquor through a 3G glass filter. The filtrate was analyzed to obtain the following results.

Figure pat00004
Figure pat00004

약 12시간동안 계속하여 운전한 시점에서, 칼럼 상부로 부터 배출된 증류수내에 방향족 카르복시산의 농도는 다음과 같다.At the point of continuous operation for about 12 hours, the concentration of aromatic carboxylic acid in the distilled water discharged from the column top is as follows.

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 분석값은 PIA 모액중에 방향족 카르복시산 농도의 약 1/5이며, 대부분의 방향족 카르복시산은 칼럼 저부로 부터 아세트산 용액의 형태로 회수되었다. 나아가 비교예 1에서 증류 칼럼 상부의 트레이에서 관찰되는 버블링 현상은 이소프탈산 결정에 기인한 것으로 여겨진다.The analytical value was about 1/5 of the aromatic carboxylic acid concentration in the PIA mother liquor, and most of the aromatic carboxylic acid was recovered from the column bottoms in the form of acetic acid solution. Furthermore, the bubbling phenomenon observed in the tray on the top of the distillation column in Comparative Example 1 is believed to be due to isophthalic acid crystals.

실시예 3Example 3

공급액내로 아세트산 망간을 망간 원자로서 1,740ppm이 되도록 공급한 것을 제외하고는 비교예 1의 실험을 반복하였다. 상기 양은 대략 공급액중에 이소프탈산의 몰량에 상당한다. 약 12시간동안 운전한 시점에서, 칼럼 상부로 부터 배출된 증류수 중에 방향족 카르복시산의 농도는 다음과 같다.The experiment of Comparative Example 1 was repeated except that manganese acetate was supplied as 1,740 ppm as a manganese atom into the feed solution. The amount corresponds approximately to the molar amount of isophthalic acid in the feed liquid. At the time of operation for about 12 hours, the concentration of aromatic carboxylic acid in the distilled water discharged from the column top is as follows.

Figure pat00006
Figure pat00006

비교예 2Comparative Example 2

공급액내로 아세트산 망간을 망간 원자로서 870ppm이 되도록 공급한 것을 제외하고는 실시예 3의 실험을 반복하였다. 상기 첨가량은 대략 공급액중에 이소프탈산 몰량의 약 1/2에 상당한다. 공급을 개시한 다음, 곧 증류 칼럼 상부의 트레이에서 버블링이 육안 관찰되었으나, 상기 버블링 현상은 비교예 1에 비하여 훨씬 완화된 것이다.The experiment of Example 3 was repeated except that manganese acetate was supplied to 870 ppm as a manganese atom in the feed. The amount added is approximately equivalent to about 1/2 of the molar amount of isophthalic acid in the feed liquid. Shortly after bubbling, bubbling was visually observed in the tray on the top of the distillation column, the bubbling phenomenon was much more relaxed than in Comparative Example 1.

상기 실시예 3 및 비교예 2의 결과는 다음과 같다. 공급액중에 이소프탈산 결정은 망간 이온을 갖는 가용성 화합물로 전환되며, 그 결과 버블링은 일어나지 않았다. 망간 이온의 양이 이소프탈산의 몰량에 상당하거나 보다 큰 경우, 버블링이 완전히 방지될 수 있다.The results of Example 3 and Comparative Example 2 are as follows. The isophthalic acid crystals in the feed are converted to soluble compounds with manganese ions, with no bubbling. If the amount of manganese ions is equivalent to or greater than the molar amount of isophthalic acid, bubbling can be completely prevented.

실시예 4Example 4

공급액에 아세트산 코발트를 코발트 원자로서 1,867ppm을 첨가한 것을 제외하고는 비교예 1의 실험을 반복하였다. 상기 양은 대략 공급액중 이소프탈산의 몰량에 상당한다. 운전은 완만하게 진행하였으며, 증류 칼럼내에 별다른 현상은 나타나지 않았다. 약 12시간동안 운전한 시점에서, 칼럼 상부로 부터 증류수중 방향족 카르복시산의 농도는 다음과 같다.The experiment of Comparative Example 1 was repeated except that 1,867 ppm of cobalt acetate was added to the feed as a cobalt atom. The amount corresponds approximately to the molar amount of isophthalic acid in the feed liquid. The operation proceeded slowly, and no phenomenon was observed in the distillation column. At the time of operation for about 12 hours, the concentration of aromatic carboxylic acid in distilled water from the top of the column is as follows.

Figure pat00007
Figure pat00007

비교예 3Comparative Example 3

아세트산 코발트의 양을 코발트 원자로서 934ppm으로 대체한 것을 제외하고는 실시예 3의 실험을 반복하였다. 상기 양은 대략 공급액중 이소프탈산 몰량의 약 1/2값에 해당하였다. 공급의 개시후에, 곧 증류 칼럼 상부의 트레이에서 버블링이 육안 관찰되었으나, 상기 버블링은 비교예 1에서보다 훨씬 완화되었다.The experiment of Example 3 was repeated except that the amount of cobalt acetate was replaced with 934 ppm as the cobalt atom. This amount roughly corresponded to about half the molar amount of isophthalic acid in the feed. Shortly after the start of the feed, bubbling was visually observed in the tray above the distillation column, but the bubbling was much less relaxed than in Comparative Example 1.

실시예 4 및 비교예 3의 결과는 다음과 같다. 공급액중 이소프탈산 결정은 코발트 이온을 갖는 가용성 화합물로 전환되며, 그 결과 버블링은 발생하지 않았다. 코발트 이온의 양이 이소프탈산의 몰량에 상당하거나 보다 큰 경우, 버블링은 완전히 방지될 수 있다.The results of Example 4 and Comparative Example 3 are as follows. Isophthalic acid crystals in the feed are converted to soluble compounds with cobalt ions, with no bubbling. If the amount of cobalt ions is equivalent to or greater than the molar amount of isophthalic acid, bubbling can be completely prevented.

실시예 5Example 5

실시예 1에서 칼럼 상부로 부터 얻은 증류수 및 원료로서 상업적인 규모로 생산된 조질의 이소프탈산을 사용하여 촉매 수소화 처리를 수행하였다. 나아가 비교하기 위하여, 실험은 순수(pure water)를 사용하여 수행하였다.Catalytic hydrogenation was carried out in Example 1 using distilled water obtained from the top of the column and crude isophthalic acid produced on a commercial scale as raw material. For further comparison, the experiment was performed using pure water.

원료로서 사용된 조질의 이소프탈산을 분석한 결과를 다음에 나타내었다.The result of analyzing crude isophthalic acid used as a raw material is shown next.

Figure pat00008
Figure pat00008

2ℓ 스테인레스 스틸제 내압 용기에 조질의 이소프탈산 300g 및 물 900g을 장입하였다. 상기 내압 용기에 교반기, 가열기 및 가스-유입구를 장착하고, 나아가 외부 작동으로 상하부로 이동될 수 있는 전자식 촉매 케이지(cage)를 장착하였다.300 g of crude isophthalic acid and 900 g of water were charged in a 2 L stainless steel pressure vessel. The pressure vessel was equipped with a stirrer, a heater and a gas inlet, and furthermore equipped with an electronic catalyst cage that could be moved up and down by external operation.

촉매 케이지에는 팔라듐/카본 촉매를 습윤 양(wet amount)으로서 16g을 충진하였다. 충진된 촉매를 상업적인 규모의 촉매 수소화 정제 장치내에서 약 1년간 연속적으로 사용한 다음 묽은 암모니아 수용액으로 오염 물질을 세정한 다음 완전히 수세하였다.The catalyst cage was filled with 16 g of palladium / carbon catalyst as a wet amount. The packed catalyst was used continuously for about one year in a commercial scale catalytic hydrogenation plant, followed by washing the contaminants with dilute aqueous ammonia solution and then rinsing thoroughly.

상기 촉매 케이지를 스테인레스 스틸제 내압 용기의 상부 위치에 부유시켰다. 가스 유입관을 통하여 수소 기체를 공급함으로써 용기내에 대기를 수차례 완전히 쓸기하고 10kg/㎠G의 압력으로 수소 기체를 충진하였다. 스테인레스 스틸 용기내의 액체를 교반하면서 가열하고, 온도가 235℃로 안정화한 것을 확인하였을 때, 촉매 케이지를 액체에 침하될 때까지 하부로 이동시켰다. 20분 경과후, 촉매 케이지를 상부로 이동시킨 다음, 액체를 감온시켰다. 액체를 거의 실온까지 냉각한 다음 형성된 슬러리를 G3 유리 필터를 통하여 여과시켰다. 결과물인 케이크를 온도가 약 90℃인 순수로 수세하고 110℃에서 건조하여 고순도 이소프탈산을 얻었다.The catalyst cage was suspended at the upper position of the pressure resistant vessel made of stainless steel. By supplying hydrogen gas through the gas inlet pipe, the atmosphere was thoroughly cleaned several times and filled with hydrogen gas at a pressure of 10 kg / cm 2 G. When the liquid in the stainless steel vessel was heated with stirring and it was confirmed that the temperature stabilized at 235 ° C, the catalyst cage was moved downward until it was submerged in the liquid. After 20 minutes, the catalyst cage was moved to the top, then the liquid was allowed to cool. The liquid was cooled to near room temperature and the resulting slurry was filtered through a G3 glass filter. The resulting cake was washed with pure water having a temperature of about 90 ° C. and dried at 110 ° C. to obtain high purity isophthalic acid.

순수 혹은 실시예 1에서 얻어진 증류수를 사용하여 수득된 고순도 이소프탈산을 분석하여 다음 결과를 얻었다.High purity isophthalic acid obtained using pure water or distilled water obtained in Example 1 was obtained.

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 시험에서, 반응내에서 별다른 현상은 일어나지 않았으며, 수득된 이소프탈산을 평가한 결과 차이도 허용가능한 오차 범위내였다.In this test, no phenomena occurred in the reaction, and the difference in the result of evaluating the obtained isophthalic acid was also within an acceptable error range.

상기 실시예 및 비교예의 실험 결과는 다음과 같이 요약될 수 있다.The experimental results of the Examples and Comparative Examples can be summarized as follows.

(1) PIA 모액을 환류액으로서 증류 칼럼 상부로 공급하고, 칼럼 상부로 부터 모든 증류수를 배출하는 경우, 증류수내의 방향족 카르복시산의 농도는 공급 모액의 약 1/10로 감소되었다.(1) When PIA mother liquor was fed to the top of the distillation column as reflux and all distilled water was discharged from the top of the column, the concentration of aromatic carboxylic acid in the distilled water was reduced to about 1/10 of the feed mother liquor.

(2) PIA 모액을 농축한 다음 환류액으로서 증류 칼럼 상부에 공급하는 경우, PIA 모액내에서 침전된 이소프탈산 결정은 코어를 형성하여 증류 칼럼의 상부에서 버블링 현상을 유발한다.(2) When the PIA mother liquor is concentrated and then fed to the top of the distillation column as reflux, isophthalic acid crystals precipitated in the PIA mother liquor form a core, causing bubbling at the top of the distillation column.

(3) 여과하여 이소프탈산 결정이 제거한 다음 농축된 PIA 모액을 증류 칼럼 상부로 공급하는 경우, 버블링 현상은 증류 칼럼에서 일어나지 않는다.(3) When the isophthalic acid crystals are removed by filtration and the concentrated PIA mother liquor is fed to the top of the distillation column, bubbling does not occur in the distillation column.

(4) 망간 이온 혹은 코발트 이온이 PIA 모액내의 이소프탈산과 같은 양으로 농축된 PIA 모액에 첨가되는 경우, 버블링 현상이 증류 칼럼에서 발생하지 않는다.(4) When manganese ions or cobalt ions are added to PIA mother liquor concentrated in the same amount as isophthalic acid in PIA mother liquor, bubbling does not occur in the distillation column.

(5) 칼럼 상부로 부터 배출된 증류수는 이소프탈산의 촉매 수소화에 용매로 사용될 수 있다.(5) Distilled water discharged from the top of the column can be used as a solvent for catalytic hydrogenation of isophthalic acid.

본 발명의 방법에 따르면, PIA 모액이 아세트산 탈수 칼럼에서 환류하기 위하여 공급되는 경우, PIA 모액중 대부분의 방향족 카르복시산은 탈수 칼럼 저부로 부터 아세트산중에서 이들의 용액 형태로 배출될 수 있으며, 상기 아세트산은 산화 단계로 재순환된다. 그 결과 이소프탈산 및 m-톨루산과 같은 유용한 성분은 유효하게 이용되며 그 결과 이소프탈산의 수율이 향상되고 고순도 이소프탈산을 제조함에 있어서 폐수 처리의 부하가 현저하게 감소될 수 있다.According to the process of the invention, when the PIA mother liquor is fed for reflux in an acetic acid dehydration column, most of the aromatic carboxylic acids in the PIA mother liquor can be discharged in their solution form in acetic acid from the bottom of the dehydration column, the acetic acid being oxidized Recycled to the stage. As a result, useful ingredients such as isophthalic acid and m-toluic acid are effectively used, which results in an improved yield of isophthalic acid and a significant reduction in the load of wastewater treatment in the production of high purity isophthalic acid.

나아가 증류 칼럼 상부로 부터 회수된 증류수를 정제 단계에서의 물로서 사용함으로써 폐수량이 감소하게 되며, 그 결과 폐수 처리 장치의 부하가 현저하게 감소된다.Furthermore, by using distilled water recovered from the top of the distillation column as water in the purification step, the amount of waste water is reduced, and as a result, the load on the waste water treatment apparatus is significantly reduced.

본 발명은 별도의 투자 혹은 비용없이 PIA 모액중에 유용한 성분을 회수할 수 있음으로 따라서 본 발명의 공업적인 의의는 크다 하겠다.Industrial applicability of the present invention is great because the present invention can recover useful components in PIA mother liquor without additional investment or cost.

Claims (5)

m-페닐렌 화합물을 아세트산 용매에서 액상 산화함으로써 조질의 이소프탈산을 생성하고 상기 조질 이소프탈산을 정제하는 고순도 이소프탈산의 제조 방법에 있어서,In the manufacturing method of high purity isophthalic acid which produces | generates crude isophthalic acid by liquid-phase oxidation of m-phenylene compound in an acetic acid solvent, and refine | purifies the crude isophthalic acid, a) 결정화에 의해 액상 산화 반응 용액을 산화 반응 산화 반응 모액과 조질의 이소프탈산으로 분리하고, 상기 산화 반응 모액을 증발시켜 아세트산 증기 혹은 그 응축액을 형성하는 단계;a) separating the liquid oxidation reaction solution into an oxidation reaction mother liquor and crude isophthalic acid by crystallization, and evaporating the oxidation reaction mother liquor to form acetic acid vapor or a condensate thereof; b) 조질의 이소프탈산을 물에 용해시킨 다음, 결과물인 물에 용해된 이소프탈산 용액을 촉매 수소화처리, 촉매 처리 혹은 산화시켜 정제된 용액을 생성하고, 상기 정제된 용액을 냉각하여 이소프탈산을 결정화하고 상기 정제된 용액을 모액과 이소프탈산의 결정으로 분리하는 단계; 및b) Crude isophthalic acid is dissolved in water, followed by catalytic hydrogenation, catalysis or oxidation of the resulting isophthalic acid solution in water to form a purified solution, and the purified solution is cooled to crystallize isophthalic acid. And separating the purified solution into crystals of the mother liquor and isophthalic acid; And c) 단계 a)에서의 산화 반응 모액을 증발시켜 제조된 아세트산 증기 혹은 응축액을 증류 칼럼의 중간 단계로 공급하고,c) acetic acid vapor or condensate prepared by evaporating the oxidation reaction mother liquor in step a) is fed to an intermediate stage of the distillation column, 단계 b)에서의 정제된 용액으로 부터 분리된 모액에 망간 화합물 및 코발트 화합물중 적어도 하나를 첨가한 후에 증류 칼럼의 상부로 공급하고, 증류칼럼의 저부로 부터 방향족 카르복시산을 함유하는 진한 아세트산을 배출하는 단계;를 포함하는 고순도 이소프탈산의 제조방법.At least one of manganese compound and cobalt compound is added to the mother liquor separated from the purified solution in step b) and then fed to the top of the distillation column, and the concentrated acetic acid containing aromatic carboxylic acid is discharged from the bottom of the distillation column. Method of producing a high-purity isophthalic acid comprising a. 제1항에 있어서, 상기 정제된 용액은 물에 용해된 조질의 이소프탈산 용액의 촉매 수소화하여 수득된 용액임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the purified solution is a solution obtained by catalytic hydrogenation of a crude isophthalic acid solution dissolved in water. 제1항에 있어서, 상기 단계 b)로부터의 모액은 사전에 모액에서 고형분 성분을 제거한 다음 증류 칼럼의 상부로 공급됨을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the mother liquor from step b) is fed to the top of the distillation column after removing the solids component from the mother liquor in advance. 제1항에 있어서, 상기 증류 칼럼의 상부로 부터의 증류수는 단계 b)에서 조질의 이소프탈산에 대한 용해수로서 사용함을 특징으로 하는 방법.A process according to claim 1, characterized in that distilled water from the top of the distillation column is used as dissolved water for crude isophthalic acid in step b). 제1항에 있어서, 상기 산화 반응 모액중 일부는 증류되어 증류 칼럼의 중간 단계로 공급되며 그 나머지는 액상 산화시 용매로서 사용됨을 특징으로 하는 방법.A process according to claim 1, wherein some of the oxidation reaction mother liquor is distilled and fed to an intermediate stage of the distillation column and the remainder is used as solvent in the liquid phase oxidation.
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