KR20080103983A - 다목적 산화 부산물 퍼지 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카복실산 생산 공정에서 퍼지 스트림(purge stream)을 처리하는 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명의 방법은 산화 부산물을 벤조산 및 비-벤조산 산화 부산물로 분리함으로써 이러한 부산물의 처리 및 사용에 융통성을 제공하는 퍼지 공정을 이용한다.

Description

다목적 산화 부산물 퍼지 방법{VERSATILE OXIDATION BYPRODUCT PURGE PROCESS}
본 출원은 그 모든 개시내용이 본원에서 참고로 인용된, 모두 2006년 3월 1일자 출원된 미국 가특허출원 제 60/777,829 호; 제 60/777,903 호; 제 60/777,905 호; 제 60/777,907 호; 제 60/777,922 호; 제 60/778,117 호; 제 60/778,120 호; 제 60/778,123 호; 및 제 60/778,139 호를 우선권으로 청구한 것이다.
본 발명은 일반적으로 카복실산의 생산시에 이용되는 퍼지 공정에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 테레프탈산 생산 공정에서 형성되는 다양한 산화 부산물을 분리하여 전달(routing)하기 위한 퍼지 공정(purge process)의 용도에 관한 것이다.
종래의 테레프탈산(TPA) 생산 공정에서는, 파라-자일렌을 산화시킨다. 이러한 공정에서, TPA의 형성시에 산화 부산물이 함께 생성된다. 전형적으로, 이러한 산화 부산물은 산화 중간체 및 파라-자일렌의 산화시에 형성되는 부반응 생성물 뿐만 아니라 원료 물질로부터 유래하는 특정의 불순물을 포함한다. 이러한 부산물중 의 일부는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 다이메틸 테레프탈레이트(DMT) 또는 사이클로헥세인 다이메탄올(CHDM)의 생산을 위한 공정과 같은 다양한 생산 공정에서 TPA를 사용하는데 불리하다. 따라서, 상업적으로 사용할 수 있는 생성물을 수득하기 위해서는 전형적으로는 이러한 해로운 산화 부산물중의 적어도 일부를 TPA 생산 공정으로부터 제거한다. 반면에, 일부의 산화 부산물은 이러한 생산 공정에 해롭지 않다. 실질적으로, 이작용성 화합물과 같은 일부의 산화 부산물은 실질적으로는 PET 생산 공정에서 유용하다.
퍼지 공정을 이용하여 TPA 생산 공정으로부터의 산화 부산물을 제거함으로써, TPA 생성물을 다양한 상술된 생산 공정에 사용하기에 적합하게 만드는 것으로 본 기술 분야에 알려져 있다. 퍼지 공정은 전형적으로는 생성물 스트림으로부터 액체를 분리함으로써 형성된 모액의 일부를 분리하여 퍼지 공급물 스트림을 형성하는 단계를 포함한다. 퍼지 공급물 스트림은 일반적으로는 전체 모액의 5 내지 40%를 구성하지만, 모액의 100% 이하일 수 있다. 대표적인 종래의 퍼지 공정에서, 퍼지 공급물 스트림은 아세트산, 촉매, 물, 산화 부산물, 및 미량의 테레프탈산을 함유한다. 퍼지 공급물 스트림은 종래 공정에서는 일반적으로 촉매가 풍부한 스트림 및 산화 부산물이 풍부한 스트림중에 용해된다. 촉매가 풍부한 스트림은 전형적으로는 산화장치(oxidizer)로 재순환되는 반면, 산화 부산물이 풍부한 스트림은 일반적으로 폐기처리하거나 폐기하기 위하여 TPA 생산 공정의 밖으로 전달된다. 이러한 종래의 공정에서, 산화 부산물이 풍부한 스트림은 산화 단계에서 발생된 모든 상이한 타입의 부산물을 함유한다. 따라서, 종래의 퍼지 공정은 TPA 공정으로부터 유해한 산화 부산물 및 유해하지 않은 산화 부산물 모두를 배출한다.
따라서, 유해하지 않고/않거나 유익한 산화 부산물로부터 유해한 산화 부산물을 구분할 수 있는 퍼지 공정이 요구된다. 이러한 구분은 생성물 수율을 증가시키고 폐기물 처리와 연관된 비용을 감소시키기 위하여 작업자들이 유해하지 않고/않거나 유익한 산화 부산물의 일부 또는 모두를 TPA 생성물과 함께 TPA 생산 공정에서 배출할 수 있도록 해준다.
발명의 개요
본 발명의 하나의 실시태양은 벤조산(BA) 및 비-BA 부산물(non-BA byproduct)을 포함하는 산화 부산물, 및 하나 이상의 촉매 성분을 포함하는 퍼지 공급물 스트림을 처리하는 방법에 관한 것이다. 이러한 실시태양의 방법은 (a) 퍼지 공급물 스트림의 적어도 일부를 비-BA 부산물이 풍부한 스트림 및 촉매 및 BA가 풍부한 스트림으로 분리하는 단계; 및 (b) 촉매 및 BA가 풍부한 스트림의 적어도 일부를 촉매가 풍부한 스트림 및 BA가 풍부한 스트림으로 분리하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시태양은 일작용성 불순물 및 비-일작용성 불순물을 포함하는 불순물, 및 하나 이상의 촉매 성분을 포함하는 퍼지 공급물 스트림을 처리하는 방법에 관한 것이다. 이러한 실시태양의 방법은 (a) 퍼지 공급물 스트림을 일작용성 불순물이 소거된 스트림(mono-functional impurity depleted stream) 및 촉매와 일작용성 불순물이 풍부한 모액으로 분리하는 단계; 및 (b) 상기 촉매와 일작 용성 불순물이 풍부한 모액을 촉매가 풍부한 스트림 및 일작용성 불순물이 풍부한 스트림으로 분리하는 단계를 포함한다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시태양을 하기에서 상세히 기술한다:
도 1은 본 발명에 따라 제작된 카복실산의 생산 및 정제를 위한 시스템을 예시한 것으로, 특히 산화 반응기로부터의 조질 슬러리를 정제 처리하고, 생성되는 정제된 슬러리를 생성물 단리 처리하며, 생성물 단리 대역으로부터의 모액의 적어도 일부를 퍼지 처리 시스템에 대한 공급물로서 사용하는 구성을 예시한 공정 흐름도이고;
도 2는 본 발명의 제 1 실시태양에 따라 제작된 퍼지 처리 시스템을 개략적으로 예시한 것으로, 특히 퍼지 공급물 스트림으로부터 비-벤조산(비-BA) 부산물을 제거하고, 생성되는 촉매와 벤조산(BA)이 풍부한 모액으로부터 BA를 제거하는 구성을 개략적으로 예시한 공정 흐름도이고;
도 3은 본 발명의 제 1 실시태양에 따라 제작된 퍼지 처리 시스템을 상세하게 예시한 것으로, 특히 퍼지 공급물 스트림을 농축하고, 생성되는 농축된 퍼지 스트림을 고체/액체 분리하고, 생성되는 촉매와 BA가 풍부한 모액을 농축하고, 생성되는 농축된 촉매와 BA가 풍부한 모액을 BA/촉매 분리하는 구성을 상세하게 예시한 공정 흐름도이고;
도 4는 본 발명의 제 1 실시태양의 제 2 구성에 따라 제작된 퍼지 처리 시스템을 상세하게 예시한 것으로, 특히 퍼지 공급물 스트림을 농축하고, 생성되는 농축된 퍼지 스트림을 고체/액체 분리하고, 생성되는 촉매와 BA가 풍부한 모액으로부터 촉매를 제거하고, 생성되는 BA와 용매가 풍부한 스트림을 BA/용매 분리하는 구성을 상세하게 예시한 공정 흐름도이고;
도 5는 본 발명의 제 2 실시태양에 따라 제작된 퍼지 처리 시스템을 개략적으로 예시한 것으로, 특히 퍼지 공급물 스트림으로부터 BA를 제거하고, 생성되는 촉매와 비-BA 부산물이 풍부한 스트림으로부터 비-BA 부산물을 제거하는 구성을 개략적으로 예시한 공정 흐름도이며;
도 6은 본 발명의 제 2 실시태양에 따라 제작된 퍼지 처리 시스템을 상세하게 예시한 것으로, 특히 퍼지 공급물 스트림을 농축하고, 생성되는 농축된 퍼지 스트림을 BA 분리 처리하고, 생성되는 촉매와 비-BA 부산물이 풍부한 스트림을 재슬러리화하고, 상기 재슬러리화된 촉매와 비-BA 부산물이 풍부한 스트림을 고체/액체 분리 처리하는 구성을 상세하게 예시한 공정 흐름도이다.
도 1은 산화 반응기내에서 생성되어 정제 반응기내에서 정제된 카복실산을 생성물 단리/촉매 제거 처리하는 본 발명의 제 1 실시태양을 예시한 것이다. 생성물 단리/촉매 제거 대역에서 생성되는 모액의 일부는 퍼지 처리 대역에서 처리된 다음, 촉매가 풍부한 스트림, 벤조산(BA)이 풍부한 스트림 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림중에 용해된다. 퍼지 대역의 다양한 실시태양을 도 2 내지 도 6을 참조하여 하기에서 상세히 기술한다.
도 1에 예시된 실시태양에서, 산화가능한 화합물(예를 들면, 파라-자일렌), 용매(예를 들면, 아세트산 및/또는 물), 및 촉매 시스템(예를 들면, 코발트, 망간, 및/또는 브롬)을 함유하는 주로 유체-상 공급물 스트림이 산화대역(10)내로 도입될 수 있다. 분자 산소를 함유하는 주로 가스-상 산화제 스트림도 또한 산화대역(10)내로 도입될 수 있다. 유체-상 및 가스-상 공급물 스트림은 산화대역(10)내에서 다중상(multi-phase) 매질을 형성한다. 산화가능한 화합물은 산화대역(10)내에 함유된 액상의 반응 매질내에서 부분 산화될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 산화대역(10)은 교반식 반응기(agitated reactor)를 포함할 수 있다. 산화대역(10)내에서의 반응 매질의 교반은 본 기술 분야에 알려진 임의의 수단에 의해 제공될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "교반(agitation)"은 반응 매질내에서 소산(dissipated)되어 유체의 유동 및/또는 혼합을 야기시키는 작업을 나타낸다. 하나의 실시태양에서, 산화대역(10)은 반응 매질을 기계적으로 교반하기 위한 수단이 장치된 기계-교반식 반응기일 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "기계적 교반(mechanical agitation)"은 반응 매질에 대한 또는 반응 매질내에서의 강성 또는 가요성 요소(들)의 물리적인 운동에 의해 야기되는 반응 매질의 교반을 나타낸다. 예를 들면, 기계적 교반은 반응 매질내에 위치된 내부 교반기, 패들, 진동자 또는 음파 진동판(acoustical diaphragm)의 회전, 발진, 및/또는 진동에 의해 제공될 수 있다. 본 발명의 다른 실시태양에서, 산화대역(10)은 버블 컬럼 반응기를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "버블 컬럼 반응기(bubble column reactor)"는 다중상 반응 매질내에서의 화학반응을 촉진시키기 위한 반응기를 나타내는 것으로, 이때 반응 매질의 교반은 주로 반응 매질을 통한 가스 버블의 상향류 운동에 의해 제공된다. 본원에서 사용되는 용어 "주요(majority)", "주로(primarily)" 및 "주로(predominately)"는 50% 이상을 의미한다.
산화대역(10)내에 도입된 유체-상 공급물 스트림내에 존재하는 산화가능한 화합물은 적어도 하나의 하이드로카빌기를 포함할 수 있다. 또한, 산화가능한 화합물은 방향족 화합물을 포함할 수도 있다. 하나의 실시태양에서, 산화가능한 화합물은 적어도 하나의 하이드로카빌기 또는 적어도 하나의 치환된 하이드로카빌기 또는 적어도 하나의 헤테로원자 또는 적어도 하나의 카복실산 작용기(-COOH)가 부착된 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 다른 실시태양에서, 산화가능한 화합물은 각각 1 내지 5개의 탄소원자를 포함하는 적어도 하나의 하이드로카빌기 또는 적어도 하나의 치환된 하이드로카빌기가 부착된 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 또 다른 실시태양에서, 산화가능한 화합물은, 각각 정확하게 1개의 탄소원자만을 포함하며 메틸기 및/또는 치환된 메틸기 및/또는 1개 이하의 카복실산기로 이루어진 정확하게 2개의 부착된 기를 가진 방향족 화합물일 수 있다. 산화가능한 화합물의 적합한 실례로는 파라-자일렌, 메타-자일렌, 파라-톨루알데하이드, 메타-톨루알데하이드, 파라-톨루산, 메타-톨루산, 및/또는 아세트알데하이드가 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다. 본 발명의 하나의 실시태양에서, 산화가능한 화합물은 파라-자일렌을 포함한다.
본원에서 정의된 바와 같은 "하이드로카빌기"는 단지 수소원자 및/또는 다른 탄소원자에만 결합된 적어도 하나의 탄소원자이다. 본원에서 정의된 바와 같은 "치환된 하이드로카빌기"는 적어도 하나의 헤테로원자 및 적어도 하나의 수소원자에 결합된 적어도 하나의 탄소원자이다. 본원에서 정의된 바와 같은 "헤테로원자"는 탄소원자 및 수수원자를 제외한 모든 다른 원자이다. 본원에서 정의된 바와 같은 "방향족 화합물"은 방향족 고리를 포함하고, 적어도 6개의 탄소원자를 포함할 수 있으며, 또한 고리 부분으로서 단지 탄소원자만을 포함할 수도 있다. 이러한 방향족 고리의 적합한 실례로는 벤젠, 바이페닐, 터페닐, 나프탈렌, 및 다른 탄소계 융합 방향족 고리가 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다.
산화대역(10)내로 도입된 유체-상 공급물 스트림내에 존재하는 산화가능한 화합물의 양은 약 4 내지 약 20중량%의 범위, 또는 약 6 내지 15중량%의 범위일 수 있다.
주 산화 반응기(10)내로 도입된 유체-상 공급물 스트림내에 존재하는 용매는 하나의 산 성분 및 하나의 물 성분을 포함할 수 있다. 용매는 약 60 내지 약 98중량% 범위, 약 80 내지 약 96중량%의 범위, 또는 85 내지 94중량%의 범위의 농도로 유체-상 공급물 스트림내에 존재할 수 있다. 용매의 산 성분은 1 내지 6개의 탄소원자, 또는 2개의 탄소원자를 가진 유기 저분자량 모노카복실산일 수 있다. 하나의 실시태양에서, 용매의 산 성분은 아세트산을 포함할 수 있다. 산 성분은 용매의 적어도 약 75중량%, 용매의 적어도 약 80중량%, 또는 용매의 85 내지 98중량% 범위를 구성하며, 그 나머지는 물이다.
상기에서 언급된 바와 같이, 산화대역(10)내로 도입된 유체-상 공급물 스트림은 또한 촉매 시스템을 포함할 수도 있다. 이러한 촉매 시스템은 산화가능한 화합물의 적어도 부분적인 산화를 촉진시킬 수 있는 균질의 액상 촉매 시스템이다. 또한, 촉매 시스템은 적어도 하나의 다가 전이금속을 포함할 수도 있다. 하나의 실시태양에서, 촉매 시스템은 코발트, 브롬, 및/또는 망간을 포함할 수 있다.
촉매 시스템내에 코발트가 존재하는 경우, 유체-상 공급물 스트림은 코발트를, 반응 매질의 액상내에서의 코발트의 농도가 약 300 내지 약 6,000 ppmw(parts per million by weight) 범위, 약 700 내지 약 4,200 ppmw 범위, 또는 1,200 내지 3,000 ppmw 범위에서 유지되는 양으로 포함할 수 있다. 촉매 시스템내에 브롬이 존재하는 경우, 유체-상 공급물 스트림은 브롬을, 반응 매질의 액상내에서의 브롬의 농도가 약 300 내지 약 5,000 ppmw 범위, 약 600 내지 약 4,000 ppmw 범위, 또는 900 내지 3,000 ppmw 범위에서 유지되는 양으로 포함할 수 있다. 촉매 시스템내에 망간이 존재하는 경우, 유체-상 공급물 스트림은 망간을, 반응 매질의 액상내에서의 망간의 농도가 약 20 내지 약 1,000 ppmw 범위, 약 40 내지 약 500 ppmw 범위, 또는 50 내지 200 ppmw 범위에서 유지되는 양으로 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시태양에서는, 코발트 및 브롬 모두가 촉매 시스템내에 존재할 수 있다. 촉매 시스템내에서의 코발트 대 브롬(Co:Br)의 중량비는 약 0.25:1 내지 약 4:1의 범위, 약 0.5:1 내지 약 3:1의 범위, 또는 0.75:1 내지 2:1의 범위일 수 있다. 다른 실시태양에서는, 코발트 및 망간 모두가 촉매 시스템내에 존재할 수 있다. 촉매 시스템내에서의 코발트 대 망간(Co:Mn)의 중량비는 약 0.3:1 내지 약 40:1의 범위, 약 5:1 내지 약 30:1의 범위, 또는 10:1 내지 25:1의 범위일 수 있다.
산화 도중에, 산화가능한 화합물(예를 들면, 파라-자일렌)은 적어도 약 5,000kg/hr의 속도로, 또는 약 10,000 내지 약 80,000kg/hr 범위의 속도로, 또는 20,000 내지 50,000kg/hr 범위의 속도로 산화대역(10)내로 연속적으로 도입될 수 있다. 산화 도중에, 산화대역(10)내로 유입되는 산화가능한 화합물의 질량 유속에 대한 용매의 질량 유속의 비는 약 2:1 내지 약 50:1의 범위, 또는 약 5:1 내지 약 40:1의 범위, 또는 7.5:1 내지 25:1의 범위내로 유지될 수 있다.
산화대역(10)내로 도입된 주로 기상 산화제 스트림은 약 5 내지 약 40몰% 범위의 분자 산소, 또는 약 15 내지 약 30몰% 범위의 분자 산소, 또는 18 내지 24몰% 범위의 분자 산소를 포함할 수 있다. 산화제 스트림의 나머지는 산화에 대해 불활성인, 예를 들면 질소와 같은 기체 또는 기체들을 주로 포함할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 산화제 스트림은 필수적으로 분자 산소 및 질소로 이루어진다. 다른 실시태양에서, 산화제 스트림은 약 21몰%의 분자 산소 및 약 78 내지 약 81몰%의 질소를 포함하는 건조 공기일 수 있다. 본 발명의 대용 실시태양에서, 산화제 스트림은 실질적으로 순수한 산소일 수 있다.
산화대역(10)내에서의 액상 산화 도중, 산화제 스트림은 화학양론적 산소 요구량을 약간 초과하는 분자 산소를 제공하는 양으로 산화대역(10)내에 도입될 수 있다. 따라서, 산화대역(10)내로 유입되는 산화가능한 화합물(예를 들면, 파라-자일렌)의 질량 유속에 대한 산화제 스트림(예를 들면, 공기)의 질량 유속의 비는 약 0.5:1 내지 약 20:1의 범위, 또는 약 1:1 내지 약 10:1의 범위, 또는 2:1 내지 6:1의 범위로 유지될 수 있다.
산화대역(10)내에서 실시되는 액상 산화반응은 고체를 생성하는 침전 반응일 수 있다. 하나의 실시태양에서, 산화대역(10)내에서 수행되는 액상 산화반응은 적어도 약 10중량%의 산화대역(10)내에 도입된 산화가능한 화합물(예를 들면, 파라-자일렌)에서 야기되어 반응 매질내에서 고체(예를 들면, 조질 테레프탈산(CTA) 입자)를 형성할 수 있다. 다른 실시태양에서, 산화대역(10)내에서 수행되는 액상 산화반응은 적어도 약 50중량%의 산화대역(10)내에 도입된 산화가능한 화합물(예를 들면, 파라-자일렌)에서 야기되어 반응 매질내에서 고체(예를 들면, CTA 입자)를 형성할 수 있다. 또 다른 실시태양에서, 산화대역(10)내에서 수행되는 액상 산화반응은 적어도 약 90중량%의 산화대역(10)내에 도입된 산화가능한 화합물(예를 들면, 파라-자일렌)에서 야기되어 반응 매질내에서 고체(예를 들면, CTA 입자)를 형성할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 반응 매질의 고체 함량은 약 5 내지 약 40중량%의 범위, 또는 약 10 내지 약 35중량%의 범위, 또는 15 내지 30중량%의 범위로 유지될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "고체 함량(solids content)"은 다중상 혼합물내의 중량% 고체를 나타낸다.
산화대역(10)내에서의 산화 도중, 다중상 반응 매질은 약 125 내지 약 200℃ 범위, 또는 약 150 내지 약 180℃ 범위, 또는 155 내지 165℃ 범위의 승온에서 유지될 수 있다. 산화대역(10)내의 탑정 압력(overhead pressure)은 약 1 내지 약 20 바아(게이지압)(barg)의 범위, 또는 약 2 내지 약 12 barg의 범위, 또는 4 내지 8 barg 범위로 유지될 수 있다.
도 1의 실시태양에서, 조질 슬러리는 라인(12)를 통하여 산화대역(10)으로부터 회수될 수 있다. 라인(12)내의 고상의 조질 슬러리는 주로 CTA의 고체 입자를 형성할 수 있다. 라인(12)내의 액상의 조질 슬러리는 용매의 적어도 일부, 하나 이상의 촉매 성분, 및 미량의 용해된 테레프탈산(TPA)을 포함하는 액체 모액일 수 있다. 라인(12)내의 조질 슬러리의 고체 함량은 상기에서 논의된 바와 같이 산화대역(10)내에서의 반응 매질의 고체 함량과 같을 수 있다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 라인(12)내의 조질 슬러리는 불순물을 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "불순물(impurities)"은 TPA, 용매, 촉매 및 물을 제외한 다른 특정의 물질로서 정의된다. 이러한 불순물은 상기 언급된 산화가능한 화합물(예를 들면, 파라-자일렌)의 적어도 부분적인 산화 도중에 형성되는 산화 부산물, 예를 들면, 벤조산(BA), 브로모-벤조산, 브로모-아세트산, 아이소프탈산, 트라이멜리트산, 2,5,4'-트라이카복시바이페닐, 2,5,4'-트라이카복시벤조페논, 파라-톨루산(p-TAc), 4-카복시벤즈알데하이드(4-CBA), 모노카복시플루오레논, 모노카복시플루오렌, 및/또는 다이카복시플루오레논을 포함할 수 있지만, 그들로 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 라인(12)내의 조질 슬러리중의 불순물은, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 생산시에서와 같이 폴리에스터 중합 공정에서의 그들의 작용기에 따라 분류될 수 있다. 일부 불순물은 일작용성일 수 있는 반면, 다른 불순물들은 폴리에스터(예를 들면, PET)를 생산하기 위한 공정에서 비-일작용성일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "일작용성"인 불순물은 폴리에스터(예를 들면, PET)를 생산하기 위한 공정에서 단지 하나의 반응성 잔기만을 갖는 것으로서 정의된다. 전형적으로, 이러한 반응성 잔기는 카복실기 및/또는 하이드록실기를 포함할 수 있다. 일작용성 불순물의 예로는 BA, 브로모-벤조산, 브로모-아세트산, 4-CBA, p-TAc, 모노카복시플루오레논, 및/또는 모노카복시플루오렌이 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다. 비-일작용성 불순물은 폴리에스터(예를 들면, PET)를 생산하기 위한 공정에서 1개 미만, 또는 1개를 초과하는 반응성 잔기를 가진 특정의 불순물을 포함할 수 있다. 비-일작용성 불순물의 예로는 아이소프탈산, 트라이멜리트산, 2,5,4'-트라이카복시바이페닐, 2,5,4'-트라이카복시벤조페논, 및 다이카복시플루오레논이 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다.
산화대역(10)으로부터 제거된 후, 조질 슬러리는 임의적으로 라인(12)을 경유하여 정제대역(14)내로 도입될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 조질 슬러리는 조질 슬러리내에서의 상기 언급된 적어도 하나의 불순물의 농도가 감소되어 정제된 슬러리가 생성되도록 정제대역(14)내에서 처리될 수 있다. TPA내의 불순물의 농도에서의 이러한 감소는 산화적 분해(oxidative digestion), 수소화, 및/또는 용해/재결정화에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 정제대역(14)내로 공급된 조질 슬러리는 조질 슬러리내의 고체의 중량(ppmwcs)에 기초하여 적어도 약 100ppmwcs, 또는 약 200 내지 약 10,000ppmwcs 범위, 또는 800 내지 5,000ppmwcs 범위의 4-CBA 함량을 가질 수 있다. 정제대역(14)내로 공급된 조질 슬러리는 적어도 약 250ppmwcs, 또는 약 300 내지 약 5,000ppmwcs 범위, 또는 400 내지 1,500ppmwcs 범위의 p-TAc 함량을 가질 수 있다. 정제대역(14)으로부터 배출되는 정제된 슬러리는 정제된 슬러리내의 고체의 중량(ppmwcs)에 기초하여 약 150ppmwcs 미만, 또는 약 100ppmwcs 미만, 또는 50ppmwcs 미만의 4-CBA 함량을 가질 수 있다. 정제대역(14)으로부터 배출되는 정제된 슬러리는 적어도 약 300ppmwcs 미만, 또는 약 200ppmwcs 미만, 또는 150ppmwcs 미만의 p-TAc 함량을 가질 수 있다. 하나의 실시태양에서, 정제대역(14)내에서 조질 슬러리를 처리하면 정제대역(14)으로부터 배출되는 정제된 슬러리는 정제대역(14)내로 공급되는 조질 슬러리의 4-CBA 및/또는 p-TAc 함량의 적어도 약 50% 미만, 또는 적어도 약 85% 미만, 또는 적어도 95% 미만의 4-CBA 및/또는 p-TAc 함량을 가질 수 있다. 설명하자면, 정제대역(14)내로 공급되는 조질 슬러리의 4-CBA 함량이 200ppmwcs이고 정제대역(14)으로부터 배출되는 정제된 슬러리의 4-CBA 함량이 100ppmwcs인 경우, 정제된 슬러리의 4-CBA 함량은 조질 슬러리의 4-CBA 함량보다 50% 더 적다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 조질 슬러리는 정제대역(14)내에서 산화적 분해에 의해 정제 처리할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "산화적 분해"는 고체 입자를 포함하는 공급물을 본래 고체 입자내에 트랩핑된 불순물의 적어도 일부가 산화되기에 충분한 조건하에서 산화 처리하는 공정 단계 또는 단계들을 나타낸다. 정제대역(14)은 하나 이상의 반응기 또는 대역을 포함할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 정제대역(14)은 하나 이상의 기계 교반식 반응기를 포함할 수 있다. 산화대역(10)에 공급된 기상 산화제 스트림과 동일한 조성을 가질 수 있는 2차 산화제 스트림이 정제대역(14)내로 도입되어 산화적 분해에 필요한 분자 산소를 제공할 수 있다. 필요에 따라서는, 추가의 산화 촉매가 첨가될 수 있다. 본 발명의 다른 대용 실시태양에서는, 조질 슬러리를 적어도 부분적으로 수소화시키기 위하여 수소를 포함하는 스트림이 정제대역(14)내로 도입될 수 있다.
정제대역(14)내에서 산화적 분해가 이용되는 경우, 산화적 분해를 실시하는 온도는 산화대역(10)내에서의 산화온도보다 적어도 약 10℃ 이상, 또는 약 20 내지약 80℃ 이상, 또는 30 내지 50℃ 이상일 수 있다. 정제대역(14)을 작동시키는데 필요한 추가적인 열은 기화된 용매를 정제대역(14)에 공급한 다음 그 안에서 기화 용매를 응축시킴으로써 제공할 수 있다. 정제대역(14)내에서의 산화적 분해 온도는 약 180 내지 약 240℃의 범위, 또는 약 190 내지 약 220℃의 범위, 또는 200 내지 210℃의 범위로 유지될 수 있다. 정제대역(14)내에서의 산화적 분해 압력은 약 100 내지 약 350psig(pounds per square inch gauge)의 범위, 또는 약 175 내지 약 275psig의 범위, 또는 185 내지 225psig의 범위로 유지될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 정제대역(14)은 2개의 분해 반응기/대역-즉, 초기 분해기 및 최종 분해기-을 포함할 수 있다. 정제대역(14)이 초기 분해기 및 최종 분해기를 포함하는 경우, 최종 분해기는 초기 분해기보다 더 낮은 온도 및 압력에서 작동될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 최종 분해기의 작동 온도는 초기 분해기의 작동 온도보다 적어도 약 2℃ 미만, 또는 초기 분해기의 작동 온도보다 약 5 내지 약 15℃ 미만의 범위일 수 있다. 하나의 실시태양에서, 최종 분해기의 작동 압력은 초기 분해기의 작동 압력보다 적어도 약 5psig 미만, 또는 초기 분해기의 작동 압력보다 약 10 내지 약 50psig 미만의 범위일 수 있다. 초기 분해기의 작동 온도는 약 195 내지 약 225℃의 범위, 또는 205 내지 215℃의 범위, 또는 약 210℃일 수 있다. 초기 분해기의 작동 압력은 약 215 내지 약 235psig의 범위, 또는 225psig 일 수 있다. 최종 분해기의 작동 온도는 약 190 내지 약 22℃의 범위, 또는 200 내지 210℃의 범위, 또는 약 205℃일 수 있다. 최종 분해기의 작동 압력은 약 190 내지 약 210psig의 범위, 또는 200psig 일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 정제대역(14)은 선택적 제 1 및 제 2 용매 교환 대역(optional first and second solvent swap zone)을 포함할 수 있다. 선택적 제 1 및 제 2 용매 교환 대역은 슬러리로부터 배출되는 용매의 적어도 일부가 대체용 용매로 대체되도록 작동할 수 있다. 이러한 대체 작업에 적합한 장치로는 대체용 용매에 의한 재슬러리화가 이어지는 디캔터형 원심분리기(decanter centrifuge), 디스크 적층형 원심분리기(disc stack centrifuge), 전진형 선단 결정화기(advancing front crystallizer), 또는 임의의 역류식 세척장치를 가진 다중 디캔터형 원심분리기가 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다. 대체용 산화 용매는 상술된 바와 같은 산화대역(10)내로 도입되는 용매와 실질적으로 동일한 조성을 가질 수 있다.
하나의 실시태양에서, 정제대역(14)내로 공급되는 조질 슬러리는 상기 언급된 산화적 분해에 의해 조질 슬러리를 정제하기 이전에 선택적 제 1 및 제 2 용매 교환 대역내에서 처리될 수 있다. 다른 실시태양에서는, 조질 슬러리의 산화적 분해에 의해 생성되는 정제된 슬러리가 선택적 제 2 용매 교환 대역내에서 처리될 수 있다.
임의적으로는, 선택적 제 1 및/또는 제 2 용매 교환 대역으로부터의 대체된 산화 용매의 적어도 일부가 라인(38)을 경유하여 정제대역(14)로부터 방출될 수 있다. 라인(38)내의 대체된 산화 용매의 적어도 일부는 라인(40)을 경유하여 고체 제거대역(32)으로 전달되고/되거나, 라인(38a)을 경유하여 퍼지 처리대역(100)으로 전달되고/되거나, 라인(38b)을 경유하여 산화대역(10)으로 전달된다.
본 발명의 다른 실시태양에서, 정제대역(14)은 선택적 결정화대역 및/또는 선택적 냉각대역을 포함할 수 있다. 상기 언급된 슬러리의 산화적 분해로부터 생성되는 정제된 슬러리는 선택적 결정화대역내에서 처리되어 정제된 슬러리의 입경 분포가 적어도 부분적으로 증가될 수 있다. 선택적 결정화대역은 정제된 슬러리의 입경 분포를 증가시키도록 작동할 수 있는 본 기술 분야에 알려진 특정의 장치를 포함할 수 있다. 선택적 냉각대역이 사용되는 경우, 정제된 슬러리는 상기 냉각대역내에서 약 20 내지 약 195℃ 범위의 온도로 냉각될 수 있다. 결정화대역 및 냉각대역 모두가 사용되는 경우, 정제된 슬러리는 일차적으로 결정화대역에서 처리된 다음, 이어서 냉각대역에서 처리될 수 있다.
다시 도 1을 참조하여 보면, 정제된 슬러리는 라인(16)을 경유하여 정제대역(14)의 출구로부터 회수될 수 있다. 고상의 정제된 슬러리는 주로 정제된 테레프탈산(TA) 입자를 형성할 수 있는 반면, 액상은 모액을 형성할 수 있다. 라인(16)내의 정제된 슬러리의 고체 함량은 약 1 내지 약 50중량%의 범위, 또는 약 5 내지 약 40중량%의 범위, 또는 20 내지 35중량%의 범위일 수 있다. 라인(16)내의 정제된 슬러리는 고체 PTA 입자의 적어도 부분적인 회수를 위하여 생성물 단리/촉매 제거대역(18)내로 도입될 수 있다.
임의적으로, 라인(12)내의 조질 슬러리의 적어도 일부는 라인(12a)을 경유하여 생성물 단리/촉매 제거대역(18)내로 도입될 수 있다. 상기에서 언급된 바와 같이, 고상의 조질 슬러리는 주로 CTA 입자를 형성할 수 있는 반면, 액상은 모액을 형성할 수 있다. 라인(12a)내의 조질 슬러리의 고체 함량은 약 1 내지 약 50중량%의 범위, 또는 약 5 내지 약 40중량%의 범위, 또는 20 내지 35중량%의 범위일 수 있다. 라인(12a)내의 조질 슬러리는 고체 CTA 입자의 회수를 위하여 생성물 단리/촉매 제거대역(18)내로 도입될 수 있다.
생성물 단리/촉매 제거대역(18)은 조질 슬러리 및/또는 정제된 슬러리를 주로 유체상 모액 및 습윤 케이크로 분리할 수 있다. 생성물 단리/촉매 제거대역(18)은 습윤 케이크 및 모액 스트림을 생성할 수 있는 본 기술 분야에 알려진 임의의 고체/액체 분리 방법을 포함할 수 있다. 또한, 생성물 단리/촉매 제거대역(18)은 습윤 케이크를 세척할 수 있는 능력을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 생성물 단리/촉매 제거대역(18)에 사용하기에 적합한 장치로는 가압식 드럼 필터, 진공 드럼 필터, 진공 벨트 필터, 선택적 역류식 세척장치를 가진 다중 고체 보울 원심분리기(multiple solid bowl centrifuge) 또는 천공형 원심분리기(perforated centrifuge)가 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 세척 스트림은 생성물 단리/촉매 제거대역(18)내로 도입되어 생성물 단리/촉매 제거대역(18)내에서 생성된 습윤 케이크의 적어도 일부를 세척함으로써 세척된 습윤 케이크를 생성시킬 수 있다. 하나의 실시태양에서, 세척 스트림은 아세트산 및/또는 물을 포함할 수 있다. 임의적으로는, 습윤 케이크를 세척한 후, 사용된 세척액이 생성물 단리/촉매 제거대역(18)으로부터 회수되고, 세척액의 적어도 일부는 직접 또는 간접적으로 산화대역(10)으로 전달될 수 있다.
생성물 단리/촉매 제거대역(18)내에서 생성되는 상기 언급된 습윤 케이크는 라인(20)을 경유하여 방출될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시태양에서, 생성물 단리/촉매 제거대역(18)내에서 생성되는 습윤 케이크는 주로 TPA의 고체 입자를 포함할 수 있다. 이러한 고체 TPA 입자는 CTA 및/또는 PTA 입자를 포함할 수 있다. 습윤 케이크는 약 5 내지 약 30중량% 범위의 액체, 또는 약 10 내지 약 25중량% 범위의 액체, 또는 12 내지 23중량% 범위의 액체를 포함할 수 있다. 추가적으로, 라인(20)내의 TPA 생성물 습윤 케이크는 상기에서 논의된 바와 같이 산화 부산물을 포함할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 라인(20)내의 TPA 생성물은 약 1,000ppmw 미만, 또는 약 750ppmw 미만, 또는 500ppmw 미만의 누적 농도를 갖는 일작용성 산화 부산물을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 라인(20)내의 습윤 케이크는 라인(20)을 경유하여 건조대역(22)내로 도입되어 거기에서 고체 TPA 입자를 포함하는 건조 TPA 미립상 생성물이 생성될 수 있다. 건조대역(22)은 약 5중량% 미만의 액체, 또는 약 3중량% 미만의 액체, 또는 1중량 미만의 액체를 포함하는 건조된 TPA 미립상 생성물을 생성시킬 수 있는 본 기술 분야에 알려진 임의의 건조 장치를 포함할 수 있다. 건조된 TPA 미립상 생성물은 라인(24)을 경유하여 건조대역(22)으로부터 방출될 수 있다.
다른 실시태양에서, 라인(20)내의 습윤 케이크는 용매 교환 대역(26)내로 도입되어 고체 TPA 입자를 포함하는 습윤 TPA 미립상 생성물을 생성할 수 있다. 용매 교환 대역(26)이 작동하여 습윤 케이크내의 액체의 적어도 일부를 대체용 용매로 대체할 수 있다. 이러한 대체 작업에 적합한 장치로는 대체용 용매에 의한 재슬러리화가 이어지는 디캔터형 원심분리기, 디스크 적층형 원심분리기, 전진형 선단 결정화기, 또는 역류식 세척장치를 가진 다중 디캔터형 원심분리기가 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다. 습윤 TPA 미립상 생성물은 라인(28)을 경유하여 용매 교환 대역(26)으로부터 방출될 수 있다. 습윤 TPA 미립상 생성물은 약 5 내지 약 30중량% 범위의 액체, 또는 약 10 내지 25중량% 범위의 액체, 또는 12 내지 23중량% 범위의 액체를 포함할 수 있다.
또 다시 도 1을 참조하여 보면, 상기에서 언급된 모액은 라인(30)을 경유하여 생성물 단리/촉매 제거대역(18)으로부터 방출될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시태양에서, 모액의 적어도 일부는 임의적으로 고체 제거대역(32)내로 도입될 수 있다. 고체 제거대역(32)은 모액으로부터 충분한 양의 고체를 제거하여 약 5중량% 미만의 고체, 또는 약 2중량% 미만의 고체, 또는 1중량% 미만의 고체를 포함하는 고체-소거된 모액을 생성하도록 작동하는 본 기술 분야에 알려진 임의의 장치를 포함할 수 있다. 이러한 고체 제거대역(32)내에 사용될 수 있는 적합한 장치는, 예를 들면, 필터 프레스(filter press), 캔들 필터, 가압 리프 필터(pressure leaf filter), 및/또는 카트리지 필터와 같은 가압 필터를 포함한다. 하나의 실시태양에서, 고체 제거대역(32)은 고체를 제거하는 동안에 약 20 내지 약 195℃ 범위의 온도 및 약 750 내지 약 3750 토르(torr) 범위의 압력에서 작동될 수 있다. 고체-소거된 모액은 라인(34)을 경유하여 고체 제거대역(32)으로부터 방출될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시태양에서, 고체 제거대역(32)내의 모액으로부터 제거된 고체의 적어도 일부는 라인(36)을 경유하여 방출될 수 있으며, 이는 라인(36a)을 경유하여 생성물 단리/촉매 제거대역(18)로 전달되고/전달되거나 라인(36b)을 경유하여 라인(20)으로 전달될 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 정제대역(14)으로부터의 대체된 산화 용매의 적어도 일부는 또한 임의적으로는 고체 제거대역(32)내에서 처리될 수도 있다. 이러한 대체된 산화 용매는 라인(38)을 경유하여 정제대역(14)으로부터 회수되어 라인(40)을 경유하여 고체 제거대역(32)내로 도입될 수 있다. 산화대역(14)으로부터 대체된 산화 용매가 고체 제거대역(32)내에서 처리되는 경우, 생성되는 고체-소거된 대체 산화 용매는 고체-소거된 모액과 합쳐져 라인(34)을 경유하여 방출될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 라인(34)내의 임의적으로 고체-소거된 모액의 적어도 일부는 라인(42)을 경유하여 라인(34)으로부터 회수되어 퍼지 공급물 스트림을 형성할 수 있다. 라인(42)에 의해 회수되어 퍼지 공급물 스트림을 형성하는 모액의 양은 모액의 총 중량의 약 1 내지 약 55중량%의 범위, 또는 약 5 내지 약 45중량%의 범위, 또는 10 내지 35중량%의 범위일 수 있다. 임의적으로는, 라인(38)내의 정제대역(14)으로부터 방출된 대체된 산화 용매의 적어도 일부가 라인(38a)을 경유하여 퍼지 공급물 스트림과 합쳐질 수 있다. 다른 실시태양에서, 라인(34)내의 잔류 모액의 적어도 일부가 라인(44)을 경유하여 직접 또는 간접적으로 산화대역(10)으로 전달될 수 있다. 임의적으로는, 생성물 단리/촉매 제거대역(18)으로부터 방출된 세척액의 적어도 일부가 라인(44)내의 모액의 적어도 일부와 합쳐진 다음 산화대역(10)내로 도입될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 라인(34)내의 모액, 및 결과적으로 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림은 용매, 하나 이상의 촉매 성분, 산화 부산물, 및 TPA를 포함할 수 있다. 라인(34)내의 모액 및 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림중의 용매는 모노카복실산을 포함할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 용매는 물 및/또는 아세트산을 포함할 수 있다. 라인(34)내의 모액 및 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림은 용매를 적어도 약 85중량%, 또는 적어도 약 95중량%, 또는 적어도 99중량%의 양으로 포함할 수 있다.
라인(34)내의 모액 및 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림중의 촉매 성분은 산화대역(10)내로 도입되는 촉매 시스템과 관련하여 상술한 바와 같은 촉매 성분을 포함할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 촉매 성분은 코발트, 망간 및/또는 브롬을 포함할 수 있다. 라인(34)내의 모액 및 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림은 약 500 내지 약 20,000ppmw의 범위, 또는 약 1,000 내지 약 15,000ppmw의 범위, 또는 1,500 내지 10,000ppmw의 범위의 모든 촉매 성분의 누적 농도를 가질 수 있다.
라인(34)내의 모액 및 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림중의 산화 부산물은 하나 이상의 상기에서 논의된 산화 부산물을 포함할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 라인(34)내의 모액 및 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림중의 산화 부산물은 BA 및 비-BA 부산물 모두를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "비-BA 부산물(non-BA byproducts)"은 벤조산이 아닌 특정의 산화 부산물로서 정의된다. 비-BA 부산물로는 아이소프탈산(IPA), 프탈산(PA), 트라이멜리트산, 2,5,4'-트라이카복시바이페닐, 2,5,4'-트라이카복시벤조페논, p-TAc, 4-CBA, 나프탈렌 다이카복실산, 모노카복시플루오레논, 모노카복시플루오렌, 및/또는 다이카복시플루오레논이 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다. 하나의 실시태양에서, 라인(34)내의 모액 및 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림은 퍼지 공급물 스트림의 중량을 기준으로 BA를 약 500 내지 약 150,000ppmw의 범위, 또는 약 1,000 내지 약 100,000ppmw의 범위, 또는 2,000 내지 50,000ppmw의 범위의 양으로 포함할 수 있다. 추가적으로, 라인(34)내의 모액 및 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림은 약 500 내지 약 50,000ppmw의 범위, 또는 약 1,000 내지 약 20,000ppmw의 범위, 또는 2,000 내지 10,000ppmw의 범위의 비-BA 부산물의 누적 농도를 가질 수 있다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 라인(34)내의 모액 및 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림은 고체를 약 5중량% 미만, 또는 약 2중량% 미만, 또는 1중량% 미만의 양으로 포함할 수 있다. 추가적으로, 퍼지 공급물 스트림은 약 240℃ 미만, 또는 약 20 내지 약 200℃ 범위, 또는 50 내지 100℃ 범위의 온도를 가질 수 있다.
또 다시 도 1을 참조하여 보면, 퍼지 공급물 스트림은 라인(42)을 경유하여 퍼지 처리대역(100)내로 도입될 수 있다. 이하에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, 퍼지 처리대역(100)은 퍼지 공급물 스트림을 촉매가 풍부한 스트림, BA가 풍부한 스트림(즉, 일작용성 불순물이 풍부한 스트림), 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림(즉, 일작용성 불순물이 소거된 스트림)으로 분리할 수 있다. BA가 풍부한 스트림은 라인(48)을 경유하여 퍼지 처리대역(100)으로부터 방출될 수 있고, 촉매가 풍부한 스트림은 라인(50)을 경유하여 퍼지 처리대역(100)으로부터 방출될 수 있으며, 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 라인(52)을 경유하여 퍼지 처리대역(100)으로부터 방출될 수 있다.
라인(48)내의 BA가 풍부한 스트림은 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림의 BA 농도와 비교하였을 때 중량을 기준으로 비교적 더 높은 BA 농도를 가질 수 있다. 본 발명의 하나의 실시태양에서, 라인(48)내의 BA가 풍부한 스트림은 중량을 기준으로 퍼지 공급물 스트림내의 BA 농도의 적어도 약 1.5배, 또는 퍼지 공급물 스트림내의 BA 농도의 적어도 약 5배, 또는 퍼지 공급물 스트림내의 BA 농도의 적어도 10배의 BA 농도를 가질 수 있다. 하나의 실시태양에서, BA는 BA가 풍부한 스트림내의 주요 산화 부산물이다. 퍼지 처리대역(100) 밖으로 배출되었을 때의 BA가 풍부한 스트림의 온도 및 압력에 따라, 라인(48)내의 BA가 풍부한 스트림은 고체 또는 유체를 주로 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 실시태양에서, 라인(48)내의 BA가 풍부한 스트림은 적어도 약 50중량%의 유체, 또는 적어도 약 70중량%의 유체, 또는 적어도 90중량%의 유체를 포함할 수 있다. 다른 대용 실시태양에서, 라인(48)내의 BA가 풍부한 스트림은 적어도 약 50중량%의 고체, 또는 적어도 약 70중량%의 고체, 또는 적어도 90중량%의 고체를 포함할 수 있다.
라인(50)내의 촉매가 풍부한 스트림은 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림내의 모든 촉매 성분의 누적 농도와 비교하였을 때 중량을 기준으로 모든 촉매 성분의 비교적 더 높은 누적 농도를 가질 수 있다. 본 발명의 하나의 실시태양에서, 라인(50)내의 촉매가 풍부한 스트림은 중량을 기준으로 퍼지 공급물 스트림내의 모든 촉매 성분의 누적 농도의 적어도 약 1.5배, 또는 퍼지 공급물 스트림내의 모든 촉매 성분의 누적 농도의 적어도 약 5배, 또는 퍼지 공급물 스트림내의 모든 촉매 성분의 누적 농도의 적어도 10배의 모든 촉매 성분의 누적 농도를 가질 수 있다. 퍼지 처리대역(100) 밖으로 배출되었을 때의 촉매가 풍부한 스트림의 온도 및 압력에 따라, 라인(50)내의 촉매가 풍부한 스트림은 고체 또는 유체를 주로 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 실시태양에서, 라인(50)내의 촉매가 풍부한 스트림은 적어도 약 50중량%의 유체, 또는 적어도 약 70중량%의 유체, 또는 적어도 90중량%의 유체를 포함할 수 있다. 다른 대용 실시태양에서, 라인(50)내의 촉매가 풍부한 스트림은 적어도 약 50중량%의 고체, 또는 적어도 약 70중량%의 고체, 또는 적어도 90중량%의 고체를 포함할 수 있다.
라인(52)내의 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림의 비-BA 부산물의 누적 농도와 비교하였을 때 중량을 기준으로 비교적 더 높은 비-BA 부산물의 누적 농도를 가질 수 있다. 본 발명의 하나의 실시태양에서, 라인(52)내의 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 중량을 기준으로 퍼지 공급물 스트림내의 비-BA 부산물의 누적 농도의 적어도 약 1.5배, 또는 퍼지 공급물 스트림내의 비-BA 부산물의 누적 농도의 적어도 약 5배, 또는 퍼지 공급물 스트림내의 비-BA 부산물의 누적 농도의 적어도 10배의 비-BA 부산물의 누적 농도를 가질 수 있다. 하나의 실시태양에서, 비-BA 부산물은 비-BA 부산물이 풍부한 스트림내의 주요 산화 부산물이다. 라인(52)내의 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 약 5 내지 약 30중량% 범위의 액체, 또는 약 10 내지 약 25중량% 범위의 액체, 또는 12 내지 23중량% 범위의 액체를 포함하는 습윤 케이크의 형태일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, BA가 풍부한 스트림, 촉매가 풍부한 스트림, 및 비-BA 분산물이 풍부한 스트림의 적어도 일부는 다른 위치로 전달될 수 있다. 이러한 위치에는 TPA 생산 공정, IPA 생산 공정, 프탈산(PA) 생산 공정, BA 생산 공정, 나프탈렌-다이카복실산(NDA) 생산 공정, 다이메틸테레프탈레이트(DMT) 생산 공정, 다이메틸나프탈레이트(DMN) 생산 공정, 사이클로헥세인 다이메탄올(CHDM) 생산 공정, 다이메틸-사이클로헥세인다이카복실레이트(DMCD) 생산 공정, 사이클로헥세인다이카복실산(CHDA) 생산 공정, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 생산 공정, NDA, DMT, DMN, CHDM, DMCD, CHDA의 임의의 이성체 생산 공정, 코폴리에스터 생산 공정, TPA, IPA, PA, BA, NDA, DMT, DMN, CHDM, DMCD, CHDA 또는 이들의 임의의 이성체중의 하나 이상을 하나의 성분으로서 및/또는 단량체로서 사용하는 중합체 생산 공정, 및/또는 그밖의 TPA, IPA, PA, BA, NDA, DMT, DMN, CHDM, DMCD, CHDA, PET 또는 중합체 생산 공정내의 다양한 지점이 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다.
하나의 실시태양에서, TPA 생성물과 함께 TPA 생산 공정으로부터 배출되고/되거나 TPA 생산 공정의 하류에서 TPA 생성물과 합쳐지는 BA의 양은 약 1000ppmw 미만, 또는 약 500ppmw 미만, 또는 250ppmw 미만의 양의 BA를 포함하는 TPA 생성물을 생성하기에 충분할 수 있다. 다른 실시태양에서, BA가 TPA 생성물과 함께 TPA 생산 공정으로부터 배출되고/되거나 TPA 생산 공정의 하류에서 TPA 생성물과 합쳐지는 속도는 TPA 생산 공정내에서의 BA의 제조-속도(make-rate)의 약 50% 미만, 또는 약 10% 미만, 또는 약 1% 미만, 또는 0.1% 미만일 수 있다. BA와 관련하여 본원에서 사용되는 바와 같이, TPA 생산 공정에서 정제 단계(예를 들면, 정제대역(14))가 전혀 사용되지 않은 경우, 용어 "제조-속도(make-rate)"는 산화 단계(예를 들면, 산화대역(10))으로 유입되는 BA의 단위 시간당 질량과 산화 단계로부터 배출되는 BA의 단위 시간당 질량사이의 차이로서 정의된다. TPA 생산 공정에 정제 단계가 사용되는 경우, "제조-속도(make-rate)"는 BA를 참조할 경우 산화 단계(예를 들면, 산화대역(10))으로 유입되는 BA의 단위시간당 질량과 정제 단계(예를 들면, 정제대역(14))로부터 배출되는 BA의 단위시간당 질량사이의 차이로서 정의된다. 설명을 위하여, 정제 단계를 사용하는 TPA 생산 공정의 경우, BA가 50 킬로그램/시간(kg/hr)의 속도로 TPA 생산 공정의 산화 단계로 유입되고 BA가 150kg/hr의 속도로 TPA 생산 공정의 정제 단계로부터 배출되는 경우, TPA 생산 공정에서의 BA의 제조-속도는 100kg/hr이다.
다른 실시태양에서, BA가 풍부한 스트림의 적어도 일부는 도 1에 도시된 공정으로부터 배출되어 정제 및 회수 공정, 후속 화학 공정, 및/또는 폐기물 처리 또는 폐기처리 공정으로 전달될 수 있다. 이러한 폐기물 처리 또는 폐기처리 공정에는 매각, 매립, 소각, 중화, 혐기성 및/또는 호기성 분해, 폐기물 산화기내에서의 처리, 및/또는 폐기물 반응기내에서의 처리 등이 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다. 본 발명의 하나의 실시태양에서, BA가 풍부한 스트림의 적어도 일부는 BA가 풍부한 스트림내에 존재하는 BA의 적어도 약 50중량%, 또는 적어도 약 60중량%, 또는 적어도 70중량%가 처리되는 폐기물 처리 공정으로 전달될 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 촉매가 풍부한 스트림은 TPA 공정내의 다양한 지점으로 전달될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시태양에서, 라인(50)내의 촉매가 풍부한 스트림의 적어도 일부는 산화대역(10)으로 직접적으로 또는 간접적으로 전달될 수 있으며, 이때 촉매가 풍부한 스트림의 촉매 성분의 적어도 약 50중량%, 또는 적어도 약 60중량%, 또는 적어도 70중량%가 산화대역(10)내로 도입된다. 하나의 실시태양에서는, 전달되기 전에, 임의적으로는 라인(50)내의 촉매가 풍부한 스트림에 액체가 첨가되어 재슬러리화된 촉매가 풍부한 스트림이 생성될 수 있다. 재슬러리화된 촉매가 풍부한 스트림은 적어도 약 35중량%의 액체, 또는 적어도 약 50중량%의 액체, 또는 적어도 65중량%의 액체를 포함할 수 있다. 촉매가 풍부한 스트림에 첨가되는 액체는, 예를 들면, 아세트산 및/또는 물일 수 있다.
도 다시 도 1을 참조하여 보면, 상기에서 지적된 바와 같이, 라인(52)내의 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 도시된 TPA 생산 공정내의 다양한 지점으로 전달될 수 있다. 이러한 전달 절차에는 비-BA 부산물의 적어도 일부를 직접적으로 또는 간접적으로 산화대역(10) 및/또는 정제대역(14)로 순환시키는 단계가 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다. 하나의 실시태양에서, 비-BA 부산물이 풍부한 스트림의 적어도 일부는 상기 비-BA 부산물이 풍부한 스트림내의 비-BA 부산물의 적어도 일부가 라인(24)로부터 방출되는 건조 TPA 생성물과 함께 및/또는 라인(28)로부터 방출되는 습윤 TPA 생성물과 함께 TPA 생산 공정으로부터 배출되도록 전달될 수 있다. 예를 들면, 비-BA 부산물이 풍부한 스트림의 적어도 일부는 라인(16)내의 정제된 슬러리내로 및/또는 라인(20)내의 생성물 슬러리/케이크내로 도입되어 TPA 생성물과 함께 TPA 생산 공정으로부터 배출될 수 있다. 다른 실시태양에서, 비-BA 부산물이 풍부한 스트림내의 비-BA 부산물의 적어도 일부는 TPA 생산 공정의 하류에서 TPA 생성물과 합쳐질 수 있다. 하나의 실시태양에서, 비-BA 부산물이 풍부한 스트림내의 비-BA 부산물의 적어도 약 5중량%, 또는 적어도 약 25중량%, 또는 적어도 약 50중량%, 또는 적어도 75중량%가 TPA 생성물과 함께 TPA 생산 공정으로부터 배출될 수 있고/있거나 TPA 생산 공정의 하류에서 TPA 생성물과 합쳐질 수 있다.
하나의 실시태양에서, TPA 생성물과 함께 TPA 생산 공정으로부터 배출되고/되거나 TPA 생산 공정의 하류에서 TPA 생성물과 합쳐지는 비-BA 부산물의 누적 속도는 TPA 생산 공정내에서의 비-BA 부산물의 제조 속도의 적어도 약 5%, 또는 적어도 약 10%, 또는 적어도 약 20%, 또는 적어도 50%일 수 있다. 비-BA 부산물과 관련하여 본원에서 사용되는 바와 같이, TPA 생산 공정에서 정제 단계(예를 들면, 정제대역(14))가 전혀 사용되지 않은 경우, 용어 "제조-속도(make-rate)"는 산화 단계(예를 들면, 산화대역(10))으로 유입되는 비-BA 부산물의 단위 시간당 질량과 산화 단계로부터 배출되는 비-BA 부산물의 단위 시간당 질량사이의 차이로서 정의된다. TPA 생산 공정에 정제 단계가 사용되는 경우, 용어 "제조-속도(make-rate)"는 비-BA 부산물을 참조할 경우 산화 단계(예를 들면, 산화대역(10))으로 유입되는 비-BA 부산물의 단위시간당 질량과 정제 단계(예를 들면, 정제대역(14))로부터 배출되는 비-BA 부산물의 단위시간당 질량사이의 차이로서 정의된다. 설명을 위하여, 정제 단계를 사용하는 TPA 생산 공정의 경우, 비-BA 부산물이 50kg/hr의 속도로 TPA 생산 공정의 산화 단계로 유입되고 비-BA 부산물이 150kg/hr의 속도로 정제 단계로부터 배출되는 경우, TPA 생산 공정에서의 비-BA 부산물의 제조-속도는 100kg/hr이다.
다른 실시태양에서, 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 도 1에 도시된 공정으로부터 배출되어 정제 및 회수 공정, 비-BA 부산물 유도체를 제조하기 위하여 비-BA 부산물을 사용하는 공정, 및/또는 폐기물 처리 또는 폐기처리 공정으로 전달될 수 있다. 이러한 폐기물 처리 또는 폐기처리 공정에는 매각, 매립, 소각, 중화, 혐기성 및/또는 호기성 분해, 폐기물 산화기내에서의 처리, 및/또는 폐기물 반응기내에서의 처리 등이 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다.
상기에서 언급된 바와 같이, 라인(52)내의 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 습윤 케이크의 형태일 수 있다. 본 발명의 하나의 실시태양에서는, 비-BA 부산물이 풍부한 스트림이 전달되기 전에, 임의적으로는 비-BA 부산물이 풍부한 스트림의 적어도 일부가 건조대역(54)내에서 건조될 수 있다. 건조대역(54)은 약 5중량% 미만의 액체, 또는 약 3중량% 미만의 액체, 또는 1중량% 미만의 액체를 포함하는 건조된 비-BA 부산물이 풍부한 스트림을 생성할 수 있는 본 기술 분야에 알려져 있는 임의의 건조 장치를 포함할 수 있다. 임의적으로 건조된 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 라인(56)을 경유하여 건조대역(54)으로부터 방출될 수 있다.
다른 실시태양에서는, 비-BA 부산물이 풍부한 스트림이 전달되기 전에, 재슬러리대역(58)내의 비-BA 부산물이 풍부한 스트림의 적어도 일부에 액체가 첨가되어 재슬러리화된 비-BA 부산물이 풍부한 스트림이 생성될 수 있다. 재슬러리화된 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 라인(60)을 경유하여 재슬러리대역(58)으로부터 방출될 수 있다. 재슬러리화된 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 적어도 약 35중량%의 액체, 또는 적어도 약 50중량%의 액체, 또는 적어도 65중량%의 액체를 포함할 수 있다. 재슬러리대역(58)내의 비-BA 부산물이 풍부한 스트림에 첨가되는 액체는 아세트산 및/또는 물을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1과 관련하여 상기에서 간단하게 논의된 퍼지 처리대역(100)의 하나의 실시태양의 개략도를 예시한 것이다. 도 2의 실시태양에서, 퍼지 처리대역(100)은 비-BA 부산물 제거대역(102) 및 BA 제거대역(104)을 포함한다. 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림은 초기에 비-BA 부산물 제거대역(102)내로 도입될 수 있다. 이하에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, 비-BA 부산물 제거대역(102)은 퍼지 공급물 스트림을 상기 언급된 비-BA 부산물이 풍부한 스트림 및 촉매 및 BA가 풍부한 모액(즉, 촉매 및 일작용성 불순물이 풍부한 모액)으로 분리할 수 있다. 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 라인(52)을 경유하여 비-BA 부산물 제거대역(102)으로부터 방출될 수 있으며, 촉매 및 BA가 풍부한 모액은 라인(106)을 경유하여 방출될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 라인(106)내의 촉매 및 BA가 풍부한 모액은 하나 이상의 촉매 성분, BA, 및 용매를 포함할 수 있다. 촉매 및 BA가 풍부한 모액은 고체를 약 5중량% 미만, 또는 약 3중량% 미만, 또는 1중량% 미만의 양으로 포함할 수 있다. 촉매 및 BA가 풍부한 모액내의 용매는 아세트산 및/또는 물을 포함할 수 있다. 촉매 및 BA가 풍부한 모액내의 촉매 성분은, 도 1의 산화대역(10)내로 도입되는 촉매 시스템과 관련하여 상기에서 논의된 바와 같이, 코발트, 망간, 및/또는 브롬을 포함할 수 있다.
라인(106)내의 촉매 및 BA가 풍부한 모액은 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림중의 BA 및 촉매 성분의 농도와 비교하였을 때 중량을 기준으로 비교적 더 높은 BA 및 촉매 성분의 농도를 가질 수 있다. 하나의 실시태양에서, 라인(106)내의 촉매 및 BA가 풍부한 모액은 중량을 기준으로 퍼지 공급물 스트림중의 모든 촉매 성분의 누적 농도의 적어도 약 1.5배, 또는 중량을 기준으로 퍼지 공급물 스트림중의 모든 촉매 성분의 누적 농도의 적어도 약 5배, 또는 중량을 기준으로 퍼지 공급물 스트림중의 모든 촉매 성분의 누적 농도의 적어도 10배의 모든 촉매 성분의 누적 농도를 가질 수 있다. 또한, 라인(106)내의 촉매 및 BA가 풍부한 모액은 중량을 기준으로 퍼지 공급물 스트림중의 BA 농도의 적어도 약 1.5배, 또는 중량을 기준으로 퍼지 공급물 스트림중의 BA 농도의 적어도 약 5배, 또는 중량을 기준으로 퍼지 공급물 스트림중의 BA 농도의 적어도 10배의 BA 농도를 가질 수 있다.
도 2의 실시태양에서, 촉매 및 BA가 풍부한 모액은 라인(106)을 경유하여 BA 제거대역(104)내로 도입될 수 있다. 하기에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, BA 제거대역(104)은 촉매 및 BA가 풍부한 모액을 상기 언급된 BA가 풍부한 스트림 및 상기 언급된 촉매가 풍부한 스트림으로 분리할 수 있다. BA가 풍부한 스트림은 라인(48)을 경유하여 BA 제거대역(104)으로부터 방출될 수 있으며, 촉매가 풍부한 스트림은 라인(50)을 경유하여 방출될 수 있다.
도 3은 비-BA 부산물 제거대역(102) 및 BA 제거대역(104)의 한 가지 구성을 상세하게 예시한 것이다. 도 3의 실시태양에서, 비-BA 부산물 제거대역(102)은 농축섹션(concentration section)(202) 및 고체/액체 분리섹션(solid/liquid separation section)(208)을 포함한다. 이러한 실시태양에서, 퍼지 공급물 스트림은 초기에 라인(42)을 경유하여 농축섹션(202)내로 도입될 수 있다. 농축섹션(202)은 퍼지 공급물 스트림내에 함유된 휘발성 화합물의 적어도 일부를 제거하기 위하여 작동시킬 수 있다. 하나의 실시태양에서, 휘발성 화합물은 퍼지 공급물 스트림중의 용매의 적어도 일부를 포함한다. 용매는 물 및/또는 아세트산을 포함할 수 있다. 농축섹션(202)는 퍼지 공급물 스트림중의 휘발성 화합물의 적어도 약 30중량%, 또는 적어도 약 45중량%, 또는 적어도 60중량%를 제거할 수 있다. 휘발성 화합물은 라인(204)을 경유하여 농축섹션(202)으로부터 방출될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시태양에서, 라인(204)내의 휘발성 물질의 적어도 일부는 직접적으로 또는 간접적으로 도 1에 도시된 산화대역(10)으로 전달될 수 있다.
퍼지 공급물 스트림으로부터 휘발성 화합물의 적어도 일부를 제거할 수 있는 본 산업 분야에 알려져 있는 임의의 장치가 농축섹션(202)내에 사용될 수 있다. 적합한 장치의 실례로는 하나 이상의 증발기가 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다. 하나의 실시태양에서, 농축섹션(202)는 적어도 2개의 증발기를 포함할 수 있다. 2개의 증발기가 사용되는 경우, 각각 하나의 증발기가 개별적으로 감온에서 감압하에 작동될 수 있거나, 또는 승온 및 승압에서 작동될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 각각의 증발기는 농축 도중에 약 40 내지 약 180℃ 범위의 온도 및 약 50 내지 약 4500torr 범위의 압력에서 작동될 수 있다. 농축섹션(202)에 사용하기에 적합한 장치로는 단일 교반 탱크, 플래시 증발기, 전진형 선단 결정화기, 박막형 증발기, 스크랩핑된 박막 증발기, 및/또는 낙하식 막 증발기(falling film evaporator)가 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다.
도 3의 실시태양에서, 농축된 퍼지 공급물 스트림은 라인(206)을 경유하여 농축섹션(202)로부터 방출될 수 있다. 라인(206)내의 농축된 퍼지 공급물 스트림의 고체 함량은 라인(42)내의 농축되지 않은 퍼지 공급물 스트림의 고체 함량의 적어도 약 1.5배, 또는 적어도 약 5배, 또는 적어도 10배일 수 있으며, 이때 고체 함량은 중량을 기준으로 측정한 값이다. 농축된 퍼지 공급물 스트림은 고체를 약 5 내지 약 70중량%의 범위, 또는 10 내지 40중량%의 범위의 양으로 포함할 수 있다. 또한, 농축된 퍼지 공급물 스트림은, 각각 상기에서 논의된 바와 같이, 하나 이상의 촉매 성분, BA 및 비-BA 산화 부산물, TPA 입자, 및 용매를 포함할 수 있다.
농축된 퍼지 공급물 스트림은 라인(206)을 경유하여 고체/액체 분리섹션(208)내로 도입될 수 있다. 고체/액체 분리섹션(208)은 농축된 퍼지 공급물 스트림을 주로 유체상의 촉매 및 BA가 풍부한 모액과 습윤 케이크로 분리할 수 있다. 도 3의 실시태양에서, 고체/액체 분리섹션(208)은 모액 제거섹션(208a) 및 세척섹션(208b)을 포함한다. 모액 제거섹션(208a)은 농축된 퍼지 공급물 스트림이 상기 언급된 촉매 및 BA가 풍부한 모액과 초기 습윤 케이크로 분리되도록 작동할 수 있다. 촉매 및 BA가 풍부한 모액은 라인(106)을 경유하여 모액 제거섹션(208a)으로부터 방출될 수 있다. 초기 습윤 케이크는 세척섹션(208b)내로 도입될 수 있다. 이어서, 초기 습윤 케이크의 적어도 일부가 라인(210)을 경유하여 세척섹션(208b)내로 도입된 세척 공급물로 세척되어 세척된 습윤 케이크가 생성될 수 있다. 라인(210)내의 세척 공급물은 물 및/또는 아세트산을 포함할 수 있다. 또한, 세척 공급물은 세척 공급물의 빙점 내지 세척 공급물의 비점 범위, 또는 약 20 내지 약 110℃ 범위, 또는 40 내지 90℃ 범위의 온도를 가질 수 있다. 세척 공급물이 작동하여 습윤 케이크로부터 촉매 성분의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 습윤 케이크를 세척한 후, 생성되는 세척액은 라인(212)을 경유하여 세척섹션(208b)으로부터 방출될 수 있으며, 세척된 습윤 케이크는 라인(52)을 경유하여 방출될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 상기 언급된 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 세척된 습윤 케이크의 적어도 일부를 포함한다.
고체/액체 분리섹션(208)는 본 기술 분야에 알려져 있는 특정의 고체/액체 분리 장치를 포함할 수 있다. 고체/액체 분리섹션(208)내에 사용하기에 적합한 장치로는 가압식 드럼 필터, 진공 드럼 필터, 진공 벨트 필터, 역류 세척장치를 가진 다중 고체 보울 원심분리기, 또는 천공 원심분리기가 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다. 하나의 실시태양에서, 고체/액체 분리섹션(208)은 분리 도중에 약 20 내지 약 170℃ 범위의 온도 및 약 375 내지 약 4500torr 범위의 압력에서 작동될 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 세척액은 라인(212)을 경유하여 고체/액체 분리섹션(208)으로부터 방출될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 라인(212)내의 세척액의 적어도 일부는 직접적으로 또는 간접적으로 도 1에 도시된 바와 같은 산화대역(10)으로 전달될 수 있다. 임의적으로, 라인(212)내의 세척액의 적어도 일부는 농축된 다음에 산화대역(10)내에 도입될 수 있다. 임의의 농축기는, 예를 들면, 막 분리 또는 증발과 같이 세척액 스트림을 농축할 수 있는 본 기술 분야에 알려져 있는 임의의 장치일 수 있다. 다른 실시태양에서, 라인(212)내의 세척액의 적어도 일부는 폐기물 처리 시설로 전달될 수 있다.
다시 도 3을 참조하여 보면, BA 제거대역(104)은 농축섹션(214) 및 BA/촉매 분리섹션(220)을 포함한다. 하나의 실시태양에서, 라인(106)내의 촉매 및 BA가 풍부한 모액은 초기에 농축섹션(214)내로 도입될 수 있다. 농축섹션(214)은 촉매 및 BA가 풍부한 모액내에 함유된 휘발성 화합물의 적어도 일부가 제거되도록 작동할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 휘발성 화합물은 촉매 및 BA가 풍부한 모액중의 용매의 적어도 일부를 포함한다. 용매는 물 및/또는 아세트산을 포함할 수 있다. 농축섹션(214)은 촉매 및 BA가 풍부한 모액내의 용매의 적어도 약 50중량%, 또는 적어도 약 70중량%, 또는 적어도 90중량%를 제거할 수 있다. 증발된 화합물은 라인(216)을 경유하여 농축섹션(214)으로부터 방출될 수 있다.
촉매 및 BA가 풍부한 모액으로부터 휘발성 화합물의 적어도 일부를 제거할 수 있는 본 산업 분야에 알려져 있는 임의의 장치가 농축섹션(214)내에 사용될 수 있다. 적합한 장치의 실례로는 단일 교반 탱크, 플래시 증발기, 전진형 선단 결정화기, 박막형 증발기, 스크랩핑된 박막 증발기, 및/또는 낙하식 막 증발기가 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다. 하나의 실시태양에서, 농축섹션(214)은 농축 도중에 약 50 내지 약 800torr 범위의 압력에서 작동될 수 있다. 추가적으로, 농축섹션(214)는 농축 도중에 적어도 약 120℃, 또는 적어도 130℃의 온도에서 작동될 수 있다.
도 3의 실시태양에서, 농축된 촉매 및 BA가 풍부한 모액(즉 일작용성 불순물이 풍부한 슬러리)는 라인(218)을 경유하여 농축섹션(214)로부터 방출될 수 있다. 농축된 촉매 및 BA가 풍부한 모액은 하나 이상의 촉매 성분, BA 및 용매를 포함할 수 있다. 농축된 촉매 및 BA가 풍부한 모액의 모든 촉매 성분 및 BA의 농도는 라인(106)내의 농축되지 않은 촉매 및 BA가 풍부한 모액의 모든 촉매 성분 및 BA의 농도의 적어도 약 1.5배, 또는 적어도 약 5배, 또는 적어도 10배일 수 있다.
농축된 촉매 및 BA가 풍부한 모액은 라인(218)내의 BA/촉매 분리섹션(즉, 일작용성 불순물 제거섹션)(220)내로 도입될 수 있다. BA/촉매 분리섹션(220)은 농축된 촉매 및 BA가 풍부한 모액이 상기 언급된 촉매가 풍부한 스트림 및 상기 언급된 BA가 풍부한 스트림으로 분리되도록 작동한다. 하나의 실시태양에서, 농축된 촉매 및 BA가 풍부한 모액의 분리는 농축된 촉매 및 BA가 풍부한 모액중의 BA의 적어도 일부를 증발시켜 제거함으로써 달성될 수 있다. 농축된 촉매 및 BA가 풍부한 모액중의 BA의 적어도 약 50중량%, 또는 적어도 약 70중량%, 또는 적어도 90중량%를 증발시켜 제거할 수 있는 본 기술 분야에 알려져 있는 임의의 건조기가 사용될 수 있다. BA/촉매 분리섹션(220)내에 사용될 수 있는 상업적으로 입수가능한 건조기의 적합한 예로는 LIST 건조기가 있지만, 그로 국한되는 것은 아니다. 하나의 실시태양에서, BA/촉매 분리섹션(220)은 분리 도중에 약 170 내지 약 250℃ 범위의 온도 및 약 50 내지 약 760torr 범위의 압력에서 작동될 수 있다. 촉매가 풍부한 스트림은 라인(50)을 경유하여 BA/촉매 분리섹션(220)으로부터 방출될 수 있으며, BA가 풍부한 스트림은 라인(48)을 경유하여 방출될 수 있다.
도 4는 비-BA 부산물 제거대역(102) 및 BA 제거대역(104)의 제 2 구성을 상세하게 예시한 것이다. 비-BA 부산물 제거대역(102)은 농축섹션(302) 및 고체/액체 분리섹션(308)을 포함한다. 도 4의 실시태양에서, 농축섹션(302) 및 고체/액체 분리섹션(308)은 도 3의 농축섹션(202) 및 고체/액체 분리섹션(208)과 관련하여 상기에서 논의된 바와 실질적으로 동일한 방식으로 작동한다. 추가적으로, 라인(304)내의 휘발성 물질, 라인(306)내의 농축된 퍼지 공급물 스트림, 라인(310)내의 세척 공급물, 및 라인(312)내의 세척액의 조성 및 처리는 도 3의 라인(204)내의 휘발성 물질, 라인(206)내의 농축된 퍼지 공급물 스트림, 라인(210)내의 세척 공급물, 및 라인(212)내의 세척액과 관련하여 상기에서 논의된 바와 실질적으로 동일하다. 상기 언급된 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 라인(52)을 경유하여 고체/액체 분리섹션(308)으로부터 방출될 수 있으며, 상기 언급된 촉매 및 BA가 풍부한 모액은 라인(106)을 경유하여 방출될 수 있다.
도 4의 실시태양에서, BA 제거대역(104)은 촉매 제거섹션(314) 및 BA/용매 분리섹션(318)를 포함한다. 하나의 실시태양에서, 라인(106)내의 촉매 및 BA가 풍부한 모액은 초기에 촉매 제거섹션(314)내로 도입될 수 있다. 촉매 제거섹션(314)는 촉매 및 BA가 풍부한 모액중의 BA 및 용매의 적어도 일부를 제거하여 상기 언급된 촉매가 풍부한 스트림 및 BA 및 용매가 풍부한 스트림(즉, 일작용성 불순물 및 용매가 풍부한 스트림)을 생성하도록 작동할 수 있다. 촉매 제거섹션(314)내의 BA 및 용매의 제거는 촉매 및 BA가 풍부한 모액으로부터 BA 및 용매의 적어도 일부를 증발시켜 제거함으로써 달성될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 촉매 및 BA가 풍부한 모액중의 BA 및 용매의 적어도 약 50중량%, 또는 적어도 약 70중량%, 또는 적어도 90중량%가 촉매 제거섹션(314)내에서 제거될 수 있다. 촉매 및 BA가 풍부한 모액중의 BA 및 용매의 적어도 일부를 증발시켜 제거할 수 있는 본 기술 분야에 알려져 있는 임의의 건조기가 사용될 수 있다. 촉매 제거섹션(314)내에 사용될 수 있는 상업적으로 입수가능한 건조기의 적합한 예로는 LIST 건조기가 있지만, 그로 국한되는 것은 아니다. 하나의 실시태양에서, 촉매 제거섹션(314)은 촉매제거 도중에 약 170 내지 약 250℃ 범위의 온도 및 약 50 내지 약 760torr 범위의 압력에서 작동될 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 촉매 제거대역(314)은 촉매가 풍부한 스트림 및 BA 및 용매가 풍부한 스트림을 생성한다. 촉매가 풍부한 스트림은 라인(50)을 경유하여 촉매 제거대역(314)으로부터 방출될 수 있다. BA 및 용매가 풍부한 스트림은 라인(316)을 경유하여 촉매 제거섹션(314)으로부터 방출될 수 있다. 하나의 실시태양에서, BA 및 용매가 풍부한 스트림은 주로 유체상인 스트림일 수 있으며, 상이한 휘발성 물질을 갖는 적어도 2개의 분획(즉, 저휘발성 분획 및 고휘발성 분획)을 포함할 수 있다. 저휘발성 분획은 BA를 포함할 수 있으며, 고휘발성 분획은 용매를 포함할 수 있다. 용매는 아세트산 및/또는 물을 포함할 수 있다.
도 4의 실시태양에서, BA 및 용매가 풍부한 스트림은 라인(316)을 경유하여 BA/용매 분리섹션(즉, 일작용성 불순물/용매 분리섹션)(318)내로 도입될 수 있다. BA/용매 분리섹션(318)은 BA 및 용매가 풍부한 스트림을 상기 언급된 BA가 풍부한 스트림 및 상기 언급된 용매가 풍부한 스트림으로 분리할 수 있다. BA 및 용매가 풍부한 스트림의 분리는 유체/유체 분리에 의해 달성될 수 있다. 2개의 유체상을 분리할 수 있는 본 기술 분야에 알려져 있는 임의의 유체/유체 분리 장치가 BA/용매 분리섹션(318)내에 사용될 수 있다. 이러한 장치로는 건조기, 증발기, 부분 응축기, 및/또는 증류장치가 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다. 하나의 실시태양에서, BA/용매 분리섹션(318)는 분리 도중에 약 170 내지 약 250℃ 범위의 온도 및 약 50 내지 약 760torr 범위의 압력에서 작동될 수 있다.
BA가 풍부한 스트림은 라인(48)을 경유하여 BA/용매 분리섹션(318)으로부터 방출될 수 있다. 용매가 풍부한 스트림은 라인(320)을 경유하여 BA/용매 분리섹션(318)으로부터 방출될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 용매가 풍부한 스트림은 라인(316)내의 BA 및 용매가 풍부한 스트림보다 더 높은 농도의 용매를 포함할 수 있다. 용매가 풍부한 스트림은 중량을 기준으로 용매 및 BA가 풍부한 스트림중의 용매 농도의 적어도 약 1.5배, 또는 중량을 기준으로 용매 및 BA가 풍부한 스트림중의 용매 농도의 적어도 약 5배, 또는 중량을 기준으로 용매 및 BA가 풍부한 스트림중의 용매 농도의 적어도 10배의 용매 농도를 가질 수 있다. 하나의 실시태양에서, 라인(320)내의 용매가 풍부한 스트림의 적어도 일부는 직접적으로 또는 간접적으로 도 1에 도시된 산화대역(10)으로 전달될 수 있다.
도 5는 도 1과 관련하여 상기에서 간단하게 논의된 퍼지 처리대역(100)의 또 다른 실시태양의 개략도를 예시한 것이다. 도 5의 실시태양에서, 퍼지 처리대역(100)은 BA 제거대역(400) 및 비-BA 부산물 제거대역(402)을 포함한다. 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림은 초기에 BA 제거대역(400)내로 도입될 수 있다. 이하에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, BA 제거대역(400)은 퍼지 공급물 스트림을 상기 언급된 BA가 풍부한 스트림 및 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림(즉, 촉매 및 비-일작용성 불순물이 풍부한 스트림)으로 분리할 수 있다. BA가 풍부한 스트림은 라인(48)을 경유하여 BA 제거대역(400)으로부터 방출될 수 있으며, 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 라인(404)을 경유하여 방출될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 하나 이상의 촉매 성분, 비-BA 부산물, 및 용매를 포함할 수 있다. BA 제거대역(400)으로부터 배출될 때의 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림의 온도와 압력에 따라, 라인(404)내의 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 주로 고체 또는 유체를 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 실시태양에서, 라인(404)내의 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 적어도 약 50중량%의 유체, 또는 적어도 약 70중량%의 유체, 또는 적어도 90중량%의 유체를 포함할 수 있다. 다른 대용 실시태양에서, 라인(404)내의 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 적어도 약 50중량%의 고체, 또는 적어도 약 70중량%의 고체, 또는 적어도 90중량%의 고체를 포함할 수 있다. 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림중의 용매는 아세트산 및/또는 물을 포함할 수 있다. 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림중의 촉매 성분은 도 1의 산화대역(10)내로 도입되는 촉매 시스템과 관련하여 상기에서 논의된 바와 같이 코발트, 망간, 및/또는 브롬을 포함할 수 있다.
라인(404)내의 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림중의 촉매 성분 및 비-BA 부산물의 농도와 비교하였을 때 중량을 기준으로 비교적 고농도의 촉매 성분 및 비-BA 부산물을 가질 수 있다. 하나의 실시태양에서, 라인(404)내의 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 중량을 기준으로 퍼지 공급물 스트림중의 모든 촉매 성분의 누적 농도의 적어도 약 1.5배, 또는 중량을 기준으로 퍼지 공급물 스트림중의 모든 촉매 성분의 누적 농도의 적어도 약 5배, 또는 중량을 기준으로 퍼지 공급물 스트림중의 모든 촉매 성분의 누적 농도의 적어도 10배의 모든 촉매 성분의 누적 농도를 가질 수 있다. 또한, 라인(404)내의 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 중량을 기준으로 퍼지 공급물 스트림중의 비-BA 부산물의 누적 농도의 적어도 약 1.5배, 또는 중량을 기준으로 퍼지 공급물 스트림중의 비-BA 부산물의 누적 농도의 적어도 약 5배, 또는 중량을 기준으로 퍼지 공급물 스트림중의 비-BA 부산물의 누적 농도의 적어도 10배의 비-BA 부산물의 누적 농도를 가질 수 있다.
도 5의 실시태양에서, 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 라인(404)을 경유하여 비-BA 부산물 제거대역(402)내로 도입될 수 있다. 이하에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, 비-BA 부산물 제거대역(402)은 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림을 상기 언급된 비-BA 부산물이 풍부한 스트림 및 상기 언급된 촉매가 풍부한 스트림으로 분리할 수 있다. 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 라인(52)을 경유하여 비-BA 부산물 제거대역(402)으로부터 방출될 수 있으며, 촉매가 풍부한 스트림은 라인(50)을 경유하여 방출될 수 있다.
도 6은 BA 제거대역(400) 및 비-BA 부산물 제거대역(402)의 한 가지 구성을 상세히 예시한 것이다. 도 6의 실시태양에서, BA 제거대역(400)은 농축섹션(502) 및 BA 분리섹션(508)을 포함한다. 이러한 실시태양에서, 라인(42)내의 퍼지 공급물 스트림은 초기에 농축섹션(502)내로 도입될 수 있다. 농축섹션(502)은 퍼지 공급물 스트림내에 함유된 휘발성 화합물의 적어도 일부가 제거되도록 작동할 수 있다. 농축섹션(502)은 도 3의 농축섹션(202)과 관련하여 상기에서 논의된 바와 같은 방식과 실질적으로 동일한 방식으로 작동된다. 휘발성 물질은 라인(504)을 경유하여 농축섹션(502)으로부터 방출될 수 있다. 라인(504)내의 휘발성 물질의 조성 및 처리는 도 3의 라인(204)내의 휘발성 물질과 관련하여 상기에서 정의된 바와 실질적으로 동일하다. 농축된 퍼지 공급물 스트림은 라인(506)을 경유하여 농축섹션(502)으로부터 방출될 수 있다. 라인(506)내의 농축된 퍼지 공급물 스트림의 조성은 도 3의 라인(206)내의 농축된 퍼지 공급물 스트림과 관련하여 상기에서 논의된 바와 실질적으로 동일하다.
다시 도 6을 참조하여 보면, 라인(506)내의 농축된 퍼지 공급물 스트림은 BA 분리섹션(즉, 일작용성 불순물 제거섹션)(508)내로 도입될 수 있다. BA 분리섹션(508)이 작동하여 농축된 퍼지 공급물 스트림을 상기 언급된 BA가 풍부한 스트림 및 상기 언급된 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림으로 분리할 수 있다. 하나의 실시태양에서, BA 분리는 농축된 퍼지 공급물 스트림으로부터 적어도 일부의 BA를 증발시켜 제거함으로써 달성될 수 있다. 증발은 BA 분리섹션(508)내의 농축된 퍼지 공급물 스트림을 대기압에서 적어도 약 123℃로 가열함으로써 달성될 수 있다. 다른 실시태양에서, BA 분리섹션(508)은 증발 도중에 약 50 내지 약 760torr 범위의 압력에서 작동될 수 있다. 추가적으로, BA 분리섹션(508)은 증발 도중에 약 123 내지 약 250℃ 범위의 온도에서 작동될 수 있다. 농축된 퍼지 공급물 스트림중에 함유된 BA의 적어도 약 40중량%, 또는 적어도 약 70중량%, 또는 적어도 90중량%가 BA 분리섹션(508)내에서 제거될 수 있다. BA 분리섹션(508)내에서 사용하기에 적합한 장치로는 LIST 건조기, 포트 증류장치(pot distillation device), 부분 응축기, 또는 박막 증발기가 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다. BA가 풍부한 스트림은 라인(48)을 경유하여 BA 분리섹션(508)으로부터 방출될 수 있으며, 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 라인(404)을 경유하여 방출될 수 있다.
도 6의 실시태양에서, 비-BA 부산물 제거대역(402)은 재슬러리화 섹션(reslurry section)(510) 및 고체/액체 분리섹션(516)을 포함한다. 하나의 실시태양에서, 라인(404)내의 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 초기에 재슬러리화 섹션(510)내로 도입될 수 있다. 재슬러리화 섹션(510)은 액체가 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림에 첨가되어 재슬러리화된 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림을 생성하도록 작동될 수 있다. 재슬러리화 섹션(510)내의 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림에 첨가되는 액체는 라인(512)을 경유하여 재슬러리화 섹션(510)내로 도입될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 라인(512)내의 액체는 아세트산 및/또는 물을 포함할 수 있는 용매일 수 있다. 재슬러리화 섹션(510)내에서 사용하기에 적합한 장치로는 액체 스트림과 고체 스트림을 혼합하여 슬러리를 생성할 수 있는 본 기술 분야에 알려져 있는 임의의 장치가 포함될 수 있다. 임의적으로, 재슬러리화 섹션(510)은 입경 분포를 향상시키기 위하여 재결정화 단계를 포함할 수 있다.
재슬러리화된 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 라인(514)을 경유하여 재슬러리화 섹션(510)으로부터 방출될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 재슬러리화된 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 하나 이상의 촉매 성분, 비-BA 부산물, 및/또는 용매를 포함할 수 있다. 용매는 아세트산 및/또는 물을 포함할 수 있다. 촉매 성분은, 도 1의 산화대역(10)내로 도입되는 촉매 시스템과 관련하여 상기에서 논의된 바와 같이, 코발트, 망간, 및/또는 브롬을 포함할 수 있다. 재슬러리화된 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 고체를 약 0 내지 약 65중량%의 범위, 또는 10 내지 40중량%의 범위의 양으로 포함할 수 있다.
재슬러리화된 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 라인(514)을 경유하여 고체/액체 분리섹션(516)내로 도입될 수 있다. 고체/액체 분리섹션(516)는 재슬러리화된 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림을 주로 유체상 모액(예를 들면, 상기 언급된 촉매가 풍부한 스트림) 및 습윤 케이크로 분리할 수 있다. 도 6의 실시태양에서, 고체/액체 분리 섹션(516)은 모액 제거 섹션(516a) 및 세척 섹션(516b)을 포함한다. 모액 제거 섹션(516a)은 재슬러리화된 촉매 및 비-BA 부산물이 풍부한 스트림을 상기 언급된 촉매가 풍부한 스트림 및 초기 습윤 케이크로 분리하도록 작동할 수 있다. 촉매가 풍부한 스트림은 라인(50)을 경유하여 모액 제거 섹션(516a)로부터 방출될 수 있다. 초기 습윤 케이크는 세척 섹션(516b)내로 도입될 수 있다. 이어서, 초기 습윤 케이크의 적어도 일부는 라인(518)을 경유하여 세척 섹션(516b)내로 도입된 세척 공급물로 세척되어 세척된 습윤 케이크가 생성될 수 있다. 라인(518)내의 세척 공급물은 물 및/또는 아세트산을 포함할 수 있다. 세척 공급물은 습윤 케이크로부터 촉매 성분의 적어도 일부를 제거하도록 작동할 수 있다. 습윤 케이크를 세척한 후, 생성되는 세척액은 라인(520)을 경유하여 세척 섹션(516b)으로부터 방출될 수 있으며, 세척된 습윤 케이크는 라인(52)을 경유하여 방출될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 상기 언급된 비-BA 부산물이 풍부한 스트림은 적어도 일부의 세척된 습윤 케이크를 포함할 수 있다.
고체/액체 분리 섹션(516)은 본 기술 분야에 알려져 있는 임의의 고체/액체 분리장치를 포함할 수 있다. 고체/액체 분리 섹션(516)에 사용될 수 있는 적합한 장치로는 가압식 드럼 필터, 진공 드럼 필터, 진공 벨트 필터, 역류식 세척장치를 가진 다중 고체 보울 원심분리기, 또는 천공 원심분리기가 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다. 하나의 실시태양에서, 고체/액체 분리 섹션(516)은 분리 도중에 약 20 내지 약 170℃ 범위의 온도 및 약 375 내지 약 4500torr 범위의 압력에서 작동될 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 세척액은 라인(520)을 경유하여 고체/액체 분리 섹션(516)으로부터 방출될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 라인(520)내의 세척액의 적어도 일부는 도 1에 도시된 바와 같이 직접적으로 또는 간접적으로 산화대역(10)으로 전달될 수 있다. 임의적으로, 라인(520)내의 세척액은 농축된 다음 산화대역(10)내에 도입될 수 있다. 임의의 농축기는, 예를 들면, 막 분리 또는 증발장치와 같은, 세척액 스트림을 농축할 수 있는 본 기술 분야에 알려져 있는 임의의 장치일 수 있다. 다른 실시태양에서, 라인(520)내의 세척액의 적어도 일부는 폐기물 처리 시설로 전달될 수 있다.
본 기술 분야의 전문가들은 상술된 실시태양 뿐만 아니라 그들 실시태양의 일부분이 연속식 또는 비연속식 방식으로 작동될 수 있음을 알고 있을 것이다. 비연속식 작업 방식으로는 회분식 작업, 순환식 작업 및/또는 간헐적 작업이 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다.
상기 실시태양 중 몇몇 실시태양에서, 특정 작업에 대해서는 온도 범위가 규정된다. 온도 범위가 규정된 각각의 상기 실시태양의 경우, 그러한 온도는 소정 대역 또는 섹션내의 물질의 평균 온도로서 정의된다. 예시를 위하여, 도 1과 관련하여 상기에서 논의된 바와 같이, 라인(30)내의 모액의 일부는 임의적으로 고체 제거대역(32)내에서 처리될 수 있으며, 이때 고체 제거대역(32)은 약 20 내지 약 195℃ 범위의 온도에서 작동될 수 있다. 이는 고체 제거대역(32)내에 있는 동안의 모액의 평균 온도가 약 20 내지 약 195℃ 범위일 수 있다는 것을 의미한다.
수치 범위
본 출원에서는 수치 범위를 이용하여 발명과 관련한 특정의 파라미터를 정량한다. 수치 범위가 규정된 경우, 이러한 범위는 단지 범위의 하한치 뿐만 아니라 범위의 상한치만을 열거한 정확한 토대를 제공하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 개시된 수치 범위 10 내지 100은 "10 이상"(상한 없음) 및 "100 미만"(하한 없음)의 정확한 토대를 제공한다.
정의
본원에서 사용되는 용어 "포함하는(comprising, comprises and comprise)"는 상기 용어 앞에 언급된 주제에서 용어 다음에 열거된 하나 이상의 요소로 전이되는데 사용되는 개방된 전이부 용어로서, 전이부 용어 이후에 열거된 요소 또는 요소들은 필수적인 것이 아니라 단지 주제를 구성하는 요소이다.
본원에서 사용되는 용어 "포함하는(including, includes and include)"은 상기의 "포함하는(comprising, comprises and comprise)"과 같은 개방된 의미를 갖는다.
본원에서 사용되는 용어 "갖는(having, has and have)"은 상기의 "포함하는(comprising, comprises and comprise)"과 같은 개방된 의미를 갖는다.
본원에서 사용되는 용어 "함유하는(containing, contains and contain)"은 상기의 "포함하는(comprising, comprises and comprise)"과 같은 개방된 의미를 갖는다.
본원에서 사용되는 용어 "a", "an", "the" 및 "said"는 하나 이상을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "및/또는"은, 2개 이상 항목의 목록에서 사용되었을 경우, 열거된 항목중의 하나가 사용될 수 있거나, 또는 열거된 항목중 2개 이상의 임의의 조합이 사용될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 조성물이 성분 A, B 및/또는 C를 함유하는 것으로 기술되어 있는 경우, 조성물은 A 단독; B 단독; C 단독; A 및 B의 조합; A 및 C의 조합; B 및 C의 조합; 또는 A, B 및 C의 조합을 함유할 수 있다.
청구의 범위는 개시된 실시태양들로 제한되지 않음:
상술된 본 발명의 형태는 단지 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범주를 제한하기 위하여 사용되는 것이 아니다. 본 기술 분야의 전문가들은 본 발명의 진의를 벗어나지 않고서도 상술된 예시적인 실시태양을 쉽게 변경할 수 있음을 알고 있을 것이다.
본 발명자들은 첨부되는 청구의 범위에 개시된 바와 같은 발명의 문자적 범위를 실질적으로 벗어나지 않으면서 이의 주변 범위의 임의의 장치와 관련하여 본 발명의 합리적이고 진정한 범위를 결정하고 분석할 때 균등론에 따를 것임을 지적해 둔다.

Claims (57)

  1. (a) 퍼지 공급물 스트림의 적어도 일부를 비-BA 부산물이 풍부한 스트림 및 촉매 및 BA가 풍부한 스트림으로 분리하는 단계; 및
    (b) 촉매 및 BA가 풍부한 스트림의 적어도 일부를 촉매가 풍부한 스트림 및 BA가 풍부한 스트림으로 분리하는 단계
    를 포함하는, 벤조산(BA) 및 비-BA 부산물을 포함하는 산화 부산물, 및 하나 이상의 촉매 성분을 포함하는 퍼지 공급물 스트림의 처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 산화 부산물의 적어도 일부가 방향족 화합물의 부분 산화로부터의 부산물인 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 방향족 화합물이 파라-자일렌을 포함하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매가 풍부한 스트림의 적어도 일부를 상기 산화 부산물의 적어도 일부가 형성되는 산화기(oxidizer)로 직접적으로 또는 간접적으로 전달(routing)하는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 BA가 풍부한 스트림의 적어도 일부, 상기 비-BA 부산물이 풍부한 스트림의 적어도 일부 및 상기 촉매가 풍부한 스트림의 적어도 일부를 적어도 2개의 상이한 위치로 전달하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 산화 부산물이 테레프탈산(TPA) 생산 공정에서 생성되는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 전달 단계가, 상기 비-BA 부산물이 풍부한 스트림내에 존재하는 상기 비-BA 부산물의 적어도 일부가 TPA 생산 공정내에서 생성된 TPA 생성물과 함께 상기 TPA 생산 공정으로부터 배출되게 하는 하나 이상의 위치에서 상기 TPA 생산 공정내로 상기 비-BA 부산물이 풍부한 스트림의 적어도 일부를 도입하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 전달 단계가, 상기 BA가 풍부한 스트림의 적어도 일부를 매각, 폐기물 처리, 폐기, 정제, 회수, 파기, 및/또는 후속 화학 공정에 사용하기 위하여 상기 TPA 생산 공정의 외부로 보내는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 상이한 위치가 TPA 생산 공정, 아이소프탈산(IPA) 생산 공정, 프탈산(PA) 생산 공정, BA 생산 공정, 나프탈렌-다이카복실산(NDA) 생산 공정, 다이메틸테레프탈레이트(DMT) 생산 공정, 다이메틸나프탈레이트(DMN) 생산 공정, 사이클로헥세인 다이메탄올(CHDM) 생산 공정, 다이메틸-사이클로헥세인다이카복실레이트(DMCD) 생산 공정, 사이클로헥세인카복실산(CHDA) 생산 공정, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 생산 공정, 코폴리에스터 생산 공정, 하나의 성분 및/또는 단량체로서 TPA, IPA, PA, BA, NDA, DMT, DMN, CHDM, DMCD, 또는 CHDA 중의 하나 이상을 사용하는 중합체 생산 공정, 및/또는 그 밖의 TPA, IPA, PA, BA, NDA, DMT, DMN, CHDM, DMCD, CHDA 또는 중합체 생산 공정에서의 다양한 지점을 포함하는 방법.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 전달 단계 이전에, 상기 비-BA 부산물이 풍부한 스트림을 건조함으로써 약 5중량% 미만의 액체를 포함하는 건조된 비-BA 부산물이 풍부한 스트림을 생성시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 전달 단계 이전에, 상기 비-BA 부산물이 풍부한 스트림에 액체를 첨가함으로써 적어도 약 35중량%의 액체를 포함하는 재슬러리화된 비-BA 부산물이 풍부 한 스트림을 생성시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상이 비-BA 부산물이 IPA, PA, 트라이멜리트산, 2,5,4'-트라이카복시바이페닐, 2,5,4'-트라이카복시벤조페논, 파라-톨루산(p-TAc), 4-카복시벤즈알데하이드(4-CBA), 나프탈렌 다이카복실산, 모노카복시플루오레논, 모노카복시플루오렌, 및/또는 다이카복시플루오레논을 포함하는 방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 비-BA 부산물이 풍부한 스트림중의 상기 비-BA 부산물의 농도가 중량을 기준으로 상기 퍼지 공급물 스트림중의 상기 비-BA 부산물 농도의 적어도 약 1.5배인 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 퍼지 공급물 스트림중의 상기 비-BA 부산물의 누적 농도가 약 500 내지 약 50,000ppmw의 범위인 방법.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매 성분이 코발트, 망간, 및/또는 브롬을 포함하는 방법.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매가 풍부한 스트림중의 상기 모든 촉매 성분의 누적 농도가 중량을 기준으로 상기 퍼지 공급물 스트림중의 상기 모든 촉매 성분의 누적 농도의 적어도 약 1.5배인 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 퍼지 공급물 스트림중의 상기 촉매 성분의 누적 농도가 약 500 내지 약 20,000ppmw의 범위내인 방법.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 BA가 풍부한 스트림중의 BA의 농도가 중량을 기준으로 상기 퍼지 공급물 스트림중의 BA 농도의 적어도 약 1.5배인 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 퍼지 공급물 스트림중의 BA의 농도가 약 500 내지 약 150,000ppmw의 범위내인 방법.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 촉매 및 BA가 풍부한 스트림중의 상기 모든 촉매 성분의 누적 농도가 중량을 기준으로 상기 퍼지 공급물 스트림중의 상기 모든 촉매 성분의 누적 농도의 적어도 약 1.5배이며, 상기 촉매 및 BA가 풍부한 스트림중의 BA의 농도가 중량을 기준으로 상기 퍼지 공급물 스트림중의 BA 농도의 적어도 약 1.5배인 방법.
  21. 제 1항에 있어서,
    상기 비-BA 부산물이 풍부한 스트림중의 상기 비-BA 부산물의 농도가 중량을 기준으로 상기 퍼지 공급물 스트림중의 비-BA 부산물 농도의 적어도 약 5배이고, 상기 촉매가 풍부한 스트림중의 상기 모든 촉매 성분의 누적 농도가 중량을 기준으로 상기 퍼지 공급물 스트림중의 상기 모든 촉매 성분의 누적 농도의 적어도 약 5배이고, 상기 BA가 풍부한 스트림중의 BA의 농도가 중량을 기준으로 상기 퍼지 공급물 스트림중의 BA의 농도의 적어도 약 5배이고, 상기 촉매 및 BA가 풍부한 스트림중의 상기 모든 촉매 성분의 누적 농도가 중량을 기준으로 상기 퍼지 공급물 스트림중의 상기 모든 촉매 성분의 누적 농도의 적어도 약 5배이며, 상기 촉매 및 BA가 풍부한 스트림중의 BA의 농도가 중량을 기준으로 상기 퍼지 공급물 스트림중의 BA의 농도의 적어도 약 5배인 방법.
  22. 제 1항에 있어서,
    상기 퍼지 공급물 스트림중의 상기 비-BA 부산물의 누적 농도가 약 1,000 내지 약 20,000ppmw의 범위내이고, 상기 퍼지 공급물 스트림중의 상기 촉매 성분의 누적 농도가 약 1,000 내지 약 15,000ppmw의 범위내이며, 상기 퍼지 공급물 스트림중의 BA의 농도가 약 1,000 내지 약 100,000ppmw의 범위내인 방법.
  23. 제 1항에 있어서,
    상기 퍼지 공급물 스트림이 적어도 약 75중량%의 용매를 더 포함하는 방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 용매가 아세트산 및/또는 물을 포함하는 방법.
  25. 제 1항에 있어서,
    상기 퍼지 공급물 스트림이 약 5중량% 미만의 고체를 포함하는 방법.
  26. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매 및 BA가 풍부한 스트림이 약 5중량% 미만의 고체를 포함하는 방법.
  27. 제 1항에 있어서,
    상기 비-BA 부산물이 풍부한 스트림이 약 5 내지 약 40중량% 범위의 액체를 포함하는 습윤 케이크(wet cake)의 형태인 방법.
  28. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매가 풍부한 스트림에 액체를 첨가함으로써 재슬러리화된 촉매가 풍 부한 스트림을 생성시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  29. 제 1항에 있어서,
    상기 BA가 풍부한 스트림이 적어도 약 70중량%의 유체를 포함하는 방법.
  30. 제 1항에 있어서,
    상기 단계(a)의 분리가, 농축 섹션내의 상기 퍼지 공급물 스트림으로부터 휘발성 화합물을 제거함으로써 농축된 스트림을 생성시킨 다음, 고체/액체 분리 섹션내에서 상기 농축된 스트림을 고체/액체 분리하는 단계를 포함하는 방법.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 농축된 스트림이 약 5 내지 약 70중량% 범위의 고체를 포함하는 방법.
  32. 제 30항에 있어서,
    상기 고체/액체 분리 단계가, 상기 농축된 스트림으로부터 모액을 제거하여 초기 습윤 케이크를 생성시킨 다음, 상기 초기 습윤 케이크를 세척 공급물로 세척함으로써 세척된 습윤 케이크를 생성시키는 단계를 포함하는 방법.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 촉매 및 BA가 풍부한 스트림이 상기 고체/액체 분리 섹션으로부터 제거 된 모액의 적어도 일부를 포함하는 방법.
  34. 제 32항에 있어서,
    상기 비-BA 부산물이 풍부한 스트림이 상기 고체/액체 분리 섹션으로부터 생성된 상기 세척된 습윤 케이크의 적어도 일부를 포함하는 방법.
  35. 제 1항에 있어서,
    상기 단계(b)의 분리가, 농축 섹션내의 상기 촉매 및 BA가 풍부한 스트림으로부터 휘발성 화합물을 제거함으로써 농축된 스트림을 생성시킨 다음, 상기 농축된 스트림을 BA/촉매 분리 섹션에서 처리하는 단계를 포함하는 방법.
  36. 제 35항에 있어서,
    상기 처리 단계가, 상기 농축된 스트림을 주로 고상인 스트림과 주로 유체상인 스트림으로 분리하는 단계를 포함하는 방법.
  37. 제 36항에 있어서,
    상기 BA가 풍부한 스트림이 상기 BA/촉매 분리 섹션으로부터 생성되는 상기 주로 유체상인 스트림의 적어도 일부를 포함하는 방법.
  38. 제 36항에 있어서,
    상기 촉매가 풍부한 스트림이 상기 BA/촉매 분리 섹션으로부터 생성되는 상기 주로 고상인 스트림의 적어도 일부를 포함하는 방법.
  39. 제 35항에 있어서,
    상기 BA/촉매 분리 섹션이 건조기를 포함하는 방법.
  40. 제 1항에 있어서,
    상기 단계(b)의 분리가, 상기 촉매 및 BA가 풍부한 스트림을 촉매 제거 섹션내에서 처리함으로써 주로 고상인 스트림 및 주로 유체상인 스트림을 생성시킨 다음, 상기 주로 유체상인 스트림을 BA/용매 분리 섹션내에서 유체/유체 분리 처리하는 단계를 포함하는 방법.
  41. 제 40항에 있어서,
    상기 촉매가 풍부한 스트림이 상기 촉매 제거 섹션으로부터 생성되는 상기 주로 고상인 스트림의 적어도 일부를 포함하는 방법.
  42. 제 40항에 있어서,
    상기 주로 유체상인 스트림이 저휘발성 분획 및 고휘발성 분획을 포함하는 방법.
  43. 제 42항에 있어서,
    상기 유체/유체 분리 단계가 실질적으로 상기 저휘발성 분획을 상기 고휘발성 분획으로부터 분리시킴으로써 저휘발성 스트림과 고휘발성 스트림을 생성시키는 단계를 포함하는 방법.
  44. 제 43항에 있어서,
    상기 BA가 풍부한 스트림이 상기 BA/용매 분리 섹션으로부터 생성되는 상기 저휘발성 스트림의 적어도 일부를 포함하는 방법.
  45. (a) 퍼지 공급물 스트림을 일작용성 불순물이 소거된 스트림과 촉매 및 일작용성 불순물이 풍부한 모액으로 분리하는 단계; 및
    (b) 상기 촉매 및 일작용성 불순물이 풍부한 모액을 촉매가 풍부한 스트림과 일작용성 불순물이 풍부한 스트림으로 분리하는 단계
    를 포함하는, 일작용성 불순물 및 비-일작용성 불순물을 포함하는 불순물 및 하나 이상의 촉매 성분을 포함하는 퍼지 공급물 스트림의 처리 방법.
  46. 제 45항에 있어서,
    상기 불순물이 파라-자일렌의 부분 산화로부터의 산화 부산물을 포함하는 방법.
  47. 제 46항에 있어서,
    상기 산화 부산물이 벤조산(BA), 브로모-벤조산, 브로모-아세트산, 아이소프탈산(IPA), p-톨루산(p-TAc), 4-카복시벤즈알데하이드(4-CBA), 트라이멜리트산, 모노카복시플루오레논, 2,5,4'-트라이카복시바이페닐, 및/또는 2,5,4'-트라이카복시벤조페논을 포함하는 방법.
  48. 제 45항에 있어서,
    상기 일작용성 불순물이 BA를 포함하는 방법.
  49. 제 45항에 있어서,
    상기 일작용성 불순물이 풍부한 스트림의 적어도 일부, 상기 일작용성 불순물이 소거된 스트림의 적어도 일부, 및 상기 촉매가 풍부한 스트림의 적어도 일부를 적어도 2개의 상이한 위치로 전달하는 단계를 더 포함하는 방법.
  50. 제 49항에 있어서,
    상기 퍼지 공급물 스트림이 테레프탈산(TPA) 생산 공정에서 생성되고, 상기 전달 단계가, 상기 일작용성 불순물이 소거된 스트림의 적어도 일부를 상기 비-일작용성 불순물의 적어도 일부가 TPA 생산 공정내에서 생성된 TPA 생성물과 함께 상기 TPA 생산 공정으로부터 배출되게 하고/하거나 상기 TPA 생산 공정의 하류에서 상기 TPA 생성물과 합쳐지게 하는 하나 이상의 위치로 보내는 단계를 포함하는 방 법.
  51. 제 49항에 있어서,
    상기 전달 단계가, 상기 촉매가 풍부한 스트림의 적어도 일부를 상기 불순물의 적어도 일부가 형성되는 산화기내로 도입하는 단계를 포함하는 방법.
  52. 제 45항에 있어서,
    상기 퍼지 스트림이 적어도 약 75중량%의 용매를 더 포함하는 방법.
  53. 제 52항에 있어서,
    상기 단계(a)의 분리가, 농축 섹션내의 상기 퍼지 공급물 스트림으로부터 상기 용매의 적어도 약 50중량%를 제거함으로써 약 5 내지 약 70중량% 범위의 고체를 포함하는 슬러리를 생성시킨 다음, 상기 슬러리를 고체/액체 분리 섹션내에서 고체/액체 분리하는 단계를 포함하는 방법.
  54. 제 53항에 있어서,
    상기 고체/액체 분리 단계가, 상기 슬러리로부터 모액을 제거하여 초기 습윤 케이크를 생성시킨 다음, 상기 초기 습윤 케이크를 세척 공급물로 세척함으로써 세척된 습윤 케이크를 생성시키는 단계를 포함하되, 이때 상기 일작용성 불순물이 소거된 스트림이 상기 세척된 습윤 케이크의 적어도 일부를 포함하는 방법.
  55. 제 45항에 있어서,
    상기 촉매 및 일작용성 불순물이 풍부한 모액이 용매를 더 포함하는 방법.
  56. 제 55항에 있어서,
    상기 단계(b)의 분리가, 농축 섹션내의 상기 촉매 및 일작용성 불순물이 풍부한 모액으로부터 상기 용매의 적어도 90중량%를 제거함으로써 일작용성 불순물이 풍부한 슬러리를 생성시킨 다음, 상기 일작용성 불순물이 풍부한 슬러리를 촉매 제거 섹션내에서 처리함으로써 상기 촉매가 풍부한 스트림 및 상기 일작용성 불순물이 풍부한 스트림을 생성시키는 단계를 포함하는 방법.
  57. 제 55항에 있어서,
    상기 단계(b)의 분리가, 촉매 제거 섹션내의 상기 촉매 및 일작용성 불순물이 풍부한 모액을 처리함으로써 상기 촉매가 풍부한 스트림 및 일작용성 불순물 및 용매가 풍부한 스트림을 생성시킨 다음, 상기 일작용성 불순물 및 용매가 풍부한 스트림을 일작용성 불순물/용매 분리 섹션내에서 처리하여 분리함으로써 상기 일작용성 불순물이 풍부한 스트림 및 용매가 풍부한 스트림을 생성시키는 단계를 포함하는 방법.
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