KR20150138844A - 순수 플랜트 모액 용매 추출 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 테레프탈산을 제조하는 방법 및 상기 방법으로부터 생성된 모액을 정제하는 방법에 관한 것이다. 유용한 화합물을 모액으로부터 추출할 수 있고, 정제된 모액을 방법에 사용하기 위해 반환할 수 있다. 유리하게는, 모액 정제 방법의 특정 파라미터를 정제가 다른 정제 방법에 비해 경제적 이익을 제공하도록 선택한다.
Description
본 발명은 공정 스트림으로부터 모액을 회수하고 정제하는 방법에 관한 것이다. 또한 이러한 방법을 실행하는 시스템에 관한 것이다.
폴리(에틸렌 테레프탈레이트) (PET) 수지는, 예를 들어 음료 및 식품 용기, 열성형 응용분야, 텍스타일에서, 그리고 엔지니어링 수지로서 폭넓게 제조되어 사용된다. PET는 에틸렌 글리콜 및 테레프탈산 (또는 디메틸 테레프탈레이트)으로부터 형성된 중합체이다. 테레프탈산 (1,4-벤젠디카르복실산)은 일반적으로 반응물로서 사용하기 위해 합성되어야 한다. PET 제조를 위한 반응물로서 필요한 테레프탈산은 "정제된 테레프탈산" (PTA)으로 공지된 테레프탈산의 형태이고, 이는 일반적으로 99.97 중량 퍼센트 초과의 테레프탈산, 및 25 ppm 미만의 4-카르복시벤즈알데히드 (4-CBA)를 함유한다.
상업적 규모상, PET 제조에서 사용하기에 적합한 정제된 테레프탈산 (PTA)은 일반적으로 파라크실렌 산화에 이어서 조질 산화 생성물의 정제를 포함하는 2-단계 방법으로 제조된다. 예를 들어 본원에 참조로 포함되는 사퍼(Saffer) 등의 미국 특허 제2,833,816호에 기술된 바와 같이, 먼저 파라크실렌을 (예를 들어, 공기 사용) 산화시켜 조질 테레프탈산 (CTA)을 제공한다. 산화 반응은 일반적으로 지방족 카르복실산 (예를 들어, 아세트산)을 포함하는 용매 중에서 금속 촉매 (예를 들어, 코발트 또는 망간 염 또는 화합물)의 존재 하에 수행한다.
이어서, 이 산화 반응에 의해 제조된 조질 테레프탈산은 전형적으로 4-카르복시벤즈알데히드, p-톨루산, 및 테레프탈산에 누르스름한 색을 부여하는 다양한 착색 불순물과 같은 불순물에 의해 오염되어 있기 때문에, 이를 정제한다. CTA의 정제는 전형적으로 하나 이상의 물리적 절차 (예를 들어, 결정화, 세척 등) 이외에도 하나 이상의 화학적 변형을 필요로 한다. 한 통상적인 화학적 변형은 CTA의 수소화이며, 이는 CTA 중 주요 불순물 중 하나인 4-카르복시벤즈알데히드를 제거하기에 더 용이한 p-톨루산으로 변형시킬 수 있다. 따라서, 정제의 제1 단계로서 CTA를 일반적으로 물 중에 용해시키고, VIII족 귀금속 수소화 촉매 (예를 들어, 지지된 백금 또는 팔라듐 촉매)의 존재 하에 수소화를 실시한다. 정제된 테레프탈산은 하나 이상의 물리적 절차에 의해 회수된다. 예를 들어, PTA는 p-톨루산, 아세트산을 비롯한 불순물의 대부분, 및 소량의 테레프탈산이 용액 중에 남기 때문에, 일반적으로 물로부터의 생성물의 결정화에 의해 수득된다. PTA는 여과 또는 원심분리와 같은 수단에 의해 회수되고 세척되어 순수한 원하는 물질을 제공할 수 있다. 남아있는 용액은 "순수 플랜트 모액" (PPML)으로서 지칭된다.
정제된 테레프탈산의 제조 후에 남아있는 PPML은 일반적으로 일정 농도의 불순물을 포함한다. PPML은 상업적 규모상 유출수로서의 방출을 위해 처리될 수 있지만, 유익하게는 더 많은 테레프탈산의 제조에 사용하기 위해 정제하고 재순환시킬 수 있다. 또한, 불순물은 전형적으로 회수되고 정제될 수 있는 조질 테레프탈산, 뿐만 아니라 쉽게 테레프탈산으로 전환될 수 있는 p-톨루산을 포함한다.
본 맥락에서 PPML을 처리하는 공지된 추출 방법에는 특정 단점들이 있다. 예를 들어, 추출에 통상적으로 사용되는 추출제 중 물의 용해도는 시스템 내에서의 물의 상당한 재순환을 초래하고, 이는 바람직하지 않을 수 있다. 또한, 방법의 특정 단계에서의 고형물 침전은 추출의 조작성에 영향을 줄 수 있다. 게다가, 이러한 방법은 미량 불순물의 시스템으로의 재순환에서의 증가를 초래할 수 있고, 이는 제조 방법에서의 비효율성으로 이어질 수 있다. PPML을 정제하고, 방법 중 다른 곳에서 사용하기 위해 테레프탈산, 중간체 및 부산물을 회수하는 추가의 방법을 제공하는 것이 유리할 것이다.
본 발명은 순수 테레프탈산 (PTA)을 제조하는 방법을 제공한다. 추가로 PTA의 제조로부터 생성되는 순수 플랜트 모액 (PPML)의 정제를 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명은 구체적으로 순수 플랜트 모액 용매 추출 (PPMLSX) 스킴에 관한 것이다. 본 발명자들은 이 추출 방법의 특정 파라미터의 제어와 관련된 놀라운 경제적 이익을 발견하였다.
본 발명의 한 측면에서는 순수 테레프탈산 (PTA) 제조 동안에 형성된 순수 플랜트 모액 (PPML) 스트림의 추출 방법이며, PPML을 유기 공비첨가제를 함유한 스트림과 조합하여 혼합물을 형성하며, 여기서 PPML의 온도는 유기 공비첨가제를 함유한 스트림의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮고; 혼합물을 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 유기 스트림 및 수성 스트림으로 분리하고; 증류 칼럼으로부터의 유출물과의 열 교환에 의해 유기 스트림을 가열하여 가열된 유기 스트림을 형성하고; 회수 칼럼으로부터의 유출물과의 열 교환에 의해 수성 스트림을 가열하여 가열된 수성 스트림을 형성하고; 가열된 유기 스트림을 증류 칼럼으로 공급하고; 가열된 수성 스트림의 적어도 한 부분을 회수 칼럼으로 공급하는 것을 포함하는, 방법이 제공된다.
또 다른 측면에서는 파라페닐렌 화합물을 아세트산 중에서 산화시켜 조질 테레프탈산을 제공하고, 조질 테레프탈산을 정제하여 PTA, 및 물 및 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 순수 플랜트 모액 (PPML)을 제공함으로써 순수 테레프탈산 (PTA)을 제조하는 방법이며, PPML을 유기 공비첨가제를 함유한 스트림과 조합하여 혼합물을 형성하며, 여기서 PPML의 온도가 유기 공비첨가제를 함유한 스트림의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮고; PPML 및 유기 공비첨가제를 포함한 용액의 혼합물을 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 유기 스트림 및 수성 스트림으로 분리하고; 유기 스트림을 증류 칼럼으로 공급하고; 수성 스트림의 적어도 한 부분을 회수 칼럼으로 공급하는 것을 포함하는 것인, 방법이 제공된다.
특정 실시양태에서, 유기 공비첨가제는 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 메틸 부틸 케톤, 클로로벤젠, 에틸 아밀 에테르, 부틸 포르메이트, n-프로필 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 메틸 아세테이트, n-부틸 프로피오네이트, 이소부틸 프로피오네이트, 프로판올, 물 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, PPML의 온도는 유기 공비첨가제를 함유한 스트림의 공비 온도보다 적어도 약 25℃ 낮다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 혼합물의 온도는 약 70℃ 미만 또는 약 65℃ 미만이다.
방법은 다양한 추가의 단계를 포함할 수 있고; 예를 들어, 한 실시양태에서, 방법은 수성 스트림의 제2 부분을 증류 칼럼으로 공급하는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 방법은 조합 단계 전에, PPML 스트림을 냉각시키는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 방법은 냉각 후 및 조합 단계 전에, PPML 스트림을 여과하여 그로부터 고형물 분획 (임의로 PTA 제조로 보낼 수 있음)을 회수하는 것을 추가로 포함한다.
특정 실시양태에서, 방법은 잔류 방향족 카르복실산을 증류 칼럼에서 아세트산으로 추출하고, 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 아세트산을 증류 칼럼으로부터 제거하고, 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 아세트산을 PTA 제조로 보냄으로써 PTA 제조에서의 재사용을 위해 잔류 방향족 카르복실산의 적어도 한 부분을 회수하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서는 순수 테레프탈산 (PTA) 제조 동안에 형성된 순수 플랜트 모액 (PPML)을 추출하기 위한 시스템이며, PPML을 포함한 스트림을 유기 공비첨가제를 포함한 스트림과 혼합하기에 적합화된 혼합 장치; 혼합 장치에서 PPML 및 유기 공비첨가제를 포함한 용액의 혼합물의 온도가 혼합물의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮은 것을 확보하도록 PPML 스트림을 냉각시키기에 적합화된 냉각 장치 및 유기 공비첨가제를 포함한 스트림을 냉각시키기에 적합화된 냉각 장치 중 적어도 하나; 유기 공비첨가제 및 PPML의 혼합물을 유기 스트림 및 수성 스트림으로 분리하기에 적합화된 분리 장치; 유기 스트림을 수용하고 아세트산-함유 스트림 및 유기 공비첨가제를 포함한 스트림을 배출시키기에 적합화된 공비 증류 칼럼; 아세트산-함유 스트림과의 열 교환에 의해 유기 스트림을 가열하기에 적합화된 열 교환기; 수성 스트림을 수용하고 스트립핑된, 수성 스트림을 배출시키기에 적합화된 회수 칼럼; 및 스트립핑된 수성 스트림과의 열 교환에 의해 수성 스트림을 가열하기에 적합화된 열 교환기를 포함하는, 시스템이 제공된다. 시스템의 구체적 구성요소는 달라질 수 있다. 일부 실시양태에서, 혼합 장치는 정적 혼합기를 포함한다. 시스템은 추가로 고형물 분획을 PPML 스트림으로부터 여과하기에 적합화된 여과 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서는 순수 테레프탈산 (PTA) 제조 동안에 형성된 순수 플랜트 모액 (PPML)의 추출 방법이며, PPML을 유기 공비첨가제를 포함한 용액과 조합하여 혼합물의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮은 온도를 갖는 혼합물을 형성하고; 혼합물을 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 유기 스트림 및 수성 스트림으로 분리하고;
증류 칼럼으로부터의 유출물과의 열 교환에 의해 유기 스트림을 가열하여 가열된 유기 스트림을 형성하고; 회수 칼럼으로부터의 유출물과의 열 교환에 의해 수성 스트림을 가열하여 가열된 수성 스트림을 형성하고; 가열된 유기 스트림을 증류 칼럼으로 공급하고; 가열된 수성 스트림의 적어도 한 부분을 회수 칼럼으로 공급하는 것을 포함하는, 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에서는 파라크실렌 화합물을 아세트산 중에서 산화시켜 조질 테레프탈산, 및 물 및 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 순수 플랜트 모액 (PPML)을 제공함으로써 순수 테레프탈산 (PTA)을 제조하는 방법이며, PPML을 유기 공비첨가제를 포함한 용액과 조합하여 혼합물의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮은 온도를 갖는 혼합물을 형성하고; PPML 및 유기 공비첨가제를 포함한 용액의 혼합물을 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 유기 스트림 및 수성 스트림으로 분리하고; 유기 스트림을 제2 증류 칼럼으로 공급하고; 수성 스트림의 적어도 한 부분을 회수 칼럼으로 공급하는 것을 포함하는, 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에서는 순수 테레프탈산 (PTA) 제조 동안에 형성된 순수 플랜트 모액 (PPML)을 추출하기 위한 개량 시스템이며, 제1 유기 공비첨가제 스트림을 제1 수성 스트림으로부터 분리하기에 적합화된 제1 분리 장치; PPML을 포함한 스트림을 제1 유기 공비첨가제 스트림과 혼합하기에 적합화된 혼합 장치; 혼합 장치에서 PPML 및 유기 공비첨가제를 포함한 용액의 혼합물의 온도가 혼합물의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮은 것을 확보하도록 PPML 스트림을 냉각시키기에 적합화된 냉각 장치 및 제1 유기 공비첨가제를 포함한 스트림을 냉각시키기에 적합화된 냉각 장치 중 적어도 하나; 제1 유기 공비첨가제 및 PPML의 혼합물을 제2 유기 스트림 및 제2 수성 스트림으로 분리하기에 적합화된 제2 분리 장치; 제2 유기 스트림을 수용하고 아세트산-함유 스트림 및 제1 유기 공비첨가제를 포함한 스트림을 배출시키기에 적합화된 공비 증류 칼럼; 아세트산-함유 스트림과의 열 교환에 의해 제2 유기 스트림을 가열하기에 적합화된 열 교환기; 제2 수성 스트림을 수용하고 스트립핑된, 수성 스트림을 배출시키기에 적합화된 회수 칼럼; 및 스트립핑된 수성 스트림과의 열 교환에 의해 제2 수성 스트림을 가열하기에 적합화된 열 교환기를 포함하는, 시스템이 제공된다. 시스템의 구체적 구성요소는 달라질 수 있다. 일부 실시양태에서, 혼합 장치는 정적 혼합기를 포함한다. 시스템은 추가로 고형물 분획을 PPML 스트림으로부터 여과하기에 적합화된 여과 장치를 포함할 수 있다. 개량 시스템은 현존 PTA 제조 설비에 설치되도록 설계된다.
본 발명의 또 다른 측면에서는 순수 테레프탈산 (PTA) 제조 동안에 형성된 순수 플랜트 모액 (PPML)을 추출하기 위한 개량 시스템이며, 제1 유기 공비첨가제 스트림을 제1 수성 스트림으로부터 분리하기에 적합화된 제1 분리 장치; PPML을 포함한 스트림을 제1 유기 공비첨가제 스트림과 혼합하기에 적합화된 혼합 장치; 혼합 장치에서 PPML 및 유기 공비첨가제를 포함한 용액의 혼합물의 온도가 혼합물의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮은 것을 확보하도록 PPML 스트림을 냉각시키기에 적합화된 냉각 장치 및 제1 유기 공비첨가제를 포함한 스트림을 냉각시키기에 적합화된 냉각 장치 중 적어도 하나; 제1 유기 공비첨가제 및 PPML의 혼합물을 제2 유기 스트림 및 제2 수성 스트림으로 분리하기에 적합화된 제2 분리 장치; 제2 유기 스트림을 수용하고 아세트산-함유 스트림 및 제1 유기 공비첨가제를 포함한 스트림을 배출시키기에 적합화된 공비 증류 칼럼; 제2 유기 스트림을 가열하기에 적합화된 열 교환기; 제2 수성 스트림을 수용하고 스트립핑된, 수성 스트림을 배출시키기에 적합화된 회수 칼럼; 및 스트립핑된 수성 스트림과의 열 교환에 의해 제2 수성 스트림을 가열하기에 적합화된 열 교환기를 포함하는, 시스템이 제공된다. 시스템의 구체적 구성요소는 달라질 수 있다. 일부 실시양태에서, 혼합 장치는 정적 혼합기를 포함한다. 시스템은 추가로 고형물 분획을 PPML 스트림으로부터 여과하기에 적합화된 여과 장치를 포함할 수 있다. 개량 시스템은 현존 PTA 제조 설비에 설치되도록 설계된다.
본 발명을 이와 같이 일반적인 용어로 서술하였으나, 이제부터는 첨부한 도면을 참조할 것이고, 이들 도면은 반드시 축적에 따라 그려진 것은 아니다.
도 1은 PTA의 제조로부터 생성된 PPML의 정제를 위한 예시적 시스템의 단계들의 개략 공정도이다.
도 2는 본 개시내용에 따른 PPML의 정제를 위한 예시적 시스템의 단계들의 개략 공정도이며, 상기 PPML은 PTA의 제조로부터 생성된다.
도 3은 본 개시내용에 따른 PPML의 정제를 위한 제1 대안적 개조형 예시적 시스템의 단계들의 개략 공정도이며, 상기 PPML은 PTA의 제조로부터 생성된다.
도 4는 본 개시내용에 따른 PPML의 정제를 위한 제2 대안적 개조형 예시적 시스템의 단계들의 개략 공정도이며, 상기 PPML은 PTA의 제조로부터 생성된다.
도 5는 PPMLSX 수성 스트림 처리의 단계들의 개략 공정도이다.
도 1은 PTA의 제조로부터 생성된 PPML의 정제를 위한 예시적 시스템의 단계들의 개략 공정도이다.
도 2는 본 개시내용에 따른 PPML의 정제를 위한 예시적 시스템의 단계들의 개략 공정도이며, 상기 PPML은 PTA의 제조로부터 생성된다.
도 3은 본 개시내용에 따른 PPML의 정제를 위한 제1 대안적 개조형 예시적 시스템의 단계들의 개략 공정도이며, 상기 PPML은 PTA의 제조로부터 생성된다.
도 4는 본 개시내용에 따른 PPML의 정제를 위한 제2 대안적 개조형 예시적 시스템의 단계들의 개략 공정도이며, 상기 PPML은 PTA의 제조로부터 생성된다.
도 5는 PPMLSX 수성 스트림 처리의 단계들의 개략 공정도이다.
이제부터 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 완전히 기술할 것이고, 본 발명의 일부, 그러나 모든 실시양태가 아닌 실시양태를 나타낸다. 실제로, 이들 발명은 많은 상이한 형태로 구체화될 수 있고 본원에 서술된 실시양태로 제한되는 것으로 여겨서는 안 되며; 오히려, 이들 실시양태는 이 개시내용이 허용되는 법적 요건을 만족시킬 수 있도록 제공된다. 같은 숫자는 전반에 걸쳐 같은 요소를 나타낸다. 명세서, 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥에서 명확히 달리 나타내지 않으면 복수의 대상을 포함한다.
간단히, 본 발명은 정제된 테레프탈산 (PTA)의 제조를 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 PTA의 제조 동안에 생성된 순수 플랜트 모액 (PPML)의 정제를 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 특정 측면에서, 본 발명은 구체적으로 유기 성분을 수성 스트림 (예를 들어, 반응 중간체, 부산물 및 용매)으로부터 회수하기 위한 순수 플랜트 모액 용매 추출 (PPMLSX) 스킴에 관한 것이다. 본 발명자들은 추출 방법의 특정 성분의 온도 제어와 관련된 놀라운 경제적 이점을 발견하였다. 본 발명은 대부분에서, 통합된 PTA 제조 방법 (즉, 정제 단계 이전의 조질 생성물의 단리 없이, 산화 단계 및 정제 단계를 포함하는 방법)과 관련해서 기술한다. 그러나, 본 발명을 통상의 2-단계 방법 (즉, 산화 단계 및 정제 단계를 포함하며, 여기서 조질 생성물을 정제 전에 단리하고 건조시키는 것인 방법)에 적용할 수 있다는 점에 주목해야 한다.
PTA의 상업적 제조는 전형적으로 조질 (즉, 불순한) 테레프탈산을 제공하는 p-페닐렌 화합물의 액체-상 산화로 시작한다. 가장 통상적으로 사용되는 p-페닐렌 화합물은 파라크실렌 (p-크실렌)이지만; 페닐렌의 파라 위치에서 산화로 처리되어 카르복실 기를 형성하는 치환기를 갖는 임의의 페닐렌을 사용할 수 있다. 예를 들어, 페닐렌 상의 예시적 치환기는, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 포밀, 아세틸 및 그의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 치환기는 동일하거나 상이할 수 있다.
산화 반응에 사용되는 용매는 달라질 수 있으나, 일반적으로는 임의로 물을 함유할 수 있는 아세트산을 포함한다. 산소가 이용가능한 임의의 조건 하에 산화 반응을 수행할 수 있다. 예를 들어, 반응은 공기 중의 산소가 산화제로서의 역할을 할 수 있는 공기 중에서, 및/또는 순수 산소가 풍부한 환경 (예를 들어, 전부-산소 분위기 또는 약한 농도의 산소가 첨가된 불활성 기체 분위기)에서 수행할 수 있다. 전이 금속 촉매 및 임의로 조촉매를 통상적으로 사용한다. 산화 촉매는 달라질 수 있으며, 일부 실시양태에서는 예를 들어 본원에 참조로 포함되는 사퍼 등의 미국 특허 제2,833,816호에 기술된 바와 같은 중금속 염 또는 화합물 (예를 들어, 코발트, 망간, 철, 크롬, 및/또는 니켈-함유 화합물 또는 염, 또는 그의 조합)을 포함할 수 있다. 브로민-함유 화합물, 브로마이드 염, 케톤 (예를 들어, 부타논, 트리아세틸메탄, 2,3-펜탄디온, 메틸에틸케톤, 아세틸아세톤 또는 그의 조합), 메탈로포르피린, 지르코늄 염 또는 그의 조합을 포함하나 이에 제한되지는 않는 다양한 조촉매 및/또는 촉진제를 또한 첨가할 수 있다.
산화는 전형적으로 승온 및/또는 승압에서 수행한다. 일반적으로, 온도 및 압력은 산화 반응이 진행하는 것을 확보할 뿐만 아니라, 용매의 적어도 한 부분이 액체 상으로 유지되는 것을 확보하기에 충분해야 한다. 따라서, 일반적으로는 산화 반응을 승온 및 승압 두 조건 하에 수행하는 것이 필요하다. 산화 반응에 필요한 온도는 촉매 및 임의의 조촉매 및/또는 촉진제의 선택으로 달라질 수 있다. 특정 실시양태에서, 반응 온도는 약 160℃ 내지 약 220℃ 범위이지만; 일부 실시양태에서는, 산화된 생성물을 계속 수득하면서 온도를 160℃ 미만으로 유지할 수 있다.
산화 반응을 수행한 후, (예를 들어, 감압하면서, 혼합물을 하나 이상의 결정기 유닛에 옮김으로써) 반응 혼합물을 전형적으로 냉각시킨다. 생성되는 혼합물은 일반적으로 슬러리를 포함하고 그로부터 조질 테레프탈산이 단리될 수 있다. 조질 테레프탈산을 단리하기 위한 수단은 다양할 수 있으며, 여과, 원심분리, 및 또는 고체 상 및 액체 상의 분리에 임의의 다른 적합한 수단을 포함할 수 있다. 고체 상은 전형적으로 새로운 물 및/또는 아세트산으로 세척하여 조질 테레프탈산의 단리된 결정을 제공한다. 액체 상 (전형적으로 물, 아세트산, 메틸 아세테이트, 및 다양한 다른 성분을 포함함)은, 일부 실시양태에서, 아세트산이 물 및 기타 저비점 성분으로부터 분리되도록 처리될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 액체 상의 일부는 증발되고, 증기는 증류 장치 (예를 들어, 여기서 공비 증류를 겪을 수 있음)로 보내진다. 일반적으로, 공비 증류는 아세트산을 물로부터 분리하는데 효과적인 방법일 수 있으며, 유기 공비첨가제의 존재 하에 수행된다. 전형적으로, 공비 증류 장치 내에서, 아세트산 (일부 실시양태에서는, 산화 반응으로 재순환될 수 있음)을 주로 포함하는 저부 생성물이 형성될 것이다. 상부 생성물은 유기 공비첨가제, 물 및 메틸 아세테이트를 포함할 수 있고, 후속적으로 냉각되어 응축물을 형성할 수 있다.
조질 테레프탈산은 이어서 정제되어 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 제조에서 사용하기에 적합한 PTA를 제공한다. 다양한 불순물이 일반적으로 이 단계에 있는 조질 테레프탈산에 존재한다. 예를 들어, 4-카르복시벤즈알데히드는 가장 흔한 오염물질, 뿐만 아니라 조질 테레프탈산에 약간의 색도를 부여하는 화합물 중 하나이다. CTA의 정제는 전형적으로 하나 이상의 물리적 절차 (예를 들어, 결정화, 세척 등) 이외에도 하나 이상의 화학적 변형을 필요로 한다. 화학적 변형은 촉매 수소처리, 촉매 처리, 산화 처리 및/또는 재결정을 포함하나 이에 제한되지는 않는 다양한 공정을 포함할 수 있다. 통상적으로, 가장 흔히 사용되는 화학적 변형은 수소화이며, 이는 CTA에서의 주요 불순물 중 하나인 4-카르복시벤즈알데히드를 제거하기에 더 용이한 p-톨루산으로 변형시킬 수 있다.
다양한 수소화 조건을 본 발명에 따라 사용할 수 있다. CTA를 일반적으로 용매 (예를 들어, 물) 중에 용해시킨다. 일부 실시양태에서, CTA를 물 중에 용해시키기 위해 열 및/또는 압력을 필요로 한다. 이어서 VIII족 귀금속 수소화 촉매 (예를 들어, 백금, 팔라듐, 루테늄 또는 로듐 촉매) 또는 대안적 종류의 촉매 (예를 들어, 니켈 촉매)의 존재 하에 수소화를 실시한다. 촉매는 균일 또는 불균일 촉매일 수 있고 지지되지 않은 형태로 제공될 수 있거나 이 목적에 적합한 임의의 종류의 물질에 지지될 수 있다. 예를 들어, 조질 테레프탈산 생성물의 정제에 사용되는 불균일 촉매는 불활성 탄소 지지체 상의 백금 및/또는 팔라듐을 비롯한, 지지된 귀금속 촉매일 수 있다. 지지체 물질은 일반적으로 활성탄/목탄, 석영 분말 또는 그의 조합을 포함하나 이에 제한되지는 않는 다공성 물질이다. 수소 공급원은 전형적으로는 수소 기체이지만, 또한 달라질 수 있다. 수소화 공정은 특정 경우에 대기압 및 주위 온도에서 수행하고, 상업적 규모에서는 열 및/또는 압력을 흔히 적용한다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 온도는 약 200℃ 내지 약 374℃, 예를 들어 약 250℃ 이상이다. 압력은 전형적으로 CTA 용액을 액체 형태로 유지하기에 충분하다 (예를 들어, 약 50 내지 약 100 atm). CTA의 수소화를 수행하기 위해 필요한 수소의 양은 전형적으로는 용해된 불순물의 환원에 필요한 그 양을 초과한다. 수소화는, 예를 들어 압력 용기, 수소화장치(hydrogenator), 또는 플러그-유동 반응기 내에서 수행할 수 있거나, 또는 유동 수소화에 의해 달성될 수 있고, 여기서 용해된 CTA는 수소의 존재 하에 고정층 촉매 위를 통과한다.
정제된 테레프탈산은 하나 이상의 물리적 절차에 의해 회수된다. 예를 들어, p-톨루산, 아세트산을 비롯한 불순물의 대부분, 및 소량의 테레프탈산이 용액 중에 남기 때문에, PTA는 일반적으로 용액 (예를 들어, 물)으로부터의 생성물의 결정화에 의해 수득된다. 따라서, 일부 실시양태에서 혼합물을 하나 이상의 결정화장치를 통해 통과시키고, 감압시킨다 (이는 일반적으로 혼합물을 냉각시키고, 일부 물을 증발시켜, PTA 결정의 슬러리를 제공함). PTA를 여과 및/또는 원심분리와 같은 수단에 의해 회수하고, 세척하고, 건조시켜 순수한 원하는 물질을 제공할 수 있다. 남아있는 용액은 순수 플랜트 모액 (PPML)으로서 공지되어 있다. PTA 및 PPML의 이러한 분리를 수행하는 온도는 달라질 수 있지만; 전형적으로는 약 70℃ 내지 약 160℃ 범위 (예를 들어, 약 100℃ 이상)이다.
PPML은 일반적으로 물을, 약간의 함량의 p-톨루산, 아세트산 및 소량의 불순한 테레프탈산과 함께 포함한다. PPML은 또한 벤조산 및 기타 중간체 및 부산물을 포함할 수 있다. 본 발명에 따라, PPML은 도 1 및 2에 예시된 바와 같은 방법에 의해 정제되며, 여기서 동일 식별번호는 동일 성분 또는 스트림을 나타낸다. 도 1, 2, 3 및 4에서의 공정 개략도는 본 발명을 제한하는 것으로 여겨지지는 않지만, 본원에 기재된 바와 같은 단계 및 특징을 이용할 수 있는 예시적 시스템을 나타낸다. 간단히, 일부 실시양태에서, PPML을 공비혼합물-형성제와 접촉시켜 방향족 카르복실산 (예를 들어, p-톨루산 및 벤조산)을 PPML로부터 추출한다. 공비혼합물-형성제는 다양한 형태를 취할 수 있으며, 다양한 공급원으로부터 제공될 수 있다. 공비혼합물-형성제는 유리하게는 조질 테레프탈산을 생성하는 파라크실렌의 산화 반응 후에 수득되는 액체 상의 증류에 사용되는 유기 공비첨가제를 포함할 수 있다.
먼저 도 1을 보면, "OR"은 일반적으로 상기에 기술된 바와 같은, 파라크실렌의 산화 반응을 나타낸다. 이러한 반응의 다른 고찰은, 예를 들어 각각 본원에 참조로 포함되는 오카시(Ohkashi) 등의 미국 특허 제5,705,682호; 및 파튼(Parten)의 제6,143,926호 및 제6,150,553호에 제공되어 있다. 스트림 (B)은 산화 반응 동안에 형성된 오버헤드 응축물 뿐만 아니라 산화 반응 및 고체 조질 테레프탈산의 제거 후에 수득되는 액체 및 증기 상을 나타낸다. 이와 같이, 스트림 (B)은 주로 물 및 아세트산을 (액체 및/또는 증기 형태로) 포함한다. 주요 성분은 일반적으로 아세트산 (예를 들어, 약 50 부피% 이상)이고, 스트림의 나머지는 일반적으로 물이지만, 소량 (예를 들어, 약 5% 미만, 약 2% 미만)의 유기 성분 (예를 들어, 메틸 아세테이트)이 또한 스트림 (B)에 존재할 수 있다. 액체 및/또는 증기-함유 스트림 (B)을 증류 칼럼 (30)에서 유기 공비첨가제와 접촉시킨다. 공비첨가제는 다양할 수 있지만, 유리하게는 아세트산 및 물의 혼합 용액의 공비 증류에 적합한 물질이다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 공비첨가제는 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 메틸 부틸 케톤, 클로로벤젠, 에틸 아밀 에테르, 부틸 포르메이트, n-프로필 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 메틸 아세테이트, n-부틸 프로피오네이트, 디이소부틸 프로피오네이트, 프로판올, 물, 또는 이들 또는 다른 공비첨가제 중 임의의 2종 이상의 조합을 포함한다. 칼럼 (30)은, 예를 들어 트레이 또는 충전 칼럼일 수 있다. 물을 아세트산으로부터 분리하는 공비 증류 공정의 일반적인 고찰은, 예를 들어 본원에 참조로 포함되는 파튼 등의 미국 특허 제5,980,696호에 제공되어 있다.
칼럼 (30) 내에서, 유기 공비첨가제를 사용하여 아세트산 및 물을 분리한다. 아세트산-함유 상은 스트림 (G 및 J)으로서 칼럼의 저부로부터 제거할 수 있다. 전형적으로, 스트림 (G)은 약 95% 아세트산 및 약 5% 물을 포함하고, 유의한 양의 공비첨가제를 함유하지 않는다. 스트림 (G)은 리보일러 (60)를 통해 칼럼 (30)으로 재순환시킨다. 전형적으로, 스트림 (J)은 또한 약 95% 아세트산을 포함하고, 이 스트림을 산화 공정 (OR)으로 재순환시킨다. 스트림 (J)은, 일부 실시양태에서, 산화 공정 (OR)에서 또한 재사용될 수 있는 카르복실산 (예를 들어, p-톨루산, 벤조산 등)을 추가로 함유할 수 있다.
칼럼 (30) 내에서 생성되는 증기 상은 일반적으로 유기 공비첨가제, 뿐만 아니라 물 및 메틸 아세테이트를 포함한다. 메틸 아세테이트는, 일부 실시양태에서 칼럼 (30) 내에서 공비 분리를 방해할 수 있기 때문에, 유리하게는 칼럼 (30)으로부터 제거한다. 증기 상은 스트림 (C)으로서 증류 칼럼에서 제거할 수 있다. 이 스트림은 응축기 (40) 내에서 응축되어 응축물 스트림 (D)을 제공할 수 있다. 응축물 스트림 (D)은 일반적으로 유기 공비첨가제를 포함하고 추가로 물을 포함할 수 있으며, 물은 혼합물에서 제거하거나 응축물 스트림 (D)의 성분으로서 유지할 수 있다. 응축물 스트림 (D)의 온도는 달라질 수 있지만; 예시적 실시양태에서, 스트림 (D)은 약 60℃ 내지 약 100℃, 예컨대 약 70℃ 내지 약 90℃, 약 75℃ 내지 약 82℃ (예를 들어, 특정 실시양태에서는 약 78℃ 또는 약 80℃)이다. 응축물의 온도는 응축물 스트림 (D)의 구성 (예를 들어, 사용된 특정 공비첨가제)에 따라 다소 달라질 것이라는 점에 주목한다.
본 발명의 특정 실시양태에 따라, PPML 스트림 (A)을 혼합기 (10)에서 스트림 (D)과 접촉시킨다. 스트림 (A) 대 스트림 (D)의 중량비는 달라질 수 있으며, 원하는 경우에 다른 성분을 혼합기에 첨가할 수 있다 (예를 들어, 추가 공비첨가제 또는 물). 특정 실시양태에서, 스트림 (D) 대 스트림 (A)의 비는 약 1:1 내지 약 5:1 (예를 들어, 약 1.7:1 내지 약 2.1:1)이다. 혼합기 (10)의 특성은 다양할 수 있으며; 특정 실시양태에서는 추출 칼럼, 정적 혼합기, 동적 혼합기 (예를 들어, 교반 혼합기), 펌프 또는 쉐이커를 포함할 수 있다.
스트림 (A) 및 스트림 (D)의 생성된 혼합물은 혼합 스트림 (E)으로서 혼합기 (10)를 빠져나와 디캔터 (20) 내로 통과한다. 디캔터는 수성 스트림 (K)으로부터 유기 (예를 들어, 공비첨가제-풍부) 스트림 (F)의 분리를 제공할 수 있는 임의의 구성요소일 수 있다. 본 개시내용에 따른 특정의 유리한 실시양태에서, 단일 디캔터를 사용할 수 있는데, 이는 시스템의 자본비를 감소시키고 공비첨가제의 가수분해의 정도를 감소시킬 수 있다. 특정 실시양태에서, 본래 PPML 스트림 (A)에 존재하는 특정 유기 불순물 (예를 들어, p-톨루산, 벤조산 등)을 유기 상으로 추출하여, 유기 스트림 (F)에 의해 제거한다. 특정 실시양태에서, 메틸 아세테이트 (본래 증류 칼럼 (30)으로부터의 스트림 (C)에 존재함)를 수성 스트림 (K)으로 분배시킨다.
유기 스트림 (F)은 증류 칼럼 (30)으로 보내진다. 도면은 증류 칼럼의 중간에서 스트림 (F)의 진입을 나타내지만, 이는 제한적인 것으로 의도되지 않으며; 스트림 (F)은 증류 칼럼의 상부, 중간부 또는 저부에서, 또는 임의의 사이의 단계에서 칼럼으로 진입할 수 있다. 스트림 (F)에 의한 특정 유기 성분의 진입으로, 증류 칼럼 (30)을 떠나온 스트림 (C 및 J)의 구성에 영향을 줄 수 있다는 점에 주목한다. 일반적으로, 일부 실시양태에서, 스트림 (F)에 의해 증류 칼럼으로 진입하는 유기 성분의 대부분은 아세트산 상에서 보유되고, 스트림 (J)에 의해 칼럼 (30)으로부터 제거된다.
수성 스트림 (K)은 물이 공정 내에서 (예를 들어, CTA의 정제에서) 재사용되거나, 다른 목적을 위해 재순환되거나, 폐수로서 폐기될 수 있도록 처리될 수 있다. 일부 실시양태에서, 수성 스트림 (K)에 존재할 수 있는 바람직하지 않은 메틸 아세테이트는, 특정 실시양태에서, 임의의 잔류 유기 물질을 스트립핑 제거하도록 설계된 회수 칼럼 (70)을 통해 수성 상 (K)을 통과시킴으로써 PPML 추출의 수성 상으로부터 스트립핑될 수 있다. 소량의 유기 상 (예를 들어, 유기 공비첨가제 포함)이 또한 스트림 (K)에 존재할 수 있으며, 일부 실시양태에서는 이러한 잔류 유기 물질이 또한 회수 칼럼 (70)에 의해 제거될 수 있다는 점에 주목한다. 일반적으로, 일부 실시양태에서, 수성 상으로부터의 유기 물질의 스트립핑은 수성 상 스트림 (K)을 칼럼 (70)에 진입하는 스트림 (M)으로서 도시된 증기와 접촉시키는 것에 의해 달성된다. 대안적으로, 스트림 (M) 대신에 칼럼 (70) 상의 리보일러를 사용할 수 있다. 유기 성분을 효과적으로 스트립핑하기 위해, 처리할 스트림은 일반적으로 약 40℃ 내지 약 140℃, 예컨대 60℃ 내지 100℃, 예를 들어 약 95℃로 가열해야 한다. 세정된 물은 스트림 (L)에 의해 칼럼, 예를 들어 그의 저부를 빠져나올 수 있다. 이 수성 상의 전부 또는 일부는, 일부 실시양태에서 재사용될 수 있다 (예를 들어, 바로 CTA 정제 단계로 재순환되거나 또는 추가 처리 후에 재순환됨). 회수 칼럼 (70)은, 증기 퍼지 및 액체 생성물을 사용하여 환류액을 칼럼의 상부로 반환하는 응축기 (50)를 추가로 구비할 수 있다.
본 발명에 따라, 특정 경제적 이점은 스트림 (A)의 도 1의 시스템으로의 진입 전에 PPML의 냉각 및 여과에 의해 달성된다. 특정의 추가의 구성요소를 포함하는 본 발명에 따른 한 예시적 시스템을 도 2에 도시한다. 본 발명을 도 2에 따라 기재할 것이지만; 본 발명은 도 2의 구체적 구성요소를 포함한 시스템으로 제한되지는 않는다는 점에 주목한다. 시스템은 본원에서 확인되고 기술된 발명의 개념으로부터 여전히 이익을 얻으면서, 도 2에서 나타낸 것보다 많거나 적은 요소를 포함할 수 있다. 따라서, 본원에 논의된 바와 같은 시스템에 대한 개선책 중 하나 또는 둘 이상의 임의의 조합은 단일 시스템에서 실현될 수 있으며, 본 개시내용에 의해 포괄될 것이다.
구체적으로 도 2를 보면, 본 발명의 시스템 및 방법에서, 스트림 (A)의 추출은 유익하게는 이전에 가장 효율적인 것으로 여겨지는 것보다 낮은 온도에서 수행한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서는, 스트림 (A)을 스트림 (D)과 조합하여 혼합물의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮은 온도를 갖는 혼합물을 형성하는 것이 유익하다. 혼합물의 온도는 달라질 수 있으며, 특정 실시양태에서는 혼합물의 공비 온도보다 적어도 약 25℃ 또는 적어도 약 30℃ 낮을 수 있다. 이 온도는, 예를 들어 스트림 (A) 또는 스트림 (D)을 이들 스트림을 조합하기 전에 냉각시킴으로써 달성될 수 있다.
특정 실시양태에서, 혼합기 (10)에 진입하는 스트림 (A)이 스트림 (D)의 온도보다 현저하게 낮은 온도에 있는 것이 유리하다. PTA의 정제 후에 PTA 및 PPML의 추출 및 분리를 일반적으로 승온에서 수행하는 것을 고려하여, 이러한 실시양태에서 PPML은 전형적으로 PTA의 회수 후에 냉각시켜야 한다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 스트림 (A)은 스트림 (D)의 온도보다 적어도 약 20℃ 낮은 (예를 들어, 적어도 약 30℃ 낮은) 온도에 있다. 특정 실시양태에서, 스트림 (A)의 온도는 약 45℃ 내지 약 70℃, 약 48℃ 내지 약 65℃, 또는 약 50℃ 내지 약 60℃이다. 일부 실시양태에서, 스트림 (A)의 온도는 약 65℃ 미만, 약 60℃ 미만, 약 55℃ 미만, 약 50℃ 미만, 또는 약 45℃ 미만이다.
(스트림 (A) 또는 (D)의) 냉각 방법은 달라질 수 있으며; 예를 들어, 특정 실시양태에서, 스트림은 냉각수 (예를 들어, 약 75℃ 미만의 온도의 물)와의 열 교환에 의해 냉각시킬 수 있다. 방법이 스트림 (A)을 냉각시키는 것을 포함하는 경우, 냉각된 스트림 (A)을 유리하게는 혼합기 (10)에서 공비혼합물-형성제와 접촉시키기 전에 여과한다. 이 여과 공정은, 일부 실시양태에서, PTA 제조 공정으로 재순환시킬 수 있는 고형물을 제공할 수 있다. 특정 실시양태에서, 이 여과 단계는, 예를 들어 증류 칼럼 및/또는 열 교환기의 파울링을 감소시킴으로써 시스템의 증가된 효율을 유발할 수 있다.
본 발명에 따라 (10)에서의 혼합물의 감도된 온도를 고려하여, PPML의 추출은 일반적으로 요구되는 온도보다 낮은 온도에서 수행할 수 있다. 그 결과, 공비첨가제의 가수분해의 속도가 유리하게 감소하고 공비첨가제 중 물의 용해도도 감소하며, 이는 리보일러 (60)의 열 요건에서의 감소로 이어질 수 있다. 또한, 추출을 감소된 온도에서 수행하기 때문에, 특정 실시양태에서, 액체/액체 계면에서의 고형물 침전 또는 형성의 가능성은 계면의 온도가 포화 수성 상의 온도보다 높은 것을 확보함으로써 감소된다.
(10)에서의 혼합물의 더 낮은 온도 및 그에 따른 혼합 스트림 (E)의 더 낮은 온도로 인해, 디캔터 (20)는 본 발명에 따라, 전형적으로 요구되는 온도보다 더 낮은 온도에서 작동할 수 있다. 따라서, 특정 실시양태에서, 유기 스트림 (F) 및 수성 스트림 (K)은 둘 다 전형적으로 관찰되는 온도보다 낮은 온도에 있다.
상기 이외에도, 추가의 경제적 이점은 특정 실시양태에서 하나 이상의 열 교환기를 시스템에서 제공함으로써 제공될 수 있다. 예를 들어, 특정 경제적 효율은 열 교환기 (25)에 의해 도입된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 칼럼 (30)을 떠나온 고온 아세트산 스트림 (J1)은 다시 산화 반응 내로 통과시키기 전에 열 교환기 (25)를 통해 통과시킨다. 디캔터 (20)를 빠져나온 유기 스트림 (F1)을 또한 열 교환기 (25)를 통해 통과시켜, 아세트산 스트림 (J1)으로부터의 열이 칼럼 (30)으로 진입하기 전에 유기 스트림 (F1)으로 전달되도록 한다. 이와 같이, 유기 스트림 (F2)은 디캔터 (20)를 빠져나올 때의 온도에 비해 증가된 온도에서 칼럼 (30)에 진입한다.
또 다른 예에서, 추가의 경제적 효율은 특정 실시양태에서 열 교환기 (65)의 도입에 의해 제공될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 회수 칼럼 (70)을 빠져나온 가열된 유출수 (L1)는, 디캔터 (20)를 빠져나온 수성 스트림 (K1)과의 열 교환 관계에서 열 교환기 (65)를 통해 통과할 수 있다. 이와 같이 열 교환기 (65)를 빠져나온 수성 스트림 (K2)은 현저하게 증가된 온도에서 칼럼 (70)으로 전달될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 스트림 (K2)의 온도는 달라질 수 있어 스트림 (K2)이 수성 액체 및/또는 증기 상을 포함할 수 있다. 증가된 온도에서의 스트림 (K2)의 제공은 유기 성분을 효과적으로 스트립핑하도록 칼럼 (70)으로 도입되어야 하는 (스트림 (M)에 의한) 증기의 양을 현저하게 감소시킬 수 있다는 점에서 유익하다.
놀랍게도, 본 발명의 특정 측면에서 PPML의 추출의 감소된 온도 (이는 PPML 및 공비혼합물-형성제의 혼합물의 공비 온도보다 훨씬 낮은 온도임)는, 응축물 스트림 (D)의 온도에 필적하는 온도에서 PPML을 시스템 내로 가져오는 공정에 비해 전체 열 에너지 요건에서의 감소를 제공한다. 이러한 감소는 도 2에 나타낸 바와 같이, 열 통합을 이용한 실시양태에서 증진될 수 있다.
예를 들어, 스트림 (A)이 50℃의 온도에서 진입하는 도 2에 따른 한 실시양태에서, 리보일러 듀티는 일반적으로 스트림 (A)이 70℃의 온도에서 진입하는 유사한 공정보다 적다 (1 MM ktA (1,000,000 톤/년) PTA 플랜트에 대해 대략 2 메가와트 적음). 또한, 냉각되고 여과된 스트림 (A)을 제공하기 위한 PPML 스트림의 초기 냉각 및 여과가 PPML 스트림을 여과 전에 냉각시키지 않는 경우보다 더 많은 양의 고형물의 스트림으로부터의 단리를 유발하기 때문에, 방향족 카르복실산의 회수는 이러한 실시양태에 따라 증가될 수 있다. 이론에 의해 제한하려는 것은 아니지만, PPML 중의특정 화합물의 용해도는 감소된 온도에서 감소되며, 이러한 감소된 용해도는 단리된 고형물의 증가를 설명할 수 있는 것으로 여겨진다. 이러한 이점은 하기 실험적 고찰에 제공된 실시예에서 보다 자명하다.
특정의 추가의 구성요소를 포함하는 본 발명에 따른 대안적인 예시적 개량 시스템을 도 3 및 4에 도시한다. 본 발명의 이러한 대안적 실시양태를 도 3 및 4에 따라 기재할 것이지만; 본 발명은 도 3 및 4의 구체적 구성요소를 포함하는 시스템으로 제한되지는 않는다는 점에 주목한다. 시스템은 본원에서 확인되고 기재된 본 발명의 개념으로부터 여전히 이익을 얻으면서, 도 3 및 4에 나타낸 것보다 많거나 적은 요소를 포함할 수 있다. 따라서, 본원에 논의된 바와 같은 시스템에 대한 개선책 중 하나 또는 둘 이상의 임의의 조합은 단일 시스템에서 실현될 수 있으며, 본 개시내용에 의해 포괄될 것이다.
구체적으로 도 3 및 4를 보면, 본 발명의 시스템 및 방법에서, 스트림 (A)의 추출은 유익하게는 이전에 가장 효율적인 것으로 여겨졌던 온도보다 낮은 온도에서 수행한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 스트림 (A)을 스트림 (D2)과 조합하여 혼합물의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮은 온도를 갖는 혼합물을 형성하는 것이 유익하다. 혼합물의 온도는 달라질 수 있으며, 특정 실시양태에서는 혼합물의 공비 온도보다 적어도 약 25℃ 또는 적어도 약 30℃ 낮을 수 있다. 이 온도는, 예를 들어 스트림 (A) 또는 스트림 (D2)을 조합하기 전에 냉각시킴으로써 달성될 수 있다.
특정 실시양태에서, 스트림 (D1)을 스트림 (A)과 혼합하기 전에 디캔터 (20a)로 공급한다. 디캔터 (20a)는 수성 스트림 (K3)으로부터 유기 (예를 들어, 공비첨가제-풍부) 스트림 (D2)의 분리를 제공할 수 있는 임의의 구성요소일 수 있다. PPML 스트림 (A)을 혼합기 (10)에서 스트림 (D2)과 접촉시킨다. 스트림 (A) 및 스트림 (D2)의 생성된 혼합물은 혼합 스트림 (E)으로서 혼합기 (10)를 빠져나와 디캔터 (20b) 내로 통과한다. 디캔터 (20b)는 수성 스트림 (K1)으로부터 유기 (예를 들어, 공비첨가제-풍부) 스트림 (F1)의 분리를 제공할 수 있는 임의의 구성요소일 수 있다. 특정 실시양태에서는 (K3) 및 (K1)을 조합하여 통상의 수성 스트림 (K4)을 형성할 수 있다. 특정 실시양태에서, 본래 PPML 스트림 (A)에 존재하는 특정 유기 불순물 (예를 들어, p-톨루산, 벤조산 등)을 유기 상으로 추출하여, 유기 스트림 (F1)에 의해 제거한다. 본 발명의 다른 실시양태와 같이, 혼합기 (10)에 진입하는 스트림 (A)이 스트림 (D2)의 온도보다 현저하게 낮은 온도에 있는 것이 유리하다. PTA의 정제 후에 PTA 및 PPML의 추출 및 분리를 일반적으로 승온에서 수행하는 것을 고려하여, 이러한 실시양태에서 PPML은 전형적으로 PTA의 회수 후에 냉각시켜야 한다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 스트림 (A)은 스트림 (D2)의 온도보다 적어도 약 20℃ 낮은 (예를 들어, 적어도 약 30℃ 낮은) 온도에 있다. 특정 실시양태에서, 스트림 (A)의 온도는 약 45℃ 내지 약 70℃, 약 48℃ 내지 약 65℃, 또는 약 50℃ 내지 약 60℃이다. 일부 실시양태에서, 스트림 (A)의 온도는 약 65℃ 미만, 약 60℃ 미만, 약 55℃ 미만, 약 50℃ 미만, 또는 약 45℃ 미만이다.
(스트림 (A) 또는 (D2)의) 냉각 방법은 달라질 수 있으며; 예를 들어, 특정 실시양태에서, 스트림은 냉각수 (예를 들어, 약 75℃ 미만의 온도의 물)와의 열 교환에 의해 냉각시킬 수 있다. 방법이 스트림 (A)을 냉각시키는 것을 포함하는 경우, 냉각된 스트림 (A)을 유리하게는 혼합기 (10)에서 공비혼합물-형성제와 접촉시키기 전에 여과한다. 이 여과 공정은, 일부 실시양태에서, PTA 제조 공정으로 재순환시킬 수 있는 고형물을 제공할 수 있다. 특정 실시양태에서, 이 여과 단계는, 예를 들어 증류 칼럼 및/또는 열 교환기의 파울링을 감소시킴으로써 시스템의 증가된 효율을 유발할 수 있다.
본 발명에 따라 (10)에서의 혼합물의 감소된 온도를 고려하여, PPML의 추출은 일반적으로 요구되는 온도보다 낮은 온도에서 수행할 수 있다. 그 결과, 공비첨가제의 가수분해의 속도가 유리하게 감소하고 공비첨가제 중 물의 용해도도 감소하며, 이는 리보일러 (60)의 열 요건에서의 감소로 이어질 수 있다. 또한, 추출을 감소된 온도에서 수행하기 때문에, 특정 실시양태에서, 액체/액체 계면에서의 고형물 침전 또는 형성의 가능성은 계면의 온도가 포화 수성 상의 온도보다 높은 것을 확보함으로써 감소된다.
(10)에서의 혼합물의 더 낮은 온도 및 그에 따른 혼합 스트림 (E)의 더 낮은 온도로 인해, 디캔터 (20b)는 본 발명에 따라, 전형적으로 요구되는 온도보다 더 낮은 온도에서 작동할 수 있다. 따라서, 특정 실시양태에서, 유기 스트림 (F1) 및 수성 스트림 (K1)은 둘 다 전형적으로 관찰되는 온도보다 낮은 온도에 있다.
상기 이외에도, 추가의 경제적 이점은 특정 실시양태에서 하나 이상의 열 교환기를 시스템에서 제공함으로써 제공될 수 있다. 예를 들어, 특정 경제적 효율은 열 교환기 (25)에 의해 도입된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 칼럼 (30)을 떠나온 고온 아세트산 스트림 (J1)은 다시 산화 반응 내로 통과시키기 전에 열 교환기 (25)를 통해 통과시킨다. 디캔터 (20b)를 빠져나온 유기 스트림 (F1)을 또한 열 교환기 (25)를 통해 통과시켜, 아세트산 스트림 (J1)으로부터의 열이 칼럼 (30)으로 진입하기 전에 유기 스트림 (F1)으로 전달되도록 한다. 이와 같이, 유기 스트림 (F2)은 디캔터 (20)를 빠져나올 때의 온도에 비해 증가된 온도에서 칼럼 (30)에 진입한다.
또 다른 예에서, 추가의 경제적 효율은 특정 실시양태에서 열 교환기 (65)의 도입에 의해 제공될 수 있다. 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 회수 칼럼 (70)을 빠져나온 가열된 유출수 (L1)는 수성 스트림 중 하나, 바람직하게는 조합된 수성 스트림 (K4)과의 열 교환 관계에서 열 교환기 (65)를 통해 통과할 수 있다. 이와 같이 열 교환기 (65)를 빠져나온 수성 스트림 (K2)은 현저하게 증가된 온도에서 칼럼 (70)으로 전달될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 스트림 (K2)의 온도는 달라질 수 있어 스트림 (K2)이 수성 액체 및/또는 증기 상을 포함할 수 있다. 증가된 온도에서의 스트림 (K2)의 제공은 유기 성분을 효과적으로 스트립핑하도록 칼럼 (70)으로 도입되어야 하는 (스트림 (M)에 의함) 증기의 양을 현저하게 감소시킬 수 있다는 점에서 유익하다.
상기 시스템은 또한 수성 스트림 처리를 포함할 수 있으며 (도 5), 따라서 생성된 수성 스트림 (L2)을 다시 PTA 플랜트로 재순환시킬 수 있다 (예를 들어, 그 전문이 본원에 참조로 포함되는 미국 출원 제61/825,135호 참조). 스트림 (L2)은, PTA 플랜트로의 재순환 전에 제거되어야 하는, 가용성 유기 산 및 금속 염, 뿐만 아니라 현탁된 유기 산 고형물을 함유한다. 용해된 산의 높은 농도 때문에, 특히, 스트림 (L2)의 순수 역삼투는 실현가능하지 않다. 따라서, 통상의 RO 공정을 사용하여 수성 스트림을 처리할 수 있도록 스트림 (L2)에 대한 예비-RO 공정 단계가 필요하다.
여기서, 스트림 (L2)은 중화장치 (100)에 진입하며, 여기서 스트림을 알칼리와 접촉시켜 pH 조정된 스트림을 형성하고, 가용성 금속 염을 불용성 화합물로 전환시키고, 가용성 및 불용성 유기 산 둘 다를 상응하는 산 염으로 전환시킨다. 알칼리는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산칼슘, 및 그의 혼합물일 수 있다. 용해 및 현탁된 카르복실산 (예를 들어, 아세트산, 테레프탈산, CBA, p-톨루산, 벤조산)은 그의 각각의 염으로 전환된다. 예를 들어, 수산화나트륨을 알칼리로서 사용한 경우, 아세트산은 아세트산나트륨으로 전환된다. 용해된 금속 (예를 들어, 코발트, 망간)은 금속 수산화물로 전환되고, 수성 스트림 내로 침전된다. 알칼리의 농도는 500 내지 2000 ppm의 알칼리 농도에 도달하기에 충분하도록 충분해야 한다. 중화장치 (100)는 스트림 (L2)과 알칼리 사이의 충분한 접촉을 유발하는 임의의 장치일 수 있다. 예를 들어, 역류 세척기, 중력식 공급 디캔터 (예를 들어, 여기서 (L2)는 알칼리 용액을 통해 수직으로 통과함), 정적 혼합기, 스파저를 사용할 수 있다.
이어서, pH 조정된 스트림을 한외여과 유닛을 비롯한 여과 유닛 (120)을 통과시켜, 불용성 금속 화합물 및 남아있는 불용성 성분을 제거한다. 여과 유닛에 통과시키기 전에, 스트림을 임의로 보유 탱크 (110) 내에서 보유할 수 있다. 바람직한 한외여과 유닛은 약 0.1 마이크로미터의 세공 크기를 갖는 하나 이상의 한외여과 막 (예를 들어, KMS HFMTM-180)을 함유한다. 한외여과된 스트림은 처리된 스트림에서 약 0.05 ppm 미만의 용해된 금속 (예를 들어, 코발트 및 망간)을 함유한다. 한외여과된 스트림은 하나 이상의 역삼투 유닛 (130)을 통과시켜, 유기 염을 제거하고, pH 균형을 유지한다. 제2 RO 유닛 (140)을 사용하여 스트림을 더 세정할 수 있다. RO 유닛을 빠져나온 탈염수 스트림을 PTA 플랜트 전반에 걸쳐 다른 공정에서 사용할 수 있다. 이러한 공정은 조질 테레프탈산 결정화, 결정수 세척, 테레프탈산 정제, 용매 회수, 증류, 분리 및 증기 생성을 포함한다. 또한, 탈염수 스트림은 폐수 처리 플랜트에서 하류 가공을 위해 표준 폐수 처리 스트림으로 도입될 수 있다.
<실험>
본원에 제공된 실험 데이터는 도 1 및 2에 의해 나타낸 실시양태에 근거한다. 이들 실시양태에 근거한 컴퓨터 모델링 데이터를 제공한다. 모든 실시예에서, 필요한 온도는 공비첨가제로서의 n-프로필 아세테이트의 사용에 근거한다.
실시예 1: 70℃에서의 PPML; 적용된 열 통합 없음
70℃의 온도에 있는 스트림 (A)을 78℃의 온도에 있는 응축물 (D)과 접촉시킨 도 1과 관련해서 본원에 기술된 바와 같은 추출 방법을 조사하였다. 혼합 후, 유기 스트림 및 수성 스트림을 따라 부었다. 유기 스트림 (F)은 74℃의 온도에 있었고 증류 칼럼 (30)으로 환류시켰다. 수성 스트림 (K)은 74℃의 온도에 있었고 바로 칼럼 (70)으로 공급하였다. 증기 스트림 (M)을 칼럼으로 공급하여 수성 스트림으로부터의 유기 성분의 스트립핑을 확보하였다.
실시예 2: 70℃에서의 PPML; 열 통합의 적용
70℃의 온도에 있는 스트림 (A)을 78℃의 온도에 있는 응축물 (D)과 접촉시킨 도 2와 관련해서 본원에 기술된 바와 같은 추출 방법을 조사하였다. 혼합 후, 유기 스트림 및 수성 스트림을 따라 부었다. 유기 스트림 (F1)은 74℃의 온도에 있었고 119℃의 온도에 있는, 아세트산 스트림 (J1)과의 열 교환 관계에서 열 교환기 (25)를 통해 통과하였다. 열 교환기 (25)를 빠져나온 가열된 유기 스트림 (F2)은 증류 칼럼 (30) 내에서의 재사용을 위해 78℃의 바람직한 온도를 달성하도록 충분히 가열하였다. 수성 스트림 (K1)은 74℃의 온도에 있었고 회수 칼럼 (70)을 빠져나온 고온수 스트림 (L1) (약 105℃의 온도에 있음)과의 열 교환 관계에서 열 교환기 (65)를 통해 통과시키는 것에 의해 (예를 들어, 95℃로) 가열하였다. 열 교환기를 빠져나온 가열된 수성 스트림 (K2)은 이와 같이 칼럼 (70) 내에서의 유기 성분의 스트립핑, 그에 따른 증기 스트림 (M)에 의해 요구되는 듀티의 감소를 가능하게 하도록 충분히 가열하였다. 열 교환기 (65)의 저온 단부를 빠져나온 폐수 스트림 (L2)은 동시에 83℃의 온도로 냉각시켰다.
실시예 3: 50℃에서의 PPML; 열 통합의 적용
스트림 (A)을 50℃의 온도에서 혼합기 (10)에 제공한 점을 제외하고 상기 실시예 2에 기술된 조건 하에 추출 방법을 조사하였다. 이 감소된 온도 때문에, 유기 스트림 (F1) 및 수성 스트림 (K1)은 각각 65℃의 온도에서 디캔터 (20)를 떠났다. 다시, 유기 스트림 (F1)의 열 교환기 (25)의 통과는 증류 칼럼 (30) 내에서의 재사용을 위해 요구되는 온도 (즉, 약 78℃)에서 가열된 유기 스트림 (F2)을 제공하였다. 마찬가지로, 수성 스트림 (K1)의 열 교환기 (65)의 통과는 칼럼 (70) 내에서의 유기 성분의 경제적 스트립핑 및 그에 따른 증기 스트림 (M)에 의해 요구되는 듀티의 감소를 가능하게 하기에 충분한 온도에서 가열된 수성 스트림 (K2)을 제공하였다.
실시예 1-3으로부터의 모델링 결과는 하기 제공된 표에 요약되어 있다. 아스펜 플러스(Aspen Plus) 2006.5 모델링 소프트웨어를 사용하여 모델링을 수행하였다. 모델링 데이터는 다음의 가정에 근거하였다: 시스템은 140 te/h PTA 플랜트 내에서 사용하고, 생성되는 증기의 값은 과잉 증기를 사용을 위해 (예를 들어, 전기를 생성하는 증기 터빈으로) 내보낼 수 있다는 가정에 근거하고, $100/MWh의 전기 요금을 얻을 수 있다. 열 교환기 (25)는 명시된 10℃의 최소 온도 접근으로, 간편법을 사용하여 히트엑스(HeatX) 블록으로 모델링하였다. 열 교환기 (65)는 명시된 8℃의 최소 온도 접근으로, 간편법을 사용하여 히트엑스 블록으로 모델링하였다. 리보일러 (60)에 대한 증기는 122.5 kWe/Te의 증기를 생성할 수 있는 한편, 칼럼 (70)에 대한 더 낮은 압력 증기는 100.2 kW/Te의 증기를 생성할 수 있는 것으로 평가되었다. 총 증류 면적 에너지 비용은 리보일러 (60) 및 칼럼 (70)에서 요구되는 증기의 값을 나타낸다.
모델링 데이터는 실시예 3에 대한 리보일러 듀티가 실시예 1 및 2 둘 다에 비해 현저하게 감소하였음을 보여준다. 이론에 의해 제한되는 것으로 여기지지 않지만, 이 놀라운 결과는 조성이 디캔터의 감소된 온도로 인해 실시예 3의 스트림에서 다르기 때문에 있을 수 있는 것으로 여겨진다. 각각의 실시예 2 및 3에서 칼럼 (70)에서 요구되는 증기의 흐름은 열 회수의 포함이 없는 실시예인, 실시예 1에 의해 요구되는 것보다 훨씬 적었다. 마찬가지로, 실시예 2 및 3에서 열 회수의 포함은 실시예 1에 비해 총 에너지 비용에서의 상당한 감소를 보여주었다. 또한, 실시예 3에서 낮아진 PPML 진입 온도의 효과에서의 추가는, 실시예 2와 비교하더라도, 총 에너지 비용에서의 더 상당한 감소를 제공하였다.
상술한 설명에 제시된 교시내용의 이점을 갖는 본 발명의 다수의 변형 및 다른 실시양태는 이 발명이 속하는 기술분야의 숙련된 자에게 생각날 것이다. 따라서, 본 발명은 개시된 구체적 실시양태로 제한되지는 않는 것이고 그 변형 및 다른 실시양태는 첨부한 청구범위의 범주 내에 포함되는 것으로 여겨지는 것으로 이해해야 한다. 구체적 용어가 본원에서 사용되지만, 이들은 일반적이고 설명적인 의미로만 사용되고 제한하기 위한 것은 아니다.
Claims (31)
- 순수 테레프탈산 (PTA) 제조 동안에 형성된 순수 플랜트 모액 (PPML)의 추출 방법이며,
PPML을 유기 공비첨가제를 포함한 용액과 조합하여 혼합물을 형성하며, 여기서 PPML의 온도는 유기 공비첨가제를 포함한 용액의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮고;
혼합물을 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 유기 스트림 및 수성 스트림으로 분리하고;
증류 칼럼으로부터의 유출물과의 열 교환에 의해 유기 스트림을 가열하여 가열된 유기 스트림을 형성하고;
회수 칼럼으로부터의 유출물과의 열 교환에 의해 수성 스트림을 가열하여 가열된 수성 스트림을 형성하고;
가열된 유기 스트림을 증류 칼럼으로 공급하고;
가열된 수성 스트림의 적어도 한 부분을 회수 칼럼으로 공급하는 것을 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 가열된 수성 스트림의 제2 부분을 증류 칼럼으로 공급하는 것을 추가로 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 유기 공비첨가제가 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 메틸 부틸 케톤, 클로로벤젠, 에틸 아밀 에테르, 부틸 포르메이트, n-프로필 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 메틸 아세테이트, n-부틸 프로피오네이트, 이소부틸 프로피오네이트, 프로판올, 물 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
- 제1항에 있어서, PPML의 온도가 유기 공비첨가제를 포함한 용액의 공비 온도보다 적어도 약 25℃ 낮은 것인 방법.
- 제1항에 있어서, PPML의 온도가 약 60℃ 미만인 방법.
- 제1항에 있어서, PPML의 온도가 약 50℃ 미만인 방법.
- 제1항에 있어서, 조합 단계 전에, PPML 스트림을 냉각시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
- 제7항에 있어서, 냉각 후 및 조합 단계 전에, PPML 스트림을 여과하여 그로부터 고형물 분획을 회수하는 것을 추가로 포함하는 방법.
- 제8항에 있어서, 회수된 고형물 분획을 PTA 제조로 보내는 것을 추가로 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 잔류 방향족 카르복실산을 증류 칼럼에서 아세트산으로 추출하고, 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 아세트산을 증류 칼럼으로부터 제거하고, 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 아세트산을 PTA 제조로 보냄으로써 PTA 제조에서의 재사용을 위해 잔류 방향족 카르복실산의 적어도 한 부분을 회수하는 것을 추가로 포함하는 방법.
- 파라페닐렌 화합물을 아세트산 중에서 산화시켜 조질 테레프탈산을 제공하고, 조질 테레프탈산을 정제하여 PTA, 및 물 및 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 순수 플랜트 모액 (PPML)을 제공함으로써 순수 테레프탈산 (PTA)을 제조하는 방법이며,
PPML을 유기 공비첨가제를 포함한 용액과 조합하여 혼합물을 형성하며, 여기서 PPML의 온도는 유기 공비첨가제를 포함한 용액의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮고;
PPML 및 유기 공비첨가제를 포함한 용액의 혼합물을 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 유기 스트림 및 수성 스트림으로 분리하고;
유기 스트림을 제2 증류 칼럼으로 공급하고;
수성 스트림의 적어도 한 부분을 회수 칼럼으로 공급하는 것을 포함하는, 방법. - 제11항에 있어서, PPML의 온도가 유기 공비첨가제를 포함한 용액의 공비 온도보다 적어도 약 25℃ 낮은 것인 방법.
- 제11항에 있어서, PPML의 온도가 약 60℃ 미만인 방법.
- 제11항에 있어서, 혼합물의 온도가 약 50℃ 미만인 방법.
- 제11항에 있어서, 조합 단계 전에, PPML 스트림을 냉각시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
- 제15항에 있어서, 냉각 후 및 조합 단계 전에, PPML 스트림을 여과하여 그로부터 고형물 분획을 회수하는 것을 추가로 포함하는 방법.
- 제16항에 있어서, 회수된 고형물 분획을 PTA 제조로 보내는 것을 추가로 포함하는 방법.
- 제11항에 있어서, 수성 스트림을 회수 칼럼으로 공급하기 전에, 회수 칼럼으로부터의 유출물과의 열 교환에 의해 수성 스트림을 가열하는 것을 추가로 포함하는 방법.
- 제11항에 있어서, 유기 스트림을 증류 칼럼으로 공급하기 전에, 증류 칼럼으로부터의 유출물과의 열 교환에 의해 유기 스트림을 가열하는 것을 추가로 포함하는 방법.
- 순수 테레프탈산 (PTA) 제조 동안에 형성된 순수 플랜트 모액 (PPML)을 추출하기 위한 시스템이며,
PPML을 포함한 스트림을 유기 공비첨가제를 포함한 스트림과 혼합하기에 적합화된 혼합 장치;
PPML의 온도가 유기 공비첨가제를 포함한 스트림의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮은 것을 확보하도록 PPML 스트림을 냉각시키기에 적합화된 냉각 장치 중 적어도 하나;
유기 공비첨가제 및 PPML의 혼합물을 유기 스트림 및 수성 스트림으로 분리하기에 적합화된 분리 장치;
유기 스트림을 수용하고 아세트산-함유 스트림 및 유기 공비첨가제를 포함한 스트림을 배출시키기에 적합화된 공비 증류 칼럼;
아세트산-함유 스트림과의 열 교환에 의해 유기 스트림을 가열하기에 적합화된 열 교환기;
수성 스트림을 수용하고 스트립핑된 수성 스트림을 배출시키기에 적합화된 회수 칼럼; 및
스트립핑된 수성 스트림과의 열 교환에 의해 수성 스트림을 가열하기에 적합화된 열 교환기를 포함하는, 시스템. - 제20항에 있어서, 혼합 장치가 정적 혼합기를 포함하는 것인 시스템.
- 제20항에 있어서, 냉각 장치가 PPML 스트림을 약 65℃ 미만의 온도로 냉각시키기에 적합화된 것인 시스템.
- 제20항에 있어서, PPML 스트림으로부터 고형물 분획을 여과하기에 적합화된 여과 장치를 추가로 포함하는 시스템.
- 순수 테레프탈산 (PTA) 제조 동안에 형성된 순수 플랜트 모액 (PPML)의 추출 방법이며,
PPML을 유기 공비첨가제를 포함한 용액과 조합하여 혼합물의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮은 온도를 갖는 혼합물을 형성하고;
혼합물을 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 유기 스트림 및 수성 스트림으로 분리하고;
증류 칼럼으로부터의 유출물과의 열 교환에 의해 유기 스트림을 가열하여 가열된 유기 스트림을 형성하고;
회수 칼럼으로부터의 유출물과의 열 교환에 의해 수성 스트림을 가열하여 가열된 수성 스트림을 형성하고;
가열된 유기 스트림을 증류 칼럼으로 공급하고;
가열된 수성 스트림의 적어도 한 부분을 회수 칼럼으로 공급하는 것을 포함하는, 방법. - 파라페닐렌 화합물을 아세트산 중에서 산화시켜 조질 테레프탈산을 제공하고, 조질 테레프탈산을 정제하여 PTA, 및 물 및 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 순수 플랜트 모액 (PPML)을 제공함으로써 순수 테레프탈산 (PTA)을 제조하는 방법이며,
PPML을 유기 공비첨가제를 포함한 용액과 조합하여 혼합물의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮은 온도를 갖는 혼합물을 형성하고;
PPML 및 유기 공비첨가제를 포함한 용액의 혼합물을 잔류 방향족 카르복실산을 포함한 유기 스트림 및 수성 스트림으로 분리하고;
유기 스트림을 제2 증류 칼럼으로 공급하고;
수성 스트림의 적어도 한 부분을 회수 칼럼으로 공급하는 것을 포함하는, 방법. - 순수 테레프탈산 (PTA) 제조 동안에 형성된 순수 플랜트 모액 (PPML)을 추출하기 위한 개량 시스템이며,
제1 유기 공비첨가제 스트림을 제1 수성 스트림으로부터 분리하기에 적합화된 제1 분리 장치;
PPML을 포함한 스트림을 제1 유기 공비첨가제 스트림과 혼합하기에 적합화된 혼합 장치;
PPML의 온도가 제1 유기 공비첨가제를 포함한 스트림의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮은 것을 확보하도록 PPML 스트림을 냉각시키기에 적합화된 냉각 장치 중 적어도 하나;
제1 유기 공비첨가제 및 PPML의 혼합물을 제2 유기 스트림 및 제2 수성 스트림으로 분리하기에 적합화된 분리 장치;
제2 유기 스트림을 수용하고 아세트산-함유 스트림 및 제1 유기 공비첨가제를 포함한 스트림을 배출시키기에 적합화된 공비 증류 칼럼;
아세트산-함유 스트림과의 열 교환에 의해 제2 유기 스트림을 가열하기에 적합화된 제1 열 교환기;
제2 수성 스트림을 수용하고 스트립핑된 수성 스트림을 배출시키기에 적합화된 회수 칼럼; 및
스트립핑된 수성 스트림과의 열 교환에 의해 제2 수성 스트림을 가열하기에 적합화된 제2 열 교환기를 포함하는, 시스템. - 순수 테레프탈산 (PTA) 제조 동안에 형성된 순수 플랜트 모액 (PPML)을 추출하기 위한 개량 시스템으로서,
제1 유기 공비첨가제 스트림을 제1 수성 스트림으로부터 분리하기에 적합화된 제1 분리 장치;
PPML을 포함한 스트림을 제1 유기 공비첨가제 스트림과 혼합하기에 적합화된 혼합 장치;
PPML의 온도가 제1 유기 공비첨가제를 포함한 스트림의 공비 온도보다 적어도 약 20℃ 낮은 것을 확보하도록 PPML 스트림을 냉각시키기에 적합화된 냉각 장치 중 적어도 하나;
제1 유기 공비첨가제 및 PPML의 혼합물을 제2 유기 스트림 및 제2 수성 스트림으로 분리하기에 적합화된 분리 장치;
제2 유기 스트림을 수용하고 아세트산-함유 스트림 및 제1 유기 공비첨가제를 포함한 스트림을 배출시키기에 적합화된 공비 증류 칼럼;
제2 유기 스트림을 가열하기에 적합화된 제1 열 교환기;
제2 수성 스트림을 수용하고 스트립핑된 수성 스트림을 배출시키기에 적합화된 회수 칼럼; 및
스트립핑된 수성 스트림과의 열 교환에 의해 제2 수성 스트림을 가열하기에 적합화된 제2 열 교환기를 포함하는, 시스템. - 제26항 또는 제27항에 있어서, 제1 유기 공비첨가제가 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 메틸 부틸 케톤, 클로로벤젠, 에틸 아밀 에테르, 부틸 포르메이트, n-프로필 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 메틸 아세테이트, n-부틸 프로피오네이트, 이소부틸 프로피오네이트, 프로판올, 물 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 시스템.
- 제26항 또는 제27항에 있어서, 냉각 장치가 PPML 스트림을 약 65℃ 미만의 온도로 냉각시키기에 적합화된 것인 시스템.
- 제26항 또는 제27항에 있어서, 혼합 장치가 정적 혼합기를 포함하는 것인 시스템.
- 제26항 또는 제27항에 있어서, 고형물 분획을 PPML 스트림으로부터 여과하기에 적합화된 여과 장치를 추가로 포함하는 시스템.
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