结晶成分的回收方法及结晶成分的回收系统.pdf

本发明提供一种不将滤液或洗涤滤液作为洗涤液循环使用，或者不在结晶成分的再浆化中循环使用，就可以从结晶成分中高效率地除去反应溶剂的、结晶成分的回收方法及结晶成分的回收系统。本发明的结晶成分的回收方法，包括如下工序：向第1旋转过滤机23供给含有反应器50中生成的结晶成分的浆料，在该处在其滤布面上回收作为滤饼层的结晶成分，并将该滤饼层以95wt％醋酸洗涤以从结晶成分主要除去杂质，并供给至再浆化槽24的工序；以及在再浆化槽24内单独供给纯水，从滤饼获得再浆料的工序；以及将再浆料供给至第2旋转过滤机30，在该处在其滤布面上回收作为滤饼层的结晶成分，并将该滤饼层以纯水洗涤以除去醋酸的工序。

1.  一种结晶成分的回收方法，其特征在于，包括如下工序：
第1工序，向第1旋转过滤机供给含有结晶成分及其反应溶剂的浆料，在该处在第1旋转过滤机的滤布面上回收作为滤饼层的所述结晶成分，并将该滤饼层用第1洗涤液洗涤以从所述结晶成分主要除去杂质，并供给至再浆化槽；
第2工序，在所述再浆化槽内单独供给所述反应溶剂的稀释溶剂，由所述滤饼层获得再浆料；以及
第3工序，将所述再浆料供给至第2旋转过滤机，在该处在第2旋转过滤机的滤布面上回收作为滤饼层的所述结晶成分，并将该滤饼层用第2洗涤液洗涤以除去所述反应溶剂，其中，
单独供给所述反应溶剂作为所述第1洗涤液，并将作为所述第2洗涤液使用的与所述稀释溶剂相同的溶剂和所述再浆料的滤液一并回收。

2.  根据权利要求1所述的结晶成分的回收方法，其特征在于，所述第1、第2旋转过滤机分别使用减压型的旋转过滤机。

3.  根据权利要求1所述的结晶成分的回收方法，其特征在于，所述第1旋转过滤机使用加压型的旋转过滤机。

4.  根据权利要求1所述的结晶成分的回收方法，其特征在于，所述第1、第2旋转过滤机分别使用加压型的旋转过滤机。

5.  一种结晶成分的回收系统，其特征在于，该系统具有：
第1旋转过滤机，其接受含有结晶成分及其反应溶剂的浆料并过滤，在旋转鼓的滤布面上回收作为滤饼层的所述结晶成分，并将该滤饼层用第1洗涤液洗涤以除去所述结晶成分中的杂质；
再浆化槽，其向从所述第1旋转过滤机排出的滤饼层加入所述反应溶剂的稀释溶剂，进行再浆化；
向所述再浆化槽内单独供给所述稀释溶剂的装置；以及
第2旋转过滤机，其从所述再浆化槽接受再浆料并过滤，在旋转鼓的滤布面上回收作为滤饼层的所述结晶成分，并将该滤饼层用第2洗涤液洗涤以除去所述反应溶剂，其中，
设有单独供给作为所述第1洗涤液的所述反应溶剂的装置，并设有将作为第2洗涤液使用的与所述稀释溶剂相同的溶剂和所述再浆料的滤液一并回收的装置。

结晶成分的回收方法及结晶成分的回收系统
技术领域
本发明涉及一种结晶成分的回收方法及结晶成分的回收系统，更详细地说，涉及例如可从由化学反应产生的结晶成分中高效率地除去反应溶剂等杂质的结晶成分的回收方法及结晶成分的回收系统。
背景技术
作为已往的这种技术，有专利文件1中记载的高纯度芳香族二羧酸的制造方法及其装置。如图2所示，在该技术中，在氧化反应器1中产生的高纯度芳香族二羧酸(例如，粗制对苯二甲酸)的醋酸浆料经由蒸发结晶罐2A、2B供给至第1转鼓过滤器3，在第1转鼓过滤器3中分离醋酸获得滤饼，并将该滤饼用第1洗涤液洗涤、过滤。然后，将洗涤后的滤饼供给至再浆化槽4，在再浆化槽4中使滤饼再悬浮。接着，将再悬浮浆料从再浆化槽4供给至第2转鼓过滤器5，在第2转鼓过滤器5中分离以水为主体的水系溶剂以获得滤饼，并以纯水作为第2洗涤液洗涤滤饼并过滤，将水洗涤后的滤饼直接输送至后续的粗制对苯二甲酸的精制、分离工序，并将在第2固液分离装置中分离的上述水系溶剂用作第1洗涤液。
在构成第1、第2转鼓过滤器3、5的鼓型滤材3D、5D的内部分别设有洗涤滤液接受皿3F、5F，用这些洗涤滤液接受皿3F、5F回收的洗涤滤液被分别供给至第1、第2洗涤滤液槽6、7。由于第1洗涤滤液槽6的洗涤滤液为第2转鼓过滤器5中以水为主体的水系溶剂，醋酸浓度较低，所以不能直接输回氧化反应器1，必须暂且在脱水蒸馏塔8中回收醋酸。第2洗涤滤液槽7的洗涤滤液将来自第2转鼓过滤器5的滤液与纯水合并供给至再浆化槽4，在再浆化槽4内将来自第1转鼓过滤器3的滤饼进行再浆化，并将粗制对苯二甲酸调节至规定的固体成分浓度。
专利文献1：日本特开平09-295957
发明内容
发明要解决的课题
不过，在专利文献1中记载的高纯度芳香族二羧酸的制造方法及其装置的情况中，当在再浆化槽4内将来自第1转鼓过滤器3的滤饼、即粗制对苯二甲酸进行再浆化时，向第2转鼓过滤器5的滤液和第2洗涤液的洗涤滤液中进一步加入纯水，将再浆化槽4中的滤饼调整到规定的固体成分浓度，但第2转鼓过滤器5的滤液及第2洗涤液的洗涤滤液中含有附着于滤饼的一部分醋酸，由于该醋酸进入再浆化槽4，虽然再浆料液的固体成分浓度为定值，但是液体成分中的醋酸量随洗涤时间而增加，且醋酸浓度逐渐上升。因此，导致在第2转鼓过滤器5中被过滤的滤饼中的醋酸浓度上升，且第2转鼓过滤器5中利用纯水的洗涤效果逐渐降低。进而，由于再浆化槽4的液体成分中的醋酸量增大，导致第2转鼓过滤器5的滤液中的醋酸浓度逐渐上升，因为该滤液作为第1转鼓过滤器3的洗涤液进行再使用，所以第1转鼓过滤器3中的洗涤效果也逐渐下降，产生恶性循环。这样一来，在再浆化槽4与第2转鼓过滤器5之间循环使用第2转鼓过滤器5的滤液和洗涤滤液、并将第2转鼓过滤器5的滤液作为第1转鼓过滤器3的洗涤液再使用期间，再浆料的醋酸浓度逐渐升高，第2转鼓过滤器5中的醋酸洗涤效果逐渐降低，不能发挥本来的洗涤功能。
另外，在固定于第1、第2转鼓过滤器3、5的各鼓型滤材3D、5D内的洗涤滤液接受皿3F、5F中回收第1、第2洗涤液，但由于这些洗涤滤液接受皿3F、5F的各上端部与旋转的鼓型滤材3D、5D的内周面之间难于完全密封，不能准确地防止洗涤滤液从这些部分泄漏，各洗涤滤液有可能混入鼓型滤材3D、5D内的滤液中，使醋酸浓度降低。特别是在第1转鼓过滤器3中，滤液的一部分作为氧化反应的反应溶剂进行再使用，但由于第1转鼓过滤器3的滤液被洗涤滤液稀释，所以不能直接作为反应溶剂再使用。
此外，使用第2转鼓过滤器5的滤液作为第1转鼓过滤器3中的第1洗涤液，但由于该滤液为再悬浮浆料的滤液，醋酸浓度较低，如果不暂且经脱水蒸馏塔8蒸馏醋酸，则不能作为反应溶剂再使用。
本发明为解决上述课题而完成，其目的在于，提供一种不将滤液或洗涤滤液作为洗涤液循环使用，或者不在结晶成分的再浆化中循环使用，就可从结晶成分中高效率地除去反应溶剂的、结晶成分的回收方法及结晶成分的回收系统。
用于解决课题的方法
本发明的结晶成分的回收方法，其特征在于，包括如下工序：第1工序，向第1旋转过滤机供给含有结晶成分及其反应溶剂的浆料，在该处在第1旋转过滤机的滤布面上回收作为滤饼层的所述结晶成分，并将该滤饼层用第1洗涤液洗涤以从所述结晶成分主要除去杂质，并供给至再浆化槽；第2工序，在所述再浆化槽内单独供给所述反应溶剂的稀释溶剂，由所述滤饼层获得再浆料；以及第3工序，将所述再浆料供给至第2旋转过滤机，在该处在第2旋转过滤机的滤布面上回收作为滤饼层的所述结晶成分，并将该滤饼层用第2洗涤液洗涤以除去所述反应溶剂。其中，单独供给作为所述第1洗涤液的所述反应溶剂，并将作为第2洗涤液使用的与所述稀释溶剂相同的溶剂和所述再浆料的滤液一并回收。
另外，本发明的结晶成分的回收方法中，优选所述第1、第2旋转过滤机分别使用减压型的旋转过滤机。另外，本发明的结晶成分的回收方法中，所述第1旋转过滤机更优选使用加压型的旋转过滤机，另外，作为所述第1、第2旋转过滤机，可分别使用加压型的旋转过滤机。
另外，本发明的结晶成分的回收系统，其特征在于，该系统具有：第1旋转过滤机，其接受含有结晶成分及其反应溶剂的浆料并过滤，在旋转鼓的滤布面上回收作为滤饼层的所述结晶成分，并将所述滤饼层用第1洗涤液洗涤以除去所述结晶成分中的杂质；再浆化槽，其向以所述第1旋转过滤机排出的滤饼层加入所述反应溶剂的稀释溶剂，进行再浆化；向所述再浆化槽内单独供给所述稀释溶剂的装置；以及第2旋转过滤机，其从所述再浆化槽接受再浆料并过滤，在旋转鼓的滤布面上回收作为滤饼层的所述结晶成分，并将该滤饼层用第2洗涤液洗涤以除去所述反应溶剂，其中，设有单独供给作为所述第1洗涤液的所述反应溶剂的装置，并设有将作为第2洗涤液使用的与所述稀释溶剂相同的溶剂和所述再浆料的滤液一并回收的装置。
发明效果
根据本发明，可提供一种不将滤液或洗涤滤液作为洗涤液循环使用，或者不在结晶成分的再浆化中循环使用，就可从结晶成分中高效率地除去反应溶剂的、结晶成分的回收方法及结晶成分的回收系统。
附图说明
图1为表示本发明的结晶成分的回收系统的一实施方式的结构图。
图2为表示一例现有的结晶成分的回收系统的结构图。
符号说明
20  结晶成分的回收系统
23  第1旋转过滤机
23B 旋转鼓
24  再浆化槽
25  95wt％醋酸的供给源(供给反应溶剂的装置)
30  第2旋转过滤机
具体实施方式
以下，根据图1所示的实施方式，针对本发明的结晶成分的回收方法及结晶成分的回收系统，对本发明进行说明。在说明本发明的结晶成分的回收方法之前，先对本实施方式的结晶成分的回收系统进行说明。
本实施方式的结晶成分的回收系统用来回收在反应容器内通过化学反应生成的结晶成分而配制于反应器的后段来使用。在本实施方式中，例如以通过对二甲苯的氧化反应生成的对苯二甲酸作为结晶成分进行回收的情况为例进行说明。
本实施方式的结晶成分的回收系统(以下，简称为“结晶回收系统”)20的前段中，例如图1所示，配置了对二甲苯的氧化反应器50。如同图所示，该氧化反应器50包括对二甲苯PXy的供给部50A、重金属催化剂的供给部50B、作为反应溶剂的醋酸溶剂的供给部50C及空气的供给部50D，在规定的温度下，利用吹入醋酸溶剂中的空气通过重金属催化剂氧化对二甲苯，使其生成对苯二甲酸及其副产物。在反应器50内，作为结晶成分的对苯二甲酸的一部分在醋酸溶剂中以结晶析出，作为浆料而存在。该浆料从反应器50供给到本实施方式的结晶回收系统20，在结晶回收系统20中回收仅含少量杂质的粗制对苯二甲酸的结晶。
即，如图1所示，反应器50通过配管P1与附设泵21A、22A的晶析罐21、22依次分别向下流侧连接，通过泵21A、22A向各晶析罐21、22内连续地导入含对苯二甲酸微结晶的浆料，在各晶析罐21、22中冷却浆料使对苯二甲酸在醋酸溶剂中分别析出。并且，后段的晶析罐22的泵22A通过配管P2与第1旋转过滤机23连接，晶析罐22的浆料通过泵22A供给至第1旋转过滤机23。第1旋转过滤机23中，对苯二甲酸以粗制对苯二甲酸进行回收。粗制对苯二甲酸是指含有副产物和微量的重金属催化剂等杂质的对苯二甲酸。
如图1所示，第1旋转过滤机23包括储存由晶析罐22所供给的浆料的储存部23A、下部浸没于储存部23A的浆料面且内部被减压的旋转鼓23B、收容储存部23A和旋转鼓23B且在旋转鼓23B的外侧形成常压空间的壳体23C、将吸滤到旋转鼓23B内的滤液向外部导出的滤液管23D、在铺设于旋转鼓23B外周面的滤布面上喷射第1洗涤液的洗涤喷雾器23E以及由旋转鼓23B的内部向滤布面喷射氮气等惰性气体的气体喷射喷雾器23F。其中，当旋转鼓23B旋转时，在其滤布面上形成粗制对苯二甲酸的滤饼层后，以洗涤喷雾器23E洗涤滤饼层，并最终由气体喷射喷雾器23F吹出氮气将滤饼层从滤布面剥离，并供给至再浆化槽24。
如图1所示，洗涤喷雾器23E与供给源25连接，该供给源25供给与氧化反应中使用的反应溶剂(本实施方式中作为对二甲苯的反应溶剂使用95％的醋酸)实质上相同的溶剂(以下，简称为“95wt％醋酸”)作为第1洗涤液，由洗涤喷雾器23E向旋转鼓23B的滤饼层单独地喷射95wt％醋酸，以该醋酸洗涤滤饼层，所述第1洗涤滤液与旋转鼓23B内的滤液合流。因此，即使洗涤滤液与旋转鼓23B内的滤液合流，醋酸浓度也不降低，可作为反应溶剂进行再使用。另外，滤液管23D与第1气液分离器26连接，第1气液分离器26通过配管P3与反应器50连接。然后，通过附设于第1气液分离器26的泵26A向反应器50供给旋转鼓23B内的滤液，反应器50中该滤液作为反应溶剂进行再使用。
另外，如图1所示，第1气液分离器26通过真空泵28和气体冷却器28A与壳体23C连接，通过真空泵28将在第1气液分离器26内被分离的氮气抽吸、压缩，进一步在气体冷却器28A中进行冷却，并返回壳体23C内以维持壳体23C内部在一定的压力。
如图1所示，再浆化槽24与用于供给作为反应溶剂的稀释溶剂的纯水的供给源29连接，从该供给源29向再浆化槽24单独供给纯水，将从第1旋转过滤机23排出的滤饼进行再浆化。仅以与向第1旋转过滤机23供给的浆料的对苯二甲酸浓度大概相同浓度的量来供给纯水。例如，被供给到第1旋转过滤机23的浆料的对苯二甲酸浓度为40wt％时，调整纯水的供给量以使得再浆料的对苯二甲酸的浓度也为40wt％。在再浆化槽24内通过搅拌机24A均匀地搅拌再浆料。该再浆化槽24通过配管P4与第2旋转过滤机30连接，且通过泵24B由再浆化槽24向第2旋转过滤机30供给再浆料。
如图1所示，第2旋转过滤机30包括储存部30A、旋转鼓30B、壳体30C、滤液管30D、洗涤喷雾器30E及气体喷射喷雾器30F，与第1旋转过滤机23结构相同。第2旋转过滤机30中回收的滤饼供给至精制、分离系统。另外，洗涤喷雾器30E与纯水的供给源31连接，由该供给源31向旋转鼓30B供给与反应溶剂的稀释溶剂相同的溶剂即纯水作为第2洗涤液，洗涤旋转鼓30B的滤饼层，并除去滤饼层中残留的醋酸。上述第2过滤洗涤液与旋转鼓30B内的滤液合流。旋转鼓30B内的滤液向通过滤液管30D连接的第2气液分离器32导出。第2气液分离器32通过配管P5与蒸馏塔27连接。来自第1气液分离器26的滤液和来自第2气液分离器32的滤液通过配管P5向蒸馏塔27供给。
另外，如图1所示，第2气液分离器32通过真空泵33和气体冷却器33A与壳体30C连接，通过真空泵33将在第2气液分离器32内被分离的氮气抽吸、压缩，进一步在气体冷却器33A中进行冷却，并返回壳体30C内以维持壳体30C内部在一定的压力。
下面，参照图1，对采用上述结晶回收系统20的本发明的结晶成分的回收方法的一实施方式进行说明。首先，如图1所示，在反应器50内将对二甲苯进行空气氧化使其生成对苯二甲酸。在反应器50内，对苯二甲酸的一部分结晶化并形成浆料。将该浆料通过配管P1及泵21A从反应器50向晶析罐21、22连续地导入。在晶析罐21、22中，浆料分别被冷却，大部分的对苯二甲酸在醋酸中析出，形成结晶成分较多的浆料。该浆料通过泵22A由晶析罐22供给至第1旋转过滤机23的储存部23A内。
如图1所示，在第1旋转过滤机23中，旋转鼓23B以顺时针方向旋转，在储存部23A中将浆料吸滤并在表面的滤布面上以滤饼层回收粗制对苯二甲酸的结晶。接着如图1所示，从洗涤喷雾器23E向滤饼层喷射95％wt醋酸作为第1洗涤液，在洗涤滤饼层除去一部分杂质后，由气体喷射喷雾器23F喷射的氮气将滤饼层从旋转鼓23B的滤布面剥离，并供给至再浆化槽24。上述第1洗涤滤液与旋转鼓23B内的滤液合流。在再浆化槽24中，通过来自纯水的供给源29的纯水，将滤饼再浆化并用搅拌机24A均匀搅拌。此时在泵24B的作用下，将再浆料从再浆化槽24向第2旋转过滤机30的储存部30A内进行供给。在本实施方式中，由于再浆化槽24中仅使用纯水，在再浆料中不会混入新的醋酸而可将再浆料供给至第2旋转过滤机30，没有象以往的那样再浆料的醋酸浓度逐渐变高。
另外，旋转鼓23B中，即使浆料的滤液与洗涤滤液合流，这两者的醋酸浓度与反应溶剂的醋酸浓度大致相同。如图1所示，这些滤液在泵26A的作用下通过滤液管23D从旋转鼓23B内导入第1气液分离器26，在该处被分离为醋酸和氮气。第1气液分离器26中在泵26A的作用下，滤液作为反应溶剂供给至反应器50。从而，在第1旋转过滤机23中，可将洗涤滤液与浆料的滤液合流直接供给至反应器50。
另外，在第1气液分离器26内被分离的氮气经真空泵28抽吸、压缩，进一步以冷却器28A冷却，返回第1旋转过滤机23的壳体23C内，维持壳体23C内部在一定的压力。
如图1所示，在接受来自再浆化槽24的再浆料的第2旋转过滤机30中，旋转鼓30B以顺时针方向旋转，在储存部30A中将再浆料吸滤并在表面的滤布面上以滤饼层回收粗制对苯二甲酸的结晶。然后，向滤饼层喷射来自洗涤喷雾器30E的纯水作为第2洗涤液，在洗涤滤饼层除去残留的醋酸后，由气体喷射喷雾器30F喷射的氮气将滤饼层从旋转鼓30B的滤布面剥离，向精制、分离系统进行供给。由于在第2旋转过滤机30中接受以低浓度固定保持醋酸浓度的再浆料，因而滤饼层中的醋酸浓度低且稳定，可通过纯水洗涤高效率地除去醋酸，上述滤饼中的醋酸浓度相对于已往系统中的达0.1wt％程度以下，在本实施方式中可低至0.06wt％程度，与以往相比醋酸浓度大幅度降低。
另外，在旋转鼓30B内，当再浆料的滤液与洗涤滤液合流，则在泵32A的作用下旋转鼓30内的滤液从滤液管30D导入第2气液分离器32，在该处，低浓度的醋酸水溶液与氮气分离。第2气液分离器32中，在泵32A的作用下将滤液全部供给至蒸馏塔27。
另外，在第2气液分离器32内被分离的氮气经真空泵33抽吸、压缩，进一步在气体冷却器33A中进行冷却，返回第2旋转过滤机30的壳体30C内，维持壳体30C内部在一定的压力。
如以上说明所示，根据本实施方式，由于在再浆化槽24中第1旋转过滤机23中获得的滤饼以纯水进行再浆化，而不使用第2旋转过滤机30的滤液及洗涤滤液，所以不向再浆化槽24内新混入多余的醋酸使其蓄积，可不断获得常时稳定的醋酸浓度的再浆料，可使第2旋转过滤机30的负荷稳定化，而且可从滤饼层高效率地除去醋酸，与以往相比，不但可大幅度降低滤饼的醋酸浓度，而且可使作为后续工序的精制、分离工序的负荷更加稳定化。
另外，根据本实施方式，由于使用与反应溶剂相同的95wt％的醋酸作为第1旋转过滤机23的第1洗涤液，可将第1洗涤滤液在旋转鼓23B内与浆料的滤液一并合流以作为反应器50内的氧化反应的反应溶剂而直接利用，可以不需要返回蒸馏塔27，以减轻其负荷。
在上述实施方式中，第1、第2旋转过滤机23、30虽然都使用了减压型装置，但第1旋转过滤机也可使用加压型装置来代替。加压型的旋转过滤机通过使壳体内加压以减少滤液的蒸发，防止滤饼层的温度降低，从而可抑制在滤饼层上析出催化剂。其结果，通过洗涤滤饼层可高效率地除去作为杂质的催化剂。另外，通过第1、第2旋转过滤机23、30都使用加压型装置，可更高效率地除去滤饼层内的杂质。
在上述实施方式中，对以95wt％醋酸作为反应溶剂、通过对二甲苯的氧化反应制造对苯二甲酸、回收作为结晶成分的粗制对苯二甲酸的方法及系统进行了说明，但本发明广泛适用于化学反应中生成结晶成分、回收该结晶成分的方法及系统。因此，本发明并不受上述实施方式的任何限制，可根据需要适宜地设计变更各构成要素。
工业适用性
本发明可广泛适用于一般化学工业领域中回收结晶成分的方法及系统。