[发明专利]粗对苯二甲酸(CTA)残渣回收及触媒纯化再生系统及方法

说明书

技术领域

本发明关于一种粗对苯二甲酸残渣回收及触媒纯化再生系统及方法，其所属的技术领域在精对苯二甲酸(PTA)制程中的氧化反应制程中所产生的粗对苯二甲酸(CTA)母液经处理成粗对苯二甲酸(CTA)残渣后，将其回收并再制成氧化触媒供循环使用。

背景技术

精对苯二甲酸(Purify Terephthalic Acid，PTA)生产方法是以对二甲苯(PX)为原料，经氧化反应制程与氢化(精制)反应制程后，所得纯度为99.95％以上的白色粉末。精对苯二甲酸(PTA)为聚酯纤维的主要原料之一，亦可供作聚酯容器(如保特瓶)、工程塑胶及涂料之用。

精对苯二甲酸(PTA)氧化反应制程中，主要是将空气(Air)吹入氧化反应器中与对二甲苯(PX)、触媒、醋酸(HAc)混合，此混合液在16.5kg/cm²G的压力和204℃的温度下进行氧化反应，以得到粗对苯二甲酸(Crude TerephthalicAcid，CTA)。而在氧化反应的过程中需要添加含钴、锰、溴离子的氧化触媒，并以二价钴及锰离子为催化剂，溴离子为起始剂。而目前所使用的氧化触媒主成份为Co、Mn、Br三元素组成，简称CMB氧化触媒。

另，在氢化反应制程中，将粗对苯二甲酸(CTA)打浆后混合，再加入氢气(H₂)，并在高温高压下与钯(Pd)触媒反应，将其内所含的4-羧基苯甲酸醛(4-CBA)杂质还原成水溶性的对甲基苯甲酸(p-toluic acid)，通过离心、水洗、过滤、分离及结晶干燥后，制造成精对苯二甲酸(PTA)。

故在粗对苯二甲酸(CTA)氧化后需再经精制步骤精制为精对苯二甲酸(PTA)，故需先将粗对苯二甲酸(CTA)制程中杂质分离且排出，称之为粗对苯二甲酸(CTA)残渣。所排出的粗对苯二甲酸(CTA)残渣，再经过薄膜蒸发器系统(TFE)将其内部所含的醋酸(HAc)分离回收后，再经过打浆罐(POT)加水降温排出，所得粗对苯二甲酸(CTA)残渣里面的钴、锰离子浓度各0.1～2wt％，而本发明针对粗对苯二甲酸(CTA)残渣中的重金属来作取出回收。

相关的先前技术如美国专利3,341,470以焚化法收集触媒，及美国专利6,001,763以电或电浆的电弧或电炬制成触媒金属粉等，皆为耗能的制程；且因对苯二甲酸制程是在高温及酸性下反应，导致反应器材质所污染的合金金属(Fe、Ni、Zn、Cr、Cu、Pb等)，无法分离。

而目前所有触媒回收方法皆使用化学法，为所排出的触媒与杂质离子无法分离的回收方法，如在氧化反应制程中使用传统回收方法所回收的触媒，将造成循环中的杂质累积，有待改善。

发明内容

有鉴于先前技术的问题，本发明提供了一种粗对苯二甲酸(CTA)残渣回收及触媒纯化再生系统及方法，应用于精对苯二甲酸(PTA)制造的氧化制程中产生的粗对苯二甲酸(CTA)残渣予以回收并纯化再生成氧化触媒循环使用，其主要包括了粗对苯二甲酸(CTA)残渣回收系统及触媒纯化再生系统。其中粗对苯二甲酸(CTA)残渣回收系统，将粗对苯二甲酸残渣予以处理金属盐收集后，送至触媒纯化再生系统，先经钴纯化再生系统将钴金属以电解还原后，再经氧化触媒生产系统制成氧化触媒，于精对苯二甲酸(PTA)氧化反应制程中循环使用。

本发明提供的粗对苯二甲酸残渣回收系统及方法，先以水为媒介，将粗对苯二甲酸残渣内的有机物与金属离子先分离，再分别对有机物及金属做去杂质及纯化处理。

本发明所提供的粗对苯二甲酸残渣回收方法其步骤包括：

水洗粗对苯二甲酸(CTA)残渣：将粗对苯二甲酸残渣加入水搅拌，使精对苯二甲酸(PTA)氧化制程中所排出来的触媒分散于水相；

第一过滤分离：将溶于水相中触媒与固相有机物分离；

沉淀：对溶于水相中触媒加入无机碱当作沉淀剂，以收集水相中金属离子，使水相中金属离子浓度降至可排放标准，并产生金属盐；及

第二过滤分离：将金属盐过滤收集，再送至触媒纯化再生系统回收。

本发明所提供的系统及方法，省去焚化炉作业程序，可避免由于焚化后所行成粉尘易造成污染；且本发明处理方法产生为碳酸盐或氢氧化物等，为固态饼状物易于收集。

本发明中水洗加水量大约为有机物总重5～12倍，视各类制程所排出比例而定。其回收率可控制在90％以上。