芳香族カルボン酸含有組成物保持槽及び芳香族カルボン酸の製造方法
【課題】導管の閉塞を防止しつつ差圧式液面計の精度を安定して向上させることができる芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を提供する。
【解決手段】液状組成物１０１を保持する槽体１００と、槽体１００内の液面１０２の位置を測定する差圧式液面計２００とを備えた組成物保持槽において、差圧式液面計２００を、槽体１００内に開口した中空部２１１を有する第一導管２１０と、中空部２１１内の圧力を伝達する第一圧力伝達手段２２０と、槽体１００内に開口した中空部２３１を有する第二導管２３０と、中空部２３１内の圧力を伝達する第二圧力伝達手段２４０と、伝達された圧力差を測定する差圧測定手段２５０と、第一熱媒を第一導管２１０に供給する第一熱媒管２６２と、第一熱媒２６２の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御する第一制御手段２８１とを備えて構成する。
【解決手段】液状組成物１０１を保持する槽体１００と、槽体１００内の液面１０２の位置を測定する差圧式液面計２００とを備えた組成物保持槽において、差圧式液面計２００を、槽体１００内に開口した中空部２１１を有する第一導管２１０と、中空部２１１内の圧力を伝達する第一圧力伝達手段２２０と、槽体１００内に開口した中空部２３１を有する第二導管２３０と、中空部２３１内の圧力を伝達する第二圧力伝達手段２４０と、伝達された圧力差を測定する差圧測定手段２５０と、第一熱媒を第一導管２１０に供給する第一熱媒管２６２と、第一熱媒２６２の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御する第一制御手段２８１とを備えて構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は芳香族カルボン酸含有組成物保持槽及び芳香族カルボン酸の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
芳香族カルボン酸の製造は通常は適切な溶媒中で行われる。また、製造される芳香族カルボン酸は通常は固体である。このため、芳香族カルボン酸の製造の際には、生成物は、溶媒中に芳香族カルボン酸が分散した液状組成物（例えば、スラリー）として得られることが多い。
また、芳香族カルボン酸を製造する場合、反応、晶析等の工程は、通常、各工程に対応した保持槽内において行われる。この際、品質、製造効率及び安全性の向上等の観点から、各保持槽内における液面の高さを調節しながら芳香族カルボン酸の製造を行う。したがって、前記の保持槽には、通常、液面の位置を測定する液面計を備え付ける。
【０００３】
前記の液面計の一例として、差圧式液面計が挙げられる。差圧式液面計は、保持槽内の液面よりも上の部分（気相）の圧力と、保持槽内の液面よりも下の部分（液状組成物）の圧力とを測定し、両圧力の差を算出し、その圧力の差から液面の位置（高さ）を測定するものである。
ところで、多くの差圧式液面計では、液状組成物を案内する導管を備えている。この導管が何らかの理由により閉塞すると液面の位置を正確に測定することが困難になる。これを抑制するためには、例えば、加熱した熱媒（シール液等）を導管に供給するようにすればよい（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１５４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、差圧式液面計の精度が低下することがあった。これは、特許文献１記載の技術では熱媒の温度及び／又は流量が何らかの理由により大きく変動することがあり、この変動により前記の精度が低下したためと考えられる。
本発明は上記の課題に鑑みて創案されたもので、上記の閉塞を防止しつつ差圧式液面計の精度を安定して向上させることができる芳香族カルボン酸含有組成物保持槽及びそれを用いた芳香族カルボン酸の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、差圧式液面計の導管に供給される熱媒の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御することにより、差圧式液面計の精度を安定して向上させられることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
即ち、本発明の要旨は、芳香族カルボン酸及び溶媒を含む液状組成物を保持する槽体と、該槽体内の液面の位置を測定する差圧式液面計とを備え、該差圧式液面計が、該槽体内に開口し、該槽体内の該液状組成物を導入する中空部を有する第一導管と、該第一導管の中空部内の圧力を伝達する第一圧力伝達手段と、該槽体内の該第一導管よりも上部に開口し、該槽体内の気体を導入する中空部を有する第二導管と、該第二導管の中空部内の圧力を伝達する第二圧力伝達手段と、該第一圧力伝達手段及び該第二圧力伝達手段から伝達された圧力の差を測定する差圧測定手段と、第一熱媒を該第一導管に供給する第一熱媒管と、該第一熱媒の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御する第一制御手段とを備えることを特徴とする芳香族カルボン酸含有組成物保持槽に存する（請求項１）。
【０００８】
このとき、該第一圧力伝達手段が、該差圧測定手段に接続され、シール液で満たされた第一キャピラリーチューブと、該第一導管の中空部内の圧力を該第一キャピラリーチューブのシール液に伝える第一ダイアフラムとを備え、該第二圧力伝達手段が、該差圧測定手段に接続され、シール液で満たされた第二キャピラリーチューブと、該第二導管の中空部内の圧力を該第二キャピラリーチューブのシール液に伝える第二ダイアフラムとを備えることが好ましい（請求項２）。
【０００９】
また、該第一熱媒が、該槽体内の該溶媒と実質的に同じ組成であることが好ましい（請求項３）。
【００１０】
さらに、該液状組成物がスラリーであることが好ましい（請求項４）。
【００１１】
また、該槽体内の該液状組成物を攪拌する攪拌手段を備えることが好ましい（請求項５）。
【００１２】
さらに、該第一導管が該槽体の内径に対して０．０５％以上２０％以下の範囲で該槽体内に挿入されていることが好ましい（請求項６）。
【００１３】
また、該槽体内において該第一導管が下向きに開口していることが好ましい（請求項７）。
【００１４】
さらに、該槽体の外部に、該第一熱媒を加熱する熱源を備えることが好ましい（請求項８）。
【００１５】
また、第二熱媒を該第二導管に供給する第二熱媒管と、該第二熱媒の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御する第二制御手段とを備えることが好ましい（請求項９）
【００１６】
さらに、該槽体内の液面の位置を測定する放射線式液面計を備えることが好ましい（請求項１０）。
【００１７】
本発明の別の要旨は、本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いることを特徴とする芳香族カルボン酸の製造方法に存する（請求項１１）。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、導管の閉塞を防止しつつ差圧式液面計の精度を安定して向上させることができる芳香族カルボン酸含有組成物保持槽及びそれを用いた芳香族カルボン酸の製造方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明について実施形態及び例示物等を示して詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態及び例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。
【００２０】
［１．芳香族カルボン酸含有組成物保持槽］
［１−１．第一実施形態］
図１〜図３は本発明の第一実施形態としての芳香族カルボン酸含有組成物保持槽について示すもので、図１は芳香族カルボン酸含有組成物保持槽の構成を模式的に示す概略図、図２は第一流量制御手段及び第二流量制御手段における制御フローを示す図、図３は第一温度制御手段及び第二温度制御手段における制御フローを示す図である。
【００２１】
図１に模式的に示すように、本実施形態の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１は、槽体１００と、差圧式液面計２００と、放射線式液面計３００とを備えている。
【００２２】
・槽体
槽体１００は、その内部に芳香族カルボン酸及び溶媒を含む液状組成物１０１を保持する容器である。槽体１００の種類は、本発明の目的及び効果を損なわない限り特に制限はなく、後述する芳香族カルボン酸の製造方法におけるいずれの工程に用いられるかによって適宜選択される。例えば酸化反応槽、水添反応槽等の反応槽；芳香族カルボン酸を晶析させる晶析槽；生成した芳香族カルボン酸を固液分離した後の母液を貯蔵する母液槽；洗浄廃液を入れるための洗浄廃液槽などが挙げられる。このような槽体１００の形状は、その種類に応じて適宜選択され、例えばガス及び材料等の供給口、生成物及び廃液の送出口等を備えるものであってもよい。なお、ここでは円筒状であるとして説明するが、形状はこれに限定されるものではない。
【００２３】
槽体１００の直径は通常１ｍ以上であり、好ましくは２ｍ以上、より好ましくは３ｍ以上である。また通常１０ｍ以下、好ましくは７ｍ以下、より好ましくは５ｍ以下である。これにより必要とされる滞留時間の確保や低コスト等を実現することができる。
【００２４】
また、槽体１００の壁厚みは通常１ｍｍ以上であり、好ましくは５ｍｍ以上、より好ましくは１０ｍｍ以上である。また通常１００ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ以下、より好ましくは２０ｍｍ以下である。これにより高強度、高耐腐食性、かつ低コストとすることができる。
【００２５】
また、槽体１００の材質としては、例えばＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７Ｌ等のステンレス、またはこれらをＰＶＣ、もしくはＰＴＦＥライニングしたもの、炭素鋼や、これをチタンで被覆したもの、チタン、ハステロイ等を用いることができる。
【００２６】
槽体１００に保持される液状組成物１０１の状態は、溶液、分散液、スラリーなど、液状の挙動を示す組成物であればその存在状態に制限はない。ただし、後述するように閉塞防止できるという本実施形態の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１の利点を有効に活用する観点からは、液状組成物１０１はスラリーであることが好ましい。
【００２７】
ここで、芳香族カルボン酸は、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１を用いて製造する芳香族カルボン酸である。その例を挙げると、オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸（ベンゼントリカルボン酸）、２，６−、又は２，７−ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ビフェニルジカルボン酸などが挙げられる。なかでもフタル酸類（オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸）のなどが好ましく、特にテレフタル酸が好ましい。
なお、芳香族カルボン酸としては、１種のみでもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で含んでいてもよい。
【００２８】
また、溶媒としては、芳香族カルボン酸の製造の際に使用する任意の溶媒を用いることが可能である。例えば、酢酸、プロピオン酸、蟻酸等の有機酸、水などが挙げられる。中でも、後述するように閉塞防止できるという本実施形態の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１の利点を有効に活用する観点からは、温度の変動等によって溶媒から芳香族カルボン酸が析出するものが好ましく、具体的には酢酸及び水が好ましい。
【００２９】
液状組成物１０１は、少なくとも上記の芳香族カルボン酸及び溶媒を含んでいれば、その他の成分を含んでいてもよい。その他の成分の例を挙げると、芳香族カルボン酸の製造の際に使用する触媒、前記の製造の際に副生する副生物等が挙げられる。なお、その他の成分は、１種のみでもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で含んでいてもよい。
【００３０】
また、槽体１００内の液状組成物１０１の液面１０２よりも上部には、ガス（気体）１０３が満たされている。このガス１０３は、例えば、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１で行う工程に応じて充填されたガス、液状組成物１０１から生じたガスなどである。後述する差圧式液面計２００は、この液状組成物１０１とガス１０３との境界である液面１０２の位置を測定するようになっている。
【００３１】
槽体１００には液状組成物１０１を攪拌する攪拌手段として、モータ１０４、攪拌軸１０５及び攪拌翼１０６を備えた攪拌機１０７が設けられている。この攪拌機１０７は槽体１００内の液状組成物１０１を攪拌する手段であり、組成物保持槽１が反応槽である場合などに必要に応じて設けられる。これにより、槽体１００内での反応等の効率を高めることができる。この際、攪拌機１０７の形状、大きさ等は必要とする攪拌能力に応じて適切なものを採用すればよい。
【００３２】
攪拌翼１０６の種類としては、例えばタービン型、パドル型、アンカー型等が挙げられる。また攪拌翼１０６の形状としては、槽体１００の外径、液状組成物１０１の組成等に応じて適宜選択可能であるが、翼の幅は通常１００ｍｍ以上、好ましくは１５０ｍｍ以上、より好ましくは２００ｍｍ以上であり、通常１０００ｍｍ以下、好ましくは９００ｍｍ以下、より好ましくは８００ｍｍ以下である。これにより攪拌効率がよく、かつ低コストとすることができる。
また攪拌翼１０６の枚数は、液状組成物１０１の量や組成等に応じて適宜選択可能であるが、通常１枚以上であり、また通常１０枚以下、好ましくは９枚以下、より好ましくは８枚以下とする。これにより、攪拌効率を良好なものとし、また攪拌動力を低減してコストを低減することが可能となる。また攪拌翼１０６の段数としては、液状組成物１０１の量や組成等に応じて適宜選択可能であるが、通常１段以上とし、また通常１０段以下、好ましくは９段以下、より好ましくは８段以下とすることができる。これにより、攪拌効率を良好なものとし、また攪拌動力を低減してコストを低減することが可能となる。
【００３３】
また、攪拌機１０７と併せてバッフル（図示省略）が槽体１００内に設けられていてもよい。バッフルは、通常、槽体１００の内周面に沿って、その長さ方向が上記攪拌軸１０５の軸方向となるように取り付けられる板状体である。モータ１０４を駆動して攪拌翼１０６により攪拌する際、バッフルによって、液状組成物１０１の流れを乱すことができ、攪拌効率をより向上させることが可能となる。
【００３４】
バッフルの幅としては、通常、槽体１００の内径の５％以上、２０％以下とすることが好ましい。このような範囲内では攪拌効率を良好なものとすることができるからである。
また、バッフルの枚数は、特に制限されるものではないが、通常２枚以上、１０枚以下とすることが好ましい。これにより、攪拌効率を向上させることができるからである。
【００３５】
槽体１００には、槽体１００内の温度を調整する温度調整手段（図示省略）を設けることが好ましい。通常、槽体１００内の温度は常温又は高温に調整するため、温度調整手段としてヒーターを設ける。なお、ヒーターの種類、設置位置などは必要とする加熱能力に応じて適切なものを採用すればよい。
【００３６】
また、温度調整手段によって槽体１００内の温度をどの程度に調整するかは、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１内において行う工程に応じて設定すればよい。ただし、本実施形態の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１の利点である閉塞防止効果は、運転温度が高い槽に用いた場合に特に効果的である。なお、調整する具体的な温度範囲については、芳香族カルボン酸の製造方法の説明と共に後述する。
【００３７】
・差圧式液面計
差圧式液面計２００は液面１０２の位置を測定する計測器であり、第一導管２１０と、第一圧力伝達手段２２０と、第二導管２３０と、第二圧力伝達手段２４０と、差圧測定手段としての差圧センサ２５０とを備えている。また、差圧式液面計２００は、第一導管２１０に第一熱媒を供給する第一熱媒供給系２６０と、第二導管２３０に第二熱媒を供給する第二熱媒供給系２７０と、第一熱媒供給系２６０及び第二熱媒供給系２７０を制御する制御手段２８０とを備えている。
【００３８】
第一導管２１０は、槽体１００内に開口した中空部２１１を有する管である。なお、図１において第一導管２１０は一部を破断した様子を示している。中空部２１１は開口部２１２において槽体１００内に開口していて、この開口部２１２を通じて中空部２１１に液状組成物１０１を導入できるようになっている。導入された液状組成物１０１は、その圧力が第一圧力伝達手段２２０を通じて差圧センサ２５０に伝達されるようになっている。
【００３９】
第一導管２１０の材質は、槽体１００内のガス及び液状組成物１０１により腐食しにくいものが好ましい。また、攪拌機１０７により液状組成物１０１を攪拌する場合には、液状組成物１０１による圧力で第一導管２１０が破損したり変形したりすることを防ぐため、剛性の高いものを用いることが好ましく、中でも槽体１００と同等またはそれよりも剛性が高いものがより好ましい。通常は、第一導管２１０は、チタン、ステンレス（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７Ｌ等）により形成する。
【００４０】
第一導管２１０の形状に特に制限はないが、通常は真っ直ぐな円筒状の管を用いる。
【００４１】
第一導管２１０の内径は、通常３インチ以下、好ましくは２インチ以下、より好ましくは１インチ以下とする。小さすぎると中空部２１１が閉塞しやすくなる可能性がある。なお、１インチは０．０２５４メートルである。
【００４２】
また、第一導管２１０を槽体１００内へ挿入した挿入部の長さＬ211は、槽体１００の内径Ｌ100に対して、０．０５％以上が好ましく、０．１％以上がより好ましく、また、２０％以下が好ましく、１５％以下がより好ましい。第一導管２１０の挿入部の長さＬ211を槽体１００の内径Ｌ100に対して前記のように所定の程度だけ長く形成することにより中空部２１１に固体粒子が進入することを抑制できるため、槽体１００の内壁から剥がれた付着物及び液状組成物１０１中の浮遊物などにより中空部２１１が閉塞することを防止できる。一方、第一導管２１０の挿入部の長さＬ211を槽体１００の内径Ｌ100に対して前記のように所定の程度だけ短く形成することにより、攪拌翼１０６と第一導管２１０との接触、液状組成物１０１の流れの影響などにより第一導管２１０が曲がったり折れたりすることを抑制できると共に、第一導管２１０の閉塞を防止することもできる。
【００４３】
第一導管２１０の設置高さは、通常の運転時に液面１０２よりも下となる位置であれば特に制限はないが、槽体１００内の高さＨ100の、通常３／４以下、好ましくは１／２以下、より好ましくは１／４以下の位置とする。第一導管２１０の設置位置が低いほど、より広範囲の液面の位置を測定できるからである。
【００４４】
ここで、第一導管２１０の開口部２１２は、下向きに開口するように設けられていることが好ましい。槽体１００の内壁から剥がれた付着物及び液状組成物１０１中の浮遊物などが開口部２１２から中空部２１１内に進入すると閉塞が生じることがあるが、開口部２１２を下向きに形成しておけば前記の進入を抑制し、閉塞を防止しやすくなる。具体的な態様としては、例えば、第一導管２１０の端部を斜め下向きに切り欠いたり、第一導管２１０の先端を下向きに曲げたりして開口部２１２を下向きに開口するように形成すればよい。中でも、第一導管２１０は曲がりがなく真っ直ぐに形成されている方が閉塞し難いため、第一導管２１０の端部を斜め下向きに切り欠く態様が好ましい。
【００４５】
第一圧力伝達手段２２０は、液状組成物１０１を導入した中空部２１１内の圧力を差圧センサ２５０に伝達する手段である。この際、圧力は、例えば圧力の大きさの値を電気信号として伝達してもよいが、圧力自体を伝達するようにしてもよい。前者の場合には、例えば、液状組成物１０１の圧力を測定する圧力センサと当該圧力センサで測定した圧力の大きさを電気信号として伝達する配線により第一圧力伝達手段２２０を構成できる。しかし本実施形態では後者の構成をとり、第一圧力伝達手段２２０は第一キャピラリーチューブ２２１と第一ダイアフラム２２２とを備えて構成されているものとする。
【００４６】
第一キャピラリーチューブ２２１はシール液で満たされたチューブであり、一端に加えられた圧力を、前記のシール液を通じて他端に伝達できる部材である。本実施形態では第一キャピラリーチューブ２２１の一端は第一ダイアフラム２２２に接続され、他端は差圧センサ２５０に接続されている。これにより、第一ダイアフラム２２２を介して加えられた中空部２１１内の液状組成物１０１からの圧力を、シール液を通じて差圧センサ２５０に伝達できるようになっている。
【００４７】
第一キャピラリーチューブ２２１の材質に特に制限はないが、例えば銅、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ３０４等）などが挙げられる。また、第一キャピラリーチューブ２２１は、オレフィン樹脂テープの巻装などにより保護することが好ましい。
また、シール液は圧力の伝達機能を損なわない限り制限は無いが、例えばシリコンオイルなどを用いることができる。
【００４８】
第一キャピラリーチューブ２２１の寸法は、圧力の伝達機能を損なわない限り制限は無い。例えば、長さ１ｍ以上１０ｍ以下、径は１０ｍｍに形成すればよい。
【００４９】
第一ダイアフラム２２２は、第一導管２１０の端部に設けられて中空部２１１の外側端部を封止すると共に、中空部２１１内の圧力を第一キャピラリーチューブ２２１のシール液に伝えるものである。中空部２１１内の圧力は、この第一ダイアフラム２２２と、第一キャピラリーチューブ２２１内のシール液とを介して差圧センサ２５０に伝達されるようになっている。
【００５０】
第一ダイアフラム２２２の種類、形状等に制限はない。寸法は中空部２１１の外側端部を封止できるだけ大きければ他に制限はないが、大きすぎると省スペース化が図れないため、通常は３００ｍｍ以下、好ましくは２００ｍｍ以下の径のものを用いる。
【００５１】
第二導管２３０は、槽体１００内に開口した中空部２３１を有する管である。なお、図１において第二導管２３０は一部を破断した様子を示している。中空部２３１は開口部２３２において槽体１００内に開口していて、この開口部２３２を通じて中空部２３１にガス１０３を導入できるようになっている。ただし、開口部２３２は第一導管２１０よりも上部に開口しているものとする。また、前記の導入されたガス１０３は、その圧力が第二圧力伝達手段２４０を通じて差圧センサ２５０に伝達されるようになっている。
【００５２】
第二導管２３０の材質及び内径は、第一導管２１０と同様である。
【００５３】
第二導管２３０の形状に特に制限はない。ただし、ガス１０３が後述する第二ダイアフラム２４２を劣化させるものである場合は、第二導管２３０の第二ダイアフラム２４２に接続されている側の端部２３３を、第二導管２３２の他の部位のよりも相対的に低位置に形成することが好ましい。第二ダイアフラム２４２の劣化を防止するためである。
例えばガス１０３が水素ガスを含んでいる場合、第二ダイアフラム２４２は水素ガスによって劣化することがある。しかし、第二導管２３０の端部２３３を第二導管２３０の他の部位よりも相対的に低位置に形成すれば、中空部２３１に供給された第二熱媒（後述する）が端部２３３に溜まるため、ガス１０３は第二ダイアフラム２４２に直接接することがなくなる。このため、第二ダイアフラム２４２の劣化を防止できる。なお、この場合でも中空部２３１内の圧力は第二熱媒を介して第二ダイアフラム２４２に伝わるため、差圧センサ２５０による差圧の測定に問題はない。
本実施形態では第二導管２３０が湾曲して形成され、端部２３３が少なくとも中央部２３４よりも相対的に低く形成されているものとする。
【００５４】
第二導管２３０の設置高さは、通常の運転時に液面１０２よりも上となる位置であれば特に制限はないが、槽体１００内の高さＨ100の、通常１／４以上、好ましくは１／２以上、より好ましくは３／４以上の位置とする。第二導管２３０の設置位置が高いほど、より広範囲の液面の位置を測定できるからである。
【００５５】
さらに、第二導管２３０の開口部２３２は、下向きに開口するように設けられていることが好ましい。槽体１００の内壁から剥がれた付着物などが開口部２３２から中空部２３１内に進入すると閉塞が生じることがあるが、このように下向きに形成しておけば前記の進入を抑制し、閉塞を防止しやすくなる。具体的な態様としては、例えば第一導管２１０と同様に形成することができる。ただし、上記のように第二導管２３０の設置位置は高いほど好ましいことから、本実施形態では、槽体１００の天井部に開口部２３２を設けているものとする。
【００５６】
第二圧力伝達手段２４０は、ガス１０３を導入した中空部２３１内の圧力を差圧センサ２５０に伝達する手段である。この際、第一圧力伝達手段２２０と同様に、圧力は、例えば圧力の大きさの値を電気信号として伝達してもよいが、圧力自体を伝達するようにしてもよい。前者の場合には、例えば、液状組成物１０１の圧力を測定する圧力センサと当該圧力センサで測定した圧力の大きさを電気信号として伝達する配線により第二圧力伝達手段２４０を構成できる。しかし本実施形態では後者の構成をとり、第二圧力伝達手段２４０は第二キャピラリーチューブ２４１と第二ダイアフラム２４２とを備えて構成されているものとする。
【００５７】
第二キャピラリーチューブ２４１は、第一キャピラリーチューブ２２１と同様にシール液で満たされたチューブであり、一端に加えられた圧力を、前記のシール液を通じて他端に伝達できる部材である。本実施形態では第二キャピラリーチューブ２４１の一端は第二ダイアフラム２４２に接続され、他端は差圧センサ２５０に接続されている。これにより、第二ダイアフラム２４２を介して加えられた中空部２３１内のガス１０３からの圧力を、シール液を通じて差圧センサ２５０に伝達できるようになっている。
【００５８】
第二キャピラリーチューブ２４１の材質、寸法、シール液などは、第一キャピラリーチューブ２２１と同様に形成すればよい。
【００５９】
第二ダイアフラム２４２は、第二導管２３０の端部２３３に設けられて中空部２３１の外側端部を封止すると共に、中空部２３１内の圧力を第二キャピラリーチューブ２４１のシール液に伝えるものである。中空部２３１内の圧力は、この第二ダイアフラム２４２と、第二キャピラリーチューブ２４１内のシール液とを介して差圧センサ２５０に伝達されるようになっている。
【００６０】
第二ダイアフラム２４２の種類、形状等に制限はない。寸法は中空部２３１の外側端部を封止できるだけ大きければ他に制限はないが、大きすぎると省スペース化が図れないため、通常は３００ｍｍ以下、好ましくは２００ｍｍ以下の径のものを用いる。
【００６１】
差圧測定手段としての差圧センサ２５０は、第一圧力伝達手段２２０及び第二圧力伝達手段２４０から伝達された圧力を受け取り、その圧力の差（差圧）を測定するものである。測定された差圧からは、以下の要領で液面１０２の高さを算出することができる。
液状組成物１０１の比重ρが一定であれば、槽体１００の底部や下部にかかる圧力は液面の高さに比例する。具体的には、第一導管２１０の中空部２１１内の圧力Ｐ１、第二導管２３０内の中空部２３１内の圧力Ｐ２は、第一導管２１０の設置位置から液面１０２までの高さＨとの間にＰ１＝Ｐ２＋ρ・Ｈという関係が成立する。したがって、Ｐ２とＰ１との差Ｐ１−Ｐ２を求めるとＰ２が相殺されて、ρＨのみを算出することができる。よって、得られたρＨの値を液状組成物１０１の比重ρで割れば、液面１０２の高さＨを算出することができる。
【００６２】
また、前記の要領で差圧センサ２５０が前記の差圧から液面１０２の高さを算出するように構成してもよいが、差圧センサ２５０は少なくとも差圧を測定するものであれば、必ずしも液面１０２の高さの算出まで行わないものであってもよい。例えば、測定された差圧からユーザーが液面１０２の高さを算出するようにした場合であっても、液面１０２の高さを測定するとの機能は実質的に実現されるからである。
【００６３】
また、本実施形態のように第二導管２３０の端部２３３を、第二導管２３０の他の部位のよりも相対的に低位置に形成した場合には、中空部２３１に供給された第二熱媒が端部２３３に溜まるため、第二圧力伝達手段２４０によって差圧センサ２５０に伝達される圧力は、厳密にはガス１０３の圧力と端部２３３内に溜まった第二熱媒の重みによる圧力との和になる。しかし、第二熱媒の重みの影響は波打ち等による液面１０２の変動による影響などと比較して非常に小さいため、前記第二熱媒の重みによる影響は無視しても特に問題はない。なお、特に液面１０２の高さを精密に測定したい場合は、第二圧力伝達手段２４０により伝達された圧力から端部２３３内に溜まった第二熱媒の重みによる圧力を除算して、中空部２３１内のガス１０３の圧力の正確な値を算出し、その値を用いて差圧を測定するようにしてもよい。
【００６４】
本実施形態では、差圧センサ２５０が測定した差圧の値は表示装置（図示せず）に出力されるものとする。また、差圧センサ２５０は制御手段２８０に接続されていて、前記の差圧の値は、制御装置２８０に送られて、熱媒の制御に用いられるようになっている。
【００６５】
第一熱媒供給系２６０は第一導管２１０に第一熱媒を供給するものである。第一導管２１０内の中空部２１１には液状組成物１０１が導入されるが、第一導管２１０内は槽体１００内に比較して低温になって溶媒中の溶質が析出することがある。溶質の析出が生じると第一導管２１０内の中空部２１１が閉塞することがある。しかし、第一熱媒を第一導管２１０に供給して中空部２１１中を第一熱媒が流通するようにすれば、第一熱媒により中空部２１１内に流れが生じると共に、第一熱媒によって中空部２１１内の温度が上昇するため、閉塞を防止することができる。なお、第一導管２１０の中を第一熱媒が流れても、その流れによる圧力の変動は非常に小さいために無視でき、差圧センサ２５０による差圧の測定の正確さを損なうものではない。
【００６６】
本実施形態では、第一熱媒供給系２６０は、第一熱媒源としての熱媒貯蔵槽２６１と、第一熱媒管２６２と、第一熱媒送出手段としてのポンプ２６３と、流量センサ２６４と、第一熱媒流量調整手段としてのバルブ２６５と、温度センサ２６６と、第一熱媒温度調整手段としてのヒーター２６７とを備えている。
【００６７】
熱媒貯蔵槽２６１は第一熱媒を貯蔵した容器である。第一熱媒の種類は中空部２１１の閉塞防止が可能であれば制限はないが、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１を用いて製造される芳香族カルボン酸の品質を著しく損なわないものが好ましい。中でも、液状組成物１０１に含まれる溶媒と実質的に同じ組成の溶媒を第一熱媒として使用すれば、芳香族カルボン酸の品質を損なわないため、特に好ましい。その具体例を挙げると、酢酸、水及び酢酸水溶液等が挙げられる。なお、ここで液状組成物１０１に含まれる溶媒と組成が実質的に同じであるとは、溶媒中に意図せず含まれている溶質については無視できることを表わす。例えば液状組成物１０１の溶媒として酢酸を用いた場合、この酢酸には析出し切れなかった芳香族カルボン酸、並びに、芳香族カルボン酸の製造過程において生じる微量の副生成物が溶解していることがあるが、このような場合、第一熱媒としては前記の芳香族カルボン酸及び副生成物が溶解していない酢酸を用いることができる。
【００６８】
第一熱媒管２６２は第一熱媒を第一導管２１０に供給するものである。この第一熱媒管２６２の一端は熱媒貯蔵槽２６１に接続され、他端には第一導管２１０内の中空部２１１に開口したノズル２６８が設けられている。また、第一熱媒管２６２にはポンプ２６３が設けられていて、熱媒貯蔵槽２６１に貯蔵された第一熱媒がポンプ２６３によって送液されて、ノズル２６８から中空部２１１に供給されるようになっている。
【００６９】
ノズル２６８は、第一導管２１０において第一ダイアフラム２２２に近い位置に形成するほど好ましい。中空部２１１中のより広い範囲に第一熱媒による流れを生ぜしめることで、閉塞をより確実に防止するためである。
【００７０】
第一熱媒管２６２には、第一熱媒管２６２を流通する第一熱媒の流量を測定する流量センサ２６４が設けられている。流量センサ２６４は制御手段２８０に接続されていて、測定された流量の値は、制御手段２８０に送られて、第一熱媒の流量制御に用いるようになっている。
【００７１】
流量センサ２６４の設置位置に特に制限はないが、ヒーター２６７よりも上流（即ち、熱媒貯蔵槽２６１に近い側）に形成することが好ましい。ヒーター２６７で加熱されると加熱された流体（即ち、第一熱媒）の密度が変化することに鑑み、流量センサ２６４をヒーター２６７よりも上流に設けることで正確な流量の測定を確実に行えるようにするためである。
【００７２】
第一熱媒管２６２には、第一熱媒管２６２を流通する第一熱媒の流量を調整するためのバルブ２６５が設けられている。即ち、バルブ２６５の開度が大きくなれば第一熱媒の流量が多くなり、開度が小さくなれば第一熱媒の流量が少なくなるようになっている。これにより、第一導管２１０への第一熱媒の供給速度を調整できるようになっている。
【００７３】
また、バルブ２６５は制御手段２８０に接続され、制御手段２８０の制御に従ってその開度を変化させるようになっている。また、バルブ２６５の開度は制御手段２８０に送られて、第一熱媒の流量制御に用いるようになっている。
【００７４】
バルブ２６５の設置位置は、ヒーター２６７よりも上流とすることが好ましい。ヒーター２６７よりも下流に設置すると、バルブ２６５を絞ったり閉じたりした場合に、ヒーター２６７内で第一熱媒が滞留した状態で加熱されたり、下流に流れることができなくなった第一熱媒が上流側に逆流したりする可能性がためである。
【００７５】
第一熱媒管２６２には、第一熱媒管２６２を流通する第一熱媒の温度を測定する温度センサ２６６が設けられている。温度センサ２６６は制御手段２８０に接続されていて、測定された温度の値は、制御手段２８０に送られて、第一熱媒の温度制御に用いるようになっている。
【００７６】
温度センサ２６６の設置位置は、ヒーター２６７よりも下流に形成する。中でも、温度センサ２６６はノズル２６８のできるだけ近くに設けることが好ましい。第一熱媒管２６２を流通する間に第一熱媒が冷めた場合でも、第一導管２１０に供給される第一熱媒の温度を正確に測定できるからである。
【００７７】
ヒーター２６７は第一熱媒の温度を調整するための第一熱媒温度調整手段である。第一熱媒は通常は冷却する必要は無いため、第一熱媒温度調整手段としては第一熱媒を加熱できるヒーターであれば任意のものを用いることができる。このヒーターは槽体１００内の熱を利用する内部熱源であってもよく、槽体１００の外部から熱を供給する外部熱源であってもよいが、槽体１００の外部に熱源が存在する外部熱源が好ましい。内部熱源であると必然的に槽体１００の内部の温度よりもヒーター温度が低くなるためである。中でも、ホットオイル及び蒸気は芳香族カルボン酸の製造工程外から別供給できるので、プラント運転条件が変動して槽体１００の内部の温度が変動したときでも、温度を適切に制御できるため、好ましい。特に、芳香族カルボン酸の製造工程において生じた熱を回収して効率化を図る観点からは、熱回収により発生した蒸気（スチーム）等により加熱を行うパージヒーターを用いることが好ましい。
本実施形態では、蒸気を供給される容器によってヒーター２６７を構成し、第一熱媒管２６２の一部が前記の容器内を通過するようになっていることで、当該ヒーター２６７内で第一熱媒が加熱されるようになっているものとする。
【００７８】
ここで、蒸気を用いる場合、温度の適切さ及び入手しやすさ等に応じて種々の圧力のスチームを用いうるが、例えば、温度が通常１５５℃以上１７０℃以下となる圧力約０．７ＭＰａのスチーム（飽和温度１６４℃）を用いることができる。また、例えば、温度が通常１１０℃以上１４０℃以下となる圧力約０．２５ＭＰａのスチーム（飽和温度１２７℃）を用いることもできる。
一方、ホットオイルとしては例えば、有機系、無機系、シリコーン系、フッ素系、鉱油系などの各種油を用いることができる。その温度は、通常２８５℃以上３３０℃以下である。
【００７９】
また、ヒーター２６７への蒸気の供給路にはバルブ２６９が設けられていて、供給される蒸気の量はバルブ２６９によって調整されるようになっている。即ち、バルブ２６９の開度が大きくなれば蒸気の供給量が多くなってヒーター２６７が高温になり、開度が小さくなれば蒸気の供給量が少なくなってヒーター２６７が低温になるようになっている。これにより、第一導管２１０へ供給される第一熱媒の温度を調整できるようになっている。
【００８０】
また、バルブ２６９は制御手段２８０に接続され、制御手段２８０の制御に従ってその開度を変化させるようになっている。また、バルブ２６９の開度は制御手段２８０に送られて、第一熱媒の温度制御に用いるようになっている。
【００８１】
第二熱媒供給系２７０は第二導管２３０に第二熱媒を供給するものである。第二導管２３０内の中空部２３１にはガス１０３が導入されるが、このガス１０３が第二ダイアフラム２４２を劣化させることがある。この際、第二熱媒によりガス１０３と第二ダイアフラム２４２とが直接に接しないようにすれば、第二ダイアフラム２４２の劣化を防止することができる。
また、何らかの原因により中空部２３１には液状組成物１０１が進入した場合、第二導管２３０内は槽体１００内に比較して低温になって溶媒中の溶質が析出し、中空部２３１が閉塞することがある。しかし、第二熱媒を第二導管２３０に供給して中空部２３１中を第二熱媒が流通するようにすれば、第二熱媒により中空部２３１内に流れが生じると共に、第二熱媒によって中空部２３１内の温度が上昇するため、閉塞を防止することができる。
【００８２】
本実施形態では、第二熱媒供給系２７０は、第二熱媒源としての熱媒貯蔵槽２７１と、第二熱媒管２７２と、第二熱媒送出手段としてのポンプ２７３と、流量センサ２７４と、第二熱媒流量調整手段としてのバルブ２７５と、温度センサ２７６と、第二熱媒温度調整手段としてのヒーター２７７とを備えている。
【００８３】
熱媒貯蔵槽２７１、第二熱媒管２７２、ポンプ２７３、流量センサ２７４、バルブ２７５、温度センサ２７６及びヒーター２７７は、第一熱媒の代わりに第二熱媒を第二導管２３０に供給するようになっていること以外は、第一熱媒供給系２６０を構成する熱媒貯蔵槽２６１、第一熱媒管２６２、ポンプ２６３、流量センサ２６４、バルブ２６５、温度センサ２６６、ヒーター２６７とそれぞれ同様に構成されている。また、ヒーター２７７の温度調整が、蒸気の供給量を調整するべくバルブ２６９と同様に構成されたバルブ２７９によって行われるようになっている点も、第一熱媒供給系２６０と同様である。
【００８４】
また、第二熱媒管２７２を流通した第二熱媒がノズル２７８を介して第二導管２３０に供給される点は第一熱媒供給系２６０と同様であるが、第二熱媒供給系２７０においては、中空部２３１におけるノズル２７８の開口位置は、第二導管２３０の端部２３３に第二熱媒が溜まるような位置とすることが好ましい。第二ダイアフラム２４２にガス１０３が接触することを確実に防止するためである。
【００８５】
制御手段２８０は第一熱媒供給系２６０及び第二熱媒供給系２７０の制御を行う手段であって、第一熱媒の流量及び温度をそれぞれ制御する第一流量制御手段２８１及び第一温度制御手段２８２を備える第一制御手段２８３と、第二熱媒の流量及び温度をそれぞれ制御する第二流量制御手段２８４及び第二温度制御手段２８５を備える第二制御手段２８６とを備える。ここで、制御手段２８０はハードウェア的にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリ、更にはインターフェース部からなる電子計算機により構成されていて、前記の第一制御手段２８３及び第二制御手段２８６（即ち、第一流量制御手段２８１、第一温度制御手段２８２、第二流量制御手段２８４及び第二温度制御手段２８５）は、当該電子計算機がその機能を発揮するようになっている。なお図１において、制御手段２８０と、バルブ２６５，２６９，２７５，２７９及びセンサ２５０，２６４，２６６，２７４，２７６との接続は一点鎖線にて示す。
【００８６】
第一制御手段２８３は、第一熱媒の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御する手段である。この際、温度及び流量は少なくとも一方を制御すればよいが、両方を制御することが好ましい。本実施形態では、第一制御手段２８３は第一流量制御手段２８１及び第一温度制御手段２８２を備えることによって、温度及び流量の両方を制御するように構成されているものとする。
【００８７】
第一流量制御手段２８１は第一導管２１０に供給される第一熱媒の流量を一定範囲に維持するように制御する手段である。この第一流量制御手段２８１が第一熱媒の流量を自動的に制御するため、第一導管２１０の閉塞を防止しつつ差圧式液面計の精度を安定して向上させることができる。例えば、何らかの理由により第一熱媒の流量が意図せず低下すると第一導管２１０内の液状組成物１０１の温度制御が不十分となって溶質が析出することがあるが、第一流量制御手段２８１が第一熱媒の流量を自動的に制御するようにすれば、前記の閉塞を確実に防止できる。このため、中空部２１１内の圧力が閉塞により変動することを防止して、差圧式液面計２００の精度を安定して向上させることができる。
【００８８】
ここで、第一熱媒の流量を制御すべき一定範囲とは、通常１キログラム／時間以上、好ましくは５キログラム／時間以上、より好ましくは１０キログラム／時間以上であり、また、通常２００キログラム／時間以下、好ましくは１００キログラム／時間以下、より好ましくは５０キログラム／時間以下である。流量が少なすぎると第一導管２１０の閉塞防止が困難になる傾向があり、多すぎると中空部２１１内の圧力に影響を与える傾向がある。
【００８９】
具体的な制御としては、第一流量制御手段２８１は、差圧センサ２５０、流量センサ２６４及びバルブ２６５から送られた情報を読み込み、バルブ２６５の開度を制御することで第一熱媒の流量の制御を行っている。以下、第一流量制御手段２８１が行っている制御を、図２に沿って説明する。
【００９０】
第一流量制御手段２８１は制御を開始すると、ステップＳ１０において、差圧センサ２５０から読み込んだ差圧の値から、液面１０２の位置が閾値以上であるかどうかを判定する。ステップＳ１０で用いられる閾値は芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転中かどうかを判定するためのものである。即ち、液面１０２の位置が閾値よりも高い位置にあれば槽体１００内には液状組成物が充填された運転状態であると判定でき、閾値よりも低い位置にあれば槽体１００内には液状組成物が無い（又は少ない）停止状態であると判定できる。この判定を行うことにより、停止状態であった芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転を開始した場合に確実に第一熱媒の供給を開始できる。ここで、閾値の値は芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１の用途に応じて様々であるが、通常は槽体１００の高さＨ100の１／４以上３／４以下である。
ステップＳ１０において液面１０２の位置が閾値以上であると判定された場合はステップＳ２０に進むが、閾値未満であると判定された場合はステップＳ３０に進む。
【００９１】
ステップＳ３０では、バルブ２６５が開いているか否かを判定する。ステップＳ３０に来るということは芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１は停止状態であるため、第一熱媒の供給を続ける必要は無い。したがって、ステップＳ３０での判定の結果バルブ２６５が開いていればステップＳ４０に進んでバルブ２６５を閉めるように制御し、一連の制御を終了する。これにより第一熱媒の供給は停止し、第一熱媒の損失を回避できる。
一方、ステップＳ３０での判定の結果バルブ２６５が閉まっていれば特段の制御は不要であるため、そのまま一連の制御を終了する。
【００９２】
ステップＳ２０では、流量センサ２６４から読み込んだ流量の値から、第一熱媒の流量が閾値以上であるかどうかを判定する。ステップＳ２０での判定の結果、第一熱媒の流量が閾値未満であればステップＳ５０に進み、バルブ２６５の開度を所定量だけ上げるように制御し、一連の制御を終了する。これにより、第一熱媒の供給量が不足することを防止して、第一熱媒の流量を一定範囲に制御できる。なお、ここで使用する閾値は、前記の第一熱媒の流量を制御すべき一定範囲の下限値を使用できる。
一方、ステップＳ２０での判定の結果、第一熱媒の流量が閾値以上であればステップＳ６０に進む。
【００９３】
ステップＳ６０では、流量センサ２６４から読み込んだ流量の値から、第一熱媒の流量が閾値以下であるかどうかを判定する。ステップＳ６０での判定の結果、第一熱媒の流量が閾値よりも大きければステップＳ７０に進み、バルブ２６５の開度を所定量だけ下げるように制御し、一連の制御を終了する。これにより、第一熱媒の供給量が過大となることを防止して、第一熱媒の流量を一定範囲に制御できる。なお、ここで使用する閾値は、前記の第一熱媒の流量を制御すべき一定範囲の上限値を使用できる。
一方、ステップＳ６０での判定の結果、第一熱媒の流量が閾値以下であれば、そのまま一連の制御を終了する。
【００９４】
一連の制御を終了した第一流量制御手段２８１は、再度同様の制御を行う。このように制御を繰り返すことにより、第一流量制御手段２８１は第一熱媒の流量の制御を行っているのである。
【００９５】
第一温度制御手段２８２は第一導管２１０に供給される第一熱媒の温度を一定範囲に維持するように制御する手段である。この第一温度制御手段２８２が第一熱媒の温度を自動的に制御するため、第一導管２１０の閉塞を防止しつつ差圧式液面計の精度を安定して向上させることができる。例えば、何らかの理由により第一熱媒管２６２から供給される第一熱媒の温度が意図せず低下すると第一導管２１０内の液状組成物１０１の温度制御が不十分となって溶質が析出することがあるが、第一温度制御手段２８２が第一熱媒の温度を自動的に制御するようにすれば、前記の閉塞を確実に防止できる。このため、中空部２１１内の圧力が閉塞により変動することを防止して、差圧式液面計２００の精度を安定して向上させることができる。
【００９６】
ここで、第一熱媒の温度を制御すべき一定範囲とは、槽体１００内の温度をＴ0とした場合、通常Ｔ0−３０℃以上、好ましくはＴ0−２０℃以上、より好ましくはＴ0−１０℃以上であり、また、通常Ｔ0＋３０℃以下、好ましくはＴ0＋２０℃以下、より好ましくはＴ0＋１０℃以下である。温度が低すぎると溶質の析出防止が困難となる傾向があり、高すぎると中空部２１１内の圧力に影響を与える傾向がある。
【００９７】
具体的な制御としては、第一温度制御手段２８２は、差圧センサ２５０、温度センサ２６６及びバルブ２６９から送られた情報を読み込み、バルブ２６９の開度を制御することで第一熱媒の温度の制御を行っている。以下、第一温度制御手段２８２が行っている制御を、図３に沿って説明する。
【００９８】
第一温度制御手段２８２は制御を開始すると、ステップｓ１０において、差圧センサ２５０から読み込んだ差圧の値から、液面１０２の位置が閾値以上であるかどうかを判定する。ステップｓ１０で用いられる閾値は、第一流量制御手段２８１の制御ステップＳ１０と同様、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転中かどうかを判定するためのものである。即ち、液面１０２の位置が閾値よりも高い位置にあれば槽体１００内には液状組成物が充填された運転状態であると判定でき、閾値よりも低い位置にあれば槽体１００内には液状組成物が無い（又は少ない）停止状態であると判定できる。この判定を行うことにより、停止状態であった芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転を開始した場合に確実に熱媒の温度を所望の温度に制御できる。ここで、閾値の値は芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１の用途に応じて様々であるが、通常は第一流量制御手段２８１の制御ステップＳ１０で用いたのと同様の値を用いればよい。
ステップｓ１０において液面１０２の位置が閾値以上であると判定された場合はステップｓ２０に進むが、閾値未満であると判定された場合はステップｓ３０に進む。
【００９９】
ステップｓ３０では、バルブ２６９が開いているか否かを判定する。ステップｓ３０に来るということは芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１は停止状態であるため、ヒーター２６７による第一熱媒の加熱を続ける必要は無い。また、熱回収効率を高める観点からも、ヒーター２６７への蒸気の供給を停止することが好ましい。したがって、ステップｓ３０での判定の結果バルブ２６９が開いていればステップｓ４０に進んでバルブ２６９を閉めるように制御し、一連の制御を終了する。これによりヒーター２６７への蒸気の供給が停止し、第一熱媒の加熱も停止するので、第一熱媒が過剰に加熱されることを回避できる。
一方、ステップｓ３０での判定の結果バルブ２６９が閉まっていれば特段の制御は不要であるため、そのまま一連の制御を終了する。
【０１００】
ステップｓ２０では、温度センサ２６６から読み込んだ温度の値から、第一熱媒の温度が閾値以上であるかどうかを判定する。ステップｓ２０での判定の結果、第一熱媒の温度が閾値未満であればステップｓ５０に進み、バルブ２６９の開度を所定量だけ上げるように制御し、一連の制御を終了する。これにより、ヒーター２６７への蒸気の供給量が増加してヒーター２６７の温度が上昇するため、第一熱媒の温度も上昇し、第一熱媒の温度を一定範囲に制御できる。なお、ここで使用する閾値は、前記の第一熱媒の温度を制御すべき一定範囲の下限値を使用できる。
一方、ステップｓ２０での判定の結果、第一熱媒の温度が閾値以上であればステップｓ６０に進む。
【０１０１】
ステップｓ６０では、温度センサ２６６から読み込んだ温度の値から、第一熱媒の温度が閾値以下であるかどうかを判定する。ステップｓ６０での判定の結果、第一熱媒の温度が閾値よりも大きければステップｓ７０に進み、バルブ２６９の開度を所定量だけ下げるように制御し、一連の制御を終了する。これにより、ヒーター２６７への蒸気の供給量が低下してヒーター２６７の温度が下がるため、第一熱媒の温度も下がり、第一熱媒の温度を一定範囲に制御できる。なお、ここで使用する閾値は、前記の第一熱媒の温度を制御すべき一定範囲の上限値を使用できる。
一方、ステップｓ６０での判定の結果、第一熱媒の温度が閾値以下であれば、そのまま一連の制御を終了する。
【０１０２】
一連の制御を終了した第一温度制御手段２８２は、再度同様の制御を行う。このように制御を繰り返すことにより、第一温度制御手段２８２は第一熱媒の温度の制御を行っているのである。
【０１０３】
第二制御手段２８６は、第二熱媒の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御する手段である。この際、温度及び流量は少なくとも一方を制御すればよいが、両方を制御することが好ましい。本実施形態では、第二制御手段２８６は第二流量制御手段２８４及び第二温度制御手段２８５を備えることによって、温度及び流量の両方を制御するように構成されているものとする。
【０１０４】
第二流量制御手段２８４は第二導管２３０に供給される第二熱媒の流量を一定範囲に維持するように制御する手段である。この第二流量制御手段２８４が第二熱媒の流量を自動的に制御するため、第一流量制御手段２８１と同様、第二導管２３０の閉塞を防止しつつ差圧式液面計２００の精度を安定して向上させることができる。ここで、第二熱媒の流量を制御すべき一定範囲は、通常は第一流量制御手段２８１と同様である。
具体的な制御としては、第二流量制御手段２８４は、差圧センサ２５０、流量センサ２７４及びバルブ２７５から送られた情報を読み込み、第一流量制御手段２８１と同様の要領でバルブ２７５の開度を制御することで第二熱媒の流量の制御を行っている。
【０１０５】
第二温度制御手段２８５は第二導管２３０に供給される第二熱媒の温度を一定範囲に維持するように制御する手段である。この第二温度制御手段２８５が第二熱媒の温度を自動的に制御するため、第一温度制御手段２８２と同様、第二導管２３０の閉塞を防止しつつ差圧式液面計２００の精度を安定して向上させることができる。ここで、第二熱媒の温度を制御すべき一定範囲は、通常は第一温度制御手段２８２と同様である。
具体的な制御としては、第二温度制御手段２８５は、差圧センサ２５０、温度センサ２７６及びバルブ２７９から送られた情報を読み込み、第一温度制御手段２８２と同様の要領でバルブ２７９の開度を制御することで第二熱媒の温度の制御を行っている。
【０１０６】
・放射線式液面計
放射線式液面計３００は、槽体１００の内部に配置される挿入管３０１と、槽体１００の外部に設けられて挿入管３０１内の放射性物質（図示せず）から発せられた放射線を検知する放射線検知手段３０２と、放射線検知手段３０２によって得られたデータから槽体１００内の液面１０２の位置を測定する液面測定手段３０３とを備える。
【０１０７】
挿入管３０１は、保護筒（図示せず）内に放射線源として放射性物質が収納されたものであり、通常は槽体１００内の液面１０２に対して挿入管３０１が垂直になるように配置される。この際、挿入管３０１において放射性物質が存在する範囲で槽体１００内の液状組成物１０１の液面１０２の位置が計測可能であることから、通常、槽体１００の液面１０２よりも挿入管３０１の下端部が下になるように配置される。さらに、挿入管３０１は、槽体１００の外部に設置される放射線検知手段３０２の取り付け位置と挿入管３０１との距離が短くなるような位置に設置されることが好ましい。これにより、放射線強度が低い放射線源２１を用いることが可能となる。
ここで使用する放射性物質に制限はないが、例えば、Ｃｏｂａｌｔ−６０、Ｃｓ（セシウム）−１３７等が用いられる。
【０１０８】
放射線検知手段３０２は、上記挿入管３０１内の放射性物質より放射された放射線を検知することが可能な手段であれば、その種類等は特に制限されない。このような放射線検知手段３０２としては、例えば放射線レベルを検知する放射線検出器等とすることができる。挿入管３０１から放射された放射線は、液状組成物１０１によって吸収・散乱されるが、ガス１０３の部分はそのまま通過することから、放射線レベルを測定することによって、後述する液面測定手段３０３によって液状組成物１０１の液面の位置を特定することが可能となる。
【０１０９】
液面測定手段３０３としては、上記放射線検知手段３０２によって測定された放射線レベルを分析し、液状組成物１０１の液面の位置を特定可能な手段であれば、その種類等は特に制限されない。このような液面測定手段３０３としては、例えば放射線検知手段３０２と連結された電子計算機等を用いることができる。なお、測定された液面の位置は、図示しない表示装置等に表示されるものとする。
【０１１０】
なお、本実施形態では放射線源を収納した挿入管３０１を槽体１００の内部に挿入するタイプの放射線式液面計３００を用いたが、放射線式液面計としては放射線源を槽体１００の外部に設置するタイプのものを使用してもよい。
【０１１１】
・効果
本実施形態の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１は以上のように構成されているため、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１の使用時には、差圧式液面計２００により液状組成物１０１の液面１０２の位置を測定することができる。
この際、差圧式液面計２００は第一熱媒供給系２６０を備えているため、第一導管２１０の中空部２１１に第一熱媒を供給してその閉塞を防止できる。また、第一制御手段２８３の制御によって第一熱媒の流量及び温度を一定範囲に維持できるので、前記の閉塞を従来よりも確実に防止すると共に第一熱媒の供給による中空部２１１内の圧力変動を抑制して、差圧式液面計の精度を安定して向上させることが可能である。さらに、第一制御手段２８３が芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転中か停止中かを判断して第一熱媒の供給及び加熱の開始及び停止を行うように制御するため、第一熱媒の不要な供給及び加熱を防止することができる。なお、通常は、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１は連続運転されるため、第一制御手段２８３による芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転中か停止中かの判断ならびに当該判断に応じた第一熱媒の供給及び加熱の開始及び停止の制御（上記実施形態におけるステップＳ１０、Ｓ３０、Ｓ４０、ｓ１０、ｓ３０及びｓ４０）は、必ずしも行わなくてもよく、必要に応じて手動にて判断及び制御を行うようにしてもよい。
【０１１２】
さらに、差圧式液面計２００は第二熱媒供給系２７０も備えているため、第二導管２３０の中空部２３１に第二熱媒を供給してその閉塞を防止できる。また、第二制御手段２８６の制御によって第二熱媒の流量及び温度を一定範囲に維持できるので、前記の閉塞を従来よりも確実に防止すると共に第二熱媒の供給による中空部２３１内の圧力変動を抑制して、差圧式液面計の精度を安定して向上させることが可能である。さらに、第二制御手段２８６が芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転中か停止中かを判断して第二熱媒の供給及び加熱の開始及び停止を行うように制御するため、第二熱媒の不要な供給及び加熱を防止することができる。なお、通常は、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１は連続運転されるため、第二制御手段２８６による芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転中か停止中かの判断ならびに当該判断に応じた第二熱媒の供給及び加熱の開始及び停止の制御（上記実施形態におけるステップＳ１０、Ｓ３０、Ｓ４０、ｓ１０、ｓ３０及びｓ４０）は、必ずしも行わなくてもよく、必要に応じて手動にて判断及び制御を行うようにしてもよい。
【０１１３】
また、本実施形態では差圧式液面計２００だけでなく放射線式液面計３００によっても液面１０２の位置を測定できる。これにより、放射線式液面計３００と差圧式液面計２００とが互いに欠点を補い合うかたちで、液面１０２の位置の測定精度を向上させることが可能である。
【０１１４】
［１−２．第二実施形態］
図４は本発明の第二実施形態としての芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１’の構成を模式的に示す概略図である。なお、図４において図１と同様の部位は、同様の符号を付して示し、その説明を省略する。
【０１１５】
本実施形態の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１’は、第一熱媒及び第二熱媒として共通の熱媒を用いるようにし、第一温度制御手段２８２によって温度を制御された熱媒が第二導管２３０へも供給されるように構成されているほかは、第一実施形態と同様に構成され、同様の制御が行われるようになっている。したがって、本実施形態においては、第一温度制御手段２８２は第二温度制御手段としても機能する。
【０１１６】
本実施形態の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１’は以上のように構成されているため、第一制御手段２８３及び第二制御手段２８６の制御によって熱媒の流量及び温度を一定範囲に維持できるので、前記の閉塞を従来よりも確実に防止すると共に熱媒の供給による中空部２１１，２３１内の圧力変動を抑制して、差圧式液面計の精度を安定して向上させることが可能である。この際、第二導管２３０に供給される熱媒の温度が第一導管２１０に供給される熱媒の温度と同様となるように制御されていても、第二導管２３０における温度の変化は差圧センサ２５０による差圧の測定に対して、第一導管２１０における温度変化ほどの影響を与えることはないため、液面１０２の位置の測定の精度を低下させるおそれはない。
さらに、本実施形態の構成によれば、第一実施形態の構成に比較して構造をシンプルにできると共に、熱媒の流量及び温度の制御もシンプルにできるため、好ましい。
また、本実施形態によれば、第一実施形態と同様の利点を得ることが可能である。
【０１１７】
［１−３．その他の構成］
本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽は、上述した第一及び第二実施形態に係るものに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更して実施できる。
【０１１８】
例えば、少なくとも第一導管２１０に第一熱媒供給系２６０を設けるようにすれば、第二熱媒供給系２７０は設けない構成としてもよい。また、第二熱媒供給系２７０を設ける場合でも、第二熱媒の流量及び温度の制御を行わない構成としてもかまわない。通常は第一導管２１０の方が第二導管２３０よりも閉塞の可能性が高いため、少なくとも第一導管２１０の閉塞の防止ができれば充分な効果が見込める。
【０１１９】
また、例えば、第一制御手段２８３及び第二制御手段２８６、並びに、第一流量制御手段２８１、第一温度制御手段２８２、第二流量制御手段２８４及び第二温度制御手段２８５はハードウェア的に別の電子計算機により構成してもよい。また、制御手段２８０及び液面測定手段３０３をハードウェア的に同じ電子計算機により構成してもよい。
【０１２０】
また、例えば、第一熱媒管２６２及び第二熱媒管２７２にそれぞれ設けられるセンサ、バルブ、ヒーター等の設置位置は上述した実施形態の位置に限定されず、プラントにおける芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１，１’の設置状態に応じて変更してもよい。
【０１２１】
［２．芳香族カルボン酸の製造方法］
次に、本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を適用した芳香族カルボン酸の製造方法について説明する。
芳香族カルボン酸の製造方法としては、加圧状態の反応装置内において溶媒中でアルキル芳香族化合物を酸化して芳香族カルボン酸を生成させる工程と、芳香族カルボン酸及び溶媒を含む液状組成物を反応装置から抜き出した後、固液分離装置にて加圧状態で固液分離を行い、芳香族カルボン酸ケーキ及び母液を得る工程とを少なくとも含む方法等とすることができる。本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽は、芳香族カルボン酸の製造工程のいずれの工程に用いられるものであってもよく、例えば、反応槽や、晶析槽、固液分離装置により分離された母液を保持する母液槽や洗浄廃液槽等として用いることができる。
【０１２２】
以下、芳香族カルボン酸の製造方法の一実施形態について図５を用いて詳細に説明する。
まず反応器１１にアルキル芳香族化合物Ａを導入し、酢酸など脂肪族カルボン酸からなる溶媒Ｃ中で、原料であるアルキル芳香族化合物Ａを空気などの分子状酸素含有ガスＢにより酸化して芳香族カルボン酸を生成させ、溶媒との混合物である液状組成物Ｄを得る。酸化反応には通常触媒が用いられる。なお本発明においてアルキル芳香族化合物Ａとは、アルキル基を持つ芳香族化合物だけでなく、一部酸化されたアルキル基を持つ芳香族化合物も含む概念である。
【０１２３】
本発明において原料及び溶媒の混合物は、液相、気液２相、気液固３相の様々なケースが挙げられるが、通常少なくとも液相を含む。
製造される芳香族カルボン酸の種類は特に制限はないが、例えばオルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸（ベンゼントリカルボン酸）、２，６−、又は２，７−ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ビフェニルジカルボン酸などが挙げられる。なかでもフタル酸類（オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸）の製造の際に上記芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を適用することが好ましく、特にテレフタル酸の製造に適用することが好ましい。
【０１２４】
芳香族カルボン酸の原料となるアルキル芳香族化合物Ａとしては、例えば、ジ−及びトリ−アルキルベンゼン類、ジ−及びトリ−アルキルナフタレン類並びにジ−及びトリ−アルキルビフェニル類が挙げられる。好ましくは、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、ｏ−、ｍ−、又はｐ−ジイソプロピルベンゼン、トリメチルベンゼン類、２，６−又は２，７−ジメチルナフタレン、２，６−ジイソプロピルナフタレン、４，４’−ジメチルビフェニルなどが挙げられる。なかでもメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基およびイソプロピル基等の炭素数１以上、４以下のアルキル基を２個以上、４個以下有する芳香族化合物が、反応性が高く好ましい。また原料アルキル芳香族化合物は一部酸化されたアルキル芳香族化合物（一部酸化アルキル芳香族化合物）を含んでもよく、全てが一部酸化アルキル芳香族化合物であってもよい。
【０１２５】
一部酸化アルキル芳香族化合物とは、上記アルキル芳香族化合物におけるアルキル基が酸化されて、アルデヒド基、アシル基、カルボキシル基又はヒドロキシアルキル基等に酸化されているものの、目的とする芳香族カルボン酸となる程には酸化されていない化合物である。具体的には、例えば３−メチルベンズアルデヒド、４−メチルベンズアルデヒド、４−カルボキシベンズアルデヒド（以下、適宜「４ＣＢＡ」と称する。）、ｐ−トルアルデヒド、ｍ−トルイル酸、ｐ−トルイル酸、３−ホルミル安息香酸、４−ホルミル安息香酸及び２−メチル−６−ホルミルナフタレン類等を挙げることができる。
【０１２６】
原料としてはこれら化合物を単独で、又は２種以上の混合物として用いることができる。
以上総合して、アルキル芳香族化合物Ａとしてはキシレン類（ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン）が好ましく、特にｐ−キシレンが好ましい。アルキル芳香族化合物Ａとしてｐ−キシレンを用いる場合、一部酸化アルキル芳香族化合物としては、例えば４ＣＢＡ、ｐ−トルアルデヒド、ｐ−トルイル酸等が挙げられ、芳香族カルボン酸としてはテレフタル酸が得られる。
【０１２７】
このアルキル芳香族化合物Ａを分子状酸素含有ガスＢにより酸化する。分子状酸素含有ガスＢとしては分子状酸素を含むガスであればよく、例えば空気、酸素富化空気、不活性ガスで希釈された酸素等が用いられる。このうち、コストが低い空気が実用的には好ましい。
【０１２８】
また、アルキル芳香族化合物Ａを酸化する際には、好ましくは触媒が用いられる。触媒の種類としては、アルキル芳香族化合物を酸化し芳香族カルボン酸を生成する反応を促進する能力を有するものであれば特に制限はない。好ましくは重金属化合物からなる触媒である。重金属化合物に含まれる重金属としては、例えばコバルト、マンガン、ニッケル、クロム、ジルコニウム、銅、鉛、ハフニウム及びセリウム等が挙げられる。これらは単独で、または組み合わせて用いることができるが、特にコバルトとマンガンとを組み合わせて用いることが好ましい。このような重金属の化合物としては、例えば酢酸塩、硝酸塩、アセチルアセトナート塩、ナフテン酸塩、ステアリン酸塩及び臭化物等を挙げることができる。なかでも酢酸塩及び臭化物が好ましい。
【０１２９】
また、触媒は必要に応じて触媒助剤を含んでいてもよい。触媒助剤として好ましくは臭素化合物であり、臭素化合物としては、例えば分子状臭素、臭化水素、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化コバルト及び臭化マンガン等の無機臭素化合物や、臭化メチル、臭化メチレン、ブロモホルム、臭化ベンジル、ブロモメチルトルエン、ジブロモエタン、トリブロモエタン及びテトラブロモエタン等を挙げることができる。これらの触媒助剤も単独で、又は２種以上の混合物として用いることができる。
【０１３０】
好ましい態様としては、コバルト及び／又はマンガンの化合物を用い、触媒助剤として臭素化合物を用いる態様である。特に好ましくは、酢酸コバルト、酢酸マンガン、臭化水素の組合せが挙げられる。
重金属化合物と臭素化合物との組合せからなる触媒の場合、重金属化合物と臭素化合物との比は通常重金属原子１モルに対して臭素原子０．０５モル以上とし、好ましくは０．１モル以上とし、より好ましくは０．５モル以上とする。一方、重金属原子１モルに対して、通常臭素原子１０モル以下とし、好ましくは７モル以下とし、より好ましくは５モル以下とする。これらの範囲とすることで触媒活性が高まる。
【０１３１】
芳香族カルボン酸の製造に用いられる触媒の濃度は、上記酸化反応を促進し得る範囲であれば特に限定されないが、溶媒中の重金属濃度が通常１０ｐｐｍ以上、好ましくは１００ｐｐｍ以上、より好ましくは２００ｐｐｍ以上とする。一方、重金属濃度として通常１００００ｐｐｍ以下とし、好ましくは５０００ｐｐｍ以下とし、より好ましくは３０００ｐｐｍ以下とする。下限値以上とすることで反応速度が高まり、上限値以下とすることでコストが抑制できるとともに排液や排ガス中の重金属濃度、臭素濃度を低減でき、環境面、安全面で好ましい。
【０１３２】
溶媒Ｃは、通常生成する芳香族カルボン酸の少なくとも一部を溶解しうるものが用いられる。なお、常圧（以下本発明では、常圧とは、特に言及しない限り「０．１０１ＭＰａ」を指すものとする。）では芳香族カルボン酸が不溶又は難溶であっても、加圧下で少なくとも一部を溶解しうるものであればよい。
【０１３３】
また溶媒Ｃは、反応中に液体又は気液２層となるものが好ましく、原料や反応後の目的化合物に化学的な変化を来たさないものが用いられる。また溶媒Ｃの常圧における沸点は好ましくは４０℃以上、より好ましくは５０℃以上、更に好ましくは６０℃以上であり、また好ましくは２００℃以下、より好ましくは１８０℃以下、更に好ましくは１５０℃以下である。下限値以上とすることで取り扱いや回収が容易となり、上限値以下とすることで後工程での固液分離、乾燥が容易となる。
【０１３４】
溶媒Ｃの種類は特に限定されないが、溶解性や沸点から、脂肪族カルボン酸を含有することが好ましく、これらを主成分とする溶媒がより好ましい。酢酸、プロピオン酸、蟻酸及び酪酸を主成分とする溶媒がさらに好ましい。なお、主成分とするとは溶媒の全重量の６０重量％以上を占めることを言う。なかでも溶解性及び取り扱いの容易性から酢酸を主成分とする溶媒が好ましい。特に好ましくは酢酸と水との混合物である。酢酸と水との比率は、酢酸１００重量部に対して水が通常１重量部以上であり、好ましくは５重量部以上である。また、通常４０重量部以下であり、好ましくは２５重量部以下であり、より好ましくは１５重量部以下である。上限値以下とすることで反応効率を向上させることができ、下限値以上とすることで酢酸の燃焼（による分解）量をより削減することができ、エネルギー面、経済面での節源が図れ、それぞれ好ましい。
【０１３５】
溶媒Ｃの量は原料や目的反応物の溶解性等により適宜変更可能であるが、アルキル芳香族化合物Ａ１００重量部に対して、通常１００重量部以上とする。また通常５００重量部以下とする。
【０１３６】
本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽は、上記酸化反応で得られる芳香族カルボン酸の製造全般に適用しうるが、なかでも芳香族カルボン酸と、該芳香族カルボン酸が難溶性である溶媒Ｃとの組合せに適用することが好ましい。特に、テレフタル酸と酢酸を主成分とする溶媒との組合せである。
【０１３７】
上記製造方法において、アルキル芳香族化合物Ａの酸化反応は、通常加圧状態、即ち常圧を超える圧力下で行われることが好ましい。液相酸化の反応効率を高めるためには、反応温度において溶媒Ｃとアルキル芳香族化合物Ａとの混合物が液相を保持できる圧力以上とすることがより好ましい。また、反応後の液状組成物を固液分離装置へ移送しやすくするためにも反応器１１の圧力は高いことが好ましい。好ましくは絶対圧で０．２ＭＰａ以上とし、より好ましくは０．５ＭＰａ以上とし、さらに好ましくは１ＭＰａ以上とする。一方、圧力は通常絶対圧で２０ＭＰａ以下とする。副反応や化合物の分解を抑制でき、収率の低下を抑える利点がある。また圧力をできるだけ低く抑えることで、耐圧強度の低い反応器を用いることができ、コストが節減できる。好ましくは１０ＭＰａ以下とし、より好ましくは７ＭＰａ以下とし、更に好ましくは５ＭＰａ以下とし、特に好ましくは２ＭＰａ以下とする。実際の運用においては、反応混合物（液状組成物）の組成及び設定反応温度において、沸騰状態を維持できる圧力とすることが望ましい。
【０１３８】
また、反応器１１の温度は、通常１００℃以上とする。反応速度を高め収率を上げるためである。好ましくは１４０℃以上とし、より好ましくは１５０℃以上とする。一方、温度は通常３００℃以下とする。溶媒の燃焼による損失量を抑えることができる。また副反応や化合物の分解を抑制でき、収率の低下を抑える利点がある。好ましくは２５０℃以下とし、より好ましくは２３０℃以下とし、更に好ましくは２１０℃以下とする。
【０１３９】
上記製造方法において、酸化反応は連続的に実施すると生産効率が高まるため好ましい。その際の反応時間（平均滞留時間）は２０分以上であると好ましく、３０分以上であるとより好ましく、４０分以上であると更に好ましい。反応を十分に進行させ、純度の高い芳香族カルボン酸を得るためである。一方、反応時間は３００分以下であると好ましく、１５０分以下であるとより好ましく、１２０分以下であると更に好ましく、９０分以下であると特に好ましい。溶媒Ｃの燃焼による損失を抑制しコストを低減するためである。また反応器１１の容量を小さくできる点でも好ましい。
【０１４０】
本発明において反応器１１の種類は特に限定されず、従来公知のものを用いてもよいが、特に本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いることが好ましい。芳香族カルボン酸含有組成物保持槽における槽体の形態は、例えば攪拌機付き反応器、気泡塔反応器、プラグフロー型（配管流通型）反応器などいずれでもよいが、反応効率を高めるには攪拌機付き完全混合槽型反応器とすることが好ましい。また通常反応器１１の下部には分子状酸素含有ガスＢの供給口が設けられる。反応器１１の下部供給口から供給された分子状酸素含有ガスＢは、アルキル芳香族化合物Ａの酸化反応に利用された後、多量の溶媒Ｃの蒸気を含む反応ガスＭとなり反応器１１の塔頂部より抜き出される。
【０１４１】
次いで、必要に応じて凝縮器１８にて溶媒Ｃを主とする凝縮液Ｎを凝縮分離した後、凝縮器排ガスＯとして排出される。凝縮器１８は一段でもよいし、複数段からなるものでもよい。或いは、凝縮器１８に代えて蒸留塔を用いても同様の分離が可能である。
分子状酸素含有ガスＢの供給量及び酸素濃度は、凝縮器排ガスＯ（凝縮器１８が複数段からなる場合は最終段の凝縮器の排ガスを凝縮器排ガスＯとする。）中の酸素濃度が特定範囲となるように制御するのが好ましい。好ましくは凝縮器排ガスＯ中の酸素濃度が０．５容量％以上、より好ましくは１容量％以上、更に好ましくは２容量％以上とする。下限値より高いほど反応効率が高まる利点がある。また好ましくは１０容量％以下、より好ましくは８容量％以下、更に好ましくは７容量％以下となるよう制御する。上限値より低くすることで安全性が高まる。
【０１４２】
通常凝縮液Ｎは水分を含有しており、系内の水分量調整のためにその一部を系外にパージし、残りは反応器１１に還流させる。また、凝縮器排ガスＯを二つの流れに分岐させ、一方は系外に排出させ、他方は反応器１１に連続的に循環供給させてもよい。
また、溶媒Ｃとして酢酸などの脂肪族カルボン酸を用いる場合、反応器１１中の上記溶媒Ｃの水分濃度を前述の範囲に調整するには、溶媒Ｃとして純粋な酢酸などの脂肪族カルボン酸を供与し、かつ、後述する母液Ｇや洗浄排液Ｊの一部を再利用すると共に、反応器１１で発生した反応ガスＭを凝縮器１８で凝縮して得られる水を含む凝縮液Ｎの一部を系外にパージする量を調整することで行える。これにより、新たな溶媒Ｃの使用量を抑えつつ、反応への影響を無視できる程度の水分濃度に抑えることができる。
【０１４３】
或いは、凝縮器１８に代えて蒸留塔を用いてもよい。即ち、脂肪族カルボン酸と水とを分離可能な蒸留塔を反応器１１に連結し、反応器１１で発生した反応ガスＭを蒸留塔で蒸留する。塔底から得られる水分濃度が低減された脂肪族カルボン酸を反応器１１に回収するとともに、塔頂から得られる水を含む成分を例えば系外にパージするなどして、系内の水分量を調整することができる。
【０１４４】
なお、反応器１１での酸化反応の後、必要に応じて追酸化処理を行ってもよい。追酸化処理とは、反応器１１（以下、「第１反応帯域」と言う。）での酸化反応で得られた反応混合物を、追酸化反応器１１’（以下、「第２反応帯域」と言う。）において、アルキル芳香族化合物Ａを供給することなく分子状酸素含有ガスＢ’を供給し酸化処理することである。
【０１４５】
追酸化処理の好ましい一例としては、第１反応帯域で得られた反応混合物に、より低温に保持した第２反応帯域において追酸化処理を行う（以下、「低温追酸化」という）。アルキル芳香族化合物Ａがｐ−キシレンであれば、第２反応帯域の温度は第１反応帯域より１℃以上低温とすることが好ましく、５℃以上低温とすることがより好ましく、また、通常２０℃以下低温とすることが好ましく、より好ましくは１５℃以下低温とする。具体的な温度としては、通常１４０℃以上、好ましくは１６０℃以上である。また通常２２０℃以下、より好ましくは２００℃以下である。下限値以上とすることにより、芳香族カルボン酸粒子が溶解しやすくなり純度が高まる傾向がある。また上限値以下とすることで、着色性の不純物の生成が抑えられる傾向がある。
【０１４６】
低温追酸化も加圧状態、即ち常圧を超える圧力下で行われることが好ましく、反応温度において内部の混合物が液相を保持できる圧力以上とすることがより好ましい。また、反応後の液状組成物を固液分離装置へ移送しやすくするためにも追酸化反応器１１’の圧力は高いことが好ましい。好ましくは絶対圧で０．２ＭＰａ以上とし、より好ましくは０．５ＭＰａ以上とする。
【０１４７】
一方、圧力は通常絶対圧で２０ＭＰａ以下とする。副反応や化合物の分解を抑制でき、収率の低下を抑える利点がある。また圧力をできるだけ低く抑えることで、耐圧強度の低い反応器を用いることができ、コストが節減できる。好ましくは１０ＭＰａ以下とし、より好ましくは７ＭＰａ以下とし、更に好ましくは５ＭＰａ以下とし、特に好ましくは２ＭＰａ以下とする。実際の運用においては、反応器１１から液状組成物Ｄを効率的に追酸化反応器１１’に導入するため、反応器１１よりも低い圧力とすることが望ましい。
【０１４８】
なお、低温追酸化反応は連続的に実施すると生産効率が高まり望ましい。その際の反応時間（平均滞留時間）は５分以上であると好ましく、１０分以上であるとより好ましく、２０分以上であるとさらに好ましい。反応を十分に行わせ、純度の高い芳香族カルボン酸を得るためである。また、反応時間は１５０分以下であると好ましく、１２０分以下であるとより好ましく、９０分以下であるとさらに好ましい。溶媒Ｃの燃焼による損失を抑え、かつ装置を小型化するためである。
【０１４９】
追酸化処理の他の好ましい一例としては、第１反応帯域で得られた反応混合物に、より高温に保持した第２反応帯域において追酸化処理を行う（以下、「高温追酸化」という）。アルキル芳香族化合物Ａがｐ−キシレンであれば、第２反応帯域の温度は第１反応帯域より１℃以上高く保持することが好ましく、より好ましくは３０℃以上、更に好ましくは５０℃以上であり、また、好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは８０℃以下である。具体的な温度としては、通常２３５℃以上、好ましくは２４０℃以上である。また通常２９０℃以下、より好ましくは２８０℃以下である。下限値以上とすることにより、芳香族カルボン酸粒子が溶解しやすくなり純度が高まる傾向がある。また上限値以下とすることで、着色性の不純物の生成が抑えられる傾向がある。
【０１５０】
高温追酸化も加圧状態、即ち常圧を超える圧力下に行われ、反応温度において内部の混合物が液相を保持できる圧力以上とすることが好ましい。また、反応後の液状組成物を固液分離装置へ移送しやすくするためにも追酸化反応器１１’の圧力が高いことが好ましい。好ましくは絶対圧で０．２ＭＰａ以上とし、より好ましくは０．５ＭＰａ以上とする。
【０１５１】
一方、圧力は通常絶対圧で２０ＭＰａ以下とする。副反応や化合物の分解を抑制でき、収率の低下を抑える利点がある。また圧力をできるだけ低く抑えることで、耐圧強度の低い反応器を用いることができ、コストが節減できる。好ましくは１０ＭＰａ以下とし、より好ましくは７ＭＰａ以下とし、更に好ましくは５ＭＰａ以下とし、特に好ましくは２ＭＰａ以下とする。実際の運用においては、反応器１１から液状組成物Ｄを効率的に追酸化反応器１１’に導入するため、反応器１１よりも低い圧力とすることが望ましい。
【０１５２】
なお、高温追酸化反応は連続的に実施すると生産効率が高まり望ましい。その際の反応時間（平均滞留時間）は５分以上であると好ましく、１０分以上であるとより好ましく、２０分以上であるとさらに好ましい。反応を十分に行わせ、純度の高い芳香族カルボン酸を得るためである。また、反応時間は１５０分以下であると好ましく、１２０分以下であるとより好ましく、９０分以下であると更に好ましい。溶媒Ｃの燃焼による損失を抑え、かつ装置を小型化するためである。
【０１５３】
上記追酸化処理は１回のみ行ってもよいし、２回以上連続して行ってもよい。例えば低温追酸化を２回以上行ってもよいし、低温追酸化と高温追酸化を各１回以上行ってもよいし、高温追酸化を２回以上行ってもよい。追酸化処理を２回以上行う場合、通常追酸化反応器を２つ以上設ける。本発明において、好ましくは追酸化処理を１回以上行い、より好ましくは少なくとも低温追酸化を１回行う。
【０１５４】
追酸化処理を行うために供給する分子状酸素含有ガスＢ’としては、分子状酸素を含むガスであればよく、第１反応帯域と同様に、空気、酸素富化空気、不活性ガスで希釈された酸素等が用いられる。このうち、実用的には空気が好ましい。追酸化反応器１１’から排出された反応ガスＭ’は酸素及び溶媒Ｃの蒸気を含み、上記反応ガスＭに用いる凝縮器１８と同様の凝縮器を用いて凝縮される。或いは、凝縮器に代えて蒸留塔を用いても同様の分離が可能である。
【０１５５】
分子状酸素含有ガスＢ’の供給量及び酸素濃度は、凝縮器からの凝縮器排ガス（凝縮器が複数段からなる場合は最終段の凝縮器の排ガス）中の酸素濃度が特定範囲となるように制御するのが好ましい。好ましくは凝縮器排ガス中の酸素濃度が０．５容量％以上、より好ましくは１容量％以上、更に好ましくは２容量％以上とする。下限値より高いほど反応効率が高まる利点がある。また好ましくは１０容量％以下、より好ましくは８容量％以下、更に好ましくは７容量％以下となるよう制御する。上限値より低くすることで安全性が高まる。
【０１５６】
また分子状酸素含有ガスＢ’の供給量は、第１反応帯域で行う酸化反応に供給する分子状酸素含有ガスＢの量の１／１００００以上（体積比）であることが好ましく、１／１０００以上であるとより好ましく、１／１００以上であると更に好ましい。一方、ガスＢの量の１／５以下であることが好ましく、１／１０以下であるとより好ましい。
【０１５７】
なお、追酸化処理を行う反応器の種類は特に限定されないが、例えば上記第１反応帯域と同様のタイプの反応器などが使用可能である。また追酸化処理の他の条件については、第１反応帯域における酸化と同様である。
【０１５８】
以上のようにして酸化反応が行われ、反応器１１又は追酸化反応器１１’から芳香族カルボン酸と溶媒Ｃとを含む液状組成物Ｄが抜き出される。芳香族カルボン酸は固体として、好ましくは結晶として得られ、少なくとも固体の化合物と溶媒を含む液状組成物が得られる。なお芳香族カルボン酸は、一部、溶媒Ｃに溶解していてもよい。この液状組成物Ｄは溶媒Ｃや芳香族カルボン酸の他に、触媒、原料のアルキル芳香族化合物、及び副生成物（例えば、一部酸化アルキル芳香族化合物）などを含みうる。副生成物としては、ｐ−キシレンからテレフタル酸を製造する場合には例えば４ＣＢＡ、ｐ−トルアルデヒド、ｐ−トルイル酸、酢酸メチル等が挙げられる。液状組成物中には、４ＣＢＡがテレフタル酸に対して通常０．１ｐｐｍ以上含まれており、また通常５０００ｐｐｍ含まれている。好ましくは３０００ｐｐｍ以下、より好ましくは２５００ｐｐｍ以下、更に好ましくは２０００ｐｐｍ以下、特に好ましくは１５００ｐｐｍ以下である。
【０１５９】
以下では便宜上、反応装置が反応器１１のみからなり、反応器１１から抜き出される液状組成物を反応装置から抜き出される液状組成物Ｄとする場合について説明する。ただしこの説明は、反応装置が反応器１１及び追酸化反応器１１’からなり、追酸化反応器１１’から抜き出される液状組成物を反応装置から抜き出される液状組成物Ｄとした場合にも同様に適用される。
【０１６０】
この液状組成物Ｄは、必要に応じて晶析させるため、晶析槽２５へ移送する。晶析槽２５において圧力を低下させて冷却することで、主に上記芳香族カルボン酸からなる結晶を晶析させる。晶析槽２５は一つのみであるよりも、直列に複数あって晶析を多段階的に行うことが好ましい。晶析は、回分及び連続のいずれであってもよいが、通常は連続で２段以上で段階的に降圧させ、好ましくは３段以上である。また通常６段以下、好ましくは５段以下である。これにより、溶媒Ｃがフラッシュ蒸発し、系内の温度が低下する。ここで晶析する上記結晶の大半が上記芳香族カルボン酸となるが、温度が低すぎると芳香族カルボン酸以外の物質が共晶し、さらに後述する固液分離工程で分離した母液を再利用する際に再加熱に要するエネルギーコストが大きくなるため、最終的な晶析温度は通常５０℃以上、好ましくは７０℃以上である。また通常１８０℃以下、好ましくは１６０℃以下である。本発明においては、上記晶析槽として、上述した芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いることが好ましい。
【０１６１】
この液状組成物Ｄを溶媒と芳香族カルボン酸とに固液分離するため、固液分離装置１３へ移送する。反応器１１または晶析槽２５と固液分離装置１３との間には、ポンプ１２や圧力弁を設けて適宜、液状組成物Ｄの圧力を調整してもよい。
【０１６２】
固液分離装置１３は液状組成物Ｄを芳香族カルボン酸ケーキＦと母液Ｇとに固液分離する。固液分離は常圧、減圧、加圧のいずれでも行いうる。加圧状態で固液分離を行うと内部エネルギーの大きいケーキＦが得られ、後のケーキＦの乾燥工程でケーキ付着液の蒸発を効率的に行うことができ、好ましい。
圧力は、絶対圧で、通常０．０１ＭＰａ以上とし、好ましくは０．０３ＭＰａ以上とし、より好ましくは０．０５ＭＰａ以上とする。一方、圧力は通常絶対圧で２０ＭＰａ以下とする。低めの圧力とすることで耐圧性がやや低い装置が使用でき、コストが節減できる。好ましくは１０ＭＰａ以下とし、より好ましくは５ＭＰａ以下とし、更に好ましくは３ＭＰａ以下とし、特に好ましくは２ＭＰａ以下とする。
【０１６３】
固液分離装置１３としては公知の装置を制限なく使用しうるが、例えば、水平ベルトフィルター、スクリーンボウルデカンター、ソリッドボウルセパレーター、ロータリー加圧フィルター、ロータリーバキュームフィルター等が挙げられる。
【０１６４】
固液分離装置１３で分離された母液Ｇは、通常、固液分離装置１３内の母液槽に一旦蓄積された後、母液タンク２０に回収されるが、反応に用いた溶媒が主成分であり、溶解した芳香族カルボン酸や、未反応のアルキル芳香族化合物、触媒、副生成物、水などが含まれている。従って母液Ｇは反応器１１へ移送して、溶媒、未反応原料、触媒を再利用するとともに、含まれる芳香族カルボン酸を反応系内に戻すと、プロセス全体の収率を上げることができ好ましい。固液分離を加圧下で行なう場合、母液Ｇは加圧状態を維持したまま反応器１１へ移送すると、再加圧のためのエネルギーが節減でき、好ましい。また、母液タンク２０の温度は通常５０℃以上であり、好ましくは７０℃以上である。また通常１９０℃以下、好ましくは１８０℃以下である。なお、上記固液分離装置１３内の母液槽として、本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いてもよい。
【０１６５】
固液分離装置１３で母液Ｇと分離された芳香族カルボン酸ケーキＦは、そのまま乾燥してもよいが、洗浄装置１４で洗浄することで、不純物や副生成物、触媒等を除去でき、得られる芳香族カルボン酸の結晶の純度が高まるので好ましい。
【０１６６】
洗浄装置１４では芳香族カルボン酸ケーキＦが洗浄液Ｉにより洗浄され、付着母液が除去され不純物濃度が低減された洗浄ケーキＨが得られる。洗浄排液Ｊは洗浄ケーキＨと分離され、洗浄装置１４内の洗浄廃液槽に一旦蓄積された後、洗浄排液タンク２１に回収することができる。洗浄排液Ｊには母液Ｇ同様、溶解した芳香族カルボン酸や、未反応のアルキル芳香族化合物、触媒、副生成物、水などが含まれるため、洗浄排液Ｊは反応器１１へ移送し溶媒、未反応原料、触媒を再利用するとともに、含まれる芳香族カルボン酸を反応系内に戻すと、収率を上げることができ好ましい。洗浄を加圧下で行う場合、洗浄排液Ｊは加圧状態を維持したまま反応器１１へ移送すると、再加圧のためのエネルギーが節減でき、好ましい。また、洗浄廃液タンク２１の温度は通常５０℃以上であり、好ましくは７０℃以上である。また通常１９０℃以下、好ましくは１８０℃以下である。なお、上記洗浄装置１４内の洗浄廃液槽として、本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いてもよい。
【０１６７】
なお、工程内に副生成物や触媒などの不純物が蓄積するのを避けるため、洗浄排液Ｊの一部は廃棄処理工程１９へ送って廃棄し、残部を反応器１１へ送って再利用することが好ましい。これにより、工程内への不純物の蓄積を抑制することができる。廃棄処理工程１９は、例えば溶媒蒸発工程や触媒回収工程などからなる。
【０１６８】
また、母液タンク２０と洗浄排液タンク２１とをまとめて、１つの母液・洗浄排液タンクとしてもよい。その場合、反応器１１への移送、溶媒、未反応原料、触媒の再利用や、廃棄処理工程へ移送しての廃棄もまとめて行うことができる。この場合も、本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を母液・洗浄廃液タンクとして用いることができる。
以下、母液タンク２０や洗浄排液タンク２１に関する説明は、このような母液・洗浄排液タンクをも含むものとする。
【０１６９】
洗浄に用いる洗浄液Ｉは、水や有機溶媒などを用い得、特に制約はないが、反応器１１で用いる溶媒Ｃと相溶するものが好ましい。例えば、溶媒Ｃが酢酸を主成分とする溶媒である場合、洗浄液Ｉとしては、酢酸、水、或いは酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等の比較的蒸発潜熱の小さい酢酸エステル類、又はこれらの混合物を主成分とする溶媒を用いることが好ましい。溶媒Ｃと主成分が共通するものであると、上記のような洗浄排液Ｊの再利用がより行い易く、より好ましい。溶媒Ｃが酢酸を主成分とする溶媒である場合、洗浄液Ｉも酢酸を主成分とする溶媒が好ましく、酢酸を６０重量％以上含む溶媒であると好ましく、７０重量％以上含む溶媒であることが特に好ましい。
【０１７０】
洗浄装置１４の圧力は、固液分離装置１３の圧力と同程度とすることが望ましい。
【０１７１】
母液Ｇや洗浄排液Ｊを反応装置に移送する場合、反応装置の中のどの反応器に移送してもよい。但し、反応効率を高めるため、好ましくは最も上流の反応器に移送する。
上記固液分離及び洗浄を加圧下で行なう場合、得られた洗浄ケーキＨは、好ましくは乾燥装置１６により乾燥させ、ケーキに残留する付着液を除去して芳香族カルボン酸を得る。通常芳香族カルボン酸結晶Ｋとして得られる。乾燥装置１６は１つのみでもよいし複数の同一又は異なる装置で構成されていてもよい。
【０１７２】
乾燥装置１６の種類は特に制限されないが、好ましくは、洗浄ケーキＨを高圧状態から低圧状態へ移行させることで洗浄ケーキＨに付着している付着液を放圧蒸発させる装置、いわゆるフラッシュ乾燥装置を含むことが好ましい。ここで放圧蒸発とは、高圧状態にある液体が、移行前の温度が移行後の圧力における沸点以上となる低圧状態へ急激に移行させられることによって、その内部エネルギーを気化熱として一部液体が蒸発することを言う。放圧蒸発を行える乾燥装置としては、例えば、高圧状態から低圧状態への抜き出しが可能なディスチャージバルブを備えた加圧乾燥装置などが挙げられる。例えば、高圧状態を保持したまま洗浄ケーキＨを蓄えたケーキ保持槽から、ディスチャージバルブを開放して洗浄ケーキＨをより低圧である粉体滞留槽へ抜き出す。
【０１７３】
放圧蒸発によれば、更なるエネルギーを加えることなく洗浄ケーキＨの乾燥が行えるので、放圧蒸発でできるだけ多くの付着液を蒸発させることがエネルギーコスト節減上、好ましい。
ディスチャージバルブは抜き出し方式が連続式であっても間欠式であってもよく、また乾燥装置はディスチャージバルブを１つ備えていても複数備えていてもよい。なお、ディスチャージバルブによる抜き出しの際、粉体滞留槽での洗浄ケーキＨ滞留量が一定となるようタイミングや回数を調整すると、安定的に工程を進行させやすく好ましい。
【０１７４】
なお、固液分離工程と洗浄工程とを一つの装置で行える固液分離洗浄装置１５（図中、破線囲みの１５に相当する。）により、両工程を行ってもよい。工程を簡略化できる利点がある。このように二つの工程をまとめて行うことのできる固液分離洗浄装置１５としては、スクリーンボウルデカンター（スクリーンボウル型遠心分離装置）、ソリッドボウルセパレーター、ロータリー加圧フィルター、水平ベルトフィルター、ロータリーバキュームフィルター等が挙げられる。これらの中でも、特にスクリーンボウルデカンターは耐熱性に優れ、反応器１１の温度に近い高温域でも使用可能であるため好ましい。
【０１７５】
また、固液分離工程、洗浄工程及び乾燥工程を一つの装置で行える固液分離洗浄乾燥装置１７（図中、破線囲みの１７に相当する。）により、これら３つの工程を行ってもよい。工程を簡略化できる利点がある。このような装置としては特に制限はなく、例えばスクリーンボウルデカンター、ソリッドボウルデカンターのような遠心分離機や、水平ベルトフィルター、ロータリー加圧フィルター、ロータリーバキュームフィルターなどを用いることができる。なかでもスクリーンボウルデカンターは耐熱性に優れるため好ましい。
【０１７６】
このようにして得られる芳香族カルボン酸結晶Ｋの乾燥が不十分な場合は、乾燥装置１６の後に加熱乾燥装置などを設け、更に乾燥を行うことが好ましい。加熱乾燥装置の種類は特に制限は無いが、乾燥効率やコスト等の点から、流動層乾燥装置（Fluidized Bed Dryer）、回転型乾燥装置（スチームチューブドライヤー等）などが好ましく用いられる。
【０１７７】
以上のような工程により、アルキル芳香族化合物から芳香族カルボン酸が得られる。得られた芳香族カルボン酸はそのまま使用してもよいし、純度を上げるために還元工程に供してもよい。
【０１７８】
還元工程としては、水素化精製プロセス（溶解工程、水素化工程、晶析工程、固液分離工程、洗浄工程、乾燥工程等からなる）が挙げられる。水素化精製プロセスについて、図６を用いて説明する。溶解工程としては、反応器２６内で、上述した工程により得られた芳香族カルボン酸結晶Ｋを、溶媒Ｌに溶解させる。あるいは予め別の溶解槽で溶解させた後、反応器２６に供給してもよい。使用する溶媒Ｌとしては、芳香族カルボン酸結晶Ｋが溶解可能なものであればよく、芳香族カルボン酸結晶に化学的な変化を来たさないものが用いられる。また溶媒Ｌの常圧における沸点は好ましくは４０℃以上、より好ましくは５０℃以上、更に好ましくは６０℃以上であり、また好ましくは２００℃以下、より好ましくは１８０℃以下、更に好ましくは１５０℃以下である。下限値以上とすることで取り扱いや回収が容易となり、上限値以下とすることで後工程での固液分離、乾燥が容易となる。
溶媒Ｌの種類は特に限定されないが、溶解性や沸点、取り扱いやすさから、水を含むことが好ましく、例えばテレフタル酸を製造する場合には、水を主成分とする溶媒が好ましく、より好ましくは９０重量％が水、さらに好ましくは１００重量％が水である溶媒が好ましい。
本プロセスでは好ましくは水素化触媒を用いる。例えばルテニウム、ロジウム、パラジウム、白金、オスミウム等の８〜１０族金属触媒が用いられる。中でもパラジウムが好ましい。通常、これらは活性炭等に担持させて固定床として用いる。
【０１７９】
続いて、反応器２６内に水素Ｗを導入し、芳香族カルボン酸結晶に含まれる不純物の少なくとも一部を還元する、水素化工程を行なう。水素化工程を行うにあたっては、芳香族カルボン酸結晶Ｋの常温における溶解度が小さい場合には、溶媒Ｌへの溶解度を高めるため、昇温することが好ましい。還元反応の温度としては、通常２３０℃以上、好ましくは２５０℃以上である。また通常３３０℃以下であり、好ましくは３１０℃以下である。また圧力については、溶媒を液体として維持するために、蒸気圧より高い圧力を必要とし、通常３ＭＰａ以上であり、好ましくは５ＭＰａ以上である。また通常２０ＭＰａ以下であり、好ましくは１５ＭＰａ以下、より好ましくは１２ＭＰａ以下である。例えば芳香族カルボン酸としてテレフタル酸を製造する場合には、テレフタル酸結晶中に含まれる４−ＣＢＡを還元してパラトルイル酸に変換する。
【０１８０】
その後、芳香族カルボン酸を再度、必要に応じて晶析させるため、芳香族カルボン酸結晶Ｋが溶媒Ｌに溶解した液状組成物Ｘを晶析槽２５へ移送する。晶析槽２５において圧力を低下させて冷却することで、主に上記芳香族カルボン酸からなる結晶を晶析させる。晶析槽２５は一つのみであるよりも、直列に複数あって晶析を多段階的に行うことが好ましい。晶析は、回分及び連続のいずれであってもよいが、通常は連続で２段以上で段階的に降圧させ、好ましくは３段以上である。また通常６段以下、好ましくは５段以下である。これにより、溶媒Ｌがフラッシュ蒸発し、系内の温度が低下する。例えば芳香族カルボン酸としてテレフタル酸を製造する場合、４−ＣＢＡが還元されたパラトルイル酸は、水に対する溶解度がテレフタル酸より高いので、晶析では、テレフタル酸が優先的に析出する。しかし、大気圧まで降下すると、温度が１００℃程度となり、パラトルイル酸が共晶するので、最終晶析圧力は、通常０．１ＭＰａ以上、好ましくは０．２ＭＰａ以上、さらに好ましくは０．３ＭＰａ以上、特に好ましくは０．５ＭＰａ以上である。また、圧力範囲の上限は、好ましくは３ＭＰａ以下、さらに好ましくは１ＭＰａ以下、特に好ましくは０．７Ｐａ以下である。なお、晶析の際発生する蒸気は、回収して芳香族カルボン酸の製造プロセスで再利用しても良い。本発明においては、上記晶析槽として、上述した芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いることが好ましい。
【０１８１】
続いて、上記晶析工程を経た液状組成物Ｘを、例えば固液分離装置１３で固液分離し、洗浄装置１４で洗浄して乾燥させることにより、純度の高い芳香族カルボン酸結晶Ｙが得られる。なお、固液分離工程、洗浄工程、及び乾燥工程における方法及び装置は、上述した方法及び装置と同様とすることができる。また更なる乾燥工程を設けてもよいのも同様である。また洗浄液Ｔの種類等は適宜選択することができる。また図６において、図５と同様の装置等については同一の符号を付し、ここでの説明を省略する。なお、図６においては、ケーキ、母液、洗浄ケーキ、洗浄液及び洗浄廃液を、それぞれ符号Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ及びＵで示す。また、固液分離装置１３で分離された母液Ｒ、洗浄廃液Ｕは、通常パラトルイル酸や触媒等、有価物を回収後、溶媒リサイクル工程、排出工程等に送られる。
【０１８２】
本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いた芳香族カルボン酸の製造方法では、上記で示した全工程を必須とするものではなく、反応器１１で芳香族カルボン酸を生成させ、固液分離装置１３に移送し、芳香族カルボン酸を溶媒から分離するものであればよい。また必要に応じて上記以外の装置や配管を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１８３】
本発明は芳香族カルボン酸の製造分野に用いることが可能であり、特にテレフタル酸の製造に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１８４】
【図１】本発明の第一実施形態としての芳香族カルボン酸含有組成物保持槽の構成を模式的に示す概略図である。
【図２】本発明の第一実施形態を説明する図であって、第一流量制御手段及び第二流量制御手段における制御フローを示す図である。
【図３】本発明の第一実施形態を説明する図であって、第一温度制御手段及び第二温度制御手段における制御フローを示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態としての芳香族カルボン酸含有組成物保持槽の構成を模式的に示す概略図である。
【図５】本発明の芳香族カルボン酸の製造方法の例を説明するための説明図である。
【図６】本発明の芳香族カルボン酸の製造方法における還元工程の一例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１８５】
１，１’ 芳香族カルボン酸含有組成物保持槽
１００ 槽体
１０１ 液状組成物
１０２ 液面
１０３ ガス
１０４ モータ
１０５ 攪拌軸
１０６ 攪拌翼
１０７ 攪拌機
２００ 差圧式液面計
２１０ 第一導管
２１１ 中空部
２１２ 開口部
２２０ 第一圧力伝達手段
２２１ 第一キャピラリーチューブ
２２２ 第一ダイアフラム
２３０ 第二導管
２３１ 中空部
２３２ 開口部
２３３ 第二導管の端部
２３４ 第二導管の中央部
２４０ 第二圧力伝達手段
２４１ 第二キャピラリーチューブ
２４２ 第二ダイアフラム
２５０ 差圧センサ
２６０ 第一熱媒供給系
２６１ 熱媒貯蔵槽
２６２ 第一熱媒管
２６３ ポンプ
２６４ 流量センサ
２６５ バルブ
２６６ 温度センサ
２６７ ヒーター
２６８ ノズル
２６９ バルブ
２７０ 第二熱媒供給系
２７１ 熱媒貯蔵槽
２７２ 第二熱媒管
２７３ ポンプ
２７４ 流量センサ
２７５ バルブ
２７６ 温度センサ
２７７ ヒーター
２７８ ノズル
２７９ バルブ
２８０ 制御手段
２８１ 第一流量制御手段
２８２ 第一温度制御手段
２８３ 第一制御手段
２８４ 第二流量制御手段
２８５ 第二温度制御手段
２８６ 第二制御手段
３００ 放射線式液面計
３０１ 挿入管
３０２ 放射線検知手段
３０３ 液面測定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は芳香族カルボン酸含有組成物保持槽及び芳香族カルボン酸の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
芳香族カルボン酸の製造は通常は適切な溶媒中で行われる。また、製造される芳香族カルボン酸は通常は固体である。このため、芳香族カルボン酸の製造の際には、生成物は、溶媒中に芳香族カルボン酸が分散した液状組成物（例えば、スラリー）として得られることが多い。
また、芳香族カルボン酸を製造する場合、反応、晶析等の工程は、通常、各工程に対応した保持槽内において行われる。この際、品質、製造効率及び安全性の向上等の観点から、各保持槽内における液面の高さを調節しながら芳香族カルボン酸の製造を行う。したがって、前記の保持槽には、通常、液面の位置を測定する液面計を備え付ける。
【０００３】
前記の液面計の一例として、差圧式液面計が挙げられる。差圧式液面計は、保持槽内の液面よりも上の部分（気相）の圧力と、保持槽内の液面よりも下の部分（液状組成物）の圧力とを測定し、両圧力の差を算出し、その圧力の差から液面の位置（高さ）を測定するものである。
ところで、多くの差圧式液面計では、液状組成物を案内する導管を備えている。この導管が何らかの理由により閉塞すると液面の位置を正確に測定することが困難になる。これを抑制するためには、例えば、加熱した熱媒（シール液等）を導管に供給するようにすればよい（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１５４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、差圧式液面計の精度が低下することがあった。これは、特許文献１記載の技術では熱媒の温度及び／又は流量が何らかの理由により大きく変動することがあり、この変動により前記の精度が低下したためと考えられる。
本発明は上記の課題に鑑みて創案されたもので、上記の閉塞を防止しつつ差圧式液面計の精度を安定して向上させることができる芳香族カルボン酸含有組成物保持槽及びそれを用いた芳香族カルボン酸の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、差圧式液面計の導管に供給される熱媒の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御することにより、差圧式液面計の精度を安定して向上させられることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
即ち、本発明の要旨は、芳香族カルボン酸及び溶媒を含む液状組成物を保持する槽体と、該槽体内の液面の位置を測定する差圧式液面計とを備え、該差圧式液面計が、該槽体内に開口し、該槽体内の該液状組成物を導入する中空部を有する第一導管と、該第一導管の中空部内の圧力を伝達する第一圧力伝達手段と、該槽体内の該第一導管よりも上部に開口し、該槽体内の気体を導入する中空部を有する第二導管と、該第二導管の中空部内の圧力を伝達する第二圧力伝達手段と、該第一圧力伝達手段及び該第二圧力伝達手段から伝達された圧力の差を測定する差圧測定手段と、第一熱媒を該第一導管に供給する第一熱媒管と、該第一熱媒の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御する第一制御手段とを備えることを特徴とする芳香族カルボン酸含有組成物保持槽に存する（請求項１）。
【０００８】
このとき、該第一圧力伝達手段が、該差圧測定手段に接続され、シール液で満たされた第一キャピラリーチューブと、該第一導管の中空部内の圧力を該第一キャピラリーチューブのシール液に伝える第一ダイアフラムとを備え、該第二圧力伝達手段が、該差圧測定手段に接続され、シール液で満たされた第二キャピラリーチューブと、該第二導管の中空部内の圧力を該第二キャピラリーチューブのシール液に伝える第二ダイアフラムとを備えることが好ましい（請求項２）。
【０００９】
また、該第一熱媒が、該槽体内の該溶媒と実質的に同じ組成であることが好ましい（請求項３）。
【００１０】
さらに、該液状組成物がスラリーであることが好ましい（請求項４）。
【００１１】
また、該槽体内の該液状組成物を攪拌する攪拌手段を備えることが好ましい（請求項５）。
【００１２】
さらに、該第一導管が該槽体の内径に対して０．０５％以上２０％以下の範囲で該槽体内に挿入されていることが好ましい（請求項６）。
【００１３】
また、該槽体内において該第一導管が下向きに開口していることが好ましい（請求項７）。
【００１４】
さらに、該槽体の外部に、該第一熱媒を加熱する熱源を備えることが好ましい（請求項８）。
【００１５】
また、第二熱媒を該第二導管に供給する第二熱媒管と、該第二熱媒の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御する第二制御手段とを備えることが好ましい（請求項９）
【００１６】
さらに、該槽体内の液面の位置を測定する放射線式液面計を備えることが好ましい（請求項１０）。
【００１７】
本発明の別の要旨は、本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いることを特徴とする芳香族カルボン酸の製造方法に存する（請求項１１）。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、導管の閉塞を防止しつつ差圧式液面計の精度を安定して向上させることができる芳香族カルボン酸含有組成物保持槽及びそれを用いた芳香族カルボン酸の製造方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明について実施形態及び例示物等を示して詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態及び例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。
【００２０】
［１．芳香族カルボン酸含有組成物保持槽］
［１−１．第一実施形態］
図１〜図３は本発明の第一実施形態としての芳香族カルボン酸含有組成物保持槽について示すもので、図１は芳香族カルボン酸含有組成物保持槽の構成を模式的に示す概略図、図２は第一流量制御手段及び第二流量制御手段における制御フローを示す図、図３は第一温度制御手段及び第二温度制御手段における制御フローを示す図である。
【００２１】
図１に模式的に示すように、本実施形態の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１は、槽体１００と、差圧式液面計２００と、放射線式液面計３００とを備えている。
【００２２】
・槽体
槽体１００は、その内部に芳香族カルボン酸及び溶媒を含む液状組成物１０１を保持する容器である。槽体１００の種類は、本発明の目的及び効果を損なわない限り特に制限はなく、後述する芳香族カルボン酸の製造方法におけるいずれの工程に用いられるかによって適宜選択される。例えば酸化反応槽、水添反応槽等の反応槽；芳香族カルボン酸を晶析させる晶析槽；生成した芳香族カルボン酸を固液分離した後の母液を貯蔵する母液槽；洗浄廃液を入れるための洗浄廃液槽などが挙げられる。このような槽体１００の形状は、その種類に応じて適宜選択され、例えばガス及び材料等の供給口、生成物及び廃液の送出口等を備えるものであってもよい。なお、ここでは円筒状であるとして説明するが、形状はこれに限定されるものではない。
【００２３】
槽体１００の直径は通常１ｍ以上であり、好ましくは２ｍ以上、より好ましくは３ｍ以上である。また通常１０ｍ以下、好ましくは７ｍ以下、より好ましくは５ｍ以下である。これにより必要とされる滞留時間の確保や低コスト等を実現することができる。
【００２４】
また、槽体１００の壁厚みは通常１ｍｍ以上であり、好ましくは５ｍｍ以上、より好ましくは１０ｍｍ以上である。また通常１００ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ以下、より好ましくは２０ｍｍ以下である。これにより高強度、高耐腐食性、かつ低コストとすることができる。
【００２５】
また、槽体１００の材質としては、例えばＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７Ｌ等のステンレス、またはこれらをＰＶＣ、もしくはＰＴＦＥライニングしたもの、炭素鋼や、これをチタンで被覆したもの、チタン、ハステロイ等を用いることができる。
【００２６】
槽体１００に保持される液状組成物１０１の状態は、溶液、分散液、スラリーなど、液状の挙動を示す組成物であればその存在状態に制限はない。ただし、後述するように閉塞防止できるという本実施形態の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１の利点を有効に活用する観点からは、液状組成物１０１はスラリーであることが好ましい。
【００２７】
ここで、芳香族カルボン酸は、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１を用いて製造する芳香族カルボン酸である。その例を挙げると、オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸（ベンゼントリカルボン酸）、２，６−、又は２，７−ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ビフェニルジカルボン酸などが挙げられる。なかでもフタル酸類（オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸）のなどが好ましく、特にテレフタル酸が好ましい。
なお、芳香族カルボン酸としては、１種のみでもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で含んでいてもよい。
【００２８】
また、溶媒としては、芳香族カルボン酸の製造の際に使用する任意の溶媒を用いることが可能である。例えば、酢酸、プロピオン酸、蟻酸等の有機酸、水などが挙げられる。中でも、後述するように閉塞防止できるという本実施形態の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１の利点を有効に活用する観点からは、温度の変動等によって溶媒から芳香族カルボン酸が析出するものが好ましく、具体的には酢酸及び水が好ましい。
【００２９】
液状組成物１０１は、少なくとも上記の芳香族カルボン酸及び溶媒を含んでいれば、その他の成分を含んでいてもよい。その他の成分の例を挙げると、芳香族カルボン酸の製造の際に使用する触媒、前記の製造の際に副生する副生物等が挙げられる。なお、その他の成分は、１種のみでもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で含んでいてもよい。
【００３０】
また、槽体１００内の液状組成物１０１の液面１０２よりも上部には、ガス（気体）１０３が満たされている。このガス１０３は、例えば、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１で行う工程に応じて充填されたガス、液状組成物１０１から生じたガスなどである。後述する差圧式液面計２００は、この液状組成物１０１とガス１０３との境界である液面１０２の位置を測定するようになっている。
【００３１】
槽体１００には液状組成物１０１を攪拌する攪拌手段として、モータ１０４、攪拌軸１０５及び攪拌翼１０６を備えた攪拌機１０７が設けられている。この攪拌機１０７は槽体１００内の液状組成物１０１を攪拌する手段であり、組成物保持槽１が反応槽である場合などに必要に応じて設けられる。これにより、槽体１００内での反応等の効率を高めることができる。この際、攪拌機１０７の形状、大きさ等は必要とする攪拌能力に応じて適切なものを採用すればよい。
【００３２】
攪拌翼１０６の種類としては、例えばタービン型、パドル型、アンカー型等が挙げられる。また攪拌翼１０６の形状としては、槽体１００の外径、液状組成物１０１の組成等に応じて適宜選択可能であるが、翼の幅は通常１００ｍｍ以上、好ましくは１５０ｍｍ以上、より好ましくは２００ｍｍ以上であり、通常１０００ｍｍ以下、好ましくは９００ｍｍ以下、より好ましくは８００ｍｍ以下である。これにより攪拌効率がよく、かつ低コストとすることができる。
また攪拌翼１０６の枚数は、液状組成物１０１の量や組成等に応じて適宜選択可能であるが、通常１枚以上であり、また通常１０枚以下、好ましくは９枚以下、より好ましくは８枚以下とする。これにより、攪拌効率を良好なものとし、また攪拌動力を低減してコストを低減することが可能となる。また攪拌翼１０６の段数としては、液状組成物１０１の量や組成等に応じて適宜選択可能であるが、通常１段以上とし、また通常１０段以下、好ましくは９段以下、より好ましくは８段以下とすることができる。これにより、攪拌効率を良好なものとし、また攪拌動力を低減してコストを低減することが可能となる。
【００３３】
また、攪拌機１０７と併せてバッフル（図示省略）が槽体１００内に設けられていてもよい。バッフルは、通常、槽体１００の内周面に沿って、その長さ方向が上記攪拌軸１０５の軸方向となるように取り付けられる板状体である。モータ１０４を駆動して攪拌翼１０６により攪拌する際、バッフルによって、液状組成物１０１の流れを乱すことができ、攪拌効率をより向上させることが可能となる。
【００３４】
バッフルの幅としては、通常、槽体１００の内径の５％以上、２０％以下とすることが好ましい。このような範囲内では攪拌効率を良好なものとすることができるからである。
また、バッフルの枚数は、特に制限されるものではないが、通常２枚以上、１０枚以下とすることが好ましい。これにより、攪拌効率を向上させることができるからである。
【００３５】
槽体１００には、槽体１００内の温度を調整する温度調整手段（図示省略）を設けることが好ましい。通常、槽体１００内の温度は常温又は高温に調整するため、温度調整手段としてヒーターを設ける。なお、ヒーターの種類、設置位置などは必要とする加熱能力に応じて適切なものを採用すればよい。
【００３６】
また、温度調整手段によって槽体１００内の温度をどの程度に調整するかは、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１内において行う工程に応じて設定すればよい。ただし、本実施形態の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１の利点である閉塞防止効果は、運転温度が高い槽に用いた場合に特に効果的である。なお、調整する具体的な温度範囲については、芳香族カルボン酸の製造方法の説明と共に後述する。
【００３７】
・差圧式液面計
差圧式液面計２００は液面１０２の位置を測定する計測器であり、第一導管２１０と、第一圧力伝達手段２２０と、第二導管２３０と、第二圧力伝達手段２４０と、差圧測定手段としての差圧センサ２５０とを備えている。また、差圧式液面計２００は、第一導管２１０に第一熱媒を供給する第一熱媒供給系２６０と、第二導管２３０に第二熱媒を供給する第二熱媒供給系２７０と、第一熱媒供給系２６０及び第二熱媒供給系２７０を制御する制御手段２８０とを備えている。
【００３８】
第一導管２１０は、槽体１００内に開口した中空部２１１を有する管である。なお、図１において第一導管２１０は一部を破断した様子を示している。中空部２１１は開口部２１２において槽体１００内に開口していて、この開口部２１２を通じて中空部２１１に液状組成物１０１を導入できるようになっている。導入された液状組成物１０１は、その圧力が第一圧力伝達手段２２０を通じて差圧センサ２５０に伝達されるようになっている。
【００３９】
第一導管２１０の材質は、槽体１００内のガス及び液状組成物１０１により腐食しにくいものが好ましい。また、攪拌機１０７により液状組成物１０１を攪拌する場合には、液状組成物１０１による圧力で第一導管２１０が破損したり変形したりすることを防ぐため、剛性の高いものを用いることが好ましく、中でも槽体１００と同等またはそれよりも剛性が高いものがより好ましい。通常は、第一導管２１０は、チタン、ステンレス（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７Ｌ等）により形成する。
【００４０】
第一導管２１０の形状に特に制限はないが、通常は真っ直ぐな円筒状の管を用いる。
【００４１】
第一導管２１０の内径は、通常３インチ以下、好ましくは２インチ以下、より好ましくは１インチ以下とする。小さすぎると中空部２１１が閉塞しやすくなる可能性がある。なお、１インチは０．０２５４メートルである。
【００４２】
また、第一導管２１０を槽体１００内へ挿入した挿入部の長さＬ211は、槽体１００の内径Ｌ100に対して、０．０５％以上が好ましく、０．１％以上がより好ましく、また、２０％以下が好ましく、１５％以下がより好ましい。第一導管２１０の挿入部の長さＬ211を槽体１００の内径Ｌ100に対して前記のように所定の程度だけ長く形成することにより中空部２１１に固体粒子が進入することを抑制できるため、槽体１００の内壁から剥がれた付着物及び液状組成物１０１中の浮遊物などにより中空部２１１が閉塞することを防止できる。一方、第一導管２１０の挿入部の長さＬ211を槽体１００の内径Ｌ100に対して前記のように所定の程度だけ短く形成することにより、攪拌翼１０６と第一導管２１０との接触、液状組成物１０１の流れの影響などにより第一導管２１０が曲がったり折れたりすることを抑制できると共に、第一導管２１０の閉塞を防止することもできる。
【００４３】
第一導管２１０の設置高さは、通常の運転時に液面１０２よりも下となる位置であれば特に制限はないが、槽体１００内の高さＨ100の、通常３／４以下、好ましくは１／２以下、より好ましくは１／４以下の位置とする。第一導管２１０の設置位置が低いほど、より広範囲の液面の位置を測定できるからである。
【００４４】
ここで、第一導管２１０の開口部２１２は、下向きに開口するように設けられていることが好ましい。槽体１００の内壁から剥がれた付着物及び液状組成物１０１中の浮遊物などが開口部２１２から中空部２１１内に進入すると閉塞が生じることがあるが、開口部２１２を下向きに形成しておけば前記の進入を抑制し、閉塞を防止しやすくなる。具体的な態様としては、例えば、第一導管２１０の端部を斜め下向きに切り欠いたり、第一導管２１０の先端を下向きに曲げたりして開口部２１２を下向きに開口するように形成すればよい。中でも、第一導管２１０は曲がりがなく真っ直ぐに形成されている方が閉塞し難いため、第一導管２１０の端部を斜め下向きに切り欠く態様が好ましい。
【００４５】
第一圧力伝達手段２２０は、液状組成物１０１を導入した中空部２１１内の圧力を差圧センサ２５０に伝達する手段である。この際、圧力は、例えば圧力の大きさの値を電気信号として伝達してもよいが、圧力自体を伝達するようにしてもよい。前者の場合には、例えば、液状組成物１０１の圧力を測定する圧力センサと当該圧力センサで測定した圧力の大きさを電気信号として伝達する配線により第一圧力伝達手段２２０を構成できる。しかし本実施形態では後者の構成をとり、第一圧力伝達手段２２０は第一キャピラリーチューブ２２１と第一ダイアフラム２２２とを備えて構成されているものとする。
【００４６】
第一キャピラリーチューブ２２１はシール液で満たされたチューブであり、一端に加えられた圧力を、前記のシール液を通じて他端に伝達できる部材である。本実施形態では第一キャピラリーチューブ２２１の一端は第一ダイアフラム２２２に接続され、他端は差圧センサ２５０に接続されている。これにより、第一ダイアフラム２２２を介して加えられた中空部２１１内の液状組成物１０１からの圧力を、シール液を通じて差圧センサ２５０に伝達できるようになっている。
【００４７】
第一キャピラリーチューブ２２１の材質に特に制限はないが、例えば銅、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ３０４等）などが挙げられる。また、第一キャピラリーチューブ２２１は、オレフィン樹脂テープの巻装などにより保護することが好ましい。
また、シール液は圧力の伝達機能を損なわない限り制限は無いが、例えばシリコンオイルなどを用いることができる。
【００４８】
第一キャピラリーチューブ２２１の寸法は、圧力の伝達機能を損なわない限り制限は無い。例えば、長さ１ｍ以上１０ｍ以下、径は１０ｍｍに形成すればよい。
【００４９】
第一ダイアフラム２２２は、第一導管２１０の端部に設けられて中空部２１１の外側端部を封止すると共に、中空部２１１内の圧力を第一キャピラリーチューブ２２１のシール液に伝えるものである。中空部２１１内の圧力は、この第一ダイアフラム２２２と、第一キャピラリーチューブ２２１内のシール液とを介して差圧センサ２５０に伝達されるようになっている。
【００５０】
第一ダイアフラム２２２の種類、形状等に制限はない。寸法は中空部２１１の外側端部を封止できるだけ大きければ他に制限はないが、大きすぎると省スペース化が図れないため、通常は３００ｍｍ以下、好ましくは２００ｍｍ以下の径のものを用いる。
【００５１】
第二導管２３０は、槽体１００内に開口した中空部２３１を有する管である。なお、図１において第二導管２３０は一部を破断した様子を示している。中空部２３１は開口部２３２において槽体１００内に開口していて、この開口部２３２を通じて中空部２３１にガス１０３を導入できるようになっている。ただし、開口部２３２は第一導管２１０よりも上部に開口しているものとする。また、前記の導入されたガス１０３は、その圧力が第二圧力伝達手段２４０を通じて差圧センサ２５０に伝達されるようになっている。
【００５２】
第二導管２３０の材質及び内径は、第一導管２１０と同様である。
【００５３】
第二導管２３０の形状に特に制限はない。ただし、ガス１０３が後述する第二ダイアフラム２４２を劣化させるものである場合は、第二導管２３０の第二ダイアフラム２４２に接続されている側の端部２３３を、第二導管２３２の他の部位のよりも相対的に低位置に形成することが好ましい。第二ダイアフラム２４２の劣化を防止するためである。
例えばガス１０３が水素ガスを含んでいる場合、第二ダイアフラム２４２は水素ガスによって劣化することがある。しかし、第二導管２３０の端部２３３を第二導管２３０の他の部位よりも相対的に低位置に形成すれば、中空部２３１に供給された第二熱媒（後述する）が端部２３３に溜まるため、ガス１０３は第二ダイアフラム２４２に直接接することがなくなる。このため、第二ダイアフラム２４２の劣化を防止できる。なお、この場合でも中空部２３１内の圧力は第二熱媒を介して第二ダイアフラム２４２に伝わるため、差圧センサ２５０による差圧の測定に問題はない。
本実施形態では第二導管２３０が湾曲して形成され、端部２３３が少なくとも中央部２３４よりも相対的に低く形成されているものとする。
【００５４】
第二導管２３０の設置高さは、通常の運転時に液面１０２よりも上となる位置であれば特に制限はないが、槽体１００内の高さＨ100の、通常１／４以上、好ましくは１／２以上、より好ましくは３／４以上の位置とする。第二導管２３０の設置位置が高いほど、より広範囲の液面の位置を測定できるからである。
【００５５】
さらに、第二導管２３０の開口部２３２は、下向きに開口するように設けられていることが好ましい。槽体１００の内壁から剥がれた付着物などが開口部２３２から中空部２３１内に進入すると閉塞が生じることがあるが、このように下向きに形成しておけば前記の進入を抑制し、閉塞を防止しやすくなる。具体的な態様としては、例えば第一導管２１０と同様に形成することができる。ただし、上記のように第二導管２３０の設置位置は高いほど好ましいことから、本実施形態では、槽体１００の天井部に開口部２３２を設けているものとする。
【００５６】
第二圧力伝達手段２４０は、ガス１０３を導入した中空部２３１内の圧力を差圧センサ２５０に伝達する手段である。この際、第一圧力伝達手段２２０と同様に、圧力は、例えば圧力の大きさの値を電気信号として伝達してもよいが、圧力自体を伝達するようにしてもよい。前者の場合には、例えば、液状組成物１０１の圧力を測定する圧力センサと当該圧力センサで測定した圧力の大きさを電気信号として伝達する配線により第二圧力伝達手段２４０を構成できる。しかし本実施形態では後者の構成をとり、第二圧力伝達手段２４０は第二キャピラリーチューブ２４１と第二ダイアフラム２４２とを備えて構成されているものとする。
【００５７】
第二キャピラリーチューブ２４１は、第一キャピラリーチューブ２２１と同様にシール液で満たされたチューブであり、一端に加えられた圧力を、前記のシール液を通じて他端に伝達できる部材である。本実施形態では第二キャピラリーチューブ２４１の一端は第二ダイアフラム２４２に接続され、他端は差圧センサ２５０に接続されている。これにより、第二ダイアフラム２４２を介して加えられた中空部２３１内のガス１０３からの圧力を、シール液を通じて差圧センサ２５０に伝達できるようになっている。
【００５８】
第二キャピラリーチューブ２４１の材質、寸法、シール液などは、第一キャピラリーチューブ２２１と同様に形成すればよい。
【００５９】
第二ダイアフラム２４２は、第二導管２３０の端部２３３に設けられて中空部２３１の外側端部を封止すると共に、中空部２３１内の圧力を第二キャピラリーチューブ２４１のシール液に伝えるものである。中空部２３１内の圧力は、この第二ダイアフラム２４２と、第二キャピラリーチューブ２４１内のシール液とを介して差圧センサ２５０に伝達されるようになっている。
【００６０】
第二ダイアフラム２４２の種類、形状等に制限はない。寸法は中空部２３１の外側端部を封止できるだけ大きければ他に制限はないが、大きすぎると省スペース化が図れないため、通常は３００ｍｍ以下、好ましくは２００ｍｍ以下の径のものを用いる。
【００６１】
差圧測定手段としての差圧センサ２５０は、第一圧力伝達手段２２０及び第二圧力伝達手段２４０から伝達された圧力を受け取り、その圧力の差（差圧）を測定するものである。測定された差圧からは、以下の要領で液面１０２の高さを算出することができる。
液状組成物１０１の比重ρが一定であれば、槽体１００の底部や下部にかかる圧力は液面の高さに比例する。具体的には、第一導管２１０の中空部２１１内の圧力Ｐ１、第二導管２３０内の中空部２３１内の圧力Ｐ２は、第一導管２１０の設置位置から液面１０２までの高さＨとの間にＰ１＝Ｐ２＋ρ・Ｈという関係が成立する。したがって、Ｐ２とＰ１との差Ｐ１−Ｐ２を求めるとＰ２が相殺されて、ρＨのみを算出することができる。よって、得られたρＨの値を液状組成物１０１の比重ρで割れば、液面１０２の高さＨを算出することができる。
【００６２】
また、前記の要領で差圧センサ２５０が前記の差圧から液面１０２の高さを算出するように構成してもよいが、差圧センサ２５０は少なくとも差圧を測定するものであれば、必ずしも液面１０２の高さの算出まで行わないものであってもよい。例えば、測定された差圧からユーザーが液面１０２の高さを算出するようにした場合であっても、液面１０２の高さを測定するとの機能は実質的に実現されるからである。
【００６３】
また、本実施形態のように第二導管２３０の端部２３３を、第二導管２３０の他の部位のよりも相対的に低位置に形成した場合には、中空部２３１に供給された第二熱媒が端部２３３に溜まるため、第二圧力伝達手段２４０によって差圧センサ２５０に伝達される圧力は、厳密にはガス１０３の圧力と端部２３３内に溜まった第二熱媒の重みによる圧力との和になる。しかし、第二熱媒の重みの影響は波打ち等による液面１０２の変動による影響などと比較して非常に小さいため、前記第二熱媒の重みによる影響は無視しても特に問題はない。なお、特に液面１０２の高さを精密に測定したい場合は、第二圧力伝達手段２４０により伝達された圧力から端部２３３内に溜まった第二熱媒の重みによる圧力を除算して、中空部２３１内のガス１０３の圧力の正確な値を算出し、その値を用いて差圧を測定するようにしてもよい。
【００６４】
本実施形態では、差圧センサ２５０が測定した差圧の値は表示装置（図示せず）に出力されるものとする。また、差圧センサ２５０は制御手段２８０に接続されていて、前記の差圧の値は、制御装置２８０に送られて、熱媒の制御に用いられるようになっている。
【００６５】
第一熱媒供給系２６０は第一導管２１０に第一熱媒を供給するものである。第一導管２１０内の中空部２１１には液状組成物１０１が導入されるが、第一導管２１０内は槽体１００内に比較して低温になって溶媒中の溶質が析出することがある。溶質の析出が生じると第一導管２１０内の中空部２１１が閉塞することがある。しかし、第一熱媒を第一導管２１０に供給して中空部２１１中を第一熱媒が流通するようにすれば、第一熱媒により中空部２１１内に流れが生じると共に、第一熱媒によって中空部２１１内の温度が上昇するため、閉塞を防止することができる。なお、第一導管２１０の中を第一熱媒が流れても、その流れによる圧力の変動は非常に小さいために無視でき、差圧センサ２５０による差圧の測定の正確さを損なうものではない。
【００６６】
本実施形態では、第一熱媒供給系２６０は、第一熱媒源としての熱媒貯蔵槽２６１と、第一熱媒管２６２と、第一熱媒送出手段としてのポンプ２６３と、流量センサ２６４と、第一熱媒流量調整手段としてのバルブ２６５と、温度センサ２６６と、第一熱媒温度調整手段としてのヒーター２６７とを備えている。
【００６７】
熱媒貯蔵槽２６１は第一熱媒を貯蔵した容器である。第一熱媒の種類は中空部２１１の閉塞防止が可能であれば制限はないが、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１を用いて製造される芳香族カルボン酸の品質を著しく損なわないものが好ましい。中でも、液状組成物１０１に含まれる溶媒と実質的に同じ組成の溶媒を第一熱媒として使用すれば、芳香族カルボン酸の品質を損なわないため、特に好ましい。その具体例を挙げると、酢酸、水及び酢酸水溶液等が挙げられる。なお、ここで液状組成物１０１に含まれる溶媒と組成が実質的に同じであるとは、溶媒中に意図せず含まれている溶質については無視できることを表わす。例えば液状組成物１０１の溶媒として酢酸を用いた場合、この酢酸には析出し切れなかった芳香族カルボン酸、並びに、芳香族カルボン酸の製造過程において生じる微量の副生成物が溶解していることがあるが、このような場合、第一熱媒としては前記の芳香族カルボン酸及び副生成物が溶解していない酢酸を用いることができる。
【００６８】
第一熱媒管２６２は第一熱媒を第一導管２１０に供給するものである。この第一熱媒管２６２の一端は熱媒貯蔵槽２６１に接続され、他端には第一導管２１０内の中空部２１１に開口したノズル２６８が設けられている。また、第一熱媒管２６２にはポンプ２６３が設けられていて、熱媒貯蔵槽２６１に貯蔵された第一熱媒がポンプ２６３によって送液されて、ノズル２６８から中空部２１１に供給されるようになっている。
【００６９】
ノズル２６８は、第一導管２１０において第一ダイアフラム２２２に近い位置に形成するほど好ましい。中空部２１１中のより広い範囲に第一熱媒による流れを生ぜしめることで、閉塞をより確実に防止するためである。
【００７０】
第一熱媒管２６２には、第一熱媒管２６２を流通する第一熱媒の流量を測定する流量センサ２６４が設けられている。流量センサ２６４は制御手段２８０に接続されていて、測定された流量の値は、制御手段２８０に送られて、第一熱媒の流量制御に用いるようになっている。
【００７１】
流量センサ２６４の設置位置に特に制限はないが、ヒーター２６７よりも上流（即ち、熱媒貯蔵槽２６１に近い側）に形成することが好ましい。ヒーター２６７で加熱されると加熱された流体（即ち、第一熱媒）の密度が変化することに鑑み、流量センサ２６４をヒーター２６７よりも上流に設けることで正確な流量の測定を確実に行えるようにするためである。
【００７２】
第一熱媒管２６２には、第一熱媒管２６２を流通する第一熱媒の流量を調整するためのバルブ２６５が設けられている。即ち、バルブ２６５の開度が大きくなれば第一熱媒の流量が多くなり、開度が小さくなれば第一熱媒の流量が少なくなるようになっている。これにより、第一導管２１０への第一熱媒の供給速度を調整できるようになっている。
【００７３】
また、バルブ２６５は制御手段２８０に接続され、制御手段２８０の制御に従ってその開度を変化させるようになっている。また、バルブ２６５の開度は制御手段２８０に送られて、第一熱媒の流量制御に用いるようになっている。
【００７４】
バルブ２６５の設置位置は、ヒーター２６７よりも上流とすることが好ましい。ヒーター２６７よりも下流に設置すると、バルブ２６５を絞ったり閉じたりした場合に、ヒーター２６７内で第一熱媒が滞留した状態で加熱されたり、下流に流れることができなくなった第一熱媒が上流側に逆流したりする可能性がためである。
【００７５】
第一熱媒管２６２には、第一熱媒管２６２を流通する第一熱媒の温度を測定する温度センサ２６６が設けられている。温度センサ２６６は制御手段２８０に接続されていて、測定された温度の値は、制御手段２８０に送られて、第一熱媒の温度制御に用いるようになっている。
【００７６】
温度センサ２６６の設置位置は、ヒーター２６７よりも下流に形成する。中でも、温度センサ２６６はノズル２６８のできるだけ近くに設けることが好ましい。第一熱媒管２６２を流通する間に第一熱媒が冷めた場合でも、第一導管２１０に供給される第一熱媒の温度を正確に測定できるからである。
【００７７】
ヒーター２６７は第一熱媒の温度を調整するための第一熱媒温度調整手段である。第一熱媒は通常は冷却する必要は無いため、第一熱媒温度調整手段としては第一熱媒を加熱できるヒーターであれば任意のものを用いることができる。このヒーターは槽体１００内の熱を利用する内部熱源であってもよく、槽体１００の外部から熱を供給する外部熱源であってもよいが、槽体１００の外部に熱源が存在する外部熱源が好ましい。内部熱源であると必然的に槽体１００の内部の温度よりもヒーター温度が低くなるためである。中でも、ホットオイル及び蒸気は芳香族カルボン酸の製造工程外から別供給できるので、プラント運転条件が変動して槽体１００の内部の温度が変動したときでも、温度を適切に制御できるため、好ましい。特に、芳香族カルボン酸の製造工程において生じた熱を回収して効率化を図る観点からは、熱回収により発生した蒸気（スチーム）等により加熱を行うパージヒーターを用いることが好ましい。
本実施形態では、蒸気を供給される容器によってヒーター２６７を構成し、第一熱媒管２６２の一部が前記の容器内を通過するようになっていることで、当該ヒーター２６７内で第一熱媒が加熱されるようになっているものとする。
【００７８】
ここで、蒸気を用いる場合、温度の適切さ及び入手しやすさ等に応じて種々の圧力のスチームを用いうるが、例えば、温度が通常１５５℃以上１７０℃以下となる圧力約０．７ＭＰａのスチーム（飽和温度１６４℃）を用いることができる。また、例えば、温度が通常１１０℃以上１４０℃以下となる圧力約０．２５ＭＰａのスチーム（飽和温度１２７℃）を用いることもできる。
一方、ホットオイルとしては例えば、有機系、無機系、シリコーン系、フッ素系、鉱油系などの各種油を用いることができる。その温度は、通常２８５℃以上３３０℃以下である。
【００７９】
また、ヒーター２６７への蒸気の供給路にはバルブ２６９が設けられていて、供給される蒸気の量はバルブ２６９によって調整されるようになっている。即ち、バルブ２６９の開度が大きくなれば蒸気の供給量が多くなってヒーター２６７が高温になり、開度が小さくなれば蒸気の供給量が少なくなってヒーター２６７が低温になるようになっている。これにより、第一導管２１０へ供給される第一熱媒の温度を調整できるようになっている。
【００８０】
また、バルブ２６９は制御手段２８０に接続され、制御手段２８０の制御に従ってその開度を変化させるようになっている。また、バルブ２６９の開度は制御手段２８０に送られて、第一熱媒の温度制御に用いるようになっている。
【００８１】
第二熱媒供給系２７０は第二導管２３０に第二熱媒を供給するものである。第二導管２３０内の中空部２３１にはガス１０３が導入されるが、このガス１０３が第二ダイアフラム２４２を劣化させることがある。この際、第二熱媒によりガス１０３と第二ダイアフラム２４２とが直接に接しないようにすれば、第二ダイアフラム２４２の劣化を防止することができる。
また、何らかの原因により中空部２３１には液状組成物１０１が進入した場合、第二導管２３０内は槽体１００内に比較して低温になって溶媒中の溶質が析出し、中空部２３１が閉塞することがある。しかし、第二熱媒を第二導管２３０に供給して中空部２３１中を第二熱媒が流通するようにすれば、第二熱媒により中空部２３１内に流れが生じると共に、第二熱媒によって中空部２３１内の温度が上昇するため、閉塞を防止することができる。
【００８２】
本実施形態では、第二熱媒供給系２７０は、第二熱媒源としての熱媒貯蔵槽２７１と、第二熱媒管２７２と、第二熱媒送出手段としてのポンプ２７３と、流量センサ２７４と、第二熱媒流量調整手段としてのバルブ２７５と、温度センサ２７６と、第二熱媒温度調整手段としてのヒーター２７７とを備えている。
【００８３】
熱媒貯蔵槽２７１、第二熱媒管２７２、ポンプ２７３、流量センサ２７４、バルブ２７５、温度センサ２７６及びヒーター２７７は、第一熱媒の代わりに第二熱媒を第二導管２３０に供給するようになっていること以外は、第一熱媒供給系２６０を構成する熱媒貯蔵槽２６１、第一熱媒管２６２、ポンプ２６３、流量センサ２６４、バルブ２６５、温度センサ２６６、ヒーター２６７とそれぞれ同様に構成されている。また、ヒーター２７７の温度調整が、蒸気の供給量を調整するべくバルブ２６９と同様に構成されたバルブ２７９によって行われるようになっている点も、第一熱媒供給系２６０と同様である。
【００８４】
また、第二熱媒管２７２を流通した第二熱媒がノズル２７８を介して第二導管２３０に供給される点は第一熱媒供給系２６０と同様であるが、第二熱媒供給系２７０においては、中空部２３１におけるノズル２７８の開口位置は、第二導管２３０の端部２３３に第二熱媒が溜まるような位置とすることが好ましい。第二ダイアフラム２４２にガス１０３が接触することを確実に防止するためである。
【００８５】
制御手段２８０は第一熱媒供給系２６０及び第二熱媒供給系２７０の制御を行う手段であって、第一熱媒の流量及び温度をそれぞれ制御する第一流量制御手段２８１及び第一温度制御手段２８２を備える第一制御手段２８３と、第二熱媒の流量及び温度をそれぞれ制御する第二流量制御手段２８４及び第二温度制御手段２８５を備える第二制御手段２８６とを備える。ここで、制御手段２８０はハードウェア的にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリ、更にはインターフェース部からなる電子計算機により構成されていて、前記の第一制御手段２８３及び第二制御手段２８６（即ち、第一流量制御手段２８１、第一温度制御手段２８２、第二流量制御手段２８４及び第二温度制御手段２８５）は、当該電子計算機がその機能を発揮するようになっている。なお図１において、制御手段２８０と、バルブ２６５，２６９，２７５，２７９及びセンサ２５０，２６４，２６６，２７４，２７６との接続は一点鎖線にて示す。
【００８６】
第一制御手段２８３は、第一熱媒の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御する手段である。この際、温度及び流量は少なくとも一方を制御すればよいが、両方を制御することが好ましい。本実施形態では、第一制御手段２８３は第一流量制御手段２８１及び第一温度制御手段２８２を備えることによって、温度及び流量の両方を制御するように構成されているものとする。
【００８７】
第一流量制御手段２８１は第一導管２１０に供給される第一熱媒の流量を一定範囲に維持するように制御する手段である。この第一流量制御手段２８１が第一熱媒の流量を自動的に制御するため、第一導管２１０の閉塞を防止しつつ差圧式液面計の精度を安定して向上させることができる。例えば、何らかの理由により第一熱媒の流量が意図せず低下すると第一導管２１０内の液状組成物１０１の温度制御が不十分となって溶質が析出することがあるが、第一流量制御手段２８１が第一熱媒の流量を自動的に制御するようにすれば、前記の閉塞を確実に防止できる。このため、中空部２１１内の圧力が閉塞により変動することを防止して、差圧式液面計２００の精度を安定して向上させることができる。
【００８８】
ここで、第一熱媒の流量を制御すべき一定範囲とは、通常１キログラム／時間以上、好ましくは５キログラム／時間以上、より好ましくは１０キログラム／時間以上であり、また、通常２００キログラム／時間以下、好ましくは１００キログラム／時間以下、より好ましくは５０キログラム／時間以下である。流量が少なすぎると第一導管２１０の閉塞防止が困難になる傾向があり、多すぎると中空部２１１内の圧力に影響を与える傾向がある。
【００８９】
具体的な制御としては、第一流量制御手段２８１は、差圧センサ２５０、流量センサ２６４及びバルブ２６５から送られた情報を読み込み、バルブ２６５の開度を制御することで第一熱媒の流量の制御を行っている。以下、第一流量制御手段２８１が行っている制御を、図２に沿って説明する。
【００９０】
第一流量制御手段２８１は制御を開始すると、ステップＳ１０において、差圧センサ２５０から読み込んだ差圧の値から、液面１０２の位置が閾値以上であるかどうかを判定する。ステップＳ１０で用いられる閾値は芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転中かどうかを判定するためのものである。即ち、液面１０２の位置が閾値よりも高い位置にあれば槽体１００内には液状組成物が充填された運転状態であると判定でき、閾値よりも低い位置にあれば槽体１００内には液状組成物が無い（又は少ない）停止状態であると判定できる。この判定を行うことにより、停止状態であった芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転を開始した場合に確実に第一熱媒の供給を開始できる。ここで、閾値の値は芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１の用途に応じて様々であるが、通常は槽体１００の高さＨ100の１／４以上３／４以下である。
ステップＳ１０において液面１０２の位置が閾値以上であると判定された場合はステップＳ２０に進むが、閾値未満であると判定された場合はステップＳ３０に進む。
【００９１】
ステップＳ３０では、バルブ２６５が開いているか否かを判定する。ステップＳ３０に来るということは芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１は停止状態であるため、第一熱媒の供給を続ける必要は無い。したがって、ステップＳ３０での判定の結果バルブ２６５が開いていればステップＳ４０に進んでバルブ２６５を閉めるように制御し、一連の制御を終了する。これにより第一熱媒の供給は停止し、第一熱媒の損失を回避できる。
一方、ステップＳ３０での判定の結果バルブ２６５が閉まっていれば特段の制御は不要であるため、そのまま一連の制御を終了する。
【００９２】
ステップＳ２０では、流量センサ２６４から読み込んだ流量の値から、第一熱媒の流量が閾値以上であるかどうかを判定する。ステップＳ２０での判定の結果、第一熱媒の流量が閾値未満であればステップＳ５０に進み、バルブ２６５の開度を所定量だけ上げるように制御し、一連の制御を終了する。これにより、第一熱媒の供給量が不足することを防止して、第一熱媒の流量を一定範囲に制御できる。なお、ここで使用する閾値は、前記の第一熱媒の流量を制御すべき一定範囲の下限値を使用できる。
一方、ステップＳ２０での判定の結果、第一熱媒の流量が閾値以上であればステップＳ６０に進む。
【００９３】
ステップＳ６０では、流量センサ２６４から読み込んだ流量の値から、第一熱媒の流量が閾値以下であるかどうかを判定する。ステップＳ６０での判定の結果、第一熱媒の流量が閾値よりも大きければステップＳ７０に進み、バルブ２６５の開度を所定量だけ下げるように制御し、一連の制御を終了する。これにより、第一熱媒の供給量が過大となることを防止して、第一熱媒の流量を一定範囲に制御できる。なお、ここで使用する閾値は、前記の第一熱媒の流量を制御すべき一定範囲の上限値を使用できる。
一方、ステップＳ６０での判定の結果、第一熱媒の流量が閾値以下であれば、そのまま一連の制御を終了する。
【００９４】
一連の制御を終了した第一流量制御手段２８１は、再度同様の制御を行う。このように制御を繰り返すことにより、第一流量制御手段２８１は第一熱媒の流量の制御を行っているのである。
【００９５】
第一温度制御手段２８２は第一導管２１０に供給される第一熱媒の温度を一定範囲に維持するように制御する手段である。この第一温度制御手段２８２が第一熱媒の温度を自動的に制御するため、第一導管２１０の閉塞を防止しつつ差圧式液面計の精度を安定して向上させることができる。例えば、何らかの理由により第一熱媒管２６２から供給される第一熱媒の温度が意図せず低下すると第一導管２１０内の液状組成物１０１の温度制御が不十分となって溶質が析出することがあるが、第一温度制御手段２８２が第一熱媒の温度を自動的に制御するようにすれば、前記の閉塞を確実に防止できる。このため、中空部２１１内の圧力が閉塞により変動することを防止して、差圧式液面計２００の精度を安定して向上させることができる。
【００９６】
ここで、第一熱媒の温度を制御すべき一定範囲とは、槽体１００内の温度をＴ0とした場合、通常Ｔ0−３０℃以上、好ましくはＴ0−２０℃以上、より好ましくはＴ0−１０℃以上であり、また、通常Ｔ0＋３０℃以下、好ましくはＴ0＋２０℃以下、より好ましくはＴ0＋１０℃以下である。温度が低すぎると溶質の析出防止が困難となる傾向があり、高すぎると中空部２１１内の圧力に影響を与える傾向がある。
【００９７】
具体的な制御としては、第一温度制御手段２８２は、差圧センサ２５０、温度センサ２６６及びバルブ２６９から送られた情報を読み込み、バルブ２６９の開度を制御することで第一熱媒の温度の制御を行っている。以下、第一温度制御手段２８２が行っている制御を、図３に沿って説明する。
【００９８】
第一温度制御手段２８２は制御を開始すると、ステップｓ１０において、差圧センサ２５０から読み込んだ差圧の値から、液面１０２の位置が閾値以上であるかどうかを判定する。ステップｓ１０で用いられる閾値は、第一流量制御手段２８１の制御ステップＳ１０と同様、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転中かどうかを判定するためのものである。即ち、液面１０２の位置が閾値よりも高い位置にあれば槽体１００内には液状組成物が充填された運転状態であると判定でき、閾値よりも低い位置にあれば槽体１００内には液状組成物が無い（又は少ない）停止状態であると判定できる。この判定を行うことにより、停止状態であった芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転を開始した場合に確実に熱媒の温度を所望の温度に制御できる。ここで、閾値の値は芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１の用途に応じて様々であるが、通常は第一流量制御手段２８１の制御ステップＳ１０で用いたのと同様の値を用いればよい。
ステップｓ１０において液面１０２の位置が閾値以上であると判定された場合はステップｓ２０に進むが、閾値未満であると判定された場合はステップｓ３０に進む。
【００９９】
ステップｓ３０では、バルブ２６９が開いているか否かを判定する。ステップｓ３０に来るということは芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１は停止状態であるため、ヒーター２６７による第一熱媒の加熱を続ける必要は無い。また、熱回収効率を高める観点からも、ヒーター２６７への蒸気の供給を停止することが好ましい。したがって、ステップｓ３０での判定の結果バルブ２６９が開いていればステップｓ４０に進んでバルブ２６９を閉めるように制御し、一連の制御を終了する。これによりヒーター２６７への蒸気の供給が停止し、第一熱媒の加熱も停止するので、第一熱媒が過剰に加熱されることを回避できる。
一方、ステップｓ３０での判定の結果バルブ２６９が閉まっていれば特段の制御は不要であるため、そのまま一連の制御を終了する。
【０１００】
ステップｓ２０では、温度センサ２６６から読み込んだ温度の値から、第一熱媒の温度が閾値以上であるかどうかを判定する。ステップｓ２０での判定の結果、第一熱媒の温度が閾値未満であればステップｓ５０に進み、バルブ２６９の開度を所定量だけ上げるように制御し、一連の制御を終了する。これにより、ヒーター２６７への蒸気の供給量が増加してヒーター２６７の温度が上昇するため、第一熱媒の温度も上昇し、第一熱媒の温度を一定範囲に制御できる。なお、ここで使用する閾値は、前記の第一熱媒の温度を制御すべき一定範囲の下限値を使用できる。
一方、ステップｓ２０での判定の結果、第一熱媒の温度が閾値以上であればステップｓ６０に進む。
【０１０１】
ステップｓ６０では、温度センサ２６６から読み込んだ温度の値から、第一熱媒の温度が閾値以下であるかどうかを判定する。ステップｓ６０での判定の結果、第一熱媒の温度が閾値よりも大きければステップｓ７０に進み、バルブ２６９の開度を所定量だけ下げるように制御し、一連の制御を終了する。これにより、ヒーター２６７への蒸気の供給量が低下してヒーター２６７の温度が下がるため、第一熱媒の温度も下がり、第一熱媒の温度を一定範囲に制御できる。なお、ここで使用する閾値は、前記の第一熱媒の温度を制御すべき一定範囲の上限値を使用できる。
一方、ステップｓ６０での判定の結果、第一熱媒の温度が閾値以下であれば、そのまま一連の制御を終了する。
【０１０２】
一連の制御を終了した第一温度制御手段２８２は、再度同様の制御を行う。このように制御を繰り返すことにより、第一温度制御手段２８２は第一熱媒の温度の制御を行っているのである。
【０１０３】
第二制御手段２８６は、第二熱媒の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御する手段である。この際、温度及び流量は少なくとも一方を制御すればよいが、両方を制御することが好ましい。本実施形態では、第二制御手段２８６は第二流量制御手段２８４及び第二温度制御手段２８５を備えることによって、温度及び流量の両方を制御するように構成されているものとする。
【０１０４】
第二流量制御手段２８４は第二導管２３０に供給される第二熱媒の流量を一定範囲に維持するように制御する手段である。この第二流量制御手段２８４が第二熱媒の流量を自動的に制御するため、第一流量制御手段２８１と同様、第二導管２３０の閉塞を防止しつつ差圧式液面計２００の精度を安定して向上させることができる。ここで、第二熱媒の流量を制御すべき一定範囲は、通常は第一流量制御手段２８１と同様である。
具体的な制御としては、第二流量制御手段２８４は、差圧センサ２５０、流量センサ２７４及びバルブ２７５から送られた情報を読み込み、第一流量制御手段２８１と同様の要領でバルブ２７５の開度を制御することで第二熱媒の流量の制御を行っている。
【０１０５】
第二温度制御手段２８５は第二導管２３０に供給される第二熱媒の温度を一定範囲に維持するように制御する手段である。この第二温度制御手段２８５が第二熱媒の温度を自動的に制御するため、第一温度制御手段２８２と同様、第二導管２３０の閉塞を防止しつつ差圧式液面計２００の精度を安定して向上させることができる。ここで、第二熱媒の温度を制御すべき一定範囲は、通常は第一温度制御手段２８２と同様である。
具体的な制御としては、第二温度制御手段２８５は、差圧センサ２５０、温度センサ２７６及びバルブ２７９から送られた情報を読み込み、第一温度制御手段２８２と同様の要領でバルブ２７９の開度を制御することで第二熱媒の温度の制御を行っている。
【０１０６】
・放射線式液面計
放射線式液面計３００は、槽体１００の内部に配置される挿入管３０１と、槽体１００の外部に設けられて挿入管３０１内の放射性物質（図示せず）から発せられた放射線を検知する放射線検知手段３０２と、放射線検知手段３０２によって得られたデータから槽体１００内の液面１０２の位置を測定する液面測定手段３０３とを備える。
【０１０７】
挿入管３０１は、保護筒（図示せず）内に放射線源として放射性物質が収納されたものであり、通常は槽体１００内の液面１０２に対して挿入管３０１が垂直になるように配置される。この際、挿入管３０１において放射性物質が存在する範囲で槽体１００内の液状組成物１０１の液面１０２の位置が計測可能であることから、通常、槽体１００の液面１０２よりも挿入管３０１の下端部が下になるように配置される。さらに、挿入管３０１は、槽体１００の外部に設置される放射線検知手段３０２の取り付け位置と挿入管３０１との距離が短くなるような位置に設置されることが好ましい。これにより、放射線強度が低い放射線源２１を用いることが可能となる。
ここで使用する放射性物質に制限はないが、例えば、Ｃｏｂａｌｔ−６０、Ｃｓ（セシウム）−１３７等が用いられる。
【０１０８】
放射線検知手段３０２は、上記挿入管３０１内の放射性物質より放射された放射線を検知することが可能な手段であれば、その種類等は特に制限されない。このような放射線検知手段３０２としては、例えば放射線レベルを検知する放射線検出器等とすることができる。挿入管３０１から放射された放射線は、液状組成物１０１によって吸収・散乱されるが、ガス１０３の部分はそのまま通過することから、放射線レベルを測定することによって、後述する液面測定手段３０３によって液状組成物１０１の液面の位置を特定することが可能となる。
【０１０９】
液面測定手段３０３としては、上記放射線検知手段３０２によって測定された放射線レベルを分析し、液状組成物１０１の液面の位置を特定可能な手段であれば、その種類等は特に制限されない。このような液面測定手段３０３としては、例えば放射線検知手段３０２と連結された電子計算機等を用いることができる。なお、測定された液面の位置は、図示しない表示装置等に表示されるものとする。
【０１１０】
なお、本実施形態では放射線源を収納した挿入管３０１を槽体１００の内部に挿入するタイプの放射線式液面計３００を用いたが、放射線式液面計としては放射線源を槽体１００の外部に設置するタイプのものを使用してもよい。
【０１１１】
・効果
本実施形態の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１は以上のように構成されているため、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１の使用時には、差圧式液面計２００により液状組成物１０１の液面１０２の位置を測定することができる。
この際、差圧式液面計２００は第一熱媒供給系２６０を備えているため、第一導管２１０の中空部２１１に第一熱媒を供給してその閉塞を防止できる。また、第一制御手段２８３の制御によって第一熱媒の流量及び温度を一定範囲に維持できるので、前記の閉塞を従来よりも確実に防止すると共に第一熱媒の供給による中空部２１１内の圧力変動を抑制して、差圧式液面計の精度を安定して向上させることが可能である。さらに、第一制御手段２８３が芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転中か停止中かを判断して第一熱媒の供給及び加熱の開始及び停止を行うように制御するため、第一熱媒の不要な供給及び加熱を防止することができる。なお、通常は、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１は連続運転されるため、第一制御手段２８３による芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転中か停止中かの判断ならびに当該判断に応じた第一熱媒の供給及び加熱の開始及び停止の制御（上記実施形態におけるステップＳ１０、Ｓ３０、Ｓ４０、ｓ１０、ｓ３０及びｓ４０）は、必ずしも行わなくてもよく、必要に応じて手動にて判断及び制御を行うようにしてもよい。
【０１１２】
さらに、差圧式液面計２００は第二熱媒供給系２７０も備えているため、第二導管２３０の中空部２３１に第二熱媒を供給してその閉塞を防止できる。また、第二制御手段２８６の制御によって第二熱媒の流量及び温度を一定範囲に維持できるので、前記の閉塞を従来よりも確実に防止すると共に第二熱媒の供給による中空部２３１内の圧力変動を抑制して、差圧式液面計の精度を安定して向上させることが可能である。さらに、第二制御手段２８６が芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転中か停止中かを判断して第二熱媒の供給及び加熱の開始及び停止を行うように制御するため、第二熱媒の不要な供給及び加熱を防止することができる。なお、通常は、芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１は連続運転されるため、第二制御手段２８６による芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１が運転中か停止中かの判断ならびに当該判断に応じた第二熱媒の供給及び加熱の開始及び停止の制御（上記実施形態におけるステップＳ１０、Ｓ３０、Ｓ４０、ｓ１０、ｓ３０及びｓ４０）は、必ずしも行わなくてもよく、必要に応じて手動にて判断及び制御を行うようにしてもよい。
【０１１３】
また、本実施形態では差圧式液面計２００だけでなく放射線式液面計３００によっても液面１０２の位置を測定できる。これにより、放射線式液面計３００と差圧式液面計２００とが互いに欠点を補い合うかたちで、液面１０２の位置の測定精度を向上させることが可能である。
【０１１４】
［１−２．第二実施形態］
図４は本発明の第二実施形態としての芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１’の構成を模式的に示す概略図である。なお、図４において図１と同様の部位は、同様の符号を付して示し、その説明を省略する。
【０１１５】
本実施形態の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１’は、第一熱媒及び第二熱媒として共通の熱媒を用いるようにし、第一温度制御手段２８２によって温度を制御された熱媒が第二導管２３０へも供給されるように構成されているほかは、第一実施形態と同様に構成され、同様の制御が行われるようになっている。したがって、本実施形態においては、第一温度制御手段２８２は第二温度制御手段としても機能する。
【０１１６】
本実施形態の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１’は以上のように構成されているため、第一制御手段２８３及び第二制御手段２８６の制御によって熱媒の流量及び温度を一定範囲に維持できるので、前記の閉塞を従来よりも確実に防止すると共に熱媒の供給による中空部２１１，２３１内の圧力変動を抑制して、差圧式液面計の精度を安定して向上させることが可能である。この際、第二導管２３０に供給される熱媒の温度が第一導管２１０に供給される熱媒の温度と同様となるように制御されていても、第二導管２３０における温度の変化は差圧センサ２５０による差圧の測定に対して、第一導管２１０における温度変化ほどの影響を与えることはないため、液面１０２の位置の測定の精度を低下させるおそれはない。
さらに、本実施形態の構成によれば、第一実施形態の構成に比較して構造をシンプルにできると共に、熱媒の流量及び温度の制御もシンプルにできるため、好ましい。
また、本実施形態によれば、第一実施形態と同様の利点を得ることが可能である。
【０１１７】
［１−３．その他の構成］
本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽は、上述した第一及び第二実施形態に係るものに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更して実施できる。
【０１１８】
例えば、少なくとも第一導管２１０に第一熱媒供給系２６０を設けるようにすれば、第二熱媒供給系２７０は設けない構成としてもよい。また、第二熱媒供給系２７０を設ける場合でも、第二熱媒の流量及び温度の制御を行わない構成としてもかまわない。通常は第一導管２１０の方が第二導管２３０よりも閉塞の可能性が高いため、少なくとも第一導管２１０の閉塞の防止ができれば充分な効果が見込める。
【０１１９】
また、例えば、第一制御手段２８３及び第二制御手段２８６、並びに、第一流量制御手段２８１、第一温度制御手段２８２、第二流量制御手段２８４及び第二温度制御手段２８５はハードウェア的に別の電子計算機により構成してもよい。また、制御手段２８０及び液面測定手段３０３をハードウェア的に同じ電子計算機により構成してもよい。
【０１２０】
また、例えば、第一熱媒管２６２及び第二熱媒管２７２にそれぞれ設けられるセンサ、バルブ、ヒーター等の設置位置は上述した実施形態の位置に限定されず、プラントにおける芳香族カルボン酸含有組成物保持槽１，１’の設置状態に応じて変更してもよい。
【０１２１】
［２．芳香族カルボン酸の製造方法］
次に、本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を適用した芳香族カルボン酸の製造方法について説明する。
芳香族カルボン酸の製造方法としては、加圧状態の反応装置内において溶媒中でアルキル芳香族化合物を酸化して芳香族カルボン酸を生成させる工程と、芳香族カルボン酸及び溶媒を含む液状組成物を反応装置から抜き出した後、固液分離装置にて加圧状態で固液分離を行い、芳香族カルボン酸ケーキ及び母液を得る工程とを少なくとも含む方法等とすることができる。本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽は、芳香族カルボン酸の製造工程のいずれの工程に用いられるものであってもよく、例えば、反応槽や、晶析槽、固液分離装置により分離された母液を保持する母液槽や洗浄廃液槽等として用いることができる。
【０１２２】
以下、芳香族カルボン酸の製造方法の一実施形態について図５を用いて詳細に説明する。
まず反応器１１にアルキル芳香族化合物Ａを導入し、酢酸など脂肪族カルボン酸からなる溶媒Ｃ中で、原料であるアルキル芳香族化合物Ａを空気などの分子状酸素含有ガスＢにより酸化して芳香族カルボン酸を生成させ、溶媒との混合物である液状組成物Ｄを得る。酸化反応には通常触媒が用いられる。なお本発明においてアルキル芳香族化合物Ａとは、アルキル基を持つ芳香族化合物だけでなく、一部酸化されたアルキル基を持つ芳香族化合物も含む概念である。
【０１２３】
本発明において原料及び溶媒の混合物は、液相、気液２相、気液固３相の様々なケースが挙げられるが、通常少なくとも液相を含む。
製造される芳香族カルボン酸の種類は特に制限はないが、例えばオルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸（ベンゼントリカルボン酸）、２，６−、又は２，７−ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ビフェニルジカルボン酸などが挙げられる。なかでもフタル酸類（オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸）の製造の際に上記芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を適用することが好ましく、特にテレフタル酸の製造に適用することが好ましい。
【０１２４】
芳香族カルボン酸の原料となるアルキル芳香族化合物Ａとしては、例えば、ジ−及びトリ−アルキルベンゼン類、ジ−及びトリ−アルキルナフタレン類並びにジ−及びトリ−アルキルビフェニル類が挙げられる。好ましくは、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、ｏ−、ｍ−、又はｐ−ジイソプロピルベンゼン、トリメチルベンゼン類、２，６−又は２，７−ジメチルナフタレン、２，６−ジイソプロピルナフタレン、４，４’−ジメチルビフェニルなどが挙げられる。なかでもメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基およびイソプロピル基等の炭素数１以上、４以下のアルキル基を２個以上、４個以下有する芳香族化合物が、反応性が高く好ましい。また原料アルキル芳香族化合物は一部酸化されたアルキル芳香族化合物（一部酸化アルキル芳香族化合物）を含んでもよく、全てが一部酸化アルキル芳香族化合物であってもよい。
【０１２５】
一部酸化アルキル芳香族化合物とは、上記アルキル芳香族化合物におけるアルキル基が酸化されて、アルデヒド基、アシル基、カルボキシル基又はヒドロキシアルキル基等に酸化されているものの、目的とする芳香族カルボン酸となる程には酸化されていない化合物である。具体的には、例えば３−メチルベンズアルデヒド、４−メチルベンズアルデヒド、４−カルボキシベンズアルデヒド（以下、適宜「４ＣＢＡ」と称する。）、ｐ−トルアルデヒド、ｍ−トルイル酸、ｐ−トルイル酸、３−ホルミル安息香酸、４−ホルミル安息香酸及び２−メチル−６−ホルミルナフタレン類等を挙げることができる。
【０１２６】
原料としてはこれら化合物を単独で、又は２種以上の混合物として用いることができる。
以上総合して、アルキル芳香族化合物Ａとしてはキシレン類（ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン）が好ましく、特にｐ−キシレンが好ましい。アルキル芳香族化合物Ａとしてｐ−キシレンを用いる場合、一部酸化アルキル芳香族化合物としては、例えば４ＣＢＡ、ｐ−トルアルデヒド、ｐ−トルイル酸等が挙げられ、芳香族カルボン酸としてはテレフタル酸が得られる。
【０１２７】
このアルキル芳香族化合物Ａを分子状酸素含有ガスＢにより酸化する。分子状酸素含有ガスＢとしては分子状酸素を含むガスであればよく、例えば空気、酸素富化空気、不活性ガスで希釈された酸素等が用いられる。このうち、コストが低い空気が実用的には好ましい。
【０１２８】
また、アルキル芳香族化合物Ａを酸化する際には、好ましくは触媒が用いられる。触媒の種類としては、アルキル芳香族化合物を酸化し芳香族カルボン酸を生成する反応を促進する能力を有するものであれば特に制限はない。好ましくは重金属化合物からなる触媒である。重金属化合物に含まれる重金属としては、例えばコバルト、マンガン、ニッケル、クロム、ジルコニウム、銅、鉛、ハフニウム及びセリウム等が挙げられる。これらは単独で、または組み合わせて用いることができるが、特にコバルトとマンガンとを組み合わせて用いることが好ましい。このような重金属の化合物としては、例えば酢酸塩、硝酸塩、アセチルアセトナート塩、ナフテン酸塩、ステアリン酸塩及び臭化物等を挙げることができる。なかでも酢酸塩及び臭化物が好ましい。
【０１２９】
また、触媒は必要に応じて触媒助剤を含んでいてもよい。触媒助剤として好ましくは臭素化合物であり、臭素化合物としては、例えば分子状臭素、臭化水素、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化コバルト及び臭化マンガン等の無機臭素化合物や、臭化メチル、臭化メチレン、ブロモホルム、臭化ベンジル、ブロモメチルトルエン、ジブロモエタン、トリブロモエタン及びテトラブロモエタン等を挙げることができる。これらの触媒助剤も単独で、又は２種以上の混合物として用いることができる。
【０１３０】
好ましい態様としては、コバルト及び／又はマンガンの化合物を用い、触媒助剤として臭素化合物を用いる態様である。特に好ましくは、酢酸コバルト、酢酸マンガン、臭化水素の組合せが挙げられる。
重金属化合物と臭素化合物との組合せからなる触媒の場合、重金属化合物と臭素化合物との比は通常重金属原子１モルに対して臭素原子０．０５モル以上とし、好ましくは０．１モル以上とし、より好ましくは０．５モル以上とする。一方、重金属原子１モルに対して、通常臭素原子１０モル以下とし、好ましくは７モル以下とし、より好ましくは５モル以下とする。これらの範囲とすることで触媒活性が高まる。
【０１３１】
芳香族カルボン酸の製造に用いられる触媒の濃度は、上記酸化反応を促進し得る範囲であれば特に限定されないが、溶媒中の重金属濃度が通常１０ｐｐｍ以上、好ましくは１００ｐｐｍ以上、より好ましくは２００ｐｐｍ以上とする。一方、重金属濃度として通常１００００ｐｐｍ以下とし、好ましくは５０００ｐｐｍ以下とし、より好ましくは３０００ｐｐｍ以下とする。下限値以上とすることで反応速度が高まり、上限値以下とすることでコストが抑制できるとともに排液や排ガス中の重金属濃度、臭素濃度を低減でき、環境面、安全面で好ましい。
【０１３２】
溶媒Ｃは、通常生成する芳香族カルボン酸の少なくとも一部を溶解しうるものが用いられる。なお、常圧（以下本発明では、常圧とは、特に言及しない限り「０．１０１ＭＰａ」を指すものとする。）では芳香族カルボン酸が不溶又は難溶であっても、加圧下で少なくとも一部を溶解しうるものであればよい。
【０１３３】
また溶媒Ｃは、反応中に液体又は気液２層となるものが好ましく、原料や反応後の目的化合物に化学的な変化を来たさないものが用いられる。また溶媒Ｃの常圧における沸点は好ましくは４０℃以上、より好ましくは５０℃以上、更に好ましくは６０℃以上であり、また好ましくは２００℃以下、より好ましくは１８０℃以下、更に好ましくは１５０℃以下である。下限値以上とすることで取り扱いや回収が容易となり、上限値以下とすることで後工程での固液分離、乾燥が容易となる。
【０１３４】
溶媒Ｃの種類は特に限定されないが、溶解性や沸点から、脂肪族カルボン酸を含有することが好ましく、これらを主成分とする溶媒がより好ましい。酢酸、プロピオン酸、蟻酸及び酪酸を主成分とする溶媒がさらに好ましい。なお、主成分とするとは溶媒の全重量の６０重量％以上を占めることを言う。なかでも溶解性及び取り扱いの容易性から酢酸を主成分とする溶媒が好ましい。特に好ましくは酢酸と水との混合物である。酢酸と水との比率は、酢酸１００重量部に対して水が通常１重量部以上であり、好ましくは５重量部以上である。また、通常４０重量部以下であり、好ましくは２５重量部以下であり、より好ましくは１５重量部以下である。上限値以下とすることで反応効率を向上させることができ、下限値以上とすることで酢酸の燃焼（による分解）量をより削減することができ、エネルギー面、経済面での節源が図れ、それぞれ好ましい。
【０１３５】
溶媒Ｃの量は原料や目的反応物の溶解性等により適宜変更可能であるが、アルキル芳香族化合物Ａ１００重量部に対して、通常１００重量部以上とする。また通常５００重量部以下とする。
【０１３６】
本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽は、上記酸化反応で得られる芳香族カルボン酸の製造全般に適用しうるが、なかでも芳香族カルボン酸と、該芳香族カルボン酸が難溶性である溶媒Ｃとの組合せに適用することが好ましい。特に、テレフタル酸と酢酸を主成分とする溶媒との組合せである。
【０１３７】
上記製造方法において、アルキル芳香族化合物Ａの酸化反応は、通常加圧状態、即ち常圧を超える圧力下で行われることが好ましい。液相酸化の反応効率を高めるためには、反応温度において溶媒Ｃとアルキル芳香族化合物Ａとの混合物が液相を保持できる圧力以上とすることがより好ましい。また、反応後の液状組成物を固液分離装置へ移送しやすくするためにも反応器１１の圧力は高いことが好ましい。好ましくは絶対圧で０．２ＭＰａ以上とし、より好ましくは０．５ＭＰａ以上とし、さらに好ましくは１ＭＰａ以上とする。一方、圧力は通常絶対圧で２０ＭＰａ以下とする。副反応や化合物の分解を抑制でき、収率の低下を抑える利点がある。また圧力をできるだけ低く抑えることで、耐圧強度の低い反応器を用いることができ、コストが節減できる。好ましくは１０ＭＰａ以下とし、より好ましくは７ＭＰａ以下とし、更に好ましくは５ＭＰａ以下とし、特に好ましくは２ＭＰａ以下とする。実際の運用においては、反応混合物（液状組成物）の組成及び設定反応温度において、沸騰状態を維持できる圧力とすることが望ましい。
【０１３８】
また、反応器１１の温度は、通常１００℃以上とする。反応速度を高め収率を上げるためである。好ましくは１４０℃以上とし、より好ましくは１５０℃以上とする。一方、温度は通常３００℃以下とする。溶媒の燃焼による損失量を抑えることができる。また副反応や化合物の分解を抑制でき、収率の低下を抑える利点がある。好ましくは２５０℃以下とし、より好ましくは２３０℃以下とし、更に好ましくは２１０℃以下とする。
【０１３９】
上記製造方法において、酸化反応は連続的に実施すると生産効率が高まるため好ましい。その際の反応時間（平均滞留時間）は２０分以上であると好ましく、３０分以上であるとより好ましく、４０分以上であると更に好ましい。反応を十分に進行させ、純度の高い芳香族カルボン酸を得るためである。一方、反応時間は３００分以下であると好ましく、１５０分以下であるとより好ましく、１２０分以下であると更に好ましく、９０分以下であると特に好ましい。溶媒Ｃの燃焼による損失を抑制しコストを低減するためである。また反応器１１の容量を小さくできる点でも好ましい。
【０１４０】
本発明において反応器１１の種類は特に限定されず、従来公知のものを用いてもよいが、特に本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いることが好ましい。芳香族カルボン酸含有組成物保持槽における槽体の形態は、例えば攪拌機付き反応器、気泡塔反応器、プラグフロー型（配管流通型）反応器などいずれでもよいが、反応効率を高めるには攪拌機付き完全混合槽型反応器とすることが好ましい。また通常反応器１１の下部には分子状酸素含有ガスＢの供給口が設けられる。反応器１１の下部供給口から供給された分子状酸素含有ガスＢは、アルキル芳香族化合物Ａの酸化反応に利用された後、多量の溶媒Ｃの蒸気を含む反応ガスＭとなり反応器１１の塔頂部より抜き出される。
【０１４１】
次いで、必要に応じて凝縮器１８にて溶媒Ｃを主とする凝縮液Ｎを凝縮分離した後、凝縮器排ガスＯとして排出される。凝縮器１８は一段でもよいし、複数段からなるものでもよい。或いは、凝縮器１８に代えて蒸留塔を用いても同様の分離が可能である。
分子状酸素含有ガスＢの供給量及び酸素濃度は、凝縮器排ガスＯ（凝縮器１８が複数段からなる場合は最終段の凝縮器の排ガスを凝縮器排ガスＯとする。）中の酸素濃度が特定範囲となるように制御するのが好ましい。好ましくは凝縮器排ガスＯ中の酸素濃度が０．５容量％以上、より好ましくは１容量％以上、更に好ましくは２容量％以上とする。下限値より高いほど反応効率が高まる利点がある。また好ましくは１０容量％以下、より好ましくは８容量％以下、更に好ましくは７容量％以下となるよう制御する。上限値より低くすることで安全性が高まる。
【０１４２】
通常凝縮液Ｎは水分を含有しており、系内の水分量調整のためにその一部を系外にパージし、残りは反応器１１に還流させる。また、凝縮器排ガスＯを二つの流れに分岐させ、一方は系外に排出させ、他方は反応器１１に連続的に循環供給させてもよい。
また、溶媒Ｃとして酢酸などの脂肪族カルボン酸を用いる場合、反応器１１中の上記溶媒Ｃの水分濃度を前述の範囲に調整するには、溶媒Ｃとして純粋な酢酸などの脂肪族カルボン酸を供与し、かつ、後述する母液Ｇや洗浄排液Ｊの一部を再利用すると共に、反応器１１で発生した反応ガスＭを凝縮器１８で凝縮して得られる水を含む凝縮液Ｎの一部を系外にパージする量を調整することで行える。これにより、新たな溶媒Ｃの使用量を抑えつつ、反応への影響を無視できる程度の水分濃度に抑えることができる。
【０１４３】
或いは、凝縮器１８に代えて蒸留塔を用いてもよい。即ち、脂肪族カルボン酸と水とを分離可能な蒸留塔を反応器１１に連結し、反応器１１で発生した反応ガスＭを蒸留塔で蒸留する。塔底から得られる水分濃度が低減された脂肪族カルボン酸を反応器１１に回収するとともに、塔頂から得られる水を含む成分を例えば系外にパージするなどして、系内の水分量を調整することができる。
【０１４４】
なお、反応器１１での酸化反応の後、必要に応じて追酸化処理を行ってもよい。追酸化処理とは、反応器１１（以下、「第１反応帯域」と言う。）での酸化反応で得られた反応混合物を、追酸化反応器１１’（以下、「第２反応帯域」と言う。）において、アルキル芳香族化合物Ａを供給することなく分子状酸素含有ガスＢ’を供給し酸化処理することである。
【０１４５】
追酸化処理の好ましい一例としては、第１反応帯域で得られた反応混合物に、より低温に保持した第２反応帯域において追酸化処理を行う（以下、「低温追酸化」という）。アルキル芳香族化合物Ａがｐ−キシレンであれば、第２反応帯域の温度は第１反応帯域より１℃以上低温とすることが好ましく、５℃以上低温とすることがより好ましく、また、通常２０℃以下低温とすることが好ましく、より好ましくは１５℃以下低温とする。具体的な温度としては、通常１４０℃以上、好ましくは１６０℃以上である。また通常２２０℃以下、より好ましくは２００℃以下である。下限値以上とすることにより、芳香族カルボン酸粒子が溶解しやすくなり純度が高まる傾向がある。また上限値以下とすることで、着色性の不純物の生成が抑えられる傾向がある。
【０１４６】
低温追酸化も加圧状態、即ち常圧を超える圧力下で行われることが好ましく、反応温度において内部の混合物が液相を保持できる圧力以上とすることがより好ましい。また、反応後の液状組成物を固液分離装置へ移送しやすくするためにも追酸化反応器１１’の圧力は高いことが好ましい。好ましくは絶対圧で０．２ＭＰａ以上とし、より好ましくは０．５ＭＰａ以上とする。
【０１４７】
一方、圧力は通常絶対圧で２０ＭＰａ以下とする。副反応や化合物の分解を抑制でき、収率の低下を抑える利点がある。また圧力をできるだけ低く抑えることで、耐圧強度の低い反応器を用いることができ、コストが節減できる。好ましくは１０ＭＰａ以下とし、より好ましくは７ＭＰａ以下とし、更に好ましくは５ＭＰａ以下とし、特に好ましくは２ＭＰａ以下とする。実際の運用においては、反応器１１から液状組成物Ｄを効率的に追酸化反応器１１’に導入するため、反応器１１よりも低い圧力とすることが望ましい。
【０１４８】
なお、低温追酸化反応は連続的に実施すると生産効率が高まり望ましい。その際の反応時間（平均滞留時間）は５分以上であると好ましく、１０分以上であるとより好ましく、２０分以上であるとさらに好ましい。反応を十分に行わせ、純度の高い芳香族カルボン酸を得るためである。また、反応時間は１５０分以下であると好ましく、１２０分以下であるとより好ましく、９０分以下であるとさらに好ましい。溶媒Ｃの燃焼による損失を抑え、かつ装置を小型化するためである。
【０１４９】
追酸化処理の他の好ましい一例としては、第１反応帯域で得られた反応混合物に、より高温に保持した第２反応帯域において追酸化処理を行う（以下、「高温追酸化」という）。アルキル芳香族化合物Ａがｐ−キシレンであれば、第２反応帯域の温度は第１反応帯域より１℃以上高く保持することが好ましく、より好ましくは３０℃以上、更に好ましくは５０℃以上であり、また、好ましくは１５０℃以下、より好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは８０℃以下である。具体的な温度としては、通常２３５℃以上、好ましくは２４０℃以上である。また通常２９０℃以下、より好ましくは２８０℃以下である。下限値以上とすることにより、芳香族カルボン酸粒子が溶解しやすくなり純度が高まる傾向がある。また上限値以下とすることで、着色性の不純物の生成が抑えられる傾向がある。
【０１５０】
高温追酸化も加圧状態、即ち常圧を超える圧力下に行われ、反応温度において内部の混合物が液相を保持できる圧力以上とすることが好ましい。また、反応後の液状組成物を固液分離装置へ移送しやすくするためにも追酸化反応器１１’の圧力が高いことが好ましい。好ましくは絶対圧で０．２ＭＰａ以上とし、より好ましくは０．５ＭＰａ以上とする。
【０１５１】
一方、圧力は通常絶対圧で２０ＭＰａ以下とする。副反応や化合物の分解を抑制でき、収率の低下を抑える利点がある。また圧力をできるだけ低く抑えることで、耐圧強度の低い反応器を用いることができ、コストが節減できる。好ましくは１０ＭＰａ以下とし、より好ましくは７ＭＰａ以下とし、更に好ましくは５ＭＰａ以下とし、特に好ましくは２ＭＰａ以下とする。実際の運用においては、反応器１１から液状組成物Ｄを効率的に追酸化反応器１１’に導入するため、反応器１１よりも低い圧力とすることが望ましい。
【０１５２】
なお、高温追酸化反応は連続的に実施すると生産効率が高まり望ましい。その際の反応時間（平均滞留時間）は５分以上であると好ましく、１０分以上であるとより好ましく、２０分以上であるとさらに好ましい。反応を十分に行わせ、純度の高い芳香族カルボン酸を得るためである。また、反応時間は１５０分以下であると好ましく、１２０分以下であるとより好ましく、９０分以下であると更に好ましい。溶媒Ｃの燃焼による損失を抑え、かつ装置を小型化するためである。
【０１５３】
上記追酸化処理は１回のみ行ってもよいし、２回以上連続して行ってもよい。例えば低温追酸化を２回以上行ってもよいし、低温追酸化と高温追酸化を各１回以上行ってもよいし、高温追酸化を２回以上行ってもよい。追酸化処理を２回以上行う場合、通常追酸化反応器を２つ以上設ける。本発明において、好ましくは追酸化処理を１回以上行い、より好ましくは少なくとも低温追酸化を１回行う。
【０１５４】
追酸化処理を行うために供給する分子状酸素含有ガスＢ’としては、分子状酸素を含むガスであればよく、第１反応帯域と同様に、空気、酸素富化空気、不活性ガスで希釈された酸素等が用いられる。このうち、実用的には空気が好ましい。追酸化反応器１１’から排出された反応ガスＭ’は酸素及び溶媒Ｃの蒸気を含み、上記反応ガスＭに用いる凝縮器１８と同様の凝縮器を用いて凝縮される。或いは、凝縮器に代えて蒸留塔を用いても同様の分離が可能である。
【０１５５】
分子状酸素含有ガスＢ’の供給量及び酸素濃度は、凝縮器からの凝縮器排ガス（凝縮器が複数段からなる場合は最終段の凝縮器の排ガス）中の酸素濃度が特定範囲となるように制御するのが好ましい。好ましくは凝縮器排ガス中の酸素濃度が０．５容量％以上、より好ましくは１容量％以上、更に好ましくは２容量％以上とする。下限値より高いほど反応効率が高まる利点がある。また好ましくは１０容量％以下、より好ましくは８容量％以下、更に好ましくは７容量％以下となるよう制御する。上限値より低くすることで安全性が高まる。
【０１５６】
また分子状酸素含有ガスＢ’の供給量は、第１反応帯域で行う酸化反応に供給する分子状酸素含有ガスＢの量の１／１００００以上（体積比）であることが好ましく、１／１０００以上であるとより好ましく、１／１００以上であると更に好ましい。一方、ガスＢの量の１／５以下であることが好ましく、１／１０以下であるとより好ましい。
【０１５７】
なお、追酸化処理を行う反応器の種類は特に限定されないが、例えば上記第１反応帯域と同様のタイプの反応器などが使用可能である。また追酸化処理の他の条件については、第１反応帯域における酸化と同様である。
【０１５８】
以上のようにして酸化反応が行われ、反応器１１又は追酸化反応器１１’から芳香族カルボン酸と溶媒Ｃとを含む液状組成物Ｄが抜き出される。芳香族カルボン酸は固体として、好ましくは結晶として得られ、少なくとも固体の化合物と溶媒を含む液状組成物が得られる。なお芳香族カルボン酸は、一部、溶媒Ｃに溶解していてもよい。この液状組成物Ｄは溶媒Ｃや芳香族カルボン酸の他に、触媒、原料のアルキル芳香族化合物、及び副生成物（例えば、一部酸化アルキル芳香族化合物）などを含みうる。副生成物としては、ｐ−キシレンからテレフタル酸を製造する場合には例えば４ＣＢＡ、ｐ−トルアルデヒド、ｐ−トルイル酸、酢酸メチル等が挙げられる。液状組成物中には、４ＣＢＡがテレフタル酸に対して通常０．１ｐｐｍ以上含まれており、また通常５０００ｐｐｍ含まれている。好ましくは３０００ｐｐｍ以下、より好ましくは２５００ｐｐｍ以下、更に好ましくは２０００ｐｐｍ以下、特に好ましくは１５００ｐｐｍ以下である。
【０１５９】
以下では便宜上、反応装置が反応器１１のみからなり、反応器１１から抜き出される液状組成物を反応装置から抜き出される液状組成物Ｄとする場合について説明する。ただしこの説明は、反応装置が反応器１１及び追酸化反応器１１’からなり、追酸化反応器１１’から抜き出される液状組成物を反応装置から抜き出される液状組成物Ｄとした場合にも同様に適用される。
【０１６０】
この液状組成物Ｄは、必要に応じて晶析させるため、晶析槽２５へ移送する。晶析槽２５において圧力を低下させて冷却することで、主に上記芳香族カルボン酸からなる結晶を晶析させる。晶析槽２５は一つのみであるよりも、直列に複数あって晶析を多段階的に行うことが好ましい。晶析は、回分及び連続のいずれであってもよいが、通常は連続で２段以上で段階的に降圧させ、好ましくは３段以上である。また通常６段以下、好ましくは５段以下である。これにより、溶媒Ｃがフラッシュ蒸発し、系内の温度が低下する。ここで晶析する上記結晶の大半が上記芳香族カルボン酸となるが、温度が低すぎると芳香族カルボン酸以外の物質が共晶し、さらに後述する固液分離工程で分離した母液を再利用する際に再加熱に要するエネルギーコストが大きくなるため、最終的な晶析温度は通常５０℃以上、好ましくは７０℃以上である。また通常１８０℃以下、好ましくは１６０℃以下である。本発明においては、上記晶析槽として、上述した芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いることが好ましい。
【０１６１】
この液状組成物Ｄを溶媒と芳香族カルボン酸とに固液分離するため、固液分離装置１３へ移送する。反応器１１または晶析槽２５と固液分離装置１３との間には、ポンプ１２や圧力弁を設けて適宜、液状組成物Ｄの圧力を調整してもよい。
【０１６２】
固液分離装置１３は液状組成物Ｄを芳香族カルボン酸ケーキＦと母液Ｇとに固液分離する。固液分離は常圧、減圧、加圧のいずれでも行いうる。加圧状態で固液分離を行うと内部エネルギーの大きいケーキＦが得られ、後のケーキＦの乾燥工程でケーキ付着液の蒸発を効率的に行うことができ、好ましい。
圧力は、絶対圧で、通常０．０１ＭＰａ以上とし、好ましくは０．０３ＭＰａ以上とし、より好ましくは０．０５ＭＰａ以上とする。一方、圧力は通常絶対圧で２０ＭＰａ以下とする。低めの圧力とすることで耐圧性がやや低い装置が使用でき、コストが節減できる。好ましくは１０ＭＰａ以下とし、より好ましくは５ＭＰａ以下とし、更に好ましくは３ＭＰａ以下とし、特に好ましくは２ＭＰａ以下とする。
【０１６３】
固液分離装置１３としては公知の装置を制限なく使用しうるが、例えば、水平ベルトフィルター、スクリーンボウルデカンター、ソリッドボウルセパレーター、ロータリー加圧フィルター、ロータリーバキュームフィルター等が挙げられる。
【０１６４】
固液分離装置１３で分離された母液Ｇは、通常、固液分離装置１３内の母液槽に一旦蓄積された後、母液タンク２０に回収されるが、反応に用いた溶媒が主成分であり、溶解した芳香族カルボン酸や、未反応のアルキル芳香族化合物、触媒、副生成物、水などが含まれている。従って母液Ｇは反応器１１へ移送して、溶媒、未反応原料、触媒を再利用するとともに、含まれる芳香族カルボン酸を反応系内に戻すと、プロセス全体の収率を上げることができ好ましい。固液分離を加圧下で行なう場合、母液Ｇは加圧状態を維持したまま反応器１１へ移送すると、再加圧のためのエネルギーが節減でき、好ましい。また、母液タンク２０の温度は通常５０℃以上であり、好ましくは７０℃以上である。また通常１９０℃以下、好ましくは１８０℃以下である。なお、上記固液分離装置１３内の母液槽として、本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いてもよい。
【０１６５】
固液分離装置１３で母液Ｇと分離された芳香族カルボン酸ケーキＦは、そのまま乾燥してもよいが、洗浄装置１４で洗浄することで、不純物や副生成物、触媒等を除去でき、得られる芳香族カルボン酸の結晶の純度が高まるので好ましい。
【０１６６】
洗浄装置１４では芳香族カルボン酸ケーキＦが洗浄液Ｉにより洗浄され、付着母液が除去され不純物濃度が低減された洗浄ケーキＨが得られる。洗浄排液Ｊは洗浄ケーキＨと分離され、洗浄装置１４内の洗浄廃液槽に一旦蓄積された後、洗浄排液タンク２１に回収することができる。洗浄排液Ｊには母液Ｇ同様、溶解した芳香族カルボン酸や、未反応のアルキル芳香族化合物、触媒、副生成物、水などが含まれるため、洗浄排液Ｊは反応器１１へ移送し溶媒、未反応原料、触媒を再利用するとともに、含まれる芳香族カルボン酸を反応系内に戻すと、収率を上げることができ好ましい。洗浄を加圧下で行う場合、洗浄排液Ｊは加圧状態を維持したまま反応器１１へ移送すると、再加圧のためのエネルギーが節減でき、好ましい。また、洗浄廃液タンク２１の温度は通常５０℃以上であり、好ましくは７０℃以上である。また通常１９０℃以下、好ましくは１８０℃以下である。なお、上記洗浄装置１４内の洗浄廃液槽として、本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いてもよい。
【０１６７】
なお、工程内に副生成物や触媒などの不純物が蓄積するのを避けるため、洗浄排液Ｊの一部は廃棄処理工程１９へ送って廃棄し、残部を反応器１１へ送って再利用することが好ましい。これにより、工程内への不純物の蓄積を抑制することができる。廃棄処理工程１９は、例えば溶媒蒸発工程や触媒回収工程などからなる。
【０１６８】
また、母液タンク２０と洗浄排液タンク２１とをまとめて、１つの母液・洗浄排液タンクとしてもよい。その場合、反応器１１への移送、溶媒、未反応原料、触媒の再利用や、廃棄処理工程へ移送しての廃棄もまとめて行うことができる。この場合も、本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を母液・洗浄廃液タンクとして用いることができる。
以下、母液タンク２０や洗浄排液タンク２１に関する説明は、このような母液・洗浄排液タンクをも含むものとする。
【０１６９】
洗浄に用いる洗浄液Ｉは、水や有機溶媒などを用い得、特に制約はないが、反応器１１で用いる溶媒Ｃと相溶するものが好ましい。例えば、溶媒Ｃが酢酸を主成分とする溶媒である場合、洗浄液Ｉとしては、酢酸、水、或いは酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等の比較的蒸発潜熱の小さい酢酸エステル類、又はこれらの混合物を主成分とする溶媒を用いることが好ましい。溶媒Ｃと主成分が共通するものであると、上記のような洗浄排液Ｊの再利用がより行い易く、より好ましい。溶媒Ｃが酢酸を主成分とする溶媒である場合、洗浄液Ｉも酢酸を主成分とする溶媒が好ましく、酢酸を６０重量％以上含む溶媒であると好ましく、７０重量％以上含む溶媒であることが特に好ましい。
【０１７０】
洗浄装置１４の圧力は、固液分離装置１３の圧力と同程度とすることが望ましい。
【０１７１】
母液Ｇや洗浄排液Ｊを反応装置に移送する場合、反応装置の中のどの反応器に移送してもよい。但し、反応効率を高めるため、好ましくは最も上流の反応器に移送する。
上記固液分離及び洗浄を加圧下で行なう場合、得られた洗浄ケーキＨは、好ましくは乾燥装置１６により乾燥させ、ケーキに残留する付着液を除去して芳香族カルボン酸を得る。通常芳香族カルボン酸結晶Ｋとして得られる。乾燥装置１６は１つのみでもよいし複数の同一又は異なる装置で構成されていてもよい。
【０１７２】
乾燥装置１６の種類は特に制限されないが、好ましくは、洗浄ケーキＨを高圧状態から低圧状態へ移行させることで洗浄ケーキＨに付着している付着液を放圧蒸発させる装置、いわゆるフラッシュ乾燥装置を含むことが好ましい。ここで放圧蒸発とは、高圧状態にある液体が、移行前の温度が移行後の圧力における沸点以上となる低圧状態へ急激に移行させられることによって、その内部エネルギーを気化熱として一部液体が蒸発することを言う。放圧蒸発を行える乾燥装置としては、例えば、高圧状態から低圧状態への抜き出しが可能なディスチャージバルブを備えた加圧乾燥装置などが挙げられる。例えば、高圧状態を保持したまま洗浄ケーキＨを蓄えたケーキ保持槽から、ディスチャージバルブを開放して洗浄ケーキＨをより低圧である粉体滞留槽へ抜き出す。
【０１７３】
放圧蒸発によれば、更なるエネルギーを加えることなく洗浄ケーキＨの乾燥が行えるので、放圧蒸発でできるだけ多くの付着液を蒸発させることがエネルギーコスト節減上、好ましい。
ディスチャージバルブは抜き出し方式が連続式であっても間欠式であってもよく、また乾燥装置はディスチャージバルブを１つ備えていても複数備えていてもよい。なお、ディスチャージバルブによる抜き出しの際、粉体滞留槽での洗浄ケーキＨ滞留量が一定となるようタイミングや回数を調整すると、安定的に工程を進行させやすく好ましい。
【０１７４】
なお、固液分離工程と洗浄工程とを一つの装置で行える固液分離洗浄装置１５（図中、破線囲みの１５に相当する。）により、両工程を行ってもよい。工程を簡略化できる利点がある。このように二つの工程をまとめて行うことのできる固液分離洗浄装置１５としては、スクリーンボウルデカンター（スクリーンボウル型遠心分離装置）、ソリッドボウルセパレーター、ロータリー加圧フィルター、水平ベルトフィルター、ロータリーバキュームフィルター等が挙げられる。これらの中でも、特にスクリーンボウルデカンターは耐熱性に優れ、反応器１１の温度に近い高温域でも使用可能であるため好ましい。
【０１７５】
また、固液分離工程、洗浄工程及び乾燥工程を一つの装置で行える固液分離洗浄乾燥装置１７（図中、破線囲みの１７に相当する。）により、これら３つの工程を行ってもよい。工程を簡略化できる利点がある。このような装置としては特に制限はなく、例えばスクリーンボウルデカンター、ソリッドボウルデカンターのような遠心分離機や、水平ベルトフィルター、ロータリー加圧フィルター、ロータリーバキュームフィルターなどを用いることができる。なかでもスクリーンボウルデカンターは耐熱性に優れるため好ましい。
【０１７６】
このようにして得られる芳香族カルボン酸結晶Ｋの乾燥が不十分な場合は、乾燥装置１６の後に加熱乾燥装置などを設け、更に乾燥を行うことが好ましい。加熱乾燥装置の種類は特に制限は無いが、乾燥効率やコスト等の点から、流動層乾燥装置（Fluidized Bed Dryer）、回転型乾燥装置（スチームチューブドライヤー等）などが好ましく用いられる。
【０１７７】
以上のような工程により、アルキル芳香族化合物から芳香族カルボン酸が得られる。得られた芳香族カルボン酸はそのまま使用してもよいし、純度を上げるために還元工程に供してもよい。
【０１７８】
還元工程としては、水素化精製プロセス（溶解工程、水素化工程、晶析工程、固液分離工程、洗浄工程、乾燥工程等からなる）が挙げられる。水素化精製プロセスについて、図６を用いて説明する。溶解工程としては、反応器２６内で、上述した工程により得られた芳香族カルボン酸結晶Ｋを、溶媒Ｌに溶解させる。あるいは予め別の溶解槽で溶解させた後、反応器２６に供給してもよい。使用する溶媒Ｌとしては、芳香族カルボン酸結晶Ｋが溶解可能なものであればよく、芳香族カルボン酸結晶に化学的な変化を来たさないものが用いられる。また溶媒Ｌの常圧における沸点は好ましくは４０℃以上、より好ましくは５０℃以上、更に好ましくは６０℃以上であり、また好ましくは２００℃以下、より好ましくは１８０℃以下、更に好ましくは１５０℃以下である。下限値以上とすることで取り扱いや回収が容易となり、上限値以下とすることで後工程での固液分離、乾燥が容易となる。
溶媒Ｌの種類は特に限定されないが、溶解性や沸点、取り扱いやすさから、水を含むことが好ましく、例えばテレフタル酸を製造する場合には、水を主成分とする溶媒が好ましく、より好ましくは９０重量％が水、さらに好ましくは１００重量％が水である溶媒が好ましい。
本プロセスでは好ましくは水素化触媒を用いる。例えばルテニウム、ロジウム、パラジウム、白金、オスミウム等の８〜１０族金属触媒が用いられる。中でもパラジウムが好ましい。通常、これらは活性炭等に担持させて固定床として用いる。
【０１７９】
続いて、反応器２６内に水素Ｗを導入し、芳香族カルボン酸結晶に含まれる不純物の少なくとも一部を還元する、水素化工程を行なう。水素化工程を行うにあたっては、芳香族カルボン酸結晶Ｋの常温における溶解度が小さい場合には、溶媒Ｌへの溶解度を高めるため、昇温することが好ましい。還元反応の温度としては、通常２３０℃以上、好ましくは２５０℃以上である。また通常３３０℃以下であり、好ましくは３１０℃以下である。また圧力については、溶媒を液体として維持するために、蒸気圧より高い圧力を必要とし、通常３ＭＰａ以上であり、好ましくは５ＭＰａ以上である。また通常２０ＭＰａ以下であり、好ましくは１５ＭＰａ以下、より好ましくは１２ＭＰａ以下である。例えば芳香族カルボン酸としてテレフタル酸を製造する場合には、テレフタル酸結晶中に含まれる４−ＣＢＡを還元してパラトルイル酸に変換する。
【０１８０】
その後、芳香族カルボン酸を再度、必要に応じて晶析させるため、芳香族カルボン酸結晶Ｋが溶媒Ｌに溶解した液状組成物Ｘを晶析槽２５へ移送する。晶析槽２５において圧力を低下させて冷却することで、主に上記芳香族カルボン酸からなる結晶を晶析させる。晶析槽２５は一つのみであるよりも、直列に複数あって晶析を多段階的に行うことが好ましい。晶析は、回分及び連続のいずれであってもよいが、通常は連続で２段以上で段階的に降圧させ、好ましくは３段以上である。また通常６段以下、好ましくは５段以下である。これにより、溶媒Ｌがフラッシュ蒸発し、系内の温度が低下する。例えば芳香族カルボン酸としてテレフタル酸を製造する場合、４−ＣＢＡが還元されたパラトルイル酸は、水に対する溶解度がテレフタル酸より高いので、晶析では、テレフタル酸が優先的に析出する。しかし、大気圧まで降下すると、温度が１００℃程度となり、パラトルイル酸が共晶するので、最終晶析圧力は、通常０．１ＭＰａ以上、好ましくは０．２ＭＰａ以上、さらに好ましくは０．３ＭＰａ以上、特に好ましくは０．５ＭＰａ以上である。また、圧力範囲の上限は、好ましくは３ＭＰａ以下、さらに好ましくは１ＭＰａ以下、特に好ましくは０．７Ｐａ以下である。なお、晶析の際発生する蒸気は、回収して芳香族カルボン酸の製造プロセスで再利用しても良い。本発明においては、上記晶析槽として、上述した芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いることが好ましい。
【０１８１】
続いて、上記晶析工程を経た液状組成物Ｘを、例えば固液分離装置１３で固液分離し、洗浄装置１４で洗浄して乾燥させることにより、純度の高い芳香族カルボン酸結晶Ｙが得られる。なお、固液分離工程、洗浄工程、及び乾燥工程における方法及び装置は、上述した方法及び装置と同様とすることができる。また更なる乾燥工程を設けてもよいのも同様である。また洗浄液Ｔの種類等は適宜選択することができる。また図６において、図５と同様の装置等については同一の符号を付し、ここでの説明を省略する。なお、図６においては、ケーキ、母液、洗浄ケーキ、洗浄液及び洗浄廃液を、それぞれ符号Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ及びＵで示す。また、固液分離装置１３で分離された母液Ｒ、洗浄廃液Ｕは、通常パラトルイル酸や触媒等、有価物を回収後、溶媒リサイクル工程、排出工程等に送られる。
【０１８２】
本発明の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いた芳香族カルボン酸の製造方法では、上記で示した全工程を必須とするものではなく、反応器１１で芳香族カルボン酸を生成させ、固液分離装置１３に移送し、芳香族カルボン酸を溶媒から分離するものであればよい。また必要に応じて上記以外の装置や配管を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１８３】
本発明は芳香族カルボン酸の製造分野に用いることが可能であり、特にテレフタル酸の製造に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１８４】
【図１】本発明の第一実施形態としての芳香族カルボン酸含有組成物保持槽の構成を模式的に示す概略図である。
【図２】本発明の第一実施形態を説明する図であって、第一流量制御手段及び第二流量制御手段における制御フローを示す図である。
【図３】本発明の第一実施形態を説明する図であって、第一温度制御手段及び第二温度制御手段における制御フローを示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態としての芳香族カルボン酸含有組成物保持槽の構成を模式的に示す概略図である。
【図５】本発明の芳香族カルボン酸の製造方法の例を説明するための説明図である。
【図６】本発明の芳香族カルボン酸の製造方法における還元工程の一例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１８５】
１，１’ 芳香族カルボン酸含有組成物保持槽
１００ 槽体
１０１ 液状組成物
１０２ 液面
１０３ ガス
１０４ モータ
１０５ 攪拌軸
１０６ 攪拌翼
１０７ 攪拌機
２００ 差圧式液面計
２１０ 第一導管
２１１ 中空部
２１２ 開口部
２２０ 第一圧力伝達手段
２２１ 第一キャピラリーチューブ
２２２ 第一ダイアフラム
２３０ 第二導管
２３１ 中空部
２３２ 開口部
２３３ 第二導管の端部
２３４ 第二導管の中央部
２４０ 第二圧力伝達手段
２４１ 第二キャピラリーチューブ
２４２ 第二ダイアフラム
２５０ 差圧センサ
２６０ 第一熱媒供給系
２６１ 熱媒貯蔵槽
２６２ 第一熱媒管
２６３ ポンプ
２６４ 流量センサ
２６５ バルブ
２６６ 温度センサ
２６７ ヒーター
２６８ ノズル
２６９ バルブ
２７０ 第二熱媒供給系
２７１ 熱媒貯蔵槽
２７２ 第二熱媒管
２７３ ポンプ
２７４ 流量センサ
２７５ バルブ
２７６ 温度センサ
２７７ ヒーター
２７８ ノズル
２７９ バルブ
２８０ 制御手段
２８１ 第一流量制御手段
２８２ 第一温度制御手段
２８３ 第一制御手段
２８４ 第二流量制御手段
２８５ 第二温度制御手段
２８６ 第二制御手段
３００ 放射線式液面計
３０１ 挿入管
３０２ 放射線検知手段
３０３ 液面測定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族カルボン酸及び溶媒を含む液状組成物を保持する槽体と、該槽体内の液面の位置を測定する差圧式液面計とを備え、
該差圧式液面計が、
該槽体内に開口し、該槽体内の該液状組成物を導入する中空部を有する第一導管と、
該第一導管の中空部内の圧力を伝達する第一圧力伝達手段と、
該槽体内の該第一導管よりも上部に開口し、該槽体内の気体を導入する中空部を有する第二導管と、
該第二導管の中空部内の圧力を伝達する第二圧力伝達手段と、
該第一圧力伝達手段及び該第二圧力伝達手段から伝達された圧力の差を測定する差圧測定手段と、
第一熱媒を該第一導管に供給する第一熱媒管と、
該第一熱媒の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御する第一制御手段とを備える
ことを特徴とする芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項２】
該第一圧力伝達手段が、該差圧測定手段に接続され、シール液で満たされた第一キャピラリーチューブと、該第一導管の中空部内の圧力を該第一キャピラリーチューブのシール液に伝える第一ダイアフラムとを備え、
該第二圧力伝達手段が、該差圧測定手段に接続され、シール液で満たされた第二キャピラリーチューブと、該第二導管の中空部内の圧力を該第二キャピラリーチューブのシール液に伝える第二ダイアフラムとを備える
ことを特徴とする請求項１記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項３】
該第一熱媒が、該槽体内の該溶媒と実質的に同じ組成である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項４】
該液状組成物がスラリーである
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項５】
該槽体内の該液状組成物を攪拌する攪拌手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項６】
該第一導管が該槽体の内径に対して０．０５％以上２０％以下の範囲で該槽体内に挿入されている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項７】
該槽体内において該第一導管が下向きに開口している
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項８】
該槽体の外部に、該第一熱媒を加熱する熱源を備える
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項９】
第二熱媒を該第二導管に供給する第二熱媒管と、
該第二熱媒の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御する第二制御手段とを備える
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項１０】
該槽体内の液面の位置を測定する放射線式液面計を備える
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いる
ことを特徴とする芳香族カルボン酸の製造方法。
【請求項１】
芳香族カルボン酸及び溶媒を含む液状組成物を保持する槽体と、該槽体内の液面の位置を測定する差圧式液面計とを備え、
該差圧式液面計が、
該槽体内に開口し、該槽体内の該液状組成物を導入する中空部を有する第一導管と、
該第一導管の中空部内の圧力を伝達する第一圧力伝達手段と、
該槽体内の該第一導管よりも上部に開口し、該槽体内の気体を導入する中空部を有する第二導管と、
該第二導管の中空部内の圧力を伝達する第二圧力伝達手段と、
該第一圧力伝達手段及び該第二圧力伝達手段から伝達された圧力の差を測定する差圧測定手段と、
第一熱媒を該第一導管に供給する第一熱媒管と、
該第一熱媒の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御する第一制御手段とを備える
ことを特徴とする芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項２】
該第一圧力伝達手段が、該差圧測定手段に接続され、シール液で満たされた第一キャピラリーチューブと、該第一導管の中空部内の圧力を該第一キャピラリーチューブのシール液に伝える第一ダイアフラムとを備え、
該第二圧力伝達手段が、該差圧測定手段に接続され、シール液で満たされた第二キャピラリーチューブと、該第二導管の中空部内の圧力を該第二キャピラリーチューブのシール液に伝える第二ダイアフラムとを備える
ことを特徴とする請求項１記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項３】
該第一熱媒が、該槽体内の該溶媒と実質的に同じ組成である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項４】
該液状組成物がスラリーである
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項５】
該槽体内の該液状組成物を攪拌する攪拌手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項６】
該第一導管が該槽体の内径に対して０．０５％以上２０％以下の範囲で該槽体内に挿入されている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項７】
該槽体内において該第一導管が下向きに開口している
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項８】
該槽体の外部に、該第一熱媒を加熱する熱源を備える
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項９】
第二熱媒を該第二導管に供給する第二熱媒管と、
該第二熱媒の温度及び／又は流量を一定範囲に維持するように制御する第二制御手段とを備える
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項１０】
該槽体内の液面の位置を測定する放射線式液面計を備える
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の芳香族カルボン酸含有組成物保持槽を用いる
ことを特徴とする芳香族カルボン酸の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１９１０２９（Ｐ２００９−１９１０２９Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３４４２６（Ｐ２００８−３４４２６）
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【Ｆターム（参考）】
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