JP2002302546A - ポリテトラメチレンエーテルグリコールの製造方法 - Google Patents

ポリテトラメチレンエーテルグリコールの製造方法

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JP2002302546A
JP2002302546A JP2001108114A JP2001108114A JP2002302546A JP 2002302546 A JP2002302546 A JP 2002302546A JP 2001108114 A JP2001108114 A JP 2001108114A JP 2001108114 A JP2001108114 A JP 2001108114A JP 2002302546 A JP2002302546 A JP 2002302546A
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JP
Japan
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ether glycol
polytetramethylene ether
methanol
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reaction
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Minoru Tanaka
稔 田中
Hidehiko Nakano
英彦 中野
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応蒸留によりポリテトラメチレンエーテル
グリコールジアセテートとメタノールとからポリテトラ
メチレンエーテルグリコールを製造するに際し、蒸留塔
内で発泡が起るのを阻止する。 【解決手段】 蒸留塔の塔底液のポリテトラメチレンエ
ーテルグリコールの濃度が60重量%以上で、かつ塔底
液からのメタノールガスの発生速度が10m3/m2・分
以下となるように蒸留塔を操作する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はポリテトラメチレン
エーテルグリコールジアセテートのメタノリシスによ
り、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを製造する
方法の改良に関するものである。ポリテトラメチレンエ
ーテルグリコールは、ポリエステル樹脂やポリウレタン
樹脂などのソフトセグメントに用いられる重要な化学品
である。
【0002】
【従来の技術】ポリテトラメチレンエーテルグリコール
ジアセテートのメタノリシスによりポリテトラメチレン
エーテルグリコールを製造することは、工業的に広く行
われている。反応はアルカリ触媒、通常はアルカリ金属
の酸化物、水酸化物、アルコラートなどを用いて行われ
るが、アルカリ土類金属の酸化物などを用いることもで
きる。この反応で重要なことは、製品として得られるポ
リテトラメチレンエーテルグリコール中に原料のジアセ
テートが実質的に混入しないように、メタノリシスを完
全に行わせることである。しかし、この反応は平衡反応
なので、メタノリシスを完全に行わせるには、化学量論
量より大過剰のメタノールを用い、かつ反応により副生
した酢酸メチルを反応系外に除去しながら反応を行わな
ければならない。酢酸メチルを除去しながらメタノリシ
スを行う方法として、蒸留塔の中段にポリテトラメチレ
ンエーテルグリコールジアセテート、メタノール及びア
ルカリ触媒を供給して塔内でメタノリシスを生起させ、
塔頂から副生した酢酸メチルをメタノールの一部と共に
留出させ、塔底からポリテトラメチレンエーテルグリコ
ールを残余のメタノールと共に抜出す反応蒸留方法が知
られている(特開平6−210104号公報、WO97
/23559号公報、WO99/54382号公報参
照)。この反応方法では、ポリテトラメチレンエーテル
グリコールジアセテートとメタノールとを蒸留塔外で予
じめ反応させて、ポリテトラメチレンエーテルグリコー
ルを含む反応生成液として蒸留塔に供給するのが好まし
いとされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ポリテトラメチレンエ
ーテルグリコールジアセテートのメタノリシスにより連
続方式でポリテトラメチレンエーテルグリコールを製造
する方法の問題点の一つは、反応器内で著るしい発泡が
起こることである。その対策として特開平11−158
263号公報には、撹拌反応槽で連続的にメタノリシス
を行い、発生する気泡をサイクロンで破壊する方法が開
示されている。反応蒸留では、蒸留塔内で発泡するとフ
ラッディングが起こるので、発泡を起さないような反応
方法が強く求められている。従って本発明はこの要求を
満足させる反応蒸留方法を提供しようとするものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、塔底に
リボイラーを備えた蒸留塔の中段にポリテトラメチレン
エーテルグリコールジアセテート、メタノール及びアル
カリ触媒を供給して反応蒸留によりポリテトラメチレン
エーテルグリコールを製造するに際し、塔底液中のポリ
テトラメチレンエーテルグリコールの濃度が60重量%
以上で、塔底液からのメタノールガスの発生速度が10
3/m2・分以下となるように蒸留操作を行うことに
り、発泡させることなくポリテトラメチレンエーテルグ
リコールを製造することができる。
【0005】
【発明の実施の形態】原料のポリテトラメチレンエーテ
ルグリコールジアセテートは、周知のようにテトラヒド
ロフランを、無水酢酸の存在下に、酸触媒を用いて開環
重合させることによって製造することができる。酸触媒
としては、通常は超強酸性イオン交換樹脂や、活性白
土、ゼオライト、シリカアルミナなどの固体酸が用いら
れている。反応条件は目的とする製品の分子量や酸触媒
の種類により異なるが、通常、無水酢酸及び酸触媒は反
応液中の濃度がそれぞれ0.5〜30重量%及び0.1
〜30重量%となるように用いられる。反応温度及び反
応時間はそれぞれ20〜80℃、0.5〜10時間であ
る。製品の分子量は、原料のテトラヒドロフランと無水
酢酸のモル比により調整できる。反応生成液は未反応の
テトラヒドロフラン及び無水酢酸を含んでいるので、蒸
留精製してポリテトラメチレンエーテルグリコールジエ
ステルを取得する。
【0006】ポリテトラメチレンエーテルグリコールジ
エステルとメタノールとの反応蒸留に用いる蒸留塔とし
ては、充填塔や棚段塔など常用のものを用いることがで
きる。塔底のリボイラーはポンプを備えた強制循環型で
もサーモサイホンによる自然循環型のいずれでもよく、
また場合によっては塔底に熱媒用のコイルやジャケット
を設置する方式によることもできる。
【0007】メタノリシスを進行させるのに必要な反応
時間を十分に確保する見地から、原料供給段より下はト
レイを備えた段塔を用いるのが好ましい。原料供給段よ
り上には、ポリテトラメチレンエーテルグリコールジエ
ステル及びこれから生成したグリコールは存在せず、専
ら副生した酢酸メチルとメタノールとの蒸留分離が行わ
れる部分なので、充填塔及び段塔のいずれであってもよ
い。塔底液中の酢酸メチルを低濃度、例えば0.1重量
%以下にするには、この部分での蒸留分離を十分に行う
ことが必要である。
【0008】蒸留塔に供給するポリテトラメチレンエー
テルグリコールジアセテートとメタノールの比率は、ジ
アセテートに対しメタノールが0.3〜1.5重量倍で
あるのが好ましい。メタノールの比率が小さ過ぎると原
料液の粘度が高くなり、かつ反応速度が低下する。逆に
メタノールの比率が大きくなり過ぎると装置効率が悪化
するだけでなく、発泡が起り易くなり、かつ酢酸メチル
と共に留去されるメタノールが増加して、留出物からメ
タノールを回収する費用が嵩む。アルカリ触媒として
は、前述のようにアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸
化物、水酸化物、アルコラートなどを用いるが、アルカ
リ金属のアルコラート又は水酸化物を用いるのが好まし
い。なかでもナトリウムアルコラートは、アルコールに
対する溶解度が大きく、かつアルコリシスの反応速度が
大きいので特に好ましい。アルカリ触媒は原料液中に1
×10-4〜2×10-2重量倍となるように用いるのが好
ましい。
【0009】なお、原料液は蒸留塔に直接供給してもよ
いが、予じめ撹拌槽などの蒸留塔外の反応装置で反応さ
せて、ポリテトラメチレンエーテルグリコールジエステ
ルの一部をポリテトラメチレンエーテルグリコールに転
換してから蒸留塔に供給するのが好ましい。こうするこ
とにより、蒸留塔内におけるメタノリシスに必要な滞留
時間を短縮することができる。
【0010】蒸留塔の塔頂圧力は0.1〜2.5MP
a、特に0.5〜2.0MPaであるのが好ましい。塔
底温度は圧力と塔底液の組成に依存するが、通常は65
〜180℃である。なかでも100〜170℃、特に1
30〜160℃が好ましい。還流比は塔の段数と塔底液
に許容される酢酸メチル濃度により適宜決定すればよい
が、通常は0.1〜20、好ましくは0.5〜5であ
り、通常はこれにより酢酸メチル濃度を0.1重量%ま
で低下させることができる。
【0011】本発明では、蒸留塔内における発泡を防止
するため、塔液液中のポリテトラメチレンエーテルグリ
コールの濃度が60重量%以上で、かつ塔底液からのメ
タノールガスの発生速度が10m3/m2分以下となるよ
うに蒸留塔を操作する。ポリテトラメチレンエーテルグ
リコールの濃度が60重量%未満では、発泡を有意に防
止するのが困難である。従来、蒸留塔における発泡が塔
底液の組成と関連があることは全く認識されておらず、
反応蒸留によりポリテトラメチレンエーテルグリコール
ジアセテートからグリコールを製造する方法に関する文
献にも、塔底液の組成は殆んど記載されていない。例外
は特開平11−292963号公報で、この公報に記載
の実施例ではポリテトラメチレンエーテルグリコール6
0重量%、メタノール40重量%の塔底液を抜出したと
記載されている。しかし実施例に記載の蒸留塔への供給
組成と塔頂留出物の組成とから計算すると、塔底液の組
成はポリテトラメチレンエーテルグリコール40重量
%、メタノール60重量%となるので、公報記載の塔底
液の組成は単純な誤記と考えられる。
【0012】本発明者の検討によれば、蒸留塔内におけ
る発泡は主として塔底の液溜部で発生している。すなわ
ち液溜部からメタノールが蒸発する際に発泡が起きてい
る。発泡は液が発泡し易いか否かという液の性状に依存
するが、それと同時に液からのガスの発生量も発泡に関
係すると考えられる。本発明者はこのような観点から塔
底液の組成と発泡との関係を検討した結果、塔底液中の
ポリテトラメチレンエーテルグリコールの濃度が60重
量%以上、特に65重量%以上であると発泡が抑制され
ることを見出した。なお、塔底液は実質的にメタノール
とポリテトラメチレンエーテルグリコールの混合物であ
るが、ポリテトラメチレンエーテルグリコールは実質上
蒸発しない。従って蒸留塔内でリボイラーで供給された
エネルギーを上方に伝達するのは専らメタノールの蒸発
に依存しているので、塔底液中には少なくとも20重量
%のメタノールを含有させて、塔底液からメタノールが
蒸発しやすいようにするのが好ましい。
【0013】また、塔底液からのメタノールガスの発生
速度は、発生ガス量が蒸発面積1m 2当り10m3/分を
超えると発泡の危険性が大きくなるので10m3/分以
下に維持する必要がある。ここに発生ガス量は実ガス量
であり、熱収支から算出されるメタノールガス発生量
を、塔底における温度及び圧力に基いて補正することに
より算出することができる。発泡を十分に抑制するに
は、塔底液からのメタノールガスの発生速度を5m3
2・分以下とするのが好ましい。しかし、この蒸留速
度が小さいと蒸留塔の処理能力が低下するので、蒸発速
度は発泡を抑制し得る限度で装置効率を考慮して決定す
ればよい。
【0014】
【実施例】以下に実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。ポリテトラメチレンエーテルグリコール−メ
タノール系における発泡; 実験例1 底部にリボイラー、頂部に還流器を備えており、内部に
30段の多孔板を有する蒸留塔の塔底部に、数平均分子
量が1815のポリテトラメチレンエーテルグリコール
を仕込んだ。最上段の多孔板にメタノールを連続的に供
給しながら、塔底液の抜出しは行わず、塔頂圧力0.8
5MPa、還流比2で塔頂からメタノールを留出させ
た。塔底液からのメタノール蒸気の発生速度は10m3
/m2・分以下になるようにリボイラーへの熱媒の供給
量を調整した。次いで、塔頂圧力及び還流比を維持した
ままでリボイラーへの熱媒の供給量を段階的に減少させ
て、塔底のポリテトラメチレンエーテルグリコール−メ
タノール混合液中のポリテトラメチレンエーテルグリコ
ール濃度が段階的に低下するようにした。この間に塔底
液と最下段の多孔板上のガスを採取してその組成を分析
した。若し発泡が起きると、ポリテトラメチレンエーテ
ルグリコールが飛沫となってガス中に存在するので、ガ
ス組成を分析することにより発泡の有無を検知できる。
分析結果は図1の通りで、塔底液中のポリテトラメチレ
ンエーテルグリコールの濃度が60重量%以上では発泡
が起らないことが認められた。
【0015】実験例2 塔頂圧力を0.5MPa又は1.0MPaとした以外は
実験例1と全く同様にして塔底液の組成と発泡との関係
を調べた。その結果は図1に示す通りで、塔底液中のポ
リテトラメチレンエーテルグリコールの濃度が60重量
%以上では、いずれも発泡は起らなかった。
【0016】実施例1 実験例で用いた蒸留塔の多孔板の上部に規則充填物を充
填した高さ2mの充填部を設けた蒸留塔を使用し、最上
段の多孔板上に数平均分子量が1900のポリテトラメ
チレンエーテルグリコールジアセテート10重量%、数
平均分子量が1815のポリテトラメチレンエーテルグ
リコール40重量%、メタノール50重量%及びナトリ
ウムメトキシド500ppmを含有する原料液を供給し
て、反応蒸留を行った。蒸留条件は塔頂圧力0.85M
PaG、還流比2、塔底温度140℃で、塔底液から発
生するメタノールガス量が0.5〜1.0m3/m2・分
の範囲で、かつ塔底から抜出される液中のポリテトラメ
チレンエーテルグリコールの濃度が60重量%以上とな
るように、リボイラーへの熱媒の供給を調整した。抜出
された塔底液中の酢酸メチルの濃度は0.1重量%未満
であり、かつ塔内での発泡も無く安定した運転が可能で
あった。
【0017】実施例2 供給する原料液の組成を数平均分子量1900のポリテ
トラメチレンエーテルグリコールジアセテート50重量
%、メタノール50重量%、及びナトリウムメトキシド
500ppmを含有するものに変更した以外は、実施例
2と全く同様にして反応蒸留を行った。その結果、抜出
された塔底液中の酢酸メチルの濃度は0.1重量%未満
であり、かつ塔内での発泡も無く安定した運転が可能で
あった。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、ポリテトラメチレンエ
ーテルグリコールジアセテートのメタノリシスによるポ
リテトラメチレンエーテルグリコールの製造を生産効率
の良い反応蒸留方法により行う際の問題である、発泡を
回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ポリテトラメチレンエーテルグリコール−メタ
ノール混合液を蒸留したときの、塔底部における気相と
液相とのポリテトラメチレンエーテルグリコール濃度の
関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D076 AA04 AA24 BB04 BB13 EA03Y EA03Z EA20Y EA20Z FA12 HA11 JA03 JA10 4J005 AA08 BD03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリテトラメチレンエーテルグリコール
    ジアセテートとメタノールとをアルカリ触媒の存在下に
    反応させてポリテトラメチレンエーテルグリコールを製
    造する方法であって、塔底にリボイラーを備えた蒸留塔
    の中段にポリテトラメチレンエーテルグリコールジアセ
    テート、メタノール及びアルカリ触媒を供給して塔内で
    メタノリシスを起させ、塔頂から酢酸メチルを一部のメ
    タノールと共に留出させ、塔底からポリテトラメチレン
    エーテルグリコールを残余のメタノールと共に抜出すポ
    リテトラメチレンエーテルグリコールの製造方法におい
    て、塔底液中のポリテトラメチレンエーテルグリコール
    の濃度が60重量%以上で、塔底液からのメタノールガ
    スの発生速度が10m3/m2・分以下となるように蒸留
    操作を行うことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 ポリテトラメチレンエーテルグリコール
    ジアセテートとメタノールとをアルカリ触媒の存在下に
    予じめ反応させて、ポリテトラメチレンエーテルグリコ
    ールを含む反応生成液として蒸留塔に供給することを特
    徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 反応に供するポリテトラメチレンエーテ
    ルグリコールジアセテートに対するメタノールの比率
    が、0.3〜1.5重量倍であることを特徴とする請求
    項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 反応に供するポリテトラメチレンエーテ
    ルグリコールジアセテートとメタノールの合計量に対し
    て1×10-4〜2×10-2重量倍のアルカリ触媒を用い
    ることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載
    の方法。
  5. 【請求項5】 蒸留塔の圧力が0.1〜2.5MPaと
    なるように蒸留操作を行うことを特徴とする請求項1な
    いし4のいずれかに記載の方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006098437A1 (ja) * 2005-03-17 2006-09-21 Mitsubishi Chemical Corporation ポリエーテルポリオール類の製造方法

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