JP2003160521A - 有効成分の回収方法 - Google Patents
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Abstract
際に発生する蒸留残渣を低減し、リサイクル工程から発
生するポリエステル製造用触媒由来の蒸留残渣を低減す
るとともに、有効成分の回収方法を提供すること。 【解決手段】 触媒として、特定のチタン化合物と特定
のリン化合物とをグリコール中で加熱することにより得
られた析出物を用いて重縮合反応させて得たポリエステ
ル組成物を化学分解し、テレフタル酸ジメチルとエチレ
ングリコールとを生成させて有効成分として回収する。
Description
から有効成分を回収する方法に関し、更に詳しくは、チ
タン化合物及びリン化合物からなるポリエステル製造用
触媒を用いて得られたポリエステル組成物を主成分とし
たポリエステル廃棄物からテレフタル酸ジメチルとエチ
レングリコールの回収する際に、ポリエステル製造用触
媒由来の蒸留残渣廃棄物を低減する回収方法に関する。
れていることから、繊維、フィルム、樹脂等に大量に生
産・使用されている。しかしながら、生産量・使用量の
増大に伴って発生する大量の規格外品、使用済みの後の
廃棄されたポリエステル廃棄物の処分は処理コストのみ
ならず、環境問題も含め大きな社会問題となっており、
その処理方法として、マテリアルリサイクル、サーマル
リサイクル、ケミカルリサイクルによる各種のリサイク
ル方法が提案されている。
は、得られたリサイクル製品を再度リサイクルすると更
に品質が低下するために、その用途が限られ、いわゆ
る”使い捨て”の状況を大いに改善してはいるが、最終
的にポリエステルの廃棄を回避することは困難である。
るサーマルリサイクルは、ポリエステル廃棄物の燃焼熱
の再利用という利点は有するが、発熱量が比較的低く、
多量のポリエステル廃棄物を燃焼させることに他ならな
いため、ポリエステル原料損失という問題があり、省資
源の面からは好ましくない。
て、ポリエステル廃棄物をその構成成分に変換・回収
し、再度重合反応によってポリエステルを製造し再利用
するケミカルリサイクルは、基本的にロス無く化合物を
循環再利用するので、本来目的とする資源再利用が可能
となる。
たポリエステル廃棄物をエチレングリコールで解重合反
応し、次いでメタノールを用いて置換エステル化反応を
行ない、更に分離精製することでテレフタル酸ジメチル
(以下、DMTと略称することがある。)及びエチレン
グリコール(以下、EGと略称することがある。)とし
て回収され、資源の有効利用、トータルコストの低下に
つながる。
タル酸とエチレングリコールとを直接エステル化反応さ
せるか、テレフタル酸ジメチルのようなテレフタル酸の
低級アルキルエステルとエチレングリコールとをエステ
ル交換反応させるか又はテレフタル酸とエチレンオキサ
イドとを反応させ、テレフタル酸のエチレングリコール
エステル及び/又はその低重合体を生成させ、次いでこ
の反応生成物を重合触媒の存在下で減圧加熱して所定の
重合度になるまで重縮合反応させることによって製造さ
れている。
種類によって、反応速度および得られるポリエステルの
品質が大きく左右されることはよく知られている。ポリ
エチレンテレフタレートの重縮合触媒としては、アンチ
モン化合物が、優れた重縮合触媒性能を有し、かつ、色
調の良好なポリエステルが得られるなどの理由から最も
広く使用されている。
ポリエステル製造用触媒を用いて得られたポリエステル
組成物を化学分解させてテレフタル酸ジメチルとエチレ
ングリコールを回収した場合、回収後の蒸留残渣中に多
量のアンチモン化合物が含まれる。
量パージする必要があり、最終的に廃棄物となる。この
廃棄物を少しでも低減するには、ポリエステル製造用触
媒としてアンチモン化合物より活性の高い触媒を用い
て、触媒量を低減することが有効な手段である。
エステル廃棄物から有効成分を回収する際に、リサイク
ル工程から発生するポリエステル製造用触媒由来の蒸留
残渣を低減するとともに、有効成分の回収方法を提供す
ることにある。
術に鑑み鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至
った。
下記式(I)で表されるチタン化合物と下記式(II)
で表されるリン化合物とを、チタン元素のモル数に対す
るリン元素のモル数(P/Ti)が1〜4となる範囲と
し、グリコール中で加熱することにより得られた析出物
を用いて重縮合反応させることにより得られたポリエス
テル組成物を、化学分解させてテレフタル酸ジメチルと
エチレングリコールとを生成させ有効成分として回収す
ることによって達成できる。
する。
チレンテレフタレートを主たる繰返し単位とするポリエ
ステルである。このポリエステルは、エチレンテレフタ
レート単位を構成する成分以外の第3成分を共重合し
た、共重合ポリエチレンテレフタレートであってもよ
い。上記第3成分(共重合成分)は、ジカルボン酸成分
またはグリコール成分のいずれでもよい。第3成分とし
て好ましく用いられるジカルボン酸成分としては、2,
6−ナフタレンジカルボン酸、イソフタル酸、フタル酸
等のような芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、アゼライ
ン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等のような脂肪
族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等のよう
な脂環族ジカルボン酸等が例示でき、これらは単独また
は二種以上を使用することができる。
成物は、下記一般式(I)で表されるチタン化合物と下
記一般式(II)で表されるリン化合物とをチタン元素
のモル数に対するリン元素のモル数(P/Ti)が1〜
4となる範囲の組成で反応せしめたチタン/リン反応物
を用いて重合されている必要がある。
素のモル数(P/Ti)が1より小さい場合、得られる
ポリエステルの色調が、不良になり、かつその耐熱性が
低下することがあり好ましくなく、4より大きい場合、
ポリエステル生成反応に対する触媒活性が不十分になり
好ましくない。チタン元素のモル数に対するリン元素の
モル数(P/Ti)は1.2〜3.5の範囲が好まし
く、1.5〜3.0の範囲が更に好ましい。
物成分(II)との触媒調製は、エチレングリコール中
で加熱反応されている必要があるが、反応方法としては
例えばリン化合物(II)からなる成分とエチレングリ
コールとを混合して、リン化合物成分の一部又は全部を
溶媒中に溶解し、この混合液にチタン化合物成分(I)
を滴下し、反応系を0℃〜200℃の温度に30分間以
上、好ましくは60〜150℃の温度に40〜90分
間、加熱することによって行われる。この反応におい
て、反応圧力については格別の制限はなく、通常常圧下
で行われる。
物としては例えば、チタンテトラブトキシド、チタンテ
トライソプロポキシド、チタンテトラプロポキシド、チ
タンテトラエトキシドなどのチタンテトラアルコキシド
や、オクタアルキルトリチタネート、ヘキサアルキルジ
チタネート、アルキルチタネート、酢酸チタン等を挙げ
ることができる。
としては式中のpが0の場合は、例えば、フェニルホス
ホン酸、メチルホスホン酸、エチルホスホン酸、プロピ
ルホスホン酸、イソプロピルホスホン酸、ブチルホスホ
ン酸、トリルホスホン酸、キシリルホスホン酸、ビフェ
ニルホスホン酸、ナフチルホスホン酸、アントリルホス
ホン酸、2−カルボキシフェニルホスホン酸、3−カル
ボキシフェニルホスホン酸、4−カルボキシフェニルホ
スホン酸、2,3−ジカルボキシフェニルホスホン酸、
2,4−ジカルボキシフェニルホスホン酸、2,5−ジ
カルボキシフェニルホスホン酸、2,6−ジカルボキシ
フェニルホスホン酸、3,4−ジカルボキシフェニルホ
スホン酸、3,5−ジカルボキシフェニルホスホン酸、
2,3,4−トリカルボキシフェニルホスホン酸、2,
3,5−トリカルボキシフェニルホスホン酸、2,3,
6−トリカルボキシフェニルホスホン酸、2,4,5−
トリカルボキシフェニルホスホン酸、2,4,6−トリ
カルボキシフェニルホスホン酸等を挙げることができる
が、中でもモノアリールホスホン酸が好ましい。
ホスフェート、モノエチルホスフェート、モノトリメチ
ルホスフェート、モノ−n−ブチルホスフェート、モノ
ヘキシルホスフェート、モノヘプチルホスフェート、モ
ノノニルホスフェート、モノデシルホスフェート、モノ
ドデシルホスフェート、モノフェニルホスフェート、モ
ノベンジルホスフェート、モノ(4−ドデシル)フェニ
ルホスフェート、モノ(4−メチルフェニル)ホスフェ
ート、モノ(4−エチルフェニル)ホスフェート、モノ
(4−プロピルフェニル)ホスフェート、モノ(4−ド
デシルフェニル)ホスフェート、モノトリルホスフェー
ト、モノキシリルホスフェート、モノビフェニルホスフ
ェート、モノナフチルホスフェート、モノアントリルホ
スフェート等が挙げられる。
め下記式(III)の多価カルボン酸及び/又はその無
水物と反応させて使用する方法も好ましく用いられる。
その場合、チタン化合物と多価カルボン酸及び/又はそ
の無水物の反応モル比は(2:1)〜(2:5)の範囲
が好ましい。特に好ましい範囲は(1:1)〜(1:
2)である。
て、チタン元素量は全ジカルボン酸成分に対し2〜40
ミリモル%の範囲にあるように添加することが好まし
い。チタン元素量が2ミリモル%未満の場合は重合反応
が遅くなり、40ミリモル%を超える場合は得られるポ
リエステルの色調が、不良になり、かつその耐熱性が低
下することがあり好ましくない。チタン元素量は5〜3
5ミリモル%の範囲が好ましく、10〜30ミリモル%
の範囲が更に好ましい。
繰り返し単位とするポリエステルの原料としてテレフタ
ル酸に代表される芳香族ジカルボン酸を用いる製造方法
とジメチルテレフタレートに代表される芳香族ジカルボ
ン酸のエステル形成性誘導体を原料として用いる二つの
方法が知られている。本発明におけるポリエステルは、
その製造方法により特に制限はない。
のなるポリエステル組成物からの有効成分の回収方法に
おいては、化学分解方法は幾つかの方法があるが、一例
として以下の方法が挙げられる。
温度下、解重合触媒を含むエチレングリコール中に投入
し、解重合反応を行う。ここでエチレングリコールの温
度が110℃未満であると、ポリエステルの解重合反応
時間が非常に長くなる。一方、220℃を越えると、加
圧反応条件にする必要があり、設備の安全上や設備費の
増加による経済性の問題から好ましくない。該温度は、
好ましくは140〜195℃であり、これらの条件下
で、1〜10時間加熱保持すればよい。
エステル組成物との重量比は0.3〜20程度に設定す
ることが好ましく、1〜5とすることが更に好ましい。
て、アルカリ金属の炭酸塩、カルボン酸塩、酸化物、ア
ルカリ土類金属の炭酸塩、カルボン酸塩、酸化物、酢酸
マンガン、酢酸亜鉛からなる郡から選ばれた少なくとも
1種類の化合物を用いることが好ましい。
ステル廃棄物の重量を基準として0.1〜10%とする
ことが好ましく、該範囲内にある時には、解重合時間が
短縮でき経済的である。
テル交換反応を行ない、DMTとEGを回収することが
可能である。このエステル交換反応時にEGが多量に存
在する場合、DMTの回収率が低く抑えられるので、該
反応物を蒸留・濃縮することが好ましく、即ち、エチレ
ングリコールとポリエステル組成物との重量比率が原料
仕込み比基準で0.5〜1.5になるまで濃縮すること
が好ましい。該蒸留・濃縮手段は、既知公知の方法いず
れも採用することができ、該蒸留操作は常圧下で行って
も、減圧下で行っても良い。
物を基準として、MeOHを150〜400重量%投入
し、同時にエステル交換触媒をポリエステル組成物を基
準として0.3〜10重量%投入する。エステル交換反
応系内の圧力は大気圧下近傍、反応温度は65〜85℃
で反応を進行させればよい。
了し、固形状態のDMT、液体状態のMeOH及びEG
からなるスラリーとなる。該スラリーからDMTを回収
するにあたっては固形分離装置が適用出来るが、その他
の従来技術で分離しても良い。
Hを主成分とする混合液は、溶解したDMTやポリエス
テル製造触媒を含有しており、MeOHは再度回収工程
で再利用するために分離精製される。更にEGも有効成
分として回収、一部工程で再利用するために同様に分離
精製される。該分離精製操作は、蒸留操作に限定する必
要はないが、蒸留により行う場合には、沸点の低いMe
OHを最初に留去し、塔底に残る液を次の蒸留塔に供給
しEGを留去する。塔底に残った液中に、ポリエステル
製造触媒が含まれる。この蒸留残渣は、一部工程への循
環使用も可能ではあるが、ポリエステル製造用触媒の工
程内への蓄積を防止するため回収するポリエステル組成
物量に応じて、系外へ抜き出す必要がある。
に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例により何等
限定を受けるものではない。尚、実施例中の各数値は以
下の方法により求めた。また実施例中において特に断ら
ない限り「部」は「重量部」を示す。 (1)蒸留残渣中のアンチモン、チタン金属濃度(pp
m):蒸留残渣中のアンチモン及びチタン金属濃度は、
(株)リガク社製蛍光X線測定装置3270を用いて測
定した。
量部中にフェニルホスホン酸3.6重量部を120℃に
10分間加熱して溶解した。このエチレングリコール溶
液134.5重量部に、更にエチレングリコール40重
量部を加えた後、これにチタンテトラブトキシド3.8
重量部を溶解させた。得られた反応系を120℃で60
分間撹拌し、チタン化合物とフェニルホスホン酸とを反
応させ、反応生成物を含む触媒の白色スラリーを得た。
この触媒スラリーのチタン含量は0.3重量%、チタン
元素のリン元素に対するモル比(P/Ti)は2.0で
あった。
量部に無水トリメリット酸0.8重量部を溶解し、この
溶液にチタンテトラブトキシド0.7重量部(無水トリ
メリット酸のモル量を基準として0.5mol%)を滴
下し、この反応系を空気中、常圧下、80℃に60分間
保持してチタンテトラブトキシドと無水トリメリット酸
とを反応させ、反応生成物を熟成させた。その後反応系
を常温に冷却し、これにアセトン15重量部を加え、析
出物をNo.5ろ紙で濾過し、採取し、これを100℃
の温度で2時間乾燥した。得られた反応生成物のチタン
含有量は11.2重量%であった。
にフェニルホスホン酸3.6重量部を120℃に10分
間加熱して溶解した。このエチレングリコール溶液13
4.5重量部に、更にエチレングリコール40重量部を
加えた後、これに上記チタン化合物5.0重量部を溶解
させた。得られた反応系を120℃で60分間撹拌し、
チタン化合物とフェニルホスホン酸とを反応させ、反応
生成物を含む触媒の白色スラリーを得た。この触媒スラ
リーのチタン含量は0.3重量%、チタン元素のリン元
素に対するモル比(P/Ti)は2.0であった。
量部中にモノ−n−ブチルホスフェート3.5重量部を
120℃に10分間加熱して溶解した。このエチレング
リコール溶液134.5重量部に、更にエチレングリコ
ール40重量部を加えた後、これにチタンテトラブトキ
シド3.8重量部を溶解させた。得られた反応系を12
0℃で60分間撹拌し、チタン化合物とモノ−n−ブチ
ルホスフェートとを反応させ、反応生成物を含む触媒の
白色スラリーを得た。この触媒スラリーのチタン含量は
0.3重量%、チタン元素のリン元素に対するモル比
(P/Ti)は2.0であった。
量部に無水トリメリット酸0.8重量部を溶解し、この
溶液にチタンテトラブトキシド0.7重量部(後記ポリ
エステルの製造に用いられる無水トリメリット酸のモル
量を基準として0.5mol%)を滴下し、この反応系
を空気中、常圧下、80℃に60分間保持してチタンテ
トラブトキシドと無水トリメリット酸とを反応させ、反
応生成物を熟成させた。その後反応系を常温に冷却し、
これにアセトン15重量部を加え、析出物をNo.5ろ
紙で濾過し、採取し、これを100℃の温度で2時間乾
燥した。得られた反応生成物のチタン含有量は11.2
重量%であった。
にモノ−n−ブチルホスフェート3.5重量部を120
℃に10分間加熱して溶解した。このエチレングリコー
ル溶液134.5重量部に、更にエチレングリコール4
0重量部を加えた後、これに上記チタン化合物5.0重
量部を溶解させた。得られた反応系を120℃で60分
間撹拌し、チタン化合物とモノ−n−ブチルホスフェー
トとを反応させ、反応生成物を含む触媒の白色スラリー
を得た。この触媒スラリーのチタン含量は0.3重量
%、チタン元素のリン元素に対するモル比(P/Ti)
は2.0であった。
部とエチレングリコール70部との混合物に、参考例1
で調製したチタン触媒1.64部を撹拌機、精留塔及び
メタノール留出コンデンサーを設けた反応器に仕込み、
140℃から240℃に昇温しながらエステル交換反応
させ、その後、285℃まで昇温し、26.67Pa以
下の高真空にて重縮合反応を行ってポリエステル組成物
(チタン金属として49.7ppm)を得た。
ン化合物を表1記載のとおりに変更したこと以外は実施
例5と同様に行った。
レンテレフタレート(チタン金属として49.7pp
m)50部、エチレングリコール200部と解重合触媒
として炭酸ナトリウム1.5部を500mlセパラブル
フラスコに投入し、攪拌速度100rpmで昇温して1
85℃とした。この状態を4時間保持したところ、ポリ
エチレンテレフタレートは溶解し解重合反応が完結し
た。得られた解重合反応物を6.65kPaの減圧蒸留
で濃縮し、留分としてEGを150部回収した。
炭酸ナトリウム0.35部とMeOH85部を投入し
た。常圧で液温を75℃、攪拌100rpmの状態を1
時間保持しエステル交換反応を実施した。
を40℃まで冷却し、ガラス製3G−4のフィルターで
濾過した。固形分のDMTとMeOH、EGを主成分と
する液体成分に分離した。
によりMeOHを抜き出し、更に減圧蒸留によりEGを
抜き出し、蒸留残渣が10部得られた。蒸留残渣中のア
ンチモンとチタン金属濃度はそれぞれ0ppm、24
8.5ppmであった。
エステル組成物を参考例6〜8のとおりに変更したこと
以外は実施例1と同様に解重合反応・エステル交換反応
を行ない、蒸留残渣を10部得た。
金属濃度はいずれも0ppm、248.5ppmであっ
た。
ン触媒として三酸化アンチモン、リン化合物としてリン
酸トリメチルから製造したポリエチレンテレフタレート
(アンチモン金属として240ppm)に変更したこと
以外は同様の操作を行った。蒸留残渣中のアンチモンと
チタン金属濃度はそれぞれ1200ppm、0ppmで
あった。
ら有効成分を回収する際に発生するポリエステル製造用
触媒由来の蒸留残渣量を低減するとともに、有効成分の
回収方法を提供することができる。
Claims (11)
- 【請求項1】 触媒として、下記式(I)で表されるチ
タン化合物と下記式(II)で表されるリン化合物と
を、チタン元素のモル数に対するリン元素のモル数(P
/Ti)が1〜4となる範囲とし、グリコール中で加熱
することにより得られた析出物を用いて重縮合反応させ
て得たポリエステル組成物を、化学分解させてテレフタ
ル酸ジメチルとエチレングリコールとを生成させ有効成
分として回収する方法。 【化1】 【化2】 - 【請求項2】 式(II)中のpの数値が0であるリン
化合物を用いる、請求項1記載の回収方法。 - 【請求項3】 リン化合物がモノアリールホスホン酸で
ある請求項2記載の回収方法。 - 【請求項4】 式(II)中のpの数値が1であるリン
化合物を用いる、請求項1記載の回収方法。 - 【請求項5】 リン化合物がモノアルキルホスフェート
である、請求項4記載の回収方法。 - 【請求項6】 前記式(I)のチタン化合物が、チタン
テトラアルコキシド類、オクタアルキルトリチタネート
類、及びヘキサアルキルジチタネート類から選ばれるポ
リエステル製造用触媒を用いる、請求項1記載の回収方
法。 - 【請求項7】 前記式(I)のチタン化合物を予め下記
一般式(III)の多価カルボン酸及び/又はその酸無
水物と反応モル比(2:1)〜(2:5)の範囲の組成
で反応せしめた後、前記式(II)のリン化合物と反応
させる、請求項1記載の回収方法。 【化3】 - 【請求項8】 ポリエステルがポリエチレンテレフタレ
ートである、請求項1記載の回収方法。 - 【請求項9】 請求項1記載の回収テレフタル酸ジメチ
ルを、テレフタル酸製造原料として用いる、有効成分利
用方法。 - 【請求項10】 請求項1記載の回収テレフタル酸ジメ
チルを、ビス(β−ヒドロキシエチル)テレフタレート
製造原料として用いる、有効成分利用方法。 - 【請求項11】 請求項1記載の回収テレフタル酸ジメ
チルを、ポリエステル製造原料として用いる、有効成分
利用方法。
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---|---|---|---|
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JP2001363991A JP2003160521A (ja) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | 有効成分の回収方法 |
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- 2001-11-29 JP JP2001363991A patent/JP2003160521A/ja active Pending
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