JP2004224968A

JP2004224968A - ポリエステルの製造方法、及び製造装置

Info

Publication number: JP2004224968A
Application number: JP2003016315A
Authority: JP
Inventors: Sumio Muranaka; 純夫村中; Masaya Suzuki; 昌也鈴木
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】本発明は、休転することなく、留出液が循環する装置内に付着したオリゴマーを除去し、安定した連続運転を可能とするポリエステルの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のポリエステルの製造方法は、ジカルボン酸と多価アルコールとの反応で生じた蒸気を凝縮して留出液とし、該留出液を冷媒として循環させるポリエステルの製造方法において、留出液にアルカリ溶液を添加することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリエステルの製造方法、及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸と、エチレングリコールを主成分とする多価アルコールとによりポリエステルを製造する際に、水及びエチレングリコールが蒸気となって留出するが、通常、これらの蒸気は液体として回収される。そして、蒸気を液化するために凝縮器で冷却が行われる。その際、先に蒸気を冷却して液化した留出液の一部を循環・冷却して冷媒として用いる方法が提案されている。すなわち、図２に示すように、反応容器５１にて生じた蒸気を凝縮器５２にて冷却、凝縮させ留出液とした後に回収するが、貯留タンク５３に貯留した留出液の一部を、循環ポンプ５５を用いて、冷却器５４に送って冷却し、再び凝縮器５２に循環させて冷媒として使用する。
【０００３】
ところが、反応容器５１から水とエチレングリコールとが留出する際、原料からなるオリゴマーが随伴して、凝縮器５２に混入することがある。そして、凝縮器５２に混入したオリゴマーは留出液とともに循環、冷却されて、凝縮器５２、冷却器５４内に付着することがある。このように、留出液が循環する凝縮器５２や冷却器５４などの装置内にオリゴマーが付着すると、冷却効果が低下して留出液の温度が上昇し、長期の連続運転が困難となる問題があった。
【０００４】
そこで、上記問題の解決策として、冷却効果が低下した場合に、予備の冷却器に切り替えて連続運転を実施し、一方で使用した装置の分解掃除を行ったり、または、モノマーのエステル化で得られる凝縮液を用いて冷却器を洗浄する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−８１４３０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、予備の冷却器に切り替えて分解掃除を行う方法では、予備機台への切り替え作業、及び付着オリゴマーの除去作業には多大な労力を要するとともに、装置の分解時や、運転再開時に漏洩等が発生する懸念がある。
また、凝縮液を用いて洗浄する方法においても、切り替えの手間や、洗浄中に凝縮が中断される等の問題がある。
【０００７】
本発明は、休転することなく、留出液が循環する装置内に付着したオリゴマーを除去し、安定した連続運転を可能とするポリエステルの製造方法、及び製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のポリエステルの製造方法は、ジカルボン酸と多価アルコールとの反応で生じた蒸気を凝縮して留出液とし、該留出液を冷媒として循環させるポリエステルの製造方法において、留出液にアルカリ溶液を添加することを特徴とする。
また、留出液を貯留タンクに貯留し、該貯留タンクにおける留出液中のアルカリ溶液濃度が１０００〜１５００ｐｐｍとなるように、アルカリ溶液を貯留タンクに添加することが好ましい。
本発明のポリエステルの製造装置は、ジカルボン酸と多価アルコールとを反応させてポリエステルを製造する反応容器と、反応容器と接続し、該反応容器にて生じる蒸気を凝縮する凝縮器にて得られる留出液の一部を冷却して凝縮器に循環させる留出液循環機構とを具備するポリエステルの製造装置において、留出液循環機構中の留出液にアルカリ溶液を添加するアルカリ溶液添加手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のポリエステルの製造方法に使用される製造装置の一実施形態を示す概略図である。図中符号１はジカルボン酸と多価アルコールとの反応を行う反応容器であり、反応容器１にて生じた蒸気は凝縮器２に集められ、冷却されて留出液となり、貯留タンク３に送られた後、貯留タンク３内に貯留された留出液の量がある一定量以上に達すると排出管８より系外に回収される。反応容器１と凝縮器２との間は蒸気排出経路２０で接続されており、凝縮器２と貯留タンク３との間は留出液循環経路１０で接続されている。
【００１０】
一方、貯留タンク３に溜められた留出液の一部は、冷却器４に送られて更に冷却され、再び凝縮器２に戻る。貯留タンク３と冷却器４との間は留出液循環経路１１で接続されており、その途中に循環ポンプ５が設けられている。冷却器４と凝縮器２との間は、凝縮器２にて留出液を噴射する噴射ノズル１２Ａを備えた留出液循環経路１２で接続されている。この際、留出液循環経路１２は凝縮器２の上部に接続され、冷媒となる留出液を凝縮器２の上部から噴射して、効率良く蒸気の凝縮を行うことが好ましい。
【００１１】
凝縮器２では、反応容器１にて生じた蒸気を捕集し、冷却して留出液とする。そして、先に凝縮器２にて凝縮されて貯留タンク３、冷却器４の順に移動し、凝縮器２に循環された留出液が、蒸気を冷却する冷媒として用いられる。こうして、凝縮器２、留出液循環経路１０、貯留タンク３、留出液循環経路１１、循環ポンプ５、冷却器４、留出液循環経路１２から、留出液循環機構が構成される。
【００１２】
本発明は、留出液中にアルカリ溶液を添加することが特徴であり、そのためのアルカリ溶液添加手段を設ける必要がある。アルカリ溶液添加手段としては、例えば、アルカリ溶液を一時的に貯留するアルカリ溶液槽６と、配管７とで構成され、配管７の片端をアルカリ溶液槽６に、他方の片端を貯留タンク３に接続した構造のものが例示できる。なお、アルカリ溶液を添加する場所としては、上述したように貯留タンク３が好ましいが、留出液中にアルカリ溶液が添加され、上記留出液循環機構中を循環すればよい。
【００１３】
また、アルカリ溶液の添加速度を制御しながら規定範囲の濃度となるように添加するために、ポンプ（図示略）、流量計（図示略）、流量調節弁（図示略）を設置し、シーケンス制御にて自動起動、停止するシステムであることが望ましい。更に、アルカリ溶液の添加終了後に、配管７の添加ノズル７Ａの水洗を実施する設備を具備することがより望ましい。
【００１４】
次に、上述した装置を利用して、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸と、エチレングリコールを主成分とする多価アルコールとを原料として使用した場合のポリエステルの製造方法について説明する。
まず、反応容器１に原料となるジカルボン酸と多価アルコールとを投入し、エステル化、重合反応を行う。ここで、反応によって生成した水及びエチレングリコールが蒸気となって反応容器１から留出し、蒸気排出経路２０を介して凝縮器２へ移動するとともに、ジカルボン酸と多価アルコールとからなるオリゴマーが留出する。
【００１５】
次いで、反応容器１から凝縮器２に供給された蒸気は、凝縮器２の上部に配置された噴射ノズル１２Ａより噴射される留出液により冷却され、凝縮されて液化する。液化した留出液は、留出液循環経路１０を介して貯留タンク３へ移動する。貯留タンク３に供給された留出液は、アルカリ溶液添加手段により添加されるアルカリ溶液と混合される。
【００１６】
上記アルカリ溶液としては、例えば、水酸化ナトリム溶液、水酸化カルシウム、アンモニア等を含むものが挙げられる。また、これらアルカリ溶液の濃度としては、１０〜３０質量％が好ましく、より好ましくは２０〜２５質量％である。アルカリ溶液の濃度が１０質量％未満の場合、添加量が増大して設備が大型化する傾向にある。他方、３０質量％を越えると、主に添加ノズル７Ａ周辺で異物が発生し、添加ノズル７Ａが閉塞する傾向にある。
【００１７】
アルカリ溶液の添加量としては、例えば２５質量％の水酸化ナトリウム水溶液を用いた場合、貯留タンク３中の留出液とアルカリ溶液との混合液において１０００〜１５００ｐｐｍとなるように添加することが好ましく、より好ましくは１２００〜１４００ｐｐｍとなるように添加する。１０００ｐｐｍ未満の場合、ジカルボン酸と多価アルコールとからなるオリゴマーの除去効果が不十分であり、１５００ｐｐｍを超えると、凝縮させて得られた水とエチレングリコールとの混合物を蒸留にて分離させる際に、悪影響を及ぼす傾向にある。
【００１８】
また、上記範囲の規定濃度を実現するためには、アルカリ溶液の添加速度を制御すればよく、添加速度として０．５〜５．０ｋｇ／分とすることが好ましい。
【００１９】
貯留タンク３にて一時的に貯留された留出液の液量がある一定量以上に達すると、排出管８より回収される。また、それ以外の留出液は、循環ポンプ５を備えた留出液循環経路１１を介して、冷却器４へ供給されて冷却される。ここでは、２〜１０℃程度となるように冷却されて、その後、留出液循環経路１２を介して噴射ノズル１２Ａより凝縮器２内に噴射される。
【００２０】
このように、アルカリ溶液を留出液中に添加し、循環させることによって、蒸気と随伴して混入したオリゴマーを、装置を作動しながら分解することができ、製造装置内におけるオリゴマーの付着を抑制するため、冷却器４の冷却効果の低下を防止することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
図１に示す装置を用いて、テレフタル酸とエチレングリコールとを原料として、ポリエステルの製造を実施した。
凝縮器２では、反応容器１から発生するエチレングリコール及び水の蒸気を捕集後、冷却、凝縮して貯留タンク３に供給する。貯留タンク３の後段に配置された循環ポンプ５は常時運転し、留出液は貯留タンク３から冷却器４を経由して冷却された後、凝縮器２に循環する。なお、装置運転当初の留出液の温度は３７℃程度であった。
この装置を長時間連続運転すると、貯留タンク３内の留出液の液温が次第に上昇した。貯留タンク３内の液温が上昇することは、冷却器４の能力低下を意味しており、貯留タンク３内の液温を常時監視し、５０℃まで上昇したところで、２５％水酸化ナトリウム溶液を１ｋｇ／分の添加速度で２０ｋｇ添加した。添加終了後、配管７に水を少量流通させて、添加ライン、配管７の水洗、置換を実施した。なお、添加終了直後を０分とし、留出液の温度の推移を表１に示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
表１の結果から、留出液中にアルカリ溶液を添加したことによって、運転当初の冷却効果が得られ、予備の冷却器に切り替えて分解掃除を行うことなく、長期の連続運転を可能とすることが判明した。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、切り替え掃除を行うことなく、留出液の温度が上昇せず、２ヶ月以上の連続運転が可能となり、留出液の回収効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリエステルの製造方法に用いられる製造装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】従来のポリエステルの製造方法に用いられる製造装置の一実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１、５１・・・反応容器
２、５２・・・凝縮器
３、５３・・・貯留タンク
４、５４・・・冷却器
５、５５・・・循環ポンプ
６・・・アルカリ溶液貯留槽
７・・・配管
７Ａ・・・添加ノズル
８・・・排出管
１０、１１、１２・・・留出液循環経路
１２Ａ・・・噴射ノズル
２０・・・蒸気排出経路

Claims

ジカルボン酸と多価アルコールとの反応で生じた蒸気を凝縮して留出液とし、該留出液を冷媒として循環させるポリエステルの製造方法において、
前記留出液にアルカリ溶液を添加することを特徴とするポリエステルの製造方法。
前記留出液を貯留タンクに貯留し、該貯留タンクにおける留出液中のアルカリ溶液濃度が１０００〜１５００ｐｐｍとなるように、アルカリ溶液を貯留タンクに添加することを特徴とする請求項１記載のポリエステルの製造方法。
ジカルボン酸と多価アルコールとを反応させてポリエステルを製造する反応容器と、
前記反応容器と接続し、該反応容器にて生じる蒸気を凝縮する凝縮器にて得られる留出液の一部を冷却して凝縮器に循環させる留出液循環機構とを具備するポリエステルの製造装置において、
前記留出液循環機構中の留出液にアルカリ溶液を添加するアルカリ溶液添加手段が設けられていることを特徴とするポリエステルの製造装置。