JP2012097224A - ポリヒドロキシカルボン酸の製造装置および製造方法 - Google Patents

ポリヒドロキシカルボン酸の製造装置および製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2012097224A
JP2012097224A JP2010247481A JP2010247481A JP2012097224A JP 2012097224 A JP2012097224 A JP 2012097224A JP 2010247481 A JP2010247481 A JP 2010247481A JP 2010247481 A JP2010247481 A JP 2010247481A JP 2012097224 A JP2012097224 A JP 2012097224A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction liquid
flow path
depolymerization
heat medium
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010247481A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Kamikawa
将行 上川
Toshiaki Matsuo
俊明 松尾
Shigeyasu Okamoto
成恭 岡本
Kenichiro Oka
憲一郎 岡
Takeyuki Kondo
健之 近藤
Akira Tomura
晃 戸村
Kazutaka Suzuki
一隆 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Plant Technologies Ltd
Original Assignee
Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Plant Technologies Ltd filed Critical Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority to JP2010247481A priority Critical patent/JP2012097224A/ja
Priority to CN201120079230.3U priority patent/CN202022870U/zh
Priority to CN201110072538XA priority patent/CN102464796A/zh
Priority to US13/287,144 priority patent/US20120116100A1/en
Priority to EP11187759A priority patent/EP2450391A1/en
Publication of JP2012097224A publication Critical patent/JP2012097224A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78Preparation processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2415Tubular reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2415Tubular reactors
    • B01J19/2425Tubular reactors in parallel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D319/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D319/101,4-Dioxanes; Hydrogenated 1,4-dioxanes
    • C07D319/121,4-Dioxanes; Hydrogenated 1,4-dioxanes not condensed with other rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/06Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from hydroxycarboxylic acids
    • C08G63/08Lactones or lactides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002Chemical plants
    • B01J2219/00004Scale aspects
    • B01J2219/00006Large-scale industrial plants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00074Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00076Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements inside the reactor
    • B01J2219/00085Plates; Jackets; Cylinders

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Abstract

【課題】ヒドロキシカルボン酸環状二量体を効率よく生成することにより、高品質のポリヒドロキシカルボン酸を高収率で得ることができる方法および装置を提供する。
【解決手段】ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを解重合させてヒドロキシカルボン酸環状二量体を製造する解重合工程を含むポリヒドロキシカルボン酸合成方法であって、該解重合工程において、反応液を、水平に設けられた反応液流路中を流動させながら、減圧下、熱媒流路からの伝熱により加熱することを特徴とする方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリヒドロキシカルボン酸を製造するための装置および方法、ならびにヒドロキシカルボン酸環状二量体製造装置に関する。
ポリヒドロキシカルボン酸は、ヒドロキシカルボン酸の重合により製造される脂肪族ポリエステルであり、その代表例としてはポリ乳酸が挙げられる。
ポリ乳酸を合成する方法としては、例えば、原料である乳酸を濃縮して含有水分を低減させる工程(濃縮工程)、乳酸を縮合させてオリゴマーを生成させる工程(縮合工程)、オリゴマーを解重合させて環状二量体を生成させる工程(解重合工程)、および環状二量体を開環重合させる工程(開環重合工程)を含む方法が知られている。乳酸以外のポリヒドロキシカルボン酸も同様の手法により製造することができる。
濃縮工程では、乳酸間のエステル化を起こりやすくさせるために、原料に含有される水分を除去する。縮合工程では、加熱および減圧下、エステル化に伴って生じる水を除去しながらオリゴマーを生成させる。
解重合工程では、オクチル酸スズなどの解重合触媒の存在下、ならびに加熱および減圧下、オリゴマーを解重合させて乳酸の環状二量体エステルであるラクチドを生成させる。ラクチドは、解重合工程の環境下では通常気体であるため、冷却し凝集させて回収する。得られたラクチドは、必要に応じて精製し、開環重合工程に送られる。
解重合工程には、タンク式の反応容器が用いられることが多い。例えば特許文献1には、ラクチドおよびラクチドポリマーの連続的製造方法が開示されており、ラクチドを生成させる反応容器としてタンク式の容器が例示されている。
特表平7−503490号
解重合工程に従来のタンク式の反応容器を用いた場合、反応液の粘度が経時的に増加し、ラクチドの収率が低下するという問題が生じる。さらに、液深が大きくなるにつれて反応液にかかる圧力が大きくなるなどの理由により、ラクチドの光学純度低下が起こりやすくなるという問題も生じる。ラクチドの光学純度低下は、最終生成物であるポリ乳酸の品質低下に繋がるため、極力避けなくてはならない。従って、本発明は、ラクチドなどのヒドロキシカルボン酸環状二量体を効率よく生成することにより、高品質のポリヒドロキシカルボン酸を高収率で得ることができる方法および装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、解重合工程において、反応液を水平に流動させながら解重合させることにより、光学純度低下を防ぎつつ効率よくラクチドなどのヒドロキシカルボン酸環状二量体を生成できることを見出した。本発明の要旨は以下のとおりである。
(1)ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを解重合させてヒドロキシカルボン酸環状二量体を製造する解重合工程を含むポリヒドロキシカルボン酸合成方法であって、
前記解重合工程において、反応液を、水平に設けられた反応液流路中を流動させながら、減圧下、熱媒流路からの伝熱により加熱することを含む、前記方法。
(2)前記解重合工程において、反応液流路の出口から排出される残液をキャッチポットで回収し、その少なくとも一部を反応液流路に還流することを含む、(1)に記載のポリヒドロキシカルボン酸合成方法。
(3)ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを解重合させてヒドロキシカルボン酸環状二量体を製造する解重合装置を含むポリヒドロキシカルボン酸合成装置であって、
前記解重合装置が、水平に設けられた反応液流路と、反応液流路に接触した熱媒流路と、反応液流路を減圧する減圧装置とを有する、前記装置。
(4)前記解重合装置において、複数の反応液流路が並行に設けられており、熱媒流路が個々の反応液流路を囲むように設けられている、(3)に記載のポリヒドロキシカルボン酸合成装置。
(5)前記解重合装置において、反応液流路内に複数の熱媒流路が設けられている、(3)に記載のポリヒドロキシカルボン酸合成装置。
(6)前記解重合装置において、反応液流路と熱媒流路が並行に設けられている、(3)〜(5)のいずれかに記載のポリヒドロキシカルボン酸合成装置。
(7)前記解重合装置において、反応液流路の出口にキャッチポットが設けられており、キャッチポットには液面計が設けられている、(3)〜(6)のいずれかに記載のポリヒドロキシカルボン酸合成装置。
(8)(3)〜(7)のいずれかに記載の装置を用いる、(1)または(2)に記載のポリヒドロキシカルボン酸合成方法。
(9)水平に設けられた反応液流路と、反応液流路に接触した熱媒流路と、反応液流路を減圧する減圧装置とを有する、ヒドロキシカルボン酸環状二量体製造装置。
(10)複数の反応液流路が並行に設けられており、熱媒流路が個々の反応液流路を囲むように設けられている、(9)に記載のヒドロキシカルボン酸環状二量体製造装置。
(11)反応液流路内に複数の熱媒流路が設けられている、(9)に記載のヒドロキシカルボン酸環状二量体製造装置。
(12)反応液流路と熱媒流路が並行に設けられている、(9)〜(11)のいずれかに記載のヒドロキシカルボン酸環状二量体製造装置。
(13)反応液流路の出口にキャッチポットが設けられており、キャッチポットには液面計が設けられている、(9)〜(12)のいずれかに記載のヒドロキシカルボン酸環状二量体製造装置。
本発明の方法および装置によれば、反応液を水平に流動させながら解重合させるため、反応液に圧力がかからない。従って、ラクチドなどのヒドロキシカルボン酸環状二量体を効率よく生成することができ、高品質のポリヒドロキシカルボン酸を高収率で得ることが可能となる。また、本発明の方法および装置によれば、解重合反応時間の低減および解重合装置の小型化などが実現可能となる。本発明の方法および装置は、解重合工程を連続的に行うのに特に適している。
本発明に係るポリヒドロキシカルボン酸製造装置の一例を示した図である。 解重合反応器、キャッチポットおよびその周辺の装置を示した図である。 解重合反応器における反応液流路と熱媒流路の配置例を示す図である。
図1は、本発明に係るポリヒドロキシカルボン酸製造装置の一例を示したものである。ここでは、便宜上、図1の装置を用いてポリ乳酸を製造する場合について説明するが、この装置はポリ乳酸に限らず他のポリヒドロキシカルボン酸を製造するためにも用いることができる。他のヒドロキシカルボン酸としては、例えばグリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ吉草酸、5−ヒドロキシ吉草酸、6−ヒドロキシカプロン酸などが挙げられる。乳酸以外のポリヒドロキシカルボン酸を製造する場合には、以下の説明のうちラクチドはヒドロキシカルボン酸環状二量体、乳酸オリゴマーはヒドロキシカルボン酸オリゴマー、乳酸はヒドロキシカルボン酸と読み替える。なお、以下に言及する解重合(反応)とは、ヒドロキシカルボン酸オリゴマーからヒドロキシカルボン酸環状二量体(ヒドロキシカルボン酸2分子から2分子の水を脱水して生成される環状エステル)を生成することを意味する。従って、解重合装置とは、ヒドロキシカルボン酸環状二量体製造装置でもある。
乳酸濃縮装置3では、加熱することにより乳酸に含まれる水分を蒸発させる(乳酸濃縮工程)。加熱は、窒素ガス流通下、120〜150℃で行うことが好ましい。乳酸濃縮装置3からは水分および乳酸が気体として発生する。これらの気体は還流器25に入り、乳酸のみが乳酸濃縮装置3に還流される。得られた濃縮乳酸は、濃縮乳酸バッファタンク5を経て、乳酸縮合装置7へ送られる。
乳酸縮合装置7では、乳酸縮合反応を進めて乳酸オリゴマーを生成させ(乳酸縮合工程)、これに伴い発生する水分を蒸発させる。本明細書において、乳酸オリゴマーとは乳酸の二量体から重量平均分子量5万程度までの乳酸重合物を意味する。ここで得られるオリゴマーの分子量は、重量平均分子量で通常150〜10,000、好ましくは500〜5,000の範囲である。乳酸縮合反応は、10torr以下の減圧下、120〜250℃の温度で行うことが好ましい。必要に応じて、有機スズ化合物(例として乳酸スズ、酒石酸スズ、ジカプリル酸スズ、ジラウリル酸スズ、ジパルミチン酸スズ、ジステアリン酸スズ、ジオレイン酸スズ、α−ナフトエ酸スズ、β−ナフトエ酸スズ、オクチル酸スズなど)または粉末スズなどの触媒を用いてもよい。乳酸縮合装置7からは、水分、乳酸、低分子量オリゴマー、ラクチドが気体として発生する。これらの気体は還流器28に入り、水分以外の成分が乳酸縮合装置7に還流される。得られたオリゴマーは、オリゴマー供給配管11、反応液供給配管12を経て、解重合反応器15に送られる。なお、原料として乳酸オリゴマーを用いる場合は、乳酸濃縮装置3および乳酸縮合装置7は省略することができる。
解重合反応器15では、オクチル酸スズなどの触媒の存在下、乳酸オリゴマーを解重合させて、乳酸の環状二量体であるラクチドを生成させる(解重合工程)。気体として生成する粗ラクチドは、キャッチポット16を経て蒸留塔19に送られる。解重合で生じた残渣は、キャッチポット16に貯留される。解重合反応器15およびキャッチポット16については後に詳述する。なお、本発明における解重合装置とは、少なくともこの解重合反応器15を含むものである。
蒸留塔19では、ラクチドを含む蒸気を冷却し、オリゴマーなどの不純物を液化させて除去する。不純物が除去された気体ラクチドは蒸留塔下段20に送られる。液化した不純物には解重合により分子量が小さくなったオリゴマーが多く含まれるため、乳酸縮合装置7に還流し、原料として再利用することが好ましい。
蒸留塔下段20では、気体ラクチドを冷却し凝縮させ、ラクチド精製装置21に送る。ラクチドから分離された水蒸気を多く含む気体は凝縮器31に送られ、ラクチド、乳酸、低分子量オリゴマーなどが気体から除去され、蒸留塔下段20に還流される。凝縮器31で凝縮されなかった蒸気は、不純物冷却器32で液化され廃棄される。不純物冷却器32で凝縮されなかった気体は減圧装置33を経て系外に放出される。
蒸留塔としては、金属管を隔てて蒸気と冷媒が間接的に接触する表面凝縮器が望ましい。これはラクチドおよびオリゴマーが水を含む冷媒と直接接触すると分解して酸を生成するためである。この酸は触媒として開環重合反応の進捗を阻害する上、蒸留塔などの材料腐食を引き起こす可能性がある。冷媒としてラクチドおよびオリゴマーに対し不活性なものを用いる場合は上記の限りではないが、その場合、冷媒を十分乾燥させ湿分を低減する必要がある。
ラクチド精製装置22では、目的とするラクチド(主にL−ラクチド)とその他の不純物とを分離し精製する。精製方法としては、例えば溶媒抽出または溶融結晶化などの方法を用いることができる。例えば、溶融結晶化法では、溶融させた粗ラクチドを冷却して部分的に結晶化させることにより、不純物の少ない固体結晶相と不純物の多い液相を形成させ、結晶相を液相から分離した後に結晶相を発汗させて不純物を除去する。ラクチド精製装置22から排出されたラクチドは、開環重合装置24に送られる。
開環重合装置24では、約10torr以下の減圧下、120〜250℃の温度で、ラクチドを開環重合させる(開環重合工程)。ラクチドの開環重合には、開環重合触媒および重合開始剤を用いることが好ましい。
開環重合触媒としては、例えば周期表IA族、IIIA族、IVA族、IIB族、VA族に属する金属を含む化合物を用いることができる。
IA族に属する金属を含む触媒としては、アルカリ金属の水酸化物(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなど)、アルカリ金属と弱酸の塩(例えば、乳酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、オクチル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、乳酸カリウム、酢酸カリウム、炭酸カリウム、オクチル酸カリウムなど)、アルカリ金属のアルコキシド(例えば、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシドなど)などを挙げることができる。
IIIA族に属する金属を含む触媒としては、アルミニウムエトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミナ、塩化アルミニウムなどを挙げることができる。
IVA族に属する金属を含む触媒としては、有機スズ系化合物(例えば、乳酸スズ、酒石酸スズ、ジカプリル酸スズ、ジステアリン酸スズ、ジオレイン酸スズ、α―ナフトイエ酸スズ、β―ナフトイエ酸スズ、オクチル酸スズなど)、粉末スズ、酸化スズ、ハロゲン化スズなどを挙げることができる。
IIB族に属する金属を含む触媒としては、亜鉛粉末、ハロゲン化亜鉛、酸化亜鉛、有機亜鉛化合物を挙げることができる。
IVB族に属する金属を含む触媒としては、テトラプロピルチタネートなどのチタン系化合物、ジルコニウムイソプロポキシドなどのジルコニウム化合物などを挙げることができる。
これらの中でも、オクチル酸スズなどのスズ化合物または三酸化アンチモンなどのアンチモン化合物を使用するのが好ましい。これら触媒の使用量は、ラクチドに対して1〜2000ppm、特に5〜1500ppm、とりわけ10〜1000ppmの範囲とするのが好ましい。
重合開始剤としては、例えば、1−ドデカノールなどのアルコール類、またはその他の水酸基を有する化合物を用いることができる。
開環重合装置24としては、縦型反応器、横型反応器またはタンク型反応器を用いることができる。2つ以上の反応器を直列してもよい。攪拌翼としてはパドル翼、タービン翼、アンカー翼、ダブルモーション翼、ヘリカルリボン翼などを使用することができる。
解重合残渣分解装置35では、解重合で生じた残渣を、加圧下、120〜250℃の温度でスチームを加えて加水分解させる。解重合残渣の混合性を向上させるためには、解重合残渣の溶融状態を維持することが望ましい。反応容器としてオートクレーブなどの耐圧容器を用い、加圧条件下で加水分解させることにより、解重合残渣の溶融状態を保ったまま分解を進行させることができる。あるいは、解重合残渣を固化させ、粉砕して粉末にした後に加水分解することもできる。加水分解により生じた乳酸や低分子量オリゴマーを含む残渣は、バッファタンク36を経て触媒分離装置37に送られる。
触媒分離装置37では、残渣に含まれる触媒を、水酸化カルシウムや水酸化マグネシウムなどのアルカリ土類金属水酸化物を加えることにより分解して分離させる。例えば触媒としてオクチル酸スズを用いた場合、触媒の分解は、不活性ガス雰囲気下、通常0〜250℃、好ましくは5〜130℃の温度で水酸化カルシウムを加えることにより行う。これにより、オクチル酸スズは酸化スズに分解される。酸化スズは水や乳酸に不溶であるため析出する。分解された触媒を含む残渣は、触媒除去装置38に送られる。
触媒除去装置38では、濾過装置により分解された触媒を残渣から除去する。その後、残渣は水分分離装置39に送られ、水分を分離した後、乳酸カルシウムなどの乳酸塩として肥料などとして二次利用されるか、あるいは廃棄される。
図2は、解重合反応器15およびキャッチポット16を含む本発明の解重合装置、ならびにその周辺の装置を示したものである。乳酸縮合装置7から送られてきたオリゴマーには、まず解重合のための触媒が添加される。解重合反応触媒としては、例えば周期表のIVA族に属する金属を含む化合物を用いることができる。解重合反応触媒の具体例としては、例えば有機スズ化合物(乳酸スズ、酒石酸スズ、ジカプリル酸スズ、ジステアリン酸スズ、ジオレイン酸スズ、α―ナフトイエ酸スズ、β―ナフトイエ酸スズ、オクチル酸スズ、2−エチルヘキサン酸スズなど)を挙げることができる。触媒は、オリゴマーに対して0.01〜20重量%、特に0.05〜15重量%、とりわけ0.1〜10重量%の量で用いるのが好ましい。
ミキサーによりオリゴマーと触媒とが混合されてなる反応液は、解重合反応器15に供給される。解重合反応器15は、水平に設けられた反応液流路と、反応液流路に接触した熱媒流路とを有する。反応液流路は、キャッチポット16を介して、図2に図示しない減圧装置33に接続されている。反応液は、この反応液流路を水平に流動しながら、熱媒流路からの伝熱により加熱され、解重合に付される。反応液は、通常100Torr以下、好ましくは10Torr以下の減圧下、通常120〜250℃、好ましくは120〜200℃の温度で加熱される。
反応液に過剰な圧力がかかると、減圧状態を維持するのが難しく、ラクチドの生成が阻害されるなどの問題が生じる。反応液流路を水平に設けると、反応液流路に高低差がある場合と比較して、反応液に圧力がかからないため好ましい。なお、本明細書でいう「水平」には、水平面に対して±1°までの範囲が含まれる。
反応液流路の出口には、キャッチポット16が設けられている。キャッチポット16の上部には粗ラクチド排出口が設けられており、粗ラクチド排出口は蒸留塔19に接続されている。キャッチポット16には解重合で生じた残渣が貯留される。キャッチポット16の下部には残渣排出口が設けられており、排出された残渣の一部は還流配管を経て解重合反応器15に循環される。残渣を解重合反応器15に循環させることは、ラクチドの収率向上に繋がるため好ましい。循環されない残りの残渣はドレン配管を経て解重合残渣分解装置35へと排出される。
キャッチポット16には液面計を設置することが好ましい。液面計を設置することで、キャッチポット中の液滞留量を計算することができ、その結果に基づいて残渣の循環量と排出量とを調節することができる。残渣の循環量が調節できることにより、解重合反応器15を安定して運転することが可能となる。なお、オリゴマー供給配管、反応液供給配管、還流配管およびドレン配管にも流量計を設置すると、反応液および残渣の流量の調節がより容易となり、解重合反応器15の安定運転を図ることができるため好ましい。キャッチポット16には、さらに温度計を設置してもよい。
図3(a)〜(c)は、それぞれ解重合反応器15における反応液流路と熱媒流路の配置例を示すものである。図3(a)〜(c)中、網掛け部分が熱媒流路に対応し、その他の白い部分が反応液流路に対応する。各図の右側には、各図中A−A’、B−B’、C−C’で示した箇所の断面図を示した。いずれの態様においても、反応液流路は水平に設けられている。
図3(a)の態様では内径が大きな熱媒流路内に、内径が小さい複数の反応液流路が並行に設けられている。すなわち、熱媒流路は個々の反応液流路を囲むように設けられている。図3(b)の態様では、内径が大きな反応液流路内に、内径が小さい複数の熱媒流路が設けられている。反応液流路内の熱媒流路は、反応液の流れ方向と並行に設けられている。また、反応液流路の外部にも熱媒流路が設けられている。図3(c)の態様では、内径が大きな反応液流路内に、内径が小さい複数の熱媒流路が設けられている。反応液流路内の熱媒流路は、反応液の流れ方向に対して垂直方向(反応液の流れ方向に直交する方向)に設けられている。また、反応液流路の外部にも熱媒流路が設けられている。
熱媒流路は反応液の流れ方向に対して並行および垂直のいずれに設けられていてもよい。反応液にかかる圧力をより低減したい場合には並行に設けることが好ましい。一方、伝熱効率を高めたい場合には垂直に設けることが好ましい。あるいは熱媒流路は、必要に応じて、反応液の流れ方向に対して並行および垂直以外の角度で設けてもよい。図3(a)〜(c)は、あくまで本発明の解重合装置における反応液流路と熱媒流路の態様の例示であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
上記のような構成を有する解重合反応器15では、反応液流路と熱媒流路とを大きな接触面積で接するように配置したことで、熱媒から反応液への伝熱が効率よく行われ、ラクチドの蒸発により失われる蒸発熱および反応熱を十分供給することが可能となる。これにより、反応液の温度を維持することが可能になり、収率向上および解重合装置の安定運転を図ることができる。
本発明の解重合装置は、スケールアップが比較的容易であるという利点を有する。例えば、解重合反応器を従来のタンク式とした場合、スケールアップするにつれて液深が大きくなり、その分反応液にかかる圧力も大きくなる。反応液に圧力がかかると、ラクチド収率の低下、光学純度低下などの恐れがある。しかし、本発明の解重合装置では、反応液流路を水平に設けたことにより、反応液に余計な圧力がかかることがなく、そのような問題が生じることがない。また、本発明の解重合装置は、比較的単純な構成であるため、大規模の装置を製造するのが容易である。さらに、本発明の解重合装置は、解重合を連続的に行うのに好適である。
本発明はポリヒドロキシカルボン酸合成方法にも関する。本発明のポリヒドロキシカルボン酸合成方法は、ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを解重合させてヒドロキシカルボン酸環状二量体を製造する解重合工程を含み、該解重合工程において、反応液を、水平に設けられた反応液流路中を流動させながら、減圧下、熱媒流路からの伝熱により加熱することを特徴とする。該方法における解重合工程において、反応液流路の出口から排出される残液をキャッチポットで回収し、その少なくとも一部を反応液流路に還流すると、収率向上の観点からより好ましい。本発明のポリヒドロキシカルボン酸合成方法は、上述した本発明のポリヒドロキシカルボン酸合成装置を用いて実施することができる。
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
図1に示すポリ乳酸製造装置を用いて、ポリ乳酸の製造を行った。原料として、数平均分子量630の乳酸オリゴマーを解重合反応器15に投入した。解重合反応器15における反応液流路と熱媒流路の態様は図3(b)に示したものを用いた。反応液流路内を10torr以下に減圧し、200℃とした。解重合反応触媒として2−エチルヘキサン酸スズを0.7kg/mの濃度で用いた。解重合反応器15における乳酸オリゴマーの滞留時間は15分、反応液流路内の液深は55cmとした。なお、乳酸オリゴマーの滞留時間は、溶融オリゴマーの供給流量と解重合反応器15から排出される蒸気から得られる凝縮物流量が等しく、反応液流路内の液深が安定化した時の、溶融オリゴマー供給流量/解重合反応器15における溶融オリゴマー滞留量で定義した。
開環重合装置24での反応は、10torr以下に減圧し、200℃の温度で行った。重合開始剤の濃度は700ppmとした。得られたポリ乳酸の重量平均分子量は約200,000であり、対原料収率は56%であった。
[比較例1]
実施例1と同じ数平均分子量630の乳酸オリゴマーを原料として用い、本発明の解重合反応器に代えて従来の縦型タンク式解重合反応器(液深5m)を用いて、同様にポリ乳酸の製造を行った。得られたポリ乳酸の重量平均分子量は約200,000であり、対原料収率は43%であった。
1:乳酸供給装置、2:液送ポンプ、3:乳酸濃縮装置、4:液送ポンプ、5:濃縮乳酸バッファタンク、6:液送ポンプ、7:乳酸縮合装置、8:液送ポンプ、9:オリゴマーバッファタンク、10:液送ポンプ、11:オリゴマー供給配管、12:反応液供給配管、13:ミキサー、14:逆止弁、15:解重合反応器、16:キャッチポット、17:還流配管、18:ドレン配管、19:蒸留塔、20:蒸留塔下段、21:液送ポンプ、22:ラクチド精製装置、23:液送ポンプ、24:開環重合装置、25:還流器、26:冷却器、27:減圧装置、28:還流器、29:冷却器、30:減圧装置、31:凝縮器、32:冷却器、33:減圧装置、34:解重合残渣バッファタンク、35:解重合残渣分解装置、36:バッファタンク、37:触媒分離装置、38:触媒除去装置、39:水分分離装置、40:還流器、41:冷却器、42:水供給装置

Claims (13)

  1. ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを解重合させてヒドロキシカルボン酸環状二量体を製造する解重合工程を含むポリヒドロキシカルボン酸合成方法であって、
    前記解重合工程において、反応液を、水平に設けられた反応液流路中を流動させながら、減圧下、熱媒流路からの伝熱により加熱することを含む、前記方法。
  2. 前記解重合工程において、反応液流路の出口から排出される残液をキャッチポットで回収し、その少なくとも一部を反応液流路に還流することを含む、請求項1に記載のポリヒドロキシカルボン酸合成方法。
  3. ヒドロキシカルボン酸オリゴマーを解重合させてヒドロキシカルボン酸環状二量体を製造する解重合装置を含むポリヒドロキシカルボン酸合成装置であって、
    前記解重合装置が、水平に設けられた反応液流路と、反応液流路に接触した熱媒流路と、反応液流路を減圧する減圧装置とを有する、前記装置。
  4. 前記解重合装置において、複数の反応液流路が並行に設けられており、熱媒流路が個々の反応液流路を囲むように設けられている、請求項3に記載のポリヒドロキシカルボン酸合成装置。
  5. 前記解重合装置において、反応液流路内に複数の熱媒流路が設けられている、請求項3に記載のポリヒドロキシカルボン酸合成装置。
  6. 前記解重合装置において、反応液流路と熱媒流路が並行に設けられている、請求項3〜5のいずれか1項に記載のポリヒドロキシカルボン酸合成装置。
  7. 前記解重合装置において、反応液流路の出口にキャッチポットが設けられており、キャッチポットには液面計が設けられている、請求項3〜6のいずれか1項に記載のポリヒドロキシカルボン酸合成装置。
  8. 請求項3〜7のいずれか1項に記載の装置を用いる、請求項1または2に記載のポリヒドロキシカルボン酸合成方法。
  9. 水平に設けられた反応液流路と、反応液流路に接触した熱媒流路と、反応液流路を減圧する減圧装置とを有する、ヒドロキシカルボン酸環状二量体製造装置。
  10. 複数の反応液流路が並行に設けられており、熱媒流路が個々の反応液流路を囲むように設けられている、請求項9に記載のヒドロキシカルボン酸環状二量体製造装置。
  11. 反応液流路内に複数の熱媒流路が設けられている、請求項9に記載のヒドロキシカルボン酸環状二量体製造装置。
  12. 反応液流路と熱媒流路が並行に設けられている、請求項9〜11のいずれか1項に記載のヒドロキシカルボン酸環状二量体製造装置。
  13. 反応液流路の出口にキャッチポットが設けられており、キャッチポットには液面計が設けられている、請求項9〜12のいずれか1項に記載のヒドロキシカルボン酸環状二量体製造装置。
JP2010247481A 2010-11-04 2010-11-04 ポリヒドロキシカルボン酸の製造装置および製造方法 Pending JP2012097224A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010247481A JP2012097224A (ja) 2010-11-04 2010-11-04 ポリヒドロキシカルボン酸の製造装置および製造方法
CN201120079230.3U CN202022870U (zh) 2010-11-04 2011-03-17 羟基羧酸环状二聚体制造装置
CN201110072538XA CN102464796A (zh) 2010-11-04 2011-03-17 聚羟基羧酸的制造装置及制造方法
US13/287,144 US20120116100A1 (en) 2010-11-04 2011-11-02 System and method for producing polyhydroxycarboxylic acid
EP11187759A EP2450391A1 (en) 2010-11-04 2011-11-03 System and method for producing polyhydroxycarboxylic acid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010247481A JP2012097224A (ja) 2010-11-04 2010-11-04 ポリヒドロキシカルボン酸の製造装置および製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012097224A true JP2012097224A (ja) 2012-05-24

Family

ID=44847830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010247481A Pending JP2012097224A (ja) 2010-11-04 2010-11-04 ポリヒドロキシカルボン酸の製造装置および製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20120116100A1 (ja)
EP (1) EP2450391A1 (ja)
JP (1) JP2012097224A (ja)
CN (2) CN202022870U (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018507846A (ja) * 2015-02-13 2018-03-22 ピュラック バイオケム ビー. ブイ. ラクチドの製造法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112017023064B1 (pt) 2015-04-30 2022-05-24 Purac Biochem B.V. Método para fabricar lactídeo
CN110554111A (zh) * 2019-09-11 2019-12-10 南开大学 一种针对环境样品中微量聚乳酸微塑料的定量检测方法
CN111153886B (zh) * 2020-01-16 2021-03-16 南京大学 一种丙交酯的合成方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07503490A (ja) * 1992-01-24 1995-04-13 カーギル,インコーポレイテッド ラクチドおよびラクチドポリマーの連続的製造方法
JPH1060101A (ja) * 1996-08-23 1998-03-03 Shimadzu Corp 生分解性ポリエステルの連続製造方法
JP2007191660A (ja) * 2006-01-23 2007-08-02 Teijin Ltd ポリエステルを製造する装置およびそれを用いた製造方法
JP2008001733A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Hitachi Ltd ポリヒドロキシカルボン酸の合成法及び合成装置
JP2008161847A (ja) * 2007-01-04 2008-07-17 Hitachi Plant Technologies Ltd 遠心薄膜蒸発装置及びその運転方法
JP2009256210A (ja) * 2008-04-11 2009-11-05 Hitachi Plant Technologies Ltd 精製乳酸環状二量体の製造方法及び製造装置、並びに、ポリ乳酸の製造方法及び製造装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3726499A1 (de) * 1987-08-08 1989-02-16 Boehringer Ingelheim Kg Neues verfahren zur herstellung von glycoliden
US6326458B1 (en) * 1992-01-24 2001-12-04 Cargill, Inc. Continuous process for the manufacture of lactide and lactide polymers
JP3503127B2 (ja) * 1995-09-14 2004-03-02 トヨタ自動車株式会社 高分子量ポリ乳酸からのラクチド回収方法
JP3552367B2 (ja) * 1995-10-24 2004-08-11 トヨタ自動車株式会社 横型エステル環状2量体製造装置及び製造法
US5830991A (en) * 1996-02-09 1998-11-03 Kureha Kagaku Kagyo Kk Preparation process and purification process of dimeric cyclic ester of hydroxycarboxylic acid
US5801255A (en) * 1996-08-01 1998-09-01 Shimadzu Corporation Method for producing lactide and apparatus used therefor
JP5098233B2 (ja) * 2006-06-30 2012-12-12 株式会社日立プラントテクノロジー ポリヒドロキシカルボン酸合成方法及び装置
JP5557463B2 (ja) 2009-04-20 2014-07-23 三菱樹脂株式会社 積層ポリエステルフィルムの製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07503490A (ja) * 1992-01-24 1995-04-13 カーギル,インコーポレイテッド ラクチドおよびラクチドポリマーの連続的製造方法
JPH1060101A (ja) * 1996-08-23 1998-03-03 Shimadzu Corp 生分解性ポリエステルの連続製造方法
JP2007191660A (ja) * 2006-01-23 2007-08-02 Teijin Ltd ポリエステルを製造する装置およびそれを用いた製造方法
JP2008001733A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Hitachi Ltd ポリヒドロキシカルボン酸の合成法及び合成装置
JP2008161847A (ja) * 2007-01-04 2008-07-17 Hitachi Plant Technologies Ltd 遠心薄膜蒸発装置及びその運転方法
JP2009256210A (ja) * 2008-04-11 2009-11-05 Hitachi Plant Technologies Ltd 精製乳酸環状二量体の製造方法及び製造装置、並びに、ポリ乳酸の製造方法及び製造装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018507846A (ja) * 2015-02-13 2018-03-22 ピュラック バイオケム ビー. ブイ. ラクチドの製造法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2450391A1 (en) 2012-05-09
CN102464796A (zh) 2012-05-23
CN202022870U (zh) 2011-11-02
US20120116100A1 (en) 2012-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4427571B2 (ja) ポリマー合成に関する装置および方法
JP5355841B2 (ja) グリコール酸の連続精製方法、グリコリドの製造方法およびポリグリコール酸の製造方法
JP5459974B2 (ja) 精製乳酸環状二量体の製造方法及び製造装置、並びに、ポリ乳酸の製造方法及び製造装置
KR101289920B1 (ko) 폴리에스테르의 합성 방법 및 장치
ES2379441T3 (es) Equipo y método para producir ácido polihidroxicarboxílico
JP2012097224A (ja) ポリヒドロキシカルボン酸の製造装置および製造方法
KR101486213B1 (ko) 다발관 강하막 반응기 및 교반박막 반응기를 이용한 락타이드 제조 방법
JP5098233B2 (ja) ポリヒドロキシカルボン酸合成方法及び装置
JP2005255751A (ja) ラクチド合成方法及びラクチド合成装置
TWI674281B (zh) 用於從環狀酯單體製造聚酯的連續方法
JP4994314B2 (ja) ラクチド及びポリ乳酸の合成方法及び装置
JP2020114806A (ja) ラクチド回収方法
JP5444249B2 (ja) α−ヒドロキシ酸の環状ジエステルの製造方法
JP5229268B2 (ja) ポリ乳酸の合成装置及び方法
JP2008195918A (ja) 芳香族ポリカーボネート樹脂の製造方法
US10253012B2 (en) Method and apparatus for preparation of lactide using lactide purification process
JPH11217425A (ja) ラクチドの連続製造装置及び連続製造方法
JP2007238496A (ja) ポリヒドロキシカルボン酸の合成方法及びそれに用いるポリヒドロキシカルボン酸合成装置
JP2008001733A (ja) ポリヒドロキシカルボン酸の合成法及び合成装置
JP2005314503A (ja) ヒドロキシカルボン酸の連続濃縮・縮合方法及び装置
JP2014214166A (ja) ポリエステルの製造方法及び製造装置
JP2007051131A (ja) 高純度ピロメリット酸二無水物の製造法
JP2008308469A (ja) シクロヘキサノンの製造方法
TW202340348A (zh) 聚對苯二甲酸乙二酯的解聚合之改良方法
JP2000212107A (ja) エチレングリコ―ルの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130403

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20130708

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130822

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130903

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140107