JP2021532198A - 廃棄ポリエステル材料の連続加アルコール分解および連続エステル交換による回収方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、廃棄ポリエステル材料の回収方法に関し、特に、廃棄ポリエステルを化学方法により回収してテレフタル酸ジメチル（ＤＭＴ）を製造する方法に関し、廃棄ポリエステル回収利用の技術分野に属する。連続供給、連続加アルコール分解および連続エステル交換のプロセスを採用し、材料を溶融状態下で均一相系の加アルコール分解することにより、加アルコール分解の時間が短く、直列した２つ以上の加アルコール分解釜により連続加アルコール分解を行うことにより、加アルコール分解物の製品品質が安定する。加アルコール分解物はエステル交換釜に連続的に入って連続エステル交換反応し、エステル交換反応で生成したＥＧは回収されて加アルコール分解ステップに再利用することができ、副反応の発生およびエステル交換物製品の品質の不安定が回避され、廃棄ポリエステル回収生成物の純度および収率が大幅に向上する。【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄ポリエステル材料の回収方法および装置に関し、特に、廃棄ポリエステルを化学方法により回収してテレフタル酸ジメチル（ＤＭＴ）を製造する方法および装置に関し、廃棄ポリエステル回収利用の技術分野に属する。

ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ＰＥＴ）は、生産量が最も多い合成繊維材料であり、繊維、ファブリック、服装、ポリエステルボトル、フィルム、シート材などの製品に幅広く用いられている。環境意識の向上、資源の節約、持続可能性の必要性に応じて、ポリエステル製品の製造で発生する切れ端とポリエステル製品の廃棄物をどのように処理するかは解決すべき課題となっており、廃棄ポリエステルの回収利用は環境に優しい紡績の発展方向となっている。

現在、廃棄ポリエステルの回収方法には、主に物理的回収および化学的回収がある。物理的回収方法は簡単で、経済的であるが、再生製品の性能が悪い。化学的回収では、廃棄ポリエステルをエチレングリコール（ＥＧ）により加アルコール分解してビス−２−ヒドロキシエチルテレフタレート（ＢＨＥＴ）またはオリゴマーを生成し、その後、メタノール中でエステル交換反応させ、テレフタル酸ジメチル（ＤＭＴ）およびエチレングリコールを生成し、精製して得られた精製ＤＭＴをポリエステルの生産原料として使用し、メタノールおよびエチレングリコールを精製して反応系に再利用することにより、廃棄ポリエステルの循環利用を実現する。

米国特許ＵＳ６７０６８４３Ｂ１には、廃棄ポリエステルを回收してＤＭＴを製造する方法が開示されている。この特許において、廃棄ポリエステル重量の０．５−２０倍のＥＧを用い、触媒の存在で、温度１７５℃−１９０℃の条件下で廃棄ポリエステルを加アルコール分解し、その後、加アルコール分解物を蒸留濃縮してＥＧを留出し、濃縮後の加アルコール分解物中のＥＧと廃棄ポリエステルとの重量比を０．５−２とする。濃縮後の加アルコール分解物をさらにメタノールとエステル交換反応させてＤＭＴを生成し、精留により精製して精製ＤＭＴを製造する。この技術では、固体ポリエステルと液体のＥＧの加アルコール分解反応を使用し、加アルコール分解反応は固−液不均一相系反応であり、反応時間が長く、廃棄ポリエステルの加アルコール分解過程において、加アルコール分解に必要なＥＧ量が大きく、エステル交換反応をスムーズに進行させ、最終生成物への過剰なＥＧの混入などによるＤＭＴ製品品質に対する影響を回避するために、加アルコール分解生成物中のＥＧの一部を留出する必要があり、加アルコール分解物の濃縮工程があるので、エネルギー消費が高くなり、濃縮設備を増設する必要がある。

そのため、従来技術に存在する間欠反応による加アルコール分解時間が長く、品質が不均一であり、加アルコール分解物およびエステル交換生成物の品質が不安定であり、濃縮設備を設ける必要があるという問題を解決するために、廃棄ポリエステル材料の連続加アルコール分解および連続エステル交換による回収方法を提供する必要がある。

上記目的を達成するために、本発明では、
廃棄ポリエステル材料を乾燥、脱酸素して廃棄ポリエステル原料を得る材料前処理ステップと、
上記廃棄ポリエステル原料、加アルコール分解剤および加アルコール分解触媒を溶融状態で一緒に第１加アルコール分解釜に連続的に投入して１回目の加アルコール分解を行い、溶融体Ａを得、上記溶融体Ａを上記第１加アルコール分解釜に直列した第２加アルコール分解釜に連続的に投入して２回目の加アルコール分解を行い、加アルコール分解物を得る加アルコール分解ステップと、
エステル交換釜内でエステル交換反応を行い、エステル交換生成物を得るエステル交換ステップと、
粗ＤＭＴの結晶化、分離および精製ステップと、を含み、
上記エステル交換釜は、第１エステル交換釜を含み、上記加アルコール分解物、エステル交換剤およびエステル交換触媒を溶融状態で一緒に第１エステル交換釜に連続的に投入して１回目のエステル交換を行い、エステル交換生成物を得、
上記エステル交換釜は、第１エステル交換釜に直列した第２エステル交換釜をさらに含み、上記第２エステル交換釜は、連続的に投入される上記エステル交換生成物を収容し、そこで２回目のエステル交換が発生する廃棄ポリエステル材料の連続加アルコール分解および連続エステル交換による回収方法が提供される。

従来技術に比べ、本発明は少なくとも以下の有益な効果を有する。
本発明の回収方法は、連続供給、連続加アルコール分解および連続エステル交換のプロセスを採用し、材料を溶融状態下で均一相系の加アルコール分解することにより、加アルコール分解の時間が短く、直列した２つ以上の加アルコール分解釜により連続加アルコール分解を行うことにより、加アルコール分解物の製品品質が安定する。加アルコール分解物を連続エステル交換することにより、副反応の発生が回避され、エステル交換物の製品品質が安定する。

本発明の実施形態に係る廃棄ポリエステルの連続加アルコール分解および連続エステル交換による回収方法のフローチャートである。

以下、本発明の技術内容、構造特徴、目的および効果を説明する。

本発明の廃棄ポリエステル材料の連続加アルコール分解および連続エステル交換による回収方法は、
廃棄ポリエステル材料を乾燥、脱酸素して廃棄ポリエステル原料を得る材料前処理ステップと、
上記廃棄ポリエステル原料、加アルコール分解剤および加アルコール分解触媒を溶融状態で一緒に第１加アルコール分解釜に連続的に投入して１回目の加アルコール分解を行い、溶融体Ａを得、上記溶融体Ａを上記第１加アルコール分解釜に直列した第２加アルコール分解釜に連続的に投入して２回目の加アルコール分解を行い、加アルコール分解物を得る加アルコール分解ステップと、
エステル交換釜内でエステル交換反応を行い、エステル交換生成物を得るエステル交換ステップと、
粗ＤＭＴの結晶化、分離および精製ステップと、を含み、
上記エステル交換釜は、第１エステル交換釜を含み、上記加アルコール分解物、エステル交換剤およびエステル交換触媒を溶融状態で一緒に第１エステル交換釜に連続的に投入して１回目のエステル交換を行い、エステル交換生成物を得、
上記エステル交換釜は、第１エステル交換釜に直列した第２エステル交換釜をさらに含み、上記第２エステル交換釜は、連続的に投入される上記エステル交換生成物を収容し、そこで２回目のエステル交換が発生する。

本発明者は、大量の研究により、廃棄ポリエステルの含水率およびその表面酸素が後続の加アルコール分解反応の過程および反応生成物に大きい影響を与え、上記廃棄ポリエステルを一般的なプロセスにより乾燥除水、脱酸素処理した後、スクリュー溶融するときに副反応の発生可能性が低下し、後続のアルコール分解物製品およびエステル交換生成物の純度および反応効率が保証されることを発見した。

上記廃棄ポリエステル原料、加アルコール分解剤および加アルコール分解触媒を溶融状態で一緒に第１加アルコール分解釜に連続的に投入して１回目の加アルコール分解を行う。例えば、スクリューにより廃棄ポリエステル原料を溶融状態に加熱して回転推進することにより溶融しながら材料を供給し、スクリューの回転速度により溶融廃棄ポリエステルの輸送量を調節する。スクリューの回転速度は、加アルコール分解釜の液位に応じて制御され、加アルコール分解釜内の相対的に安定した液位を達成する。加アルコール分解剤および加アルコール分解触媒も液相状態で計量ポンプに制御される所定で一緒に第１加アルコール分解釜に連続的に投入し、第１加アルコール分解釜内で１回目の加アルコール分解が終了した後、溶融体Ａを得る。上記溶融体Ａは、上記第１加アルコール分解釜に直列した上記第２加アルコール分解釜に連続的に入って２回目の加アルコール分解を行う。同様に、輸送ポンプの回転速度により溶融体Ａの輸送量を制御し、輸送ポンプの回転速度は第２加アルコール分解釜内の液位により制御され、第２加アルコール分解釜内の相対的に安定した液位を保証する。大量の研究により、本発明によれば、加アルコール分解反応がより十分に進行し、加アルコール分解の度合の均一性が保証される。さらに、加アルコール分解物、エステル交換剤およびエステル交換触媒を一緒にエステル交換釜に連続的に投入してエステル交換反応を行うことにより、間欠供給の間欠反応に比べ、エステル交換ステップで得られるＤＭＴの収率および純度は大幅に向上する。

さらに、廃棄ポリエステルの形態はスクリューの加熱および原料投入過程に大きい影響を与えることをさらに発見した。そのため、解重合すべき廃棄ポリエステルを緻密化加工により５ｍｍ−１０ｍｍ×５ｍｍ−１０ｍｍの均一なペレットに形成することにより、材料の輸送が容易になる。上記緻密化プロセスは、一般的な技術、例えば、半溶融摩擦緻密化、溶融造粒緻密化などのプロセスにより廃棄ポリエステルを前処理することができる。理解できるように、廃棄ポリエステルボトル破片、ポリエステルフィルム、ポリエステル繊維、廃棄織物のうちの１種または２種以上の混合物を緻密化プロセスにより加工して均一なペレットを原料として使用してもよいが、加工された廃棄ポリエステルの均一なペレットを購入してそのまま原料として使用してもよい。

さらに、大量の研究により、上記廃棄ポリエステル原料の携帯は加アルコール分解による回収の効果に影響を与えることが発見される。加アルコール分解釜に入る前に、廃棄ポリエステル原料は固体から液体に溶融し、濾過ステップにより未溶融の不純物が除去されることにより、加アルコール分解による回収の収率および反応効率が向上し、次の反応のエネルギーおよび設備のコストが最大限に節約される。特に、第２加アルコール分解釜に入る溶融体Ａは、１回目の加アルコール分解が発生したので、その相対モル質量および粘度がいずれも低くなる。これによって、溶融体Ａが第２加アルコール分解釜に入る前のフィルタの濾過精度は、第１加アルコール分解釜に入る前のフィルタよりも高く設定される必要がある。

好ましくは、上記加アルコール分解ステップ前に上記廃棄ポリエステル原料を濾過処理するステップをさらに含む。

さらに、加アルコール分解剤の種類および使用量は、解重合反応に対して影響を与える。加アルコール分解剤の使用量が多すぎると、加アルコール分解物に過剰な加アルコール分解剤が混在し、加アルコール分解物に他の副生成物が生成する場合がある。加アルコール分解剤の使用量が少なすぎると、加アルコール分解が十分ではなく、加アルコール分解物に多い長鎖の廃棄ポリエステルが残る場合がある。この２つの場合は、いずれも加アルコール分解物の製品品質の安定性に影響を与え、さらに次のエステル交換反応に影響を与える。また、間欠供給も生成する加アルコール分解物の品質安定性に対して影響を与える。計量条件下での継続的で安定した供給によってのみ、生成する加アルコール分解物の製品の品質安定性が確保される。

好ましくは、上記加アルコール分解剤はエチレングリコールであり、上記廃棄ポリエステル原料と加アルコール分解剤とは重量比１．０：１．０−２．０で一緒に第１加アルコール分解釜に連続的に投入される。

さらに、加アルコール分解触媒の種類および使用量は、解重合反応に対して影響を与える。大量の研究により、炭酸カリウムおよび酢酸亜鉛は、ポリエステルのアルコール分解のための好ましい加アルコール分解触媒であることが発見された。加アルコール分解剤および加アルコール分解触媒は、液体として一緒に第１加アルコール分解釜に連続的に投入された後、未溶融不純物が除去された所定範囲の廃棄ポリエステル原料と反応させることによってのみ、最適な水酸基価およびヒドロキシエチルテレフタレートＢＨＥＴ収率を有する液体を得ることができる。加アルコール分解触媒の添加量を適切な範囲に制御することによってのみ、廃棄ポリエステル原料の加アルコール分解の効率が保証され、触媒の浪費が低減される。

好ましくは、上記加アルコール分解触媒は炭酸カリウムまたは酢酸亜鉛であり、上記廃棄ポリエステル原料の重量に対して、上記加アルコール分解触媒の添加量は０．３ｗｔ％−３．０ｗｔ％である。

さらに、加アルコール分解釜内の反応温度および反応時間はいずれも生成物の品質安定性に対して一定の作用を奏する。加アルコール分解釜の温度は、加アルコール分解釜の外部加熱ジャケットおよび内部加熱パイプ内に熱源媒体を導入し、熱源媒体の量来を制御することにより実現される。加アルコール分解の温度が低すぎると、加アルコール分解反応の進行に不利であり、温度が高すぎると、副反応の発生を引き起こす。

好ましくは、上記第１加アルコール分解釜および第２加アルコール分解釜内の反応プロセス条件はいずれも加アルコール分解温度１８０℃−２００℃、加アルコール分解時間４０ｍｉｎ−９０ｍｉｎである。

さらに、エステル交換触媒の種類および添加量は、エステル交換反応の速度および生成物の品質に対して影響を与える。一定の範囲内で触媒の使用量を増加しても、エステル交換反応の速度を増大する目的を達することができず、逆に、過剰な触媒は他の副反応を引き起こす場合がある。他の不要な副生成物の生成は、生成物の品質を低下させる。触媒の量が少ないと、反応効率は低くなる。

好ましくは、上記エステル交換触媒は水酸化ナトリウムまたは炭酸カリウムであり、上記廃棄ポリエステル原料の重量に対して、上記エステル交換触媒の添加量は０．２ｗｔ％−５．０ｗｔ％である。

さらに、エステル交換釜での連続エステル交換反応のプロセス条件も最終的なエステル交換反応生成物に対して影響を与える。反応温度および反応時間は、エステル交換反応釜中の材料の成分、活性および互いの作用関係を十分に考慮して選択する必要がある。

好ましくは、上記第１エステル交換釜内の反応プロセス条件は、反応温度６０℃−７５℃、反応時間３０ｍｉｎ−６０ｍｉｎである。上記第２エステル交換釜内の反応プロセス条件は、反応温度７０℃−８５℃、反応時間３０ｍｉｎ−６０ｍｉｎである。

エステル交換反応で得られた粗ＤＭＴは材料中間貯蔵タンクに連続的に入り、次の粗ＤＭＴの結晶化、分離および精製に用いられる。粗ＤＭＴの結晶化、分離および精製は、一般的なプロセスにより行う。

本発明の技術内容、構造特徴、目的および効果を詳しく説明するために、以下、図面および実施例を参照しながら説明する。これらの実施例は本発明をするためのものであり、本発明の範囲を制限しないと理解されるべきである。

図１に示すように、実施例１、２はいずれも以下の廃棄ポリエステルの連続加アルコール分解および連続エステル交換による回収方法を採用する。

１、廃棄ポリエステルの溶融
（１）廃棄ポリエステルの緻密化
廃棄ポリエステルは、廃棄ポリエステルボトル破片、ポリエステルフィルム、ポリエステル繊維、廃棄織物であってもよい。
半溶融摩擦緻密化、溶融造粒緻密化といった緻密化プロセスによりペレットに加工し、高位ホッパ５に貯蔵した。

（２）ペレットの乾燥
乾燥は一般的な乾燥プロセスを採用することができる。必要に応じて連続または間欠プロセスを使用することができる。連続乾燥プロセスを使用する場合、廃棄ポリエステルペレットを高位ホッパ５からロータリーフィーダー６を経て連続乾燥塔７に投入し、乾燥させて水分を除去した。

（３）廃棄ポリエステルの溶融濾過
乾燥塔７からのポリエステルペレットはロータリーフィーダー８を経てスクリュー押出機９に入って溶融され、溶融した材料はフィルタ１０により濾過して未溶融不純物が除去され、溶融状態で加アルコール分解釜２１に連続的に入った。

２、廃棄ポリエステルのＥＧによる加アルコール分解
上記溶融状態材料は、加アルコール分解釜２１に連続的に入った。溶融スクリュー押出機９の回転速度により廃棄ポリエステルの輸送量を調節し、この回転速度は第１加アルコール分解釜２１の液位に応じて制御され、これにより加アルコール分解釜２１の相対的に安定した液位が実現される。

ＥＧ貯蔵タンク１内のＥＧ、加アルコール分解触媒貯蔵タンク３内の加アルコール分解触媒は、それぞれ計量ポンプ２、計量ポンプ４により加アルコール分解釜２１に輸送された。計量ポンプ２、４の回転速度および廃棄ポリエステルスクリュー９の回転速度は、一定の比率に調節された。

第１加アルコール分解釜２１内の液位は比較的に安定した。第１加アルコール分解釜内の材料の存在により、廃棄ポリエステルが溶融状態で第１加アルコール分解釜２１に入った後、撹拌器２３の撹拌下で、既に存在する材料、新たに添加されたＥＧ、および新たに添加された触媒と均一に混合され、溶融状態で均一相系加アルコール分解が発生した。

廃棄ポリエステルとＥＧとの重量比は１：１．０−２．０であり、加アルコール分解温度は１８０−２００℃、加アルコール分解時間は４０−９０ｍｉｎであった。

第１加アルコール分解釜の温度は、加アルコール分解釜の外部加熱ジャケットおよび内部加熱パイプ内に熱源媒体を導入し、熱源媒体の量来を制御することにより実現される。

加アルコール分解触媒は炭酸カリウムまたは酢酸亜鉛であり、使用量が廃棄ポリエステルの０．３−３．０％であった。ＥＧ溶液の形態として、ＥＧ溶液中の触媒の濃度は１０−７０％であった。

加アルコール分解釜内の温度が高くなると、ＥＧは蒸発する。蒸発したＥＧは蒸留塔２４および塔頂コンデンサ２５を通して凝縮して加アルコール分解釜に還流した。システム内の少量の低沸点物質（例えば、水分）は、蒸留塔２４および塔頂コンデンサ２５からシステムの外へ排出された。

第１加アルコール分解釜２１から出た溶融体Ａは、溶融体ポンプ２６を介して第２加アルコール分解釜３１に連続的に入り、引き続き加アルコール分解された。輸送ポンプ２６の回転速度により輸送量を制御し、輸送ポンプ２６の回転速度は第２加アルコール分解釜３１の液位に応じて制御され、これにより、第２加アルコール分解釜３１内の相対的に安定した液位が保証された。

第２加アルコール分解釜の温度は、加アルコール分解釜の外部加熱ジャケットおよび内部加熱パイプ内に熱源媒体を導入し、熱源媒体の量来を制御することにより実現される。

第２加アルコール分解釜内の温度が高くなると、ＥＧは蒸発する。蒸発したＥＧは蒸留塔３４および塔頂コンデンサ３５を通して凝縮して加アルコール分解釜に還流した。システム内の少量の低沸点物質は、蒸留塔３４および塔頂コンデンサ３５からシステムの外へ排出された。

第２加アルコール分解釜３１内の加アルコール分解温度は１８０−２００℃、加アルコール分解時間は４０−９０ｍｉｎであった。

３、エステル交換
上記加アルコール分解物は、輸送ポンプ３６により連続的に輸送され、フィルタ３７により濾過された後、第１エステル交換釜４１に連続的に入った。輸送ポンプ３６の回転速度はエステル交換釜４１の液位に応じて制御され、これにより、第１エステル交換釜４１の相対的に安定した液位が保証された。

メタノール貯蔵タンク４６内のメタノール、エステル交換触媒貯蔵タンク４８内の触媒は、それぞれ計量ポンプ４７、計量ポンプ４９の制御によりエステル交換釜内に輸送された。第１エステル交換釜４１に投入するとき、計量ポンプ４７、計量ポンプ４９の回転速度と加アルコール分解物輸送ポンプ３６との回転速度の比は、一定であった。

メタノールと、上記加アルコール分解物との重量比は、初期廃棄ポリエステル：メタノール＝１：１−３．０に換算され、触媒の存在下でエステル交換反応した。反応温度は７０℃−８５℃、反応時間は３０ｍｉｎ−６０ｍｉｎであった。

エステル交換触媒は水酸化ナトリウムまたは炭酸カリウムであり、使用量は加アルコール分解物の重量の０．２−５．０％、好ましくは０．３−２．０％であった。ＥＧ溶液の形態で添加され、ＥＧ溶液中の触媒の濃度は１０−７０％であった。

エステル交換釜４１の温度は、加熱パイプ内に熱源媒体を導入し、熱源媒体の量来を制御することにより実現される。

エステル交換釜４１内の温度が高くなると、メタノールは蒸発し、蒸留塔４４および塔頂コンデンサ４５を通して凝縮してエステル交換釜に還流した。

第１エステル交換釜内の材料は、輸送ポンプ５０により第２エステル交換釜５１に連続的に入った。輸送ポンプ５０の回転速度は、第２エステル交換釜５１の液位に応じて制御され、これにより、第２エステル交換釜５１の相対的に安定した液位が保証された。

エステル交換釜５１内の温度が高くなると、メタノールは蒸発し、蒸留塔５４および塔頂コンデンサ５５を通して凝縮してエステル交換釜に還流した。
エステル交換釜５１の温度は、導入した熱源媒体の量来を制御することにより実現される。

第２エステル交換の反応温度は６０−７５℃、反応時間は３０−６０ｍｉｎであった。

４、ＤＭＴの結晶化
第２エステル交換釜から出たエステル交換生成物は、材料ポンプ５６により連続的に輸送され、フィルタ５７により濾過された後、ＤＭＴ結晶化装置６１に連続的に入った。

結晶化装置６１において、材料を４０℃以下に降温し、ＤＭＴを結晶化して析出させた。

ＤＭＴ結晶化装置６１内の材料を濾過して粗ＤＭＴ濾過ケーキおよび濾液を得た。濾過ケーキをメタノールで洗浄し、粗ＤＭＴ濾過ケーキを得た。粗ＤＭＴ濾過ケーキをメタノールで洗浄して濾過し、洗浄と濾過を２−３回繰り返した。ＤＭＴ濾過ケーキを得た。

濾液を合わせてエステル交換反応に再利用し、または蒸留精製した後、メタノールをエステル交換反応に使用した。

５、ＤＭＴの精製
ＤＭＴ濾過ケーキを精留精製して精製ＤＭＴを得た。

ＤＭＴの蒸留精製は、真空条件下で行った。例えば、ＤＭＴ濾過ケーキを６．６５Ｋｐａ真空、温度２００℃で真空精留して精製ＤＭＴを得た。

実施例１において、原料は廃棄ポリエステルペレットであり、平均粒径は１０ｍｍ以下、水分含有量は０．５％以下であり、スクリュー押出機７の溶融温度は２８５℃、フィルタ８の濾過精度は１５０μｍであり、溶融状態材料は１０００ｋｇ／ｈｒの速度で加アルコール分解釜２１に連続的に入り、ＥＧの供給速度は１５００ｋｇ／ｈｒであり、触媒は炭酸カリウムのエタノール溶液（炭酸カリウムの濃度：２５％）であり、炭酸カリウム溶液の供給速度は８０ｋｇ／ｈｒであった。加アルコール分解温度は１９０℃、材料の滞留時間（加アルコール分解時間）は６０ｍｉｎであった。フィルタ２７の濾過精度は８０μｍであった。第２加アルコール分解釜３１内の温度を１９５℃、加アルコール分解時間を５０ｍｉｎに制御し、得られた加アルコール分解物におけるＢＨＥＴ単量体の含有量は７５％であり、単量体、二量体、三量体、四量体の総含有量は９７％であった。エステル交換触媒である炭酸カリウムの使用量は加アルコール分解物の重量の２．０％であり、エステル交換反応の反応温度は６５℃、反応時間は５０ｍｉｎであった。第１エステル交換釜内の材料は、溶融ポンプ５０により第２エステル交換釜５１に連続的に入り、第２エステル交換の反応温度は７５℃、反応時間は４０ｍｉｎであった。第２エステル交換反応釜から出た粗ＤＭＴ生成物はＤＭＴ結晶化装置に入り、材料を４０℃以下に降温し、ＤＭＴを結晶化して析出させた。濾過して粗ＤＭＴ濾過ケーキおよび濾液を得た。粗ＤＭＴ濾過ケーキをメタノールで複数回洗浄し、ＤＭＴ濾過ケーキを得た。ＤＭＴ濾過ケーキを６Ｋｐａ真空、温度２００℃でショートパス精留システムにより精製して精製ＤＭＴを得た。ＤＭＴの純度は９９．５％、収率は９５％であった。

実施例２において、原料を廃棄ポリエステルフィルムに変更し、５−１０ｍｍ×５−１０ｍｍの破片に加工する以外、実施例１と同様に操作した。

〈比較例１〉
連続加アルコール分解および非連続エステル交換による廃棄ポリエステルの回収方法を提供する。
比較例１において、加アルコール分解およびその前のステップは実施例１、２と同様である。比較例１において、第２加アルコール分解釜内の加アルコール分解物をエステル交換釜４１に定量的に一気に投入し、メタノール、エステル交換触媒および加アルコール分解物を一定の比率でエステル交換釜４１に投入した。加アルコール分解材料、メタノールは、エステル交換触媒の存在下でエステル交換して粗ＤＭＴを生成した。メタノールと上記加アルコール分解物の重量比を初期廃棄ポリエステル：メタノール＝１：２に換算し、触媒の存在下でエステル交換反応した。反応温度は７５℃、反応時間は７０ｍｉｎであった。

触媒は炭酸カリウムであり、炭酸カリウムの使用量は廃棄ポリエステル量の２．０％であり、炭酸カリウムはＥＧ溶液の形態で投入され、ＥＧ溶液中の炭酸カリウムの濃度は２５％であった。この方法により得られたＤＭＴの純度は９９．５％、収率は９２％であった。

〈比較例２〉
原料は廃棄ポリエステルペレットであり、平均粒径は１０ｍｍ以下、水分含有量は０．５％以下であった。

加アルコール分解ステップにおいて、１５００ｋｇのＥＧ、２５％炭酸カリウムのエチレングリコール溶液８０ｋｇおよび廃棄ポリエステルペレット１０００ｋｇを撹拌しながら組成が同じである加アルコール分解材料２０００ｋｇを含む加アルコール分解釜２１に投入し、１９０℃に徐々に昇温して加アルコール分解反応を行ない、反応温度は１９０℃、反応時間は６０ｍｉｎである以外、比較例１と同様である。サンプリングして分析した結果、加アルコール分解物ＢＨＥＴ単量体の含有量は５７％であり、単量体、二量体、三量体、四量体の総含有量は７４％であった。

加アルコール分解釜２１中の材料をフィルタ２７により濾過した後、エステル交換釜４１に投入し、加アルコール分解釜２１に残った２０００ｋｇを次回の加アルコール分解に使用した。フィルタ２７の濾過精度は８０μｍであった。エステル交換釜４１にメタノール２０００ｋｇおよびエステル交換触媒を添加し、触媒の存在下でエステル交換反応を行い、反応温度は７５℃、反応時間は７０ｍｉｎであった。触媒は炭酸カリウムであり、炭酸カリウムの使用量は廃棄ポリエステル量の２．０％であり、炭酸カリウムはＥＧ溶液の形態で投入され、ＥＧ溶液中の触媒の濃度は２５％であった。

上記エステル交換生成物は、ＤＭＴ結晶化装置に入った。材料を４０℃以下に降温し、ＤＭＴを結晶化して析出させた。濾過して粗ＤＭＴ濾過ケーキおよび濾液を得た。粗ＤＭＴ濾過ケーキをメタノールで複数回洗浄し、ＤＭＴ濾過ケーキを得た。ＤＭＴ濾過ケーキを６．６５Ｋｐａ真空、温度２００℃でショートパス精留システムにより精製し、精製ＤＭＴを得た。上記方法により得られたＤＭＴの純度は９９．４％、収率は７８％であった。

１ 加アルコール分解剤貯蔵タンク、
２ 加アルコール分解剤計量ポンプ、
２１ 第１加アルコール分解釜、
２２ 第１加アルコール分解釜のモータ、
２３ 第１加アルコール分解釜の撹拌器、
２４ 第１加アルコール分解釜の精留塔、
２５ 第１塔頂コンデンサ、
２６ 第１材料輸送計量ポンプ、
３ 加アルコール分解触媒貯蔵タンク、
３１ 第２加アルコール分解釜、
３２ 第２加アルコール分解釜のモータ、
３３ 第２加アルコール分解釜の撹拌器、
３４ 第２加アルコール分解釜の精留塔、
３５ 第２塔頂コンデンサ、
３６ 第２材料輸送計量ポンプ、
３７ 溶融体Ａフィルタ、
４ 加アルコール分解触媒計量ポンプ、
４１ 第１エステル交換釜、
４２ 第１エステル交換釜のモータ、
４３ 第１エステル交換釜の撹拌器、
４４ 第１エステル交換釜の精留塔、
４５ 第１塔頂コンデンサ、
４６ メタノール貯蔵タンク、
４７ メタノール計量ポンプ、
４８ エステル交換触媒貯蔵タンク、
４９ エステル交換触媒計量ポンプ、
５ 廃棄ポリエステルホッパ、
５０ 第１輸送ポンプ、
５１ 第２エステル交換釜、
５２ 第２エステル交換釜のモータ、
５３ 第２エステル交換釜の撹拌器、
５４ 第２エステル交換釜の精留塔、
５５ 第２エステル交換釜の塔頂コンデンサ、
５６ 第２輸送ポンプ、
５７ フィルタ、
６ ロータリーフィーダー、
６１ 粗ＤＭＴ結晶化装置、
７ 結晶乾燥器、
８ フィルタ、
９ スクリュー押出機、
１０ フィルタ。

Claims (9)

1. 廃棄ポリエステル材料を乾燥、脱酸素して廃棄ポリエステル原料を得る材料前処理ステップと、
   前記廃棄ポリエステル原料、加アルコール分解剤および加アルコール分解触媒を溶融状態で一緒に第１加アルコール分解釜に連続的に投入して１回目の加アルコール分解を行い、溶融体Ａを得、前記溶融体Ａを前記第１加アルコール分解釜に直列した第２加アルコール分解釜に連続的に投入して２回目の加アルコール分解を行い、加アルコール分解物を得る加アルコール分解ステップと、
   エステル交換釜内でエステル交換反応を行い、エステル交換生成物を得るエステル交換ステップと、
   粗ＤＭＴの結晶化、分離および精製ステップと、を含み、
   前記エステル交換釜は、第１エステル交換釜を含み、前記加アルコール分解物、エステル交換剤およびエステル交換触媒を溶融状態で一緒に第１エステル交換釜に連続的に投入して１回目のエステル交換を行い、エステル交換生成物を得、
   前記エステル交換釜は、第１エステル交換釜に直列した第２エステル交換釜をさらに含み、前記第２エステル交換釜は、連続的に投入される前記エステル交換生成物を収容し、そこで２回目のエステル交換が発生することを特徴とする、廃棄ポリエステル材料の連続加アルコール分解および連続エステル交換による回収方法。
2. 前記加アルコール分解ステップの前に、前記廃棄ポリエステル原料を濾過処理するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の回収方法。
3. 前記加アルコール分解剤は、エチレングリコールであり、前記廃棄ポリエステル原料と加アルコール分解剤とは重量比１．０：１．０−２．０で一緒に第１加アルコール分解釜に連続的に投入されることを特徴とする、請求項１に記載の回収方法。
4. 前記加アルコール分解触媒は、炭酸カリウムまたは酢酸亜鉛であり、前記廃棄ポリエステル原料の重量に対して、前記加アルコール分解触媒の添加量は０．３ｗｔ％−３．０ｗｔ％であることを特徴とする、請求項１に記載の回収方法。
5. 前記第１加アルコール分解釜および第２加アルコール分解釜内の反応プロセス条件は、いずれも加アルコール分解温度１８０℃−２００℃、加アルコール分解時間４０ｍｉｎ−９０ｍｉｎであることを特徴とする、請求項３または４に記載の回収方法。
6. 前記エステル交換剤はメタノールであり、前記廃棄ポリエステル原料とエステル交換剤とは重量比１．０：１．０−３．０で一緒に第１エステル交換釜に連続的に投入されることを特徴とする、請求項１に記載の回収方法。
7. 前記エステル交換触媒は、水酸化ナトリウムまたは炭酸カリウムであり、前記廃棄ポリエステル原料の重量に対して、前記エステル交換触媒の添加量は０．２ｗｔ％−５．０ｗｔ％であることを特徴とする、請求項１に記載の回収方法。
8. 前記第１エステル交換釜内の反応プロセス条件は、反応温度６０℃−７５℃、反応時間３０ｍｉｎ−６０ｍｉｎであることを特徴とする、請求項６または７に記載の回収方法。
9. 前記第２エステル交換釜内の反応プロセス条件は、反応温度７０℃−８５℃、反応時間３０ｍｉｎ−６０ｍｉｎであることを特徴とする、請求項８に記載の回収方法。

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