JP3261771B2 - テレフタル酸の回収方法 - Google Patents

テレフタル酸の回収方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリエチレンテレフタ
レート(以下、PETという)等のテレフタル酸および
多価アルコールをモノマーとして含むポリエステル樹脂
からテレフタル酸を回収する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】PET等のポリエステル樹脂を加水分解
により化学的に分解してテレフタル酸を回収し、この回
収テレフタル酸をPET樹脂等の製造原料として再利用
することが行われている。ところが回収テレフタル酸に
は、樹脂として使用する場合に加えられた色素などが混
入するため、ポリマー合成用のモノマーとして使用する
ためには、色素などが混入しない状態で回収する必要が
ある。しかしテレフタル酸は蒸気圧が低いため、蒸留に
より回収することは困難である。また、種々の溶媒に対
する溶解度も低いため、再結晶による回収も困難であ
る。一方、テレフタル酸を塩にすることにより、水に溶
解することができ、活性炭処理、再結晶など、通常の精
製が行われている。
【0003】従来、PETを水酸化アルカリ金属水溶液
により分解した加水分解液からテレフタル酸を回収する
方法として、加水分解液を濃縮してテレフタル酸のアル
カリ金属塩を析出する方法が知られている(特公昭52
−33622号)。
【0004】しかしこの方法では、通常生成するテレフ
タル酸の2当量以上の水酸化アルカリ金属を必要とす
る。また回収したテレフタル酸アルカリ金属塩をさらに
遊離のテレフタル酸にするために2当量以上の酸を加え
て中和する必要がある。そしてこの場合、従来は硫酸な
どの強酸を使用して中和していたので、中性のアルカリ
金属塩が生成し、このアルカリ金属塩は再利用できず、
コスト面から工業的な実施に適した方法とはいえない。
【0005】またテレフタル酸ナトリウム水溶液を加圧
された二酸化炭素で中和し、テレフタル酸を結晶として
析出させて回収し、副生する炭酸ナトリウム水溶液を排
煙脱硫用吸収剤として用いる方法が知られている(特公
昭60−52141号)。
【0006】しかしこの方法では、副生する炭酸ナトリ
ウム水溶液は再利用できるが、工場の排気ガスの処理に
使用するので、排煙脱硫を行わない場合は炭酸ナトリウ
ムを無駄に消費することになり、工業的に有利な方法と
はいえない。またテレフタル酸ナトリウムの水溶液をそ
のまま二酸化炭素で中和してテレフタル酸を回収した場
合には、ポリエステル樹脂から混入する水に不溶の色素
がテレフタル酸に混入し、テレフタル酸が着色する場合
がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点を解決するため、アルカリを有効に利用し、かつ
着色の少ないテレフタル酸を低コストで回収できるテレ
フタル酸の回収方法を提案することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は次のテレフタル
酸の回収方法である。 (1)テレフタル酸および多価アルコールをモノマーと
して含むポリエステル樹脂から、加水分解によりテレフ
タル酸を回収する方法において、前記ポリエステル樹脂
をアルカリの存在下に加水分解し、加水分解液を多価ア
ルコールの存在下に二酸化炭素により中和して、遊離し
たテレフタル酸を結晶として析出させ、母液中の炭酸塩
または重炭酸塩の一部または全部をアルカリとして加水
分解工程に循環することを特徴とするテレフタル酸の回
収方法。 (2)母液に含まれる多価アルコールを中和工程に循環
し、加水分解により生成した多価アルコールおよび循環
した多価アルコールの存在下に、二酸化炭素により中和
してテレフタル酸を析出させることを特徴とする上記
(1)記載のテレフタル酸の回収方法。 (3)テレフタル酸に対して1.1モル倍以上の多価ア
ルコールの存在下に二酸化炭素による中和を行う上記
(1)または(2)記載のテレフタル酸の回収方法。 (4)ポリエステル樹脂がポリエチレンテレフタレート
である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載のテレ
フタル酸の回収方法。 (5)アルカリがアルカリ金属またはアンモニウムの水
酸化物、炭酸塩または重炭酸塩である上記(1)ないし
(4)のいずれかに記載のテレフタル酸の回収方法。 (6)二酸化炭素による中和を、10〜500kg/c
2・Gの二酸化炭素圧下、0〜100℃の温度で行う
ことを特徴とする上記(1)ないし(5)のいずれかに
記載のテレフタル酸の回収方法。
【0009】本発明の対象となるポリエステル樹脂とし
ては、PETのほかポリブチレンテレフタレート、ポリ
アリレートなど、テレフタル酸および多価アルコールを
モノマーとして含むポリエステル樹脂が含まれる。また
このポリエステル樹脂は、多塩基酸がすべてテレフタル
酸でなくてもよく、例えばイソフタル酸などが含まれて
いてもよい。このように多塩基酸が含まれている場合に
は、それらも回収される場合があるが、これらは分離し
てもよく、また混合状態のまま次の製造原料とすること
もできる。
【0010】ポリエステル樹脂の加水分解は、アルカリ
の存在下にポリエステル樹脂と水を加熱、加圧下に反応
させることにより行う。加熱温度は150〜300℃と
するのが好ましく、圧力は上記加熱温度において水が液
体状態を維持するのに必要な圧力である。加圧は窒素そ
の他の不活性ガスにより行うこともできるが、二酸化炭
素で加圧すると、アルカリとして用いる炭酸塩または重
炭酸塩から遊離する二酸化炭素を循環使用することがで
きる。
【0011】加水分解に使用するアルカリとしては、L
i、Na、K等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、ア
ンモニウム等の水酸化物、炭酸塩または重炭酸塩、アミ
ンなどがあげられるが、アルカリ金属またはアンモニウ
ムの水酸化物、炭酸塩または重炭酸塩が好ましい。本発
明ではこのようなアルカリの少なくとも一部として、後
述するように、テレフタル酸塩を二酸化炭素で中和して
テレフタル酸を析出した際に生成する母液中の炭酸塩ま
たは重炭酸塩を循環使用する。この場合、循環する炭酸
塩または重炭酸塩にアルカリ金属の水酸化物を添加して
もよい。加水分解に使用するアルカリの量は、ポリエス
テル樹脂中のエステル基に対して0.1〜10当量、好
ましくは1〜7当量とするのが望ましい。
【0012】上記加水分解反応により、ポリエステル樹
脂はテレフタル酸塩その他の多塩基酸塩と、エチレング
リコールその他の多価アルコールなどに加水分解され、
これらの溶解した加水分解液が得られる。またポリエス
テル樹脂中に色素が配合されている場合には、これらが
溶解または分散した加水分解液が得られる。
【0013】加水分解液は多価アルコールの存在下に、
二酸化炭素により中和して、遊離したテレフタル酸を結
晶として析出させる。加水分解液にはテレフタル酸塩が
溶解し、色素その他の不純物も含まれているため、二酸
化炭素により中和する前に再結晶、活性炭処理など、通
常の精製を行うのが好ましい。テレフタル酸塩の中和に
際しては、テレフタル酸は炭酸より強酸であって、常圧
でテレフタル酸塩を中和することが困難であるため、加
圧下に中和を行う。
【0014】上記の中和に際して多価アルコールを存在
させることにより、ポリエステル樹脂に含まれていた色
素は多価アルコール中に残留して、沈澱が防止され、回
収テレフタル酸の着色を防止することができる。ここで
多価アルコールは、加水分解により生成する多価アルコ
ールを分離することなくそのまま用いることができる
が、多価アルコールが多い方が色素の沈澱防止効果が大
きいので、後述する母液中の多価アルコールを循環して
添加するのが好ましい。存在させる多価アルコールの量
は、テレフタル酸に対して1.1モル倍以上、好ましく
は1.5〜20モル倍、さらに好ましくは1.5〜5モ
ル倍とするのが望ましい。
【0015】中和条件としては、二酸化炭素の圧力は1
0〜500kg/cm2・G、好ましくは20〜100
kg/cm2・G、温度は0〜100℃、好ましくは2
0〜50℃とするのが望ましい。
【0016】こうしてテレフタル酸塩の中和を行うこと
により、テレフタル酸が遊離し、色素を含まない無色の
結晶として析出する。析出したテレフタル酸は固液分離
により回収することができる。固液分離の方法として
は、遠心分離、ろ過など、任意の方法が採用できる。こ
のようにして回収されたテレフタル酸はポリエチレンテ
レフタレートその他のポリエステル樹脂の製造原料など
として利用できる。
【0017】テレフタル酸を分離した母液は、そのまま
加水分解工程に循環してもよいが、蒸留によりエチレン
グリコールなどの多価アルコールを回収し、PET等の
ポリエステル樹脂の製造原料などとして利用することが
できる。
【0018】母液の蒸留により多価アルコールおよび水
が留出し、炭酸塩または重炭酸塩が濃縮される。これら
の炭酸塩または重炭酸塩の一部または全部は、加水分解
工程に循環し、ポリエステル樹脂を加水分解する際のア
ルカリとして利用する。これによりアルカリが有効に利
用でき、アルカリはほとんど消費されない。色素その他
の不純物を多量に含む場合は、炭酸塩または重炭酸塩を
母液から回収して循環使用するのが好ましいが、色素等
が少ない場合は、母液またはその濃縮液をそのまま循環
してもよい。いずれの場合もアルカリが失われた場合に
は、少量の水酸化アルカリ金属等のアルカリを補充する
のが好ましい。
【0019】多価アルコールを循環する場合は、回収し
た多価アルコールを循環使用してもよいが、母液または
濃縮液の状態で循環することもできる。この場合これら
は直接加水分解工程に循環してもよいが、加水分解工程
の後に独立して設けた中和工程に循環してもよい。この
とき濃縮液中に回収されずに残ったテレフタル酸塩も同
時に循環される。
【0020】このように本発明の方法では、ポリエステ
ル樹脂を加水分解して中和する際に、副生する炭酸塩ま
たは重炭酸塩をアルカリとして循環使用するので、アル
カリをほとんど消費せず、このため低コストで工業的に
有利なテレフタル酸の回収方法になる。また前述のよう
に、加水分解を二酸化炭素の加圧下に行うことにより、
二酸化炭素も循環使用することができる。そして二酸化
炭素による中和を多価アルコールの存在下で行うことに
より、着色の少ないテレフタル酸が回収できる。
【0021】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、ポリエス
テル樹脂をアルカリの存在下に加水分解し、加水分解液
を多価アルコールの存在下に二酸化炭素により中和して
テレフタル酸を析出させて回収し、副生する炭酸塩また
は重炭酸塩を、ポリエステル樹脂を加水分解する際のア
ルカリとして循環使用するようにしたので、アルカリを
有効に利用して、ポリエステル樹脂から着色の少ないテ
レフタル酸を低コストで回収できる。
【0022】
【実施例】以下に実施例をあげて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。なお、%は重量%である。
【0023】実施例1 緑色に着色したPETボトルを1cm以下に粉砕したも
の0.1kgと、5%の炭酸水素ナトリウム、1%の水
酸化ナトリウムおよび1.6%のエチレングリコールを
含む水溶液(PETを加水分解した後テレフタル酸ナト
リウムを二酸化炭素で中和してテレフタル酸を結晶とし
て回収した母液に、水と水酸化ナトリウムを加えたも
の)5kgとをオートクレーブに仕込み、窒素で10k
g/cm2・Gに加圧した後、反応温度250℃で1時
間PETを加水分解した。次に室温まで冷却し、生成物
を取出したところ、生成物は均一で淡黄色の水溶液であ
った。液体クロマトグラフィーによりテレフタル酸を定
量したところ、82gであった。またガスクロマトグラ
フィーによりエチレングリコールを定量したところ、1
10gであった。このときのエチレングリコール/テレ
フタル酸のモル比は3.6である。
【0024】上記水溶液を再度オートクレーブに仕込
み、二酸化炭素10kgを加えた。この時の圧力は33
kg/cm2・Gであった。生成した結晶を加圧下でろ
過したところ、21gの無色のテレフタル酸が得られ
た。このテレフタル酸の可視吸収を測定したところ、6
70nmに吸収があり、そのグラム吸光係数は0.01
8であった。すなわち無色のテレフタル酸が回収され
た。
【0025】母液の一部(1kg)を取出して減圧下で
蒸留したところ、水およびエチレングリコールが留出
し、残渣としてテレフタル酸のナトリウム塩と炭酸水素
ナトリウムの混合物(140g)が得られた。これを前
記母液4.8kgおよびPETボトルを1cm以下に粉
砕したもの0.1kgに加え、窒素で10kg/cm2
・Gに加圧した後、250℃で1時間加水分解したとこ
ろ、テレフタル酸ナトリウムを含む均一の淡黄色液体が
得られた。
【0026】実施例2 PETの加水分解に用いる炭酸水素ナトリウム水溶液中
のエチレングリコール濃度を0.5%とした以外は実施
例1と同様に行った。酸析時のエチレングリコール/テ
レフタル酸のモル比は1.8であり、得られた670n
mのグラム吸光係数は0.022であった。
【0027】比較例1 緑色に着色したPETボトルを1cm以下に粉砕したも
の0.1kgと、5%の炭酸水素ナトリウムおよび1%
の水酸化ナトリウムを含む水溶液5kgとをオートクレ
ーブに仕込み、窒素で10kg/cm2・Gに加圧した
後、反応温度250℃で1時間PETを加水分解した。
その後減圧で水とエチレングリコールを留去し、テレフ
タル酸ナトリウム(テレフタル酸として81g)を含む
固体412gを得た。これを水に溶解してオートクレー
ブに仕込み、二酸化炭素で28kg/cm2・Gに加圧
し、40℃で1時間攪拌した。
【0028】生成したテレフタル酸をろ過により集めた
ところ22gであった。この結晶は淡緑色であり、67
0nmのグラム吸光係数は0.052であり、実施例の
ものより高い値であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣渡 紀之 山口県玖珂郡和木町和木六丁目1番2号 三井石油化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−163843(JP,A) 特公 昭60−52141(JP,B2) 特公 昭52−33622(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 63/26 C07C 51/09 C07C 51/43

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 テレフタル酸および多価アルコールをモ
    ノマーとして含むポリエステル樹脂から、加水分解によ
    りテレフタル酸を回収する方法において、 前記ポリエステル樹脂をアルカリの存在下に加水分解
    し、加水分解液を多価アルコールの存在下に二酸化炭素
    により中和して、遊離したテレフタル酸を結晶として析
    出させ、母液中の炭酸塩または重炭酸塩の一部または全
    部をアルカリとして加水分解工程に循環することを特徴
    とするテレフタル酸の回収方法。
  2. 【請求項2】 母液に含まれる多価アルコールを中和工
    程に循環し、加水分解により生成した多価アルコールお
    よび循環した多価アルコールの存在下に、二酸化炭素に
    より中和してテレフタル酸を析出させることを特徴とす
    る請求項1記載のテレフタル酸の回収方法。
  3. 【請求項3】 テレフタル酸に対して1.1モル倍以上
    の多価アルコールの存在下に二酸化炭素による中和を行
    う請求項1または2記載のテレフタル酸の回収方法。
  4. 【請求項4】 ポリエステル樹脂がポリエチレンテレフ
    タレートである請求項1ないし3のいずれかに記載のテ
    レフタル酸の回収方法。
  5. 【請求項5】 アルカリがアルカリ金属またはアンモニ
    ウムの水酸化物、炭酸塩または重炭酸塩である請求項1
    ないし4のいずれかに記載のテレフタル酸の回収方法。
  6. 【請求項6】 二酸化炭素による中和を、10〜500
    kg/cm2・Gの二酸化炭素圧下、0〜100℃の温
    度で行うことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか
    に記載のテレフタル酸の回収方法。
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