JP3336658B2 - テレフタル酸の連続エステル化方法 - Google Patents

テレフタル酸の連続エステル化方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、テレフタル酸とエチレ
ングリコールとをエステル化する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリエチレンテレフタレートの工業的製
造方法として、近年、テレフタル酸(以下「TPA」と
いう)とエチレングリコール(以下「EG」という)と
を直接エステル化し、ビス(β−ヒドロキシエチル)テ
レフタレート及び/又はその低重合体(以下「BHE
T」という)を得、これを更に重縮合する直接重合法が
広く採用されている。
【0003】この直接重合法において高品質の製品ポリ
マーを得るためには、BHETのエステル化率を十分に
制御することが重要である。エステル化反応の制御法と
して、原料のTPAとEGのモル比を一定にすることが
考えられるが、通常、粉体状のTPAを高精度で計量供
給することは困難であり、通常1〜3%の誤差は除きが
たい。
【0004】また、エステル化反応率は、反応物をサン
プリングして酸価とケン化価とを測定することによって
求めることができるが、このような人手によって分析す
る方法ではプロセスの自動化に対応することができない
ばかりか分析に要する時間だけ対応に遅れが生じ、反応
率を一定に維持することは難しい。そこで、この問題を
解決するための方法として、例えば、反応帯域の気相ガ
ス全縮液の屈折率、あるいは、反応ガスの電気伝導度を
測定してエステル化反応を制御する方法が提案されてい
る(特開昭55−79349、特開昭60−10412
5)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法の組み合わせだけでは反応系の諸条件に起因する影
響及び機器計量精度の限界により、必ずしも反応を完全
に制御できるわけではなかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
エステル化反応帯域に供給されるTPAとEGを主成分
とするスラリー中のTPAとEGのモル比とスラリー密
度との相関に着目し、スラリー密度を測定することによ
り、エステル化反応を制御することが可能であることを
見い出し本発明に到達した。
【0007】すなわち、本発明の要旨はTPAとEGを
主成分とするスラリーを反応帯域に供給して連続的にエ
ステル化させるに際し、反応帯域へのスラリー供給路に
液体密度計を設置してスラリー密度を測定することによ
って、スラリー中のTPAに対するEGのモル比を連続
的に検知し、該モル比に基づいてエステル化反応を制御
することを特徴とするテレフタル酸の連続エステル化方
法に存する。
【0008】以下本発明を詳細に説明する。本発明にお
けるエステル化の方法としては、通常、BHETの存在
する反応槽にTPAとEGとからなるスラリーを連続的
に供給して、通常は多段の連続反応槽、好ましくは2段
の反応槽を用いて連続的にエステル化させる方法が用い
られる。BHETには、一部TPAとEGの残基以外の
成分を含有していてもよく、また、BHETは公知の任
意の方法によって得られたものでもよいが、前記方法に
よって得られたものをそのまま用いることが好ましい。
【0009】TPAとEGとからなるスラリーのEG/
TPAのモル比は通常1.2〜2.0、好ましくは1.
4〜1.8、最適には1.5〜1.7とするのが好まし
い。このスラリーには一部にTPA以外のジカルボン酸
成分、例えば、イソフタル酸、5−ナトリウムスルホイ
ソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ナフタレンジカ
ルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸等、あるい
はEG以外の他のグリコール成分、例えば、テトラメチ
レングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−シ
クロヘキサンジメタノール等が、通常、30モル%を超
えない程度含まれていてもよい。
【0010】エステル化反応は、ジエチレングリコール
(以下「DEG」という)濃度を抑制するために、通常
ゲージ圧0.5kg/cm2 以下、好ましくは0.15
kg/cm2 以下で行う。また、エステル化反応の温度
は通常220〜270℃、好ましくは230〜260
℃、最適には240〜260℃である。220℃未満で
は実質的にエステル化反応が進行せず、一方、270℃
超えるとDEG濃度が増大して共に好ましくない。
【0011】次工程である重縮合工程に供給するBHE
Tの反応率は通常90%以上、好ましくは90〜98
%、最適には94〜96%であるが、得られたBHET
の反応率が変動することによって重縮合工程における重
縮合反応速度が変動し、得られるポリエステルの品質が
ばらつくので、高品質のポリエステルを得るにはエステ
ル化反応率の一定なBHETを安定して製造することが
必要不可欠となる。
【0012】本発明では、以上のエステル化に際し、反
応帯域へのスラリー供給路に液体密度計を設置してオン
ラインでスラリー密度を測定する点に特徴を有する。ス
ラリー密度とスラリー中のEG/TPAモル比は相関関
係があり、例えば図1のような関係図が得られる。そこ
で、スラリー密度を測定することによりEG/TPAモ
ル比を連続的検知し、該モル比に基づいてエステル化反
応を制御することが可能となる。また、スラリー密度の
測定間隔は特に制約はないが、好ましくは5〜15分間
の測定値を移動平均値化してEG/TPAのモル比を連
続的に算出し、制御するのが最も安定的に制御できる。
【0013】本発明で使用される液体密度計は、スラリ
ーの流れを阻害しないオンラインタイプであれば特に種
類は限定されない。一般的に知られている液体密度計と
しては、振動管またはダイヤフラムの固有振動数が測定
流体の密度変化に応じて反比例して変化することを応用
した振動式、光の全反射角が通過路の測定流体密度によ
り変わることを応用した光屈折式、γ線の減衰率を応用
した放射線式等があり、測定精度がよく、かつ測定範囲
が広い振動式が特に好ましい。
【0014】液体密度計の構造上の留意点としては、液
体を整流で流す流路をもつ様に、好ましくは密度計装置
前後500mm程度を直管状とすること、液体の流速の
影響を最小限にすべく一定流量を流す様な設備とするこ
と、できるだけ圧力と温度に対する影響を小さくする構
造であること、さらには周囲の振動を最小限とする構造
であることが望まれる。また、その必要測定範囲は、通
常600〜1600kg/m3 、好ましくは1300〜
1350kg/m3 であり、必要測定精度は、通常0.
8kg/m3 以上、好ましくは0.5kg/m3 以上で
ある。
【0015】以上スラリー密度の測定より求められるE
G/TPAモル比に基づいてエステル化反応を制御する
手段は特に限定はなく、反応帯域あるいはTPAとEG
からなるスラリーを調製するためのスラリー槽へのエチ
レングリコールの供給速度の調節、反応温度、反応圧力
の調整等を単独あるいは組み合わせることにより達成さ
れる。このうち、特に好ましい制御方法としては、TP
AとEGとからなるスラリーの調製工程においてEGの
供給量を調節することにより行うものである。スラリー
槽ではTPA粒子の溶解を充分にするために、攪拌混合
下、通常、常温から100℃の温度範囲でスラリーが調
製される。EGの供給量の検知方法としては一般の流量
計でよく、好ましくはオーバル流量計あるいはマイクロ
モーション流量計がよい。
【0016】なお、多段反応の場合、EGは、通常、全
量をTPAとのスラリーとして第1反応器に供給しても
よいが、各反応器に分割供給するようにし、各々のEG
の供給速度を調節してもよい。例えば、反応器を2段に
分割し、第1反応器にEGとTPAを主成分とするスラ
リーを供給するとともに、別にEGを第2反応器に分割
供給するようになし、別添のEGの供給速度を調節する
方法が例示される。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明はその要旨を越えない限り、実施例に限定されるも
のではない。
【0018】実施例1 図1のような反応系で、第1段エステル化反応槽にEG
/TPAのモル比が目標1.51からなるスラリーを
3.4Ton/Hrで連続供給し、反応温度260℃、
反応圧力1.5気圧で反応させた(目標エステル化反応
率85.0%)。次に、第2段エステル化反応槽に第1
段反応槽で生成したBHETスラリーを2.6Ton/
Hrで供給し、また、EGを150kg/Hで供給し、
反応温度260℃、反応圧力1.05気圧で反応させた
(目標エステル化反応率95.0%)。
【0019】上記において、振動式密度計(Solar
tron Transducers社製、Type78
40液体密度計)にてスラリー密度を測定し、10分間
の測定値を移動平均値化して該算出値が1343kg/
3 (スラリーモル比1.51)になるようにEG供給
量を制御した。なお、エステル化反応率は、反応物を4
時間間隔でサンプリングして酸価とケン価とを測定し、
下記の式より求めた。
【0020】
【数1】 以上を5日間連続運転した所、供給スラリーのEG/T
PAのモル比が1.51±0.01、第1段後のエステ
ル化反応率が85.0±0.5%、第2段後のエステル
化反応率が95.0±0.3%で推移した。
【0021】比較例1 密度計による制御を行わなかった以外は実施例1と同様
に行った所、供給スラリーのEG/TPAのモル比は
1.51±0.03、第1段後のエステル化反応率が8
5.0±1.0%、第2段後のエステル化反応率が9
5.0±0.5%であった。
【0022】
【発明の効果】本発明によりスラリー中のEG/TPA
モル比の制御が可能となり、従来問題であったモル比変
動に起因するエステル化反応率の変動が避けられること
により、次の重縮合反応条件の設定が要易となり、結果
として、製品ポリマーの品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】スラリー密度とスラリー中のEG/TPAモル
比との関係を示す図である。
【図2】本発明の一実施態様を示すフローシートであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−102044(JP,A) 特開 昭64−71840(JP,A) 特開 昭60−120839(JP,A) 特開 昭55−79349(JP,A) 特開 昭54−151939(JP,A) 特開 昭60−104125(JP,A) 特開 昭59−211852(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 67/08 C07C 69/82

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 テレフタル酸とエチレングリコールとを
    主成分とするスラリーを反応帯域に供給して連続的にエ
    ステル化させるに際し、反応帯域へのスラリー供給路に
    液体密度計を設置してスラリー密度を測定することによ
    って、スラリー中のテレフタル酸に対するエチレングリ
    コールのモル比を連続的に検知し、該モル比に基づいて
    エステル化反応を制御することを特徴とするテレフタル
    酸の連続エステル化方法。
  2. 【請求項2】 テレフタル酸とエチレングリコールとを
    スラリー槽に供給し、得られたスラリーを反応帯域に供
    給して連続的にエステル化させるに際し、反応帯域への
    スラリー供給路に液体密度計を設置してスラリー密度を
    測定することによって、スラリー中のテレフタル酸に対
    するエチレングリコールのモル比を連続的に検知し、該
    モル比に基づいてスラリー槽へのエチレングリコールの
    供給速度を調節することによりエステル化反応を制御す
    ることを特徴とするテレフタル酸の連続エステル化方
    法。
  3. 【請求項3】 エステル化反応帯域を2段に分割し、第
    1反応帯域にエチレングリコールとテレフタル酸を主成
    分とするスラリーを供給するとともに、別にエチレング
    リコールを第2反応帯域に分割供給するようになし、別
    添のエチレングリコールの供給速度を調節することを特
    徴とする請求項1のテレフタル酸の連続エステル化方
    法。
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