JP4119250B2 - ポリエステルプロセスにおける水カラムに代わる吸着系 - Google Patents

ポリエステルプロセスにおける水カラムに代わる吸着系 Download PDF

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Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、一般的には、ポリエステル工程及び装置に関し、より詳しくは、水カラム（water column）やその他の蒸留装置の構成要素が存在しない吸着系を含むポリエステル工程及び装置に関する。
発明の背景
ポリエステルを製造する事業は競争が一層激しくなるため、より低コストの代替製造方法及び装置が強く望まれるようになってきた。種々の方法及び装置が開発されてきたが、これらのシステムには、迅速には建設又は設備できない煩雑でコストのかかる設計が含まれている。それらはまた、正常に維持し運転するためにコストのかかる専門技術を必要とする。例えば、代表的なポリエステル製造設備では、各種の目的の中でも、ポリエステル製造工程から生ずる各種の流体の流れ（fluid streams）中に含有されうる未反応ジヒドロキシ化合物の回収のために、反応装置には一連の蒸留塔（column）が含まれるのが通例である。
【０００２】
代表的な蒸留系には、水カラム、ストリッピングカラム及びMGMカラム（混合グリコールモノマーカラム又はエチレングリコール濃縮カラム）が含まれている。通常、１基又はそれ以上の反応器からの流体の流れは水カラムに送られる。そこで水がグリコール又はその他のジヒドロキシ化合物から分離される。水などの低沸点物はカラムの頂部から取り出され、そしてグリコールなどのジヒドロキシ化合物やその他の高沸点物はそのカラムの底部から取り出され、それらは反応系に送り返されるか、或いは貯蔵設備に送られる。ストリッピングカラムは、パラジオキサンのような廃水処理設備に送ることのできない種々の成分をそのストリッピングカラムの頂部で分離する。
【０００３】
これらは煩雑でコストのかかる単位操作であり、更にその正常な設置と運転のためには広大な場所を必要とする。従ってこの技術分野においては、ポリエステル製造工程から生ずる各種の流体の流れから未反応ジヒドロキシ化合物を分離し回収する、より低コストでより簡素な装置及び方法に対するニーズが存在する。
発明の概要
本発明は、とりわけ、ポリエステル製造プロセスから生ずる流体の流れからジヒドロキシ化合物を分離回収する方法及び装置を提供する。より詳しくは、本発明は、ジヒドロキシ化合物を回収するためのより小型でコスト効率のよい手段を提供するために、水カラムやその他の蒸留装置の存在しない吸着系の使用を提供する。即ち、ポリエステル製造プロセスにおいて本発明に従う吸着系を用いることで、巨大なカラム、装置、タンク、攪拌機、ポンプ等の必要性を減らし又は無くしさえすることができる。
【０００４】
従って第一の側面において、本発明は、ポリエステルの製造から生ずる流体の流れからジヒドロキシ化合物を回収する方法であって、(a) 少なくとも１種のジカルボン酸又はそのエステル及び少なくとも１種のジヒドロキシ化合物を含む反応混合物によってその内容積の少なくとも一部が占められている反応器を準備し；(b) その反応器中で、その少なくとも１種のジカルボン酸又はそのエステルを、少なくとも１種のジヒドロキシ化合物でエステル化又はエステル交換させることによって、(i) エステル化反応生成物又はエステル交換反応生成物及び(ii) 少なくとも１種のジヒドロキシ化合物を含む流体の流れを生成させ、そして、(c) 工程(b)のエステル化又はエステル交換反応から生ずる流体の流れを吸着系にかけて、ジヒドロキシ化合物を選択的に回収する（ここで該吸着系は流体の流れ中のジヒドロキシ化合物の少なくとも一部を吸着する少なくとも一基の吸着床を含んでなり、そして吸着されたジヒドロキシ化合物は吸着床を通して不活性気体を流すことによって吸着床から実質的に脱着させる）ことを含む方法を提供する。
【０００５】
第二の側面において、本発明は、ポリエステルポリマーを製造することから生ずる流体の流れからジヒドロキシ化合物を回収する方法であって、(a) エステル化又はエステル交換反応生成物を準備し；(b) 前記エステル化又はエステル交換反応生成物を重縮合させてポリエステルポリマー及びジヒドロキシ化合物を含む流体の流れを生成させ；そして、(c) 重縮合反応から生ずる流体の流れを吸着系にかけて、ジヒドロキシ化合物を選択的に回収する（ここで該吸着系は流体の流れ中のジヒドロキシ化合物の少なくとも一部を吸着する少なくとも一基の吸着床を含んでなり、そして吸着されたジヒドロキシ化合物は吸着床を通して不活性気体を流すことによって吸着床から実質的に脱着させる）ことを含む方法を提供する。
【０００６】
第三の側面において、本発明は、ポリエステルポリマーの製造から生ずる流体の流れからジヒドロキシ化合物を回収する方法であって、(a) 少なくとも１種のジカルボン酸成分及び少なくとも１種のジヒドロキシ化合物成分を含む反応混合物によってその第一の内容積の少なくとも一部が占められている、第一の内容積を有する第一の反応器を準備し；(b) その反応器中で、前記少なくとも１種のジカルボン酸成分を、前記少なくとも１種のジヒドロキシ化合物成分でエステル化又はエステル交換させて(i) エステル化生成物又はエステル交換生成物及び(ii) ジヒドロキシ化合物を含む第一の流体の流れを生成させ；(c) 第一の反応器と流体連通状態にある（in fluid communication with the first reactor）第二の反応器であって、工程(b)のエステル化又はエステル交換生成物によってその第２の内容積の少なくとも一部が占められている第二の内容積を有する第二の反応器を準備し；(d) 工程(c)のエステル化又はエステル交換生成物を重縮合させてポリエステルポリマー及びジヒドロキシ化合物を含む第二の流体の流れを生成させ；そして(e) 工程(b)からの第一の流体の流れ及び工程(d)からの第二の流体の流れを吸着系にかけて、ジヒドロキシ化合物を選択的に回収する（ここで該吸着系は流体の流れ中のジヒドロキシ化合物の少なくとも一部を吸着する少なくとも一基の吸着床を含んでなり、そして吸着されたジヒドロキシ化合物は吸着床を通して不活性気体を流すことによって吸着床から実質的に脱着させる）ことを含む方法を提供する。
【０００７】
さらに別の側面において、本発明は、ポリエステルの製造から生ずる流体の流れからジヒドロキシ化合物を回収する方法であって、(a) 少なくとも１種のジカルボン酸又はそのエステル及び少なくとも１種のジヒドロキシ化合物を含む反応混合物によってその内容積の少なくとも一部が占められている反応器を準備し；(b) その反応器中で、その少なくとも１種のジカルボン酸又はそのエステルを、少なくとも１種のジヒドロキシ化合物でエステル化又はエステル交換させることによって：(i) エステル化生成物又はエステル交換生成物及び(ii) 少なくとも１種のジヒドロキシ化合物を含む流体の流れを生成させ；そして、(c) 水カラムの不存在下、工程(b)のエステル化又はエステル交換反応から生ずる流体の流れを吸着系にかけて、ジヒドロキシ化合物を選択的に回収することを含む方法を提供する。
【０００８】
本発明の付加的な利点及び態様は本明細書から明らかであろうし、また本発明の実施により得られるであろう。本発明の更なる利点はまた、添付された特許請求の範囲に詳しく指摘されている構成要素及びその組み合わせによって実現され、達成されるであろう。従って、以下の一般的記載及び以下の詳細な記載は本発明のある態様の例示及び説明であり、請求された本発明を限定するものではないということは理解されるべきである。
【０００９】
本発明をより明快に理解するため、説明のためだけに添付の図１を引用するが、この図は、本発明の一態様の実施において用いられる特定の装置及び構成を示している。
発明の詳細な記述
本発明は、本明細書の以下の詳細な記述及び任意の実施例を参照することによって更に容易に理解されるであろう。特定の構成要素及び／又は条件は、勿論変わりうるものであるから、本発明が以下に記載される特定の態様及び方法に限定されるものではないこともまた理解されるべきである。更にまた、ここで用いられる用語は、本発明の特定の態様を記述する目的でのみ用いられるものであり、決して限定していることを意図するものではない。
【００１０】
本明細書及び添付の特許請求の範囲の中で使用する単数形の冠詞（“a”, “an” 及び “the”）を付したものには、文脈中に明確に別段の指示がない限り、複数の対象物が含まれるということにもまた留意しなければならない。例えば、単数での成分の表示には成分が複数であることをも含まれることが意図される。
【００１１】
ここでは範囲は、「約」又は「およそ」ある特定の値から及び／又は「約」又は「およそ」別の特定の値までのように表現する。そのような範囲が表現されるとき、他の態様では一方の特定値から及び／又は他方の特定値までが含まれる。同様に数値が、先行詞「約」又は「およそ」を用いて近似値として表現されるとき、その特定値は普通の態様を構成するということは理解されるであろう。
【００１２】
本明細書の全体を通して、刊行物が引用されているところでは、本発明が関係する技術の状態をより十分に記載するため、これら刊行物のそれらの全ての内容における開示は、引用によりそれらの全ての内容について本明細書に組み込まれる。
【００１３】
本明細書及び特許請求の範囲中で使用する残基は特定の反応機構又はそれに伴う反応式又は化学生成物においてその化学種に由来する生成物の部分を指し、その部分が実際にその化学種から得られるかどうかには拘わらない。従って、例えばポリエステル中のエチレングリコール残基とは、そのポリエステル中の１つ又はそれ以上の-OCH2CH2O-繰り返し単位を指し、そのポリエステルを製造するためにエチレングリコールが用いられているかどうかには拘わらない。同様にポリエステル中のセバシン酸残基とは、そのポリエステル中の１つ又はそれ以上の-CO(CH2)8CO-を指し、そのポリエステルを得るためにセバシン酸又はそのエステルを反応させることによりその残基が得られるかどうかには拘わらない。
【００１４】
第一の態様において、本発明は、ポリエステルの製造から生ずる流体の流れからジヒドロキシ化合物を回収する方法であって、(a) 少なくとも１種のジカルボン酸又はそのエステル及び少なくとも１種のジヒドロキシ化合物を含む反応混合物によってその内容積の少なくとも一部が占められている反応器を準備し；(b) その反応器中で、前記少なくとも１種のジカルボン酸又はそのエステルを、少なくとも１種のジヒドロキシ化合物でエステル化又はエステル交換させることによって：(i) エステル化生成物又はエステル交換生成物及び(ii) 少なくとも１種のジヒドロキシ化合物を含む流体の流れを生成させ、そして、(c) 工程(b)のエステル化又はエステル交換反応から生ずる流体の流れを吸着系にかけて、ジヒドロキシ化合物を選択的に回収することを含む方法を提供する。
【００１５】
第二の態様において、本発明は、ポリエステルポリマーの製造から生ずる流体の流れからジヒドロキシ化合物を回収する方法であって、(a) ポリエステルモノマーによってその内容積の少なくとも一部が占められている反応器を準備し；(b) ポリエステルモノマーを重縮合させてポリエステルポリマー及びジヒドロキシ化合物を含む流体の流れを生成させ；そして、(c) 重縮合反応から生ずる流体の流れを吸着系にかけて、ジヒドロキシ化合物を選択的に回収することを含む方法を提供する。
【００１６】
更に第三の態様において、本発明は、ポリエステルポリマーの製造から生ずる流体の流れからジヒドロキシ化合物を回収する方法であって、(a) 少なくとも１種のジカルボン酸成分及び少なくとも１種のジヒドロキシ化合物成分を含む反応混合物によってその内容積の少なくとも一部が占められている。第一の内容積を有する第一の反応器を準備し；(b) その反応器中で、前記少なくとも１種のジカルボン酸成分を、前記少なくとも１種のジヒドロキシ化合物成分でエステル化又はエステル交換させて(i) エステル化生成物又はエステル交換生成物及び(ii) ジヒドロキシ化合物を含む第一の流体の流れを生成させ；(c) 第一の反応器と流体連通状態にある第二の反応器であって、工程(b)のエステル化反応又はエステル交換生成物によって、その内容積の少なくとも一部が占められている第二の内容積を有する第二の反応器を準備し；(d) 工程(c)のエステル化又はエステル交換生成物を重縮合させてポリエステルポリマー及びジヒドロキシ化合物を含む第二の流体の流れを生成させ；そして(e) 工程(b)からの第１の流体の流れ及び工程(d)からの第二の流体の流れを吸着系にかけて、ジヒドロキシ化合物を選択的に回収することを含む方法を提供する。
【００１７】
本発明の方法及び装置は任意の公知のポリエステル生成工程との関連で使用することができるということもまた理解されるべきである。従って、本明細書及び特許請求の範囲の中で使用するポリエステル工程なる用語はエステル化工程、エステル交換工程又は重縮合工程も指す。或いは、本発明に従うポリエステル工程は、更に、(1) エステル化工程及び／又はエステル交換工程；並びに(2) 重縮合工程の組み合わせを含むことをも考慮されている。従って本発明のポリエステル工程は、ポリエステルモノマー、ポリエステルオリゴマー並びに／又はポリエステルホモポリマー及び／もしくはコポリマーを生成する任意の公知の工程とすることができる。
【００１８】
なお、ここで用いる「ポリエステル」なる用語には、それらに限定されるものではないが、ポリエーテルエステル、ポリエステルアミド及びポリエーテルエステルアミドを含む任意の公知のポリエステル誘導体を含むことが意図されていることは理解されるべきである。従って、簡素化のために、本明細書及び特許請求の範囲のいたるところにおいて、ポリエステル、ポリエーテルエステル、ポリエステルアミド及びポリエーテルエステルアミドなる用語は相互に置き換えて使用することができ、代表的にはポリエステルと称されるが、個々のポリエステル種は出発物質、すなわちポリエステル先駆反応体及び／又はポリエステル構成要素に依存することを理解されたい。
【００１９】
ここで用いる「エステル化工程」又は「エステル化反応」なる用語は、酸官能性を有する反応体、例えばジカルボン酸が反応してポリエステル生成物を製造するポリエステル工程を指す。同様に、ここで用いるエステル交換工程又はエステル交換反応なる用語は、アルキル末端基、例えばメチル末端基を有する反応体が反応してポリエステル生成物を製造するポリエステル工程を指す。従って、簡素化のために、本明細書及び特許請求の範囲の全体を通して、エステル化及びエステル交換は相互に置き換えて使用され、代表的にはエステル化と称されるが、エステル化又はエステル交換は出発物質に依存することを理解されたい。
【００２０】
エステル化又はエステル交換工程が１つ又はそれ以上の統合された工程の形態を含むこともまた本発明の範囲内である。例えば、ある態様においては、エステル化工程は１基のエステル化反応器を含むことができる。しかしながら、別の態様においては、エステル化工程が直列の、並列の又はそれらを組み合わされて配列されたエステル化反応器の系統又は系列を含むこともできる。従って別の態様では、エステル化工程は２基又はそれ以上のエステル化反応器を含むことができ、好ましくは、それら反応器の全てが互いに流体連通の状態にあることである。
【００２１】
ここで用いる「重縮合」なる用語は、オリゴマー及び／又はポリマーを生成する任意の公知の工程を指すように意図されている。例えば、ある態様において、本発明に従う重縮合工程はポリエステルオリゴマー及び／又はポリエステルポリマーを生成する工程である。
【００２２】
さらにまた、前記で定義されたようなエステル化工程と同様な様式で重縮合工程もまた１つ又はそれ以上の別々の及び／又は統合された工程の形態を含むことができる。例えば、ある態様において、重縮合工程は１基の重縮合反応器を含むことができる。しかしながら、別の態様においては、重縮合工程が直列の、並列の又はそれらを組み合わせた形態の、２基又はそれ以上の重縮合反応器の系統又は系列を含むこともできる。従って第二の態様では、本発明の重縮合工程は２基又はそれ以上の重縮合反応器を含むことができ、それら反応器の全てが互いに流体連通状態にあることが好ましい。更に別の態様においては、重縮合工程には、仕上げ反応器又はポリマー反応器と流体連通状態にある第一のプレポリマー又はオリゴマー重縮合反応器が含まれる。
【００２３】
なお、ここで用いられる「プレポリマー反応器」又は「オリゴマー反応器」なる用語は、第一の重縮合反応器を指すように意図されている。それが必要というわけではないが、プレポリマー反応器は、典型的には減圧下に保持される。当業者であれば、プレポリマー反応器が、それに限定されるものではないが、プレポリマー鎖を供給時の約１〜５の長さから出口の約４〜30の長さに初期成長させるためにしばしば用いられることを承知しているであろう。
【００２４】
それに関連して、ここで用いられる「仕上げ反応器」又は「ポリマー反応器」なる用語は、最後の溶融相重縮合反応装置を指すことを意図している。これもまた、それが必要というわけではないが、第二の重縮合反応器又は仕上げ反応器もしばしば減圧下に保持する。更にまた当業者であれば、仕上げ反応器が、典型的にはポリマー鎖を所望の最終長さまで成長させるために用いられることも正しく認識するであろう。
【００２５】
本明細書及び添付された特許請求の範囲の全体を通して用いられる反応器なる用語は、前記のようなポリエステル工程での使用に適した何れか公知の反応器をさすことを意図している。そのような、本発明の方法及び装置における使用に適した反応器は、内容積を区画するように形成された反応器であり、そこでは何れか所期のポリエステル工程の間、その反応器の内容積の少なくとも一部が反応混合物によって占められる。
【００２６】
本発明プロセスでの使用に適した反応器の例には、それに限定するものではないが、例えば2000年12月７日に出願された米国仮出願第60/254,040号及び2001年12月７日に出願された米国特許出願「管状反応器を用いる低コストポリエステルプロセス」に記載されているような管状反応器があり、これらの出願はこの引用によりあらゆる目的のためそれらの全てをここに組み込むものとする。別の態様において、本発明は、連続攪拌槽反応器、反応蒸留カラム、攪拌管状反応器、熱サイホン反応器、強制再循環反応器、細流床（trickle bed）反応器及び、化学製造工程での使用について公知の、その他の任意の反応器又は反応器機構を用いて実施することができる。更にまた、ここで述べられた１種又はそれ以上の任意の反応器が、連続式、回分式又は半回分式ポリエステル製造工程の何れかでの使用のために配置されることは本発明の範囲内であるということもまた理解されるべきである。
【００２７】
ここで用いる「流体」又は「流体の流れ」なる用語又は句は、ポリエステル製造工程の反応装置の任意の部位に存在するか、又はそれらに由来するか任意の液体、蒸気もしくは気体又はそれらの混合物を指すことを意図している。例えば、限定はされないが、本発明に従う流体の流れはCSTR反応器及び／又は管状反応器から生じうる。同様に、流体の流れはエステル化もしくはエステル交換反応器、重縮合反応器又はそれらの組み合わせからも生じうる。なお流体又は流体の流れは、有意量のポリエステル反応生成物を含んではいない任意の過剰の流体の流れでありうる。
【００２８】
本発明での使用に適したジカルボン酸は、好ましくは炭素原子８〜14を有する芳香族ジカルボン酸、好ましくは炭素原子４〜12を有する脂肪族ジカルボン酸又は、好ましくは炭素原子８〜12を有する脂環式ジカルボン酸を含む。ジカルボン酸の具体例には、テレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキサン二酢酸、ジフェニル-4,4’-ジカルボン酸、ジフェニル-3,4’-ジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、それらの混合物等が含まれる。
【００２９】
同様に、本発明での使用に適したジヒドロキシ化合物には、好ましくは炭素原子６〜20を有する脂環式ジオール又は、好ましくは炭素原子３〜20を有する脂肪族ジオールが含まれる。そのようなジオールの具体例には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、プロパン-1,3-ジオール、ブタン-1,4-ジオール、ペンタン-1,5-ジオール、ヘキサン-1,6-ジオール、ネオペンチルグリコール、3-メチルペンタンジオール-(2,4)、2-メチルペンタンジオール-(1,4)、2,2,4-トリメチルペンタンジオール-(1,3)、2-エチルヘキサンジオール-(1,3)、2,2-ジエチルプロパンジオール-(1,3)、ヘキサンジオール-(1,3)、1,4-ジ(ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、2,2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,4-ジヒドロキシ-1,1,3,3-テトラメチルシクロブタン、2,2,4,4-テトラメチルシクロブタンジオール、2,2-ビス(3-ヒドロキエトキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキエトキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキプロポキシフェニル)プロパン、イソソルビット、ヒドロキノン、それらの混合物等が含まれる。
【００３０】
適当なジカルボン酸コモノマーには、限定はされないが、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂肪族又は芳香族ジカルボン酸のエステル、脂肪族又は芳香族ジカルボン酸エステルの無水物及びそれらの混合物が含まれる。ある態様において、適当なジカルボン酸コモノマーには、好ましくは炭素原子８〜14を有する芳香族ジカルボン酸、好ましくは炭素原子４〜12を有する脂肪族ジカルボン酸又は、好ましくは炭素原子８〜12を有する脂環式ジカルボン酸が含まれることが好ましい。なお、適当なジカルボン酸コモノマーのより具体的な例には、テレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキサン二酢酸、ジフェニル-4,4’-ジカルボン酸、ジフェニル-3,4’-ジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、それらの混合物等が含まれる。
【００３１】
適当なジヒドロキシコモノマーには、限定はされないが、脂肪族又は芳香族ジヒドロキシ化合物及びそれらの混合物が含まれる。ある態様において、適当なジヒドロキシコモノマーには、好ましくは炭素原子６〜20を有する脂環式ジオール又は、好ましくは炭素原子３〜20を有する脂肪族ジオールが含まれることが好ましい。そのようなジオールのより具体的な例には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、プロパン-1,3-ジオール、ブタン-1,4-ジオール、ペンタン-1,5-ジオール、ヘキサン-1,6-ジオール、ネオペンチルグリコール、3-メチルペンタンジオール-(2,4)、2-メチルペンタンジオール-(1,4)、2,2,4-トリメチルペンタンジオール-(1,3)、2-エチルヘキサンジオール-(1,3)、2,2-ジエチルプロパンジオール-(1,3)、ヘキサンジオール-(1,3)、1,4-ジ(ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、2,2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,4-ジヒドロキシ-1,1,3,3-テトラメチルシクロブタン、2,2,4,4-テトラメチルシクロブタンジオール、2,2-ビス(3-ヒドロキエトキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキプロポキシフェニル)プロパン、イソソルビット、ヒドロキノン、BDS-[2,2-(スルホニルビス)-4,1-フェニレンオキシ]ビス(エタノール)、それらの混合物等が含まれる。
【００３２】
ここで用いられる「吸着系（adsorption system）」とは、直列に、並列に又はそれらを組み合わせて配置された１基又はそれ以上の吸着床を指し、過剰もしくは未反応のポリエステル工程の反応体、すなわちジヒドロキシ化合物又はポリエステル工程の生成物を吸着させて後で回収するために、流体相（a fluid phase）から１基又はそれ以上のその吸着床の表面に移動させるように設計されている。なお、本発明の方法において使用するのに適した吸着床は、この技術分野では周知であり、米国又は世界中の多くの会社から購入可能である。概説すれば、本発明に従う吸着系は、吸着、脱着及び待機の循環、段階又は配列の組み合わせによって流体の流れからのジヒドロキシ化合物を選択的に吸着し脱着するように、好ましくは３基又はそれ以上の吸着床を採用している。
【００３３】
任意の化学プロセスにも適用可能ではあるが、本発明はポリエステル製造工程からの成分の回収に特に有用である。なお、本発明に従う好ましいポリエステル製造プロセスには、それらに限定されるものではないが、PETのホモ及びコポリマー、PETG（CHDMコモノマー変性PET）、全芳香族もしくは液晶ポリエステル、ブタンジオール、テレフタル酸及びアジピン酸を含む生分解性ポリエステル、ポリ(シクロヘキサンジメチレンテレフタレート)のホモポリマー及びコポリマー、CHDM及びジメチルシクロヘキサンジカルボキシレートのホモポリマー及びコポリマー、脂肪族−芳香族コポリエステル並びにそれらの混合物の製造工程が含まれる。
【００３４】
ポリエステル製造工程からの未反応及び／もしくは過剰の反応体の回収又は副生物の回収への吸着系の使用は、好都合なことに、カラム、装置、タンク、攪拌機、ポンプ等を減少させ又は無くすことができるが、本発明の一側面においては、それらを少数の簡単で大きな管又はタンク、圧縮機及び２機の熱交換器で置き換えることができる。幾つかの更なる利点はまた、当業者には本発明の実施により明らかになるであろう。
【００３５】
例えば吸着装置は、慣用の蒸留カラム内には存在する還流工程が必要ではないということでエネルギーを節約することができる。更に吸着系は蒸留系に比較してより高純度の生成物の回収及びよりわずかな副生物をもたらすこともまた評価されるであろう。例えば、流体の流れが液体及び／又は蒸気のエチレングリコールを含むようなある態様においては、この吸着系はより高純度のエチレングリコールの回収及び、もしあったとしても、遙かに少量の水などの副生物をもたらすであろう。このことは、ここで論じられるであろうが、回収されたエチレングリコールなどのジヒドロキシ化合物が反応装置内の任意の所望の場所、例えばエステル化又はエステル交換反応器に再循環戻しすることができるので、大きな利点でありうる。さらにまた、エステル化又はエステル交換反応器中における水の存在は、そこでの反応速度を大いに減速させる。そのように、より低い水含有量のジヒドロキシ化合物を回収しそれを反応装置で使用することによって、それだけ早い反応速度を達成することができ、それによって、それだけ小さい装置のエステル化又はエステル交換反応器が可能になる。
【００３６】
特に図１に関していえば、それは本発明の一態様を図示するものであり、本発明の特定の態様を実施するために用いられる装置が示されている。この態様に従えば、第一、第二及び第三の吸着床を含む吸着系が提示されており、そこでは第一、第二及び第三の吸着床はポリエステル製造工程から生ずる流体の流れと、選択的に制御された流体連通状態にある。
【００３７】
ある態様において、上記の第一、第二及び第三の吸着床は、
(a)(i)完全に脱着された第一の吸着床に、流体の流れからの少なくとも１種の成分でその第一吸着床が実質的に飽和されるまで、流体の流れを通すことを含む第１段階；(ii) 工程(a)(i)と同時に、完全に飽和された第二の吸着床に不活性気体の流れを通すことにより、その飽和された第二の吸着床から少なくとも１種の成分を完全に脱着させ；そして(iii) 工程(a)(i)及び(a)(ii)と同時に、完全に脱着された第三の吸着床を待機状態に保持すること；
(b)(i) 完全に脱着された第三の吸着床に、流体の流れからの少なくとも１種の成分でその第三吸着床が実質的に飽和されるまで、流体の流れを通すことを含む第２段階；(ii) 工程(b)(i)と同時に、完全に飽和された第一の吸着床に不活性気体の流れを通すことにより、その飽和された第一の吸着床から少なくとも１種の成分を完全に脱着させ；そして(iii) 工程(b)(i)及び(b) (ii)と同時に、完全に脱着された第二の吸着床を待機状態に保持すること並びに
(c)(i) 完全に脱着された第二の吸着床に、流体の流れからの少なくとも１種の成分でその第二吸着床が実質的に飽和されるまで、流体の流れを通すことを含む第３段階；(ii) 工程(c)(i)と同時に、完全に飽和された第三の吸着床に不活性気体流を通すことにより、その飽和された第三の吸着床から少なくとも１種の成分を完全に脱着させ；そして(iii) 工程(c)(i)及び(c) (ii)と同時に、完全に脱着された第一の吸着床を待機状態に保持すること；
を含む少なくとも１回の連続サイクルにかけられる。
【００３８】
ここで用いる「待機状態」なる用語は、ある態様において、吸着床が完全に脱着された吸着床として維持されており、それによってジヒドロキシ化合物を含む流体の流れがそこを通過しないような操作の状態を指すこともまた理解されるべきである。或いは、別の態様においては、待機状態で作動している吸着床は、同時に、凝縮器を出る流体の流れ中に含まれる極微量のジヒドロキシ気体／蒸気及び／又は液体で部分的に飽和又は充填されていることもできる。従って、待機状態で作動している完全に脱着された吸着床がまた、同時に凝縮器を出る流体流れを清浄化することも更に本発明の範囲内である
図１に戻れば、図に示されるように、１基又はそれ以上の反応器からの流体の流れは流れ189として第一の吸着床181に供給され、流れ190として出て行く。なお、この流体の流れ中に存在する蒸気又は気体は、通常、エステル化反応器又はエステル交換反応器を源とする。しかしながら、そのような蒸気は、2000年12月７日に出願された米国仮出願第60/254,040号（この出願は引用によりその全てを本明細書に組み込む）に開示されているような、再循環ループを通り抜ける再循環流体中に存在する同伴蒸気を取り除くために設計された、排気装置から来うることもまた考慮される。ある態様においては、その流体の流れ中の蒸気又は気体はエチレングリコールを含んでいる。
【００３９】
流体の流れ中に存在する液体は、代表的には重縮合反応器及び、ポンプの排気、ポンプのシール、減圧ポンプ、蒸発装置の排気、内部凝縮器等及びそれらの混合物に由来しうるその他の流体を源とするものであろう。従って別の態様では、流体の流れ中に存在する液体は液体のエチレングリコールを含みうる。
【００４０】
好ましい態様において、流れ190は、節約すべき所望の成分が吸着床を出るときに表示する連続監視装置を有している。FTIR装置などその流れを連続的に監視する任意の公知の装置及び／又は手段も使用することができるが、１つの単波長を監視することもまた十分な経験により適当であろうし、そこでは必要な経験を得た後には、流れ190の向きを変える（redirecting）ことがタイマーを用いて実施されうるであろう。更にその監視は手動採取試料（manual grab samples）に実施することによってさえも達成できるであろう。
【００４１】
監視装置により指示されて所望の成分が吸着装置を出るまでは、また、出なければ、全ての他の成分は流れ190を介して流れ184に送られる。流れ184は、熱分解装置、例えば熱媒体炉、熱酸化装置、触媒酸化装置等に向かう。吸着床181が飽和され、所望の成分が流れ190に出始めるやいなや、所望の成分を含む流体の流れは、そこで次の吸着床に向きを変えられる。
【００４２】
簡単にする目的で同じ図面を用いるために、床181はここでは、１基又はそれ以上の反応器からの流れ189によって飽和されつつある部分的に充填された床として示されている。吸着床182がここでは前の文節に記載されている完全に飽和された床である。吸着床183は完全に脱着された床である。ここでは床181は上記のように飽和されつつある。
【００４３】
吸着床182は、流れ191を介してそこに供給される不活性気体、例えば窒素、二酸化炭素、アルゴン等の熱流を受け入れており、その流れは不活性気体の流れを加熱している熱交換器188から来る。例えば水蒸気、電気、熱気体もしくは蒸気、又は熱媒体等の熱液体など使用勝手のよい任意の熱源も使用されうるということは理解されるべきである。別の態様では、熱は凝縮器からの流れ187、189、192、193及び流れ191の間で交換されてもよい。更にまた、慣用の気体／気体熱交換器と共に固体床熱交換器が使用できることもまた本発明により考慮されている。
【００４４】
不活性気体の流れのための駆動力は圧縮機又は送風機186によりもたらされるが、排出装置が不活性補充流197と共に用いられてもよい。構成要素186の入り口での圧力は不活性気体流れ197の追加及び再循環流れ195により保持される。
【００４５】
床182中に入る熱不活性気体はその床から成分を脱着させる。代わりに水蒸気又はその他の凝縮性熱蒸気も使用されうるが、これでは排出される流れの純度を低下させる可能性があり、その流れに追加的な分離装置を必要とする。当業者なら的確に吸着床182を脱着させ、それにより脱着した成分を高純度の個々のパルスに分離するため流れ191の流量及び温度を制御することができることを正しく認識する。これらのパルスは流れ192の中に排出され、流れ190で用いられたと同様の装置により監視することができる。所望ではない成分が吸着床182から流れ192に移されるとき、三方弁又は多数の二方弁が切り換えられ、流れ192は向きを変えられて流れ198を介し、流れ184を介して熱酸化装置へ向かう。或いは、流れ192は非冷却凝縮器185を通り、熱酸化のための流れ184に進むこともできるだろう。
【００４６】
所望の成分が吸着床182から流れ192に移されると、弁は切り換えられ、流れ192は流れ199に進み凝縮器185に入る。凝縮器185は、空気、冷却水、冷却気体、膨張冷却又は当業者には公知の任意適当な冷却手段を用いて冷却することができる。冷却された流れ199は飽和温度より低い温度に落ちており、蒸気又は気体として存在した所望成分の全てではないにしてもほとんどのが、その流れから液体として凝縮するであろう。流れ187中の液体は、次いでその生成物のための適当な貯蔵容器に導かれる。しかしながら別の態様では、凝縮されたジヒドロキシ化合物は、ポリエステルモノマー、オリゴマー又はポリマー製造の更なる付随物として直接反応器に戻して再循環することができる。
【００４７】
流れ192がまた所望ではない成分を含むと直ちに、選択的に流れの向きを変える装置、例えば弁、開閉器又は、その他の選択的制御手段もしくは向き変え手段がまた適合されて、流れ192は熱酸化装置へ向かう。所望成分及び非所望成分の間のこの選択的向き変え又は切り換え工程は、床182が全体として脱着されて吸着床182が待機の状態となる点まで継続する。
【００４８】
凝縮器185を出る流れ193中の流体の流れもまた、極微量の回収すべき所望成分を含みうるが、それは通常、凝縮器185の飽和温度より低い。かくしてある態様においては、流れ193は、次いで完全に脱着された吸着床183に送られる。吸着床183は所望成分を吸着して、それにより流れ193を浄化する。流れ193は、次いで流れ194として吸着床183を出る。流れ194は流れ195として送風機又は圧縮機186に戻される。圧縮機186に対する入口圧を一定に保つために、流れ197が補充の不活性気体をさらに加える。
【００４９】
吸着床181が飽和し、吸着床182が脱着されると直ちに、吸着床の機能は循環する。だから吸着床181は周期的に吸着床182と入れ替わり；吸着床182は吸着床183と入れ替わり；そして吸着床183は吸着床181と入れ替わる。従って、第２相では吸着床181は脱着され；吸着床182は待機の状態にあるか及び／又は凝縮器185からの所望成分を吸着し；そして吸着床183は蒸気の流れからの少なくとも１種の成分で飽和されるであろう。吸着床181が脱着され床183が飽和されると直ちに、吸着床の機能は三たび循環して第３相が始まるであろう。
【００５０】
装置の規模及び製造される生成物に基づいて更なる増強が必要であろうことも理解されるべきである。例えば機能ごとに多数の吸着床が必要となるかも知れないし、これと共に多数の冷却装置、圧縮機、加熱器及び熱交換器が必要となるかも知れない。
【００５１】
本明細書の全体を通して、種々の刊行物が引用されている。これら刊行物の開示は、本発明が関係する技術の状態をより十分に記載するため、それらの全内容について引用により本明細書に組み込まれる。
【００５２】
本発明は、そのある態様の特定の詳細な事柄を引用して記述されてきたが、添付の特許請求の範囲に含まれていることを除き、そのような詳細な事柄が本発明の範囲を限定するものとみなすべきであるとは意図されてはいない。
【００５３】
本発明は特定の態様に関して記載してきたが、本発明の範囲を、ここに述べた特定の態様に限定することを意図するものではなく、反対に、添付された特許請求の範囲により定義される本発明の精神及び範囲内に含まれうるような、変更、修正及び均等物を保護することを意図する。例えば、記載された方法から得られる生成物の純度及び収率を最適なものとするために使用することができる、成分の濃度、所望の溶媒、溶媒混合物、温度及び数値の配列などの反応条件の多くの変更や組み合わせが存在する。また当業者なら、本発明の方法を実施することにおいて、そのような操作条件を最適なものとするためには、単に無理のない通常の実験のみしか必要としないということを正しく認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の一態様の実施で用いられる特定の装置及びその構成を示す。

Claims (16)

  1. a) 少なくとも１種のジカルボン酸又はそのエステルと少なくとも１種のジヒドロキシ化合物とを含む反応混合物によってその内容積の少なくとも一部が占められている反応器を準備し；
    b) その反応器中で、前記少なくとも１種のジカルボン酸又は前記エステルを、少なくとも１種のジヒドロキシ化合物でエステル化又はエステル交換させることにより、(i) エステル化生成物又はエステル交換生成物及び(ii) 少なくとも１種のジヒドロキシ化合物を含む流体の流れを生成せしめ；そして、
    c) 工程(b)のエステル化又はエステル交換反応から生ずる流体の流れを吸着系にかけて、ジヒドロキシ化合物を選択的に回収する（ここで該吸着系は流体の流れ中のジヒドロキシ化合物の少なくとも一部を吸着する少なくとも一基の吸着床を含んでなり、そして吸着されたジヒドロキシ化合物は吸着床を通して不活性気体を流すことによって吸着床から実質的に脱着させる）
    工程を含んでなるポリエステルの製造から生ずる流体の流れからジヒドロキシ化合物を回収する方法。
  2. 反応器が管状反応器である請求項１に記載の方法。
  3. 反応器が連続攪拌槽反応器である請求項１に記載の方法。
  4. 反応器がエステル化反応器又はエステル交換反応器である請求項１に記載の方法。
  5. 少なくとも１種のジヒドロキシ化合物がエチレングリコールを含む請求項１に記載の方法。
  6. 少なくとも１種のジカルボン酸化合物がテレフタル酸を含む請求項１に記載の方法。
  7. 工程(c)の吸着系が第一、第二及び第三の吸着床を含み、その第一、第二及び第三の吸着床が工程(b)の流体の流れと選択的に制御された流体連通状態にある請求項１に記載の方法。
  8. 工程(c)が、更に：
    d)(i) 完全に脱着された第一の吸着床に、その第一の吸着床が工程(b)の流体の流れからの少なくとも１種の成分で実質的に飽和されるまで、工程(b)の流体の流れを通すことを含む第１段階；(ii) 工程(d)(i)と同時に、完全に飽和された第二の吸着床に不活性気体の流れを通すことにより、飽和された第二の吸着床から少なくとも１種の成分を完全に脱着させ；そして(iii) 工程(d)(i)及び(d) (ii)と同時に、完全に脱着された第三の吸着床を待機状態に保持すること；
    e)(i) 完全に脱着された第三の吸着床に、その第三の吸着床が工程(b)の流体の流れからの少なくとも１種の成分で実質的に飽和されるまで、工程(b)の流体の流れを通すことを含む第２段階；(ii) 工程(e)(i)と同時に、完全に飽和された第一の吸着床に不活性気体の流れを通すことにより、飽和された第一の吸着床から少なくとも１種の成分を完全に脱着させ；そして(iii) 工程(e)(i)及び(e) (ii)と同時に、完全に脱着された第二の吸着床を待機状態に保持すること；そして
    f)(i) 完全に脱着された第二の吸着床に、その第二の吸着床が工程(b)の流体の流れからの少なくとも１種の成分で実質的に飽和されるまで、工程(b)の流体の流れを通すことを含む第３段階；(ii) 工程(f)(i)と同時に、完全に飽和された第三の吸着床に不活性気体の流れを通すことにより、飽和された第三の吸着床から少なくとも１種の成分を完全に脱着させ；そして(iii) 工程(f)(i)及び(f) (ii)と同時に、完全に脱着された第一の吸着床を待機状態に保持すること；
    の少なくとも一つの連続サイクルに、第一、第二及び第三の吸着床をさらすことを含む請求項７に記載の方法。
  9. 工程(b)の流体の流れが蒸気を含む請求項１に記載の方法。
  10. 水カラムの不存在下に実施する請求項１に記載の方法。
  11. a) エステル化又はエステル交換反応生成物を準備し；
    b) 前記エステル化又はエステル交換反応生成物を重縮合させてポリエステルポリマーとジヒドロキシ化合物を含む流体の流れとを生成させ；そして、
    c) 重縮合反応から生ずる流体の流れを吸着系にかけて、ジヒドロキシ化合物を選択的に回収する（ここで該吸着系は流体の流れ中のジヒドロキシ化合物の少なくとも一部を吸着する少なくとも一基の吸着床を含んでなり、そして吸着されたジヒドロキシ化合物は吸着床を通して不活性気体を流すことによって吸着床から実質的に脱着させる）；
    ことを含んでなるポリエステルポリマーを製造することから生ずる流体の流れからジヒドロキシ化合物を回収する方法。
  12. 流体の流れが液体を含む請求項１１に記載の方法。
  13. 水カラムの不存在下に実施する請求項１１に記載の方法。
  14. a) 少なくとも１種のジカルボン酸成分及び少なくとも１種のジヒドロキシ化合物成分を含む反応混合物によってその内容積の少なくとも一部が占められている、第一の内容積を有する第一の反応器を準備し；
    b) 前記少なくとも１種のジカルボン酸成分を、前記少なくとも１種のジヒドロキシ化合物成分でエステル化又はエステル交換させて：(i) エステル化生成物又はエステル交換生成物及び(ii) ジヒドロキシ化合物を含む第一の流体の流れを生成させ；
    c) 第一の反応器と流体連通状態にある第二の反応器であって、工程(b)のエステル化又はエステル交換生成物によって、その内容積の少なくとも一部が占められている第二の内容積を有する第二の反応器を準備し；
    d) 工程(c)のエステル化又はエステル交換生成物を重縮合させてポリエステルポリマーと、ジヒドロキシ化合物を含む第二の流体の流れとを生成させ；そして
    e) 工程(b)からの第一の流体の流れ及び工程(d)からの第二の流体の流れを吸着系にかけて、ジヒドロキシ化合物を選択的に回収する（ここで該吸着系は流体の流れ中のジヒドロキシ化合物の少なくとも一部を吸着する少なくとも一基の吸着床を含んでなり、そして吸着されたジヒドロキシ化合物は吸着床を通して不活性気体を流すことによって吸着床から実質的に脱着させる）；
    ことを含んでなるポリエステルポリマーの製造から生ずる流体の流れからジヒドロキシ化合物を回収する方法。
  15. 第一の流体の流れが蒸気を含み、そして第二の流体の流れが液体を含む請求項１４に記載の方法。
  16. 水カラムの不存在下に実施する請求項１４に記載の方法。
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