JP4872387B2 - Polyhydroxycarboxylic acid synthesis method and polyhydroxycarboxylic acid synthesis apparatus used therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a reaction device or piping from occlusion by capturing process-scattered substances and also improve reaction efficiency by reusing the scattered substances. <P>SOLUTION: This synthetic method is provided by capturing the process-scattered substances containing acid condensates generated in at least one of depolymerization process or monomer removal process by using a wet type condenser using a hydroxycarboxylic acid which is a raw material, as a coolant and reusing them as the raw material. The synthetic device suitable for performing the above method is also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、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に関し、とりわけポリ乳酸の合成方法及び装置に係る。   The present invention relates to a method for synthesizing polyhydroxycarboxylic acid and a polyhydroxycarboxylic acid synthesizer used therefor, and more particularly to a method and apparatus for synthesizing polylactic acid.

以下、ヒドロキシカルボン酸として乳酸を用いた場合を中心に記載する。ポリ乳酸は乳酸を原料として作られる脂肪族ポリエステルである。ポリ乳酸を合成する方法の一つとして、乳酸を濃縮して含有水分を低減させた後に縮合させることで乳酸オリゴマーを生成させ、これに2−エチルヘキサン酸スズ等の触媒を添加して一度解重合させることにより環状二量体(ラクチド)を生成させ、必要に応じて晶析等による精製を行った後、ラクチドに2−エチルヘキサン酸スズ等の触媒を添加して開環重合する方法がある。   Hereinafter, the case where lactic acid is used as the hydroxycarboxylic acid will be mainly described. Polylactic acid is an aliphatic polyester made from lactic acid. As one method of synthesizing polylactic acid, lactic acid oligomers are produced by condensing lactic acid to reduce the water content and then condensing it, and then adding a catalyst such as tin 2-ethylhexanoate to dissolve it. There is a method in which a cyclic dimer (lactide) is produced by polymerization, and after purification by crystallization as necessary, a catalyst such as tin 2-ethylhexanoate is added to the lactide to perform ring-opening polymerization. is there.

濃縮工程ではモノマーである乳酸に不純物として10〜15%程度の水分(以下、自由水)が含まれている場合があり、モノマー間におけるエステル化処理が起こり易くさせるためにこの自由水の除去が実施される。この濃縮工程では、120〜250℃での加熱及び、必要に応じて真空ポンプ等を用いた減圧により水分の除去が実施される。   In the concentration step, about 10 to 15% of moisture (hereinafter referred to as free water) may be contained as an impurity in lactic acid, which is a monomer, and this free water is removed to facilitate esterification between the monomers. To be implemented. In this concentration step, moisture is removed by heating at 120 to 250 ° C. and, if necessary, reduced pressure using a vacuum pump or the like.

縮合工程は、モノマー間のエステル化反応によって生成される水を120〜250℃での加熱及び真空ポンプ等による減圧環境下、望ましくは10Torr以下での減圧により気化して除去する。ここでの減圧は濃縮工程におけるものとは異なり、エステル化反応を進展させるための必須条件である。この縮合工程によりモノマーから乳酸縮合物(以下、オリゴマーと呼称する)が生成する。   In the condensation step, water produced by the esterification reaction between the monomers is vaporized and removed by heating at 120 to 250 ° C. and a reduced pressure environment such as a vacuum pump, preferably under a reduced pressure of 10 Torr or less. The reduced pressure here is different from that in the concentration step and is an essential condition for progressing the esterification reaction. By this condensation step, a lactic acid condensate (hereinafter referred to as oligomer) is produced from the monomer.

縮合工程で生成したオリゴマーは解重合工程に送られ、120〜250℃での加熱及び真空ポンプ等による減圧環境下、望ましくは100Torr以下での減圧環境下において2−エチルヘキサン酸スズ等の解重合触媒との接触により、ラクチド(乳酸環状二量体エステル)が生成する。生成したラクチドは解重合工程での環境下では通常気体であることが多く、冷却・凝縮により回収される。   The oligomer produced in the condensation step is sent to the depolymerization step, and depolymerization of tin 2-ethylhexanoate or the like under a reduced pressure environment such as heating at 120 to 250 ° C. and a vacuum pump, preferably under a reduced pressure environment of 100 Torr or less. Lactide (lactic acid cyclic dimer ester) is produced by contact with the catalyst. The produced lactide is usually a gas in the environment in the depolymerization process and is often recovered by cooling and condensation.

解重合工程で生成したラクチドは開環重合工程に送られ、120〜250℃での加熱下において2−エチルヘキサン酸スズ等の開環重合触媒及び1−ドデカノール等の重合開始剤との接触により、ポリ乳酸が生成する。   The lactide generated in the depolymerization step is sent to the ring-opening polymerization step, and contacted with a ring-opening polymerization catalyst such as tin 2-ethylhexanoate and a polymerization initiator such as 1-dodecanol under heating at 120 to 250 ° C. Polylactic acid is produced.

開環重合工程で生成したポリ乳酸には未反応モノマー及び触媒が含まれている。未反応モノマーがポリマー中に残存しているとポリマー性状の劣化及びポリマーの分解が促進される恐れがあるため、未反応モノマーを除去する必要がある。そこで、攪拌器等を用いて真空脱気処理によりポリマー表面から未反応ポリマーを蒸発させる。蒸発した未反応ポリマーは冷却・回収される。   The polylactic acid produced in the ring-opening polymerization step contains unreacted monomers and a catalyst. If the unreacted monomer remains in the polymer, deterioration of the polymer properties and decomposition of the polymer may be promoted, so it is necessary to remove the unreacted monomer. Therefore, the unreacted polymer is evaporated from the polymer surface by vacuum degassing using a stirrer or the like. The evaporated unreacted polymer is cooled and recovered.

解重合工程及び脱モノマー工程では、排気中に含まれる乳酸、オリゴマー、ラクチド等の乳酸縮合物を含むプロセス飛散物を熱交換器を用いて冷却・回収するが、従来、これらの回収物は廃棄されるため、原料収率の低下原因の一つとなっていた。また、一般的に用いられている間接熱交換器では熱交換器内でオリゴマーやラクチドが凝固し、配管が閉塞し、冷却性能が低下するという問題があった。また、固形化したプロセス飛散物が排気下流側の真空ポンプ内に侵入し、ポンプ内壁が磨耗・腐食し、ポンプ性能が低下することで真空度が低下するという問題もあった。   In the depolymerization process and de-monomer process, process waste containing lactic acid condensates such as lactic acid, oligomers, and lactide contained in the exhaust is cooled and recovered using a heat exchanger. Therefore, it has become one of the causes of a decrease in raw material yield. Moreover, in the indirect heat exchanger generally used, there existed a problem that an oligomer and lactide coagulate | solidify in a heat exchanger, a piping is obstruct | occluded, and cooling performance falls. Further, there is a problem in that the solidity of the process scattered material enters the vacuum pump on the downstream side of the exhaust, the inner wall of the pump is worn and corroded, and the pump performance is lowered to lower the degree of vacuum.

一方、ポリエチレンテレフタレート等、縮重合系ポリエステルの重合では、縮重合工程で副生成物として留去されるエチレングリコール蒸気を、冷却エチレングリコールを散布して直接冷却を行う湿式コンデンサを用いて回収し、原料として再利用するという特許文献1等の発明がある。これにより、凝縮器内の付着物を洗い流し、排気系の閉塞を避けることができる。   On the other hand, in the polymerization of polycondensation polyester such as polyethylene terephthalate, the ethylene glycol vapor distilled off as a by-product in the polycondensation process is recovered using a wet condenser that is directly cooled by spraying cooling ethylene glycol, There exists invention of patent document 1 etc. which reuse as a raw material. Thereby, the deposit | attachment in a condenser can be washed away and obstruction | occlusion of an exhaust system can be avoided.

特開昭61−130336号公報JP 61-130336 A

先に述べた特許文献1記載の技術では、回収されたエチレングリコール蒸気には、縮合反応(エステル化反応)に伴い発生する多量の水分及びテレフタル酸が含まれているので、原料としてそのまま再利用することはできない。そこで、蒸留塔を用いてエチレングリコールを留出する必要があるが、設備費及び運転経費が増大するという問題がある。   In the technique described in Patent Document 1 described above, since the recovered ethylene glycol vapor contains a large amount of water and terephthalic acid generated in the condensation reaction (esterification reaction), it can be reused as a raw material. I can't do it. Then, although it is necessary to distill ethylene glycol using a distillation column, there exists a problem that an installation cost and an operating cost increase.

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、解重合工程及び/又は脱モノマー工程で発生する排気中のプロセス飛散物による排気系の閉塞及びポンプ性能低下による真空度の低下を防止すると同時に、プロセス飛散物を乳酸中に含まれる水分を用いて加水分解し、原料として再利用すると同時に乳酸の濃縮を進行させることでポリ乳酸の収率と合成の効率を向上させることである。   The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to reduce the degree of vacuum due to blockage of the exhaust system due to process scattered matter in the exhaust gas generated in the depolymerization step and / or the demonomer step and reduction in pump performance. At the same time, process yields are hydrolyzed with water contained in lactic acid and reused as a raw material, while at the same time increasing the concentration of lactic acid to improve polylactic acid yield and synthesis efficiency That is.

本発明者らは前記目的を達成すべく、上記課題について鋭意検討した結果、いかに説明するポリヒドロキシカルボン酸特に乳酸の製造方法及び装置を見出した。即ち、本発明は、捕捉・回収したプロセス飛散物を原料ヒドロキシカルボン酸例えば乳酸中に含まれる自由水を用いて加水分解して元の原料ヒドロキシカルボン酸に戻し、原料として再利用することにより、合成プロセスの効率を向上し、コスト低減を図ることを可能とするポリヒドロキシカルボン酸の製造方法に関する。更に、本発明は原料供給系、縮合装置、解重合装置、精製装置、開環重合装置及び脱モノマー装置を備えたポリヒドロキシカルボン酸合成装置に関し、解重合装置及び脱モノマー装置上部の排気系の少なくとも一つに湿式コンデンサを設け、湿式コンデンサ内で冷却した乳酸を散布又は接触し、排気中に含まれるプロセス飛散物を洗い流して除去することにより合成装置配管等の閉塞を防止するものである   As a result of intensive studies on the above-mentioned problems in order to achieve the above object, the present inventors have found a method and an apparatus for producing polyhydroxycarboxylic acid, particularly lactic acid, which will be explained. That is, in the present invention, the captured and recovered process scattered matter is hydrolyzed using free water contained in a raw material hydroxycarboxylic acid such as lactic acid to return to the original raw material hydroxycarboxylic acid, and reused as a raw material. The present invention relates to a method for producing a polyhydroxycarboxylic acid, which can improve the efficiency of the synthesis process and reduce the cost. Furthermore, the present invention relates to a polyhydroxycarboxylic acid synthesis apparatus including a raw material supply system, a condensation apparatus, a depolymerization apparatus, a purification apparatus, a ring-opening polymerization apparatus, and a demonomer apparatus, and an exhaust system above the depolymerization apparatus and the demonomer apparatus. At least one wet condenser is provided, and the lactic acid cooled in the wet condenser is sprayed or contacted to wash away and remove the process scattered matter contained in the exhaust to prevent clogging of the synthesizer piping and the like.

本発明によれば、解重合工程及び/又は脱モノマー工程で発生する排気中のプロセス飛散物による排気系の閉塞及びポンプ性能低下による真空度の低下を防止することができる。更に、プロセス飛散物を分解し、原料として再利用することによりポリヒドロキシカルボン酸例えば、ポリ乳酸の収率と合成の効率を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to prevent the exhaust system from being blocked by the process scattered matter in the exhaust gas generated in the depolymerization process and / or the demonomer process, and the vacuum degree from being lowered due to the pump performance deterioration. Furthermore, the yield of a polyhydroxycarboxylic acid such as polylactic acid and the efficiency of synthesis can be improved by decomposing process waste and reusing it as a raw material.

本発明の典型的な合成プロセスは、図1に示すように、自由水を含む原料のヒドロキシカルボン酸を濃縮装置2で濃縮し、縮合重合装置3において縮重合を行い、ついで解重合装置4で解重合を行い、精製した後、開環重合装置8で開環重合を行い、ポリヒドロキシカルボン酸を得、これを脱モノマー装置9で脱モノマーし、目的物であるポリヒドロキシカルボン酸を得る。この合成過程(縮合反応、解重合、精製、開環重合、脱モノマーなど)で、ヒドロキシカルボン酸のモノマーやオリゴマーなどのプロセス飛散物が系統内に飛散し、管壁等に付着する。本発明は、特にオリゴマーが飛散しやすい解重合工程及び/又は脱モノマー工程の飛散物を含む気体を原料モノマー及び自由水を含む冷却液体と接触することにより、飛散物を捕捉するものである。特に、飛散物に含まれるオリゴマーを前記自由水によって加水分解し、原料モノマーに戻すことにより、従来廃棄せざるを得なかった飛散物を原料として再利用することができ、合成効率を向上することができる。   As shown in FIG. 1, the typical synthesis process of the present invention concentrates a raw material hydroxycarboxylic acid containing free water in a concentrating device 2, performs condensation polymerization in a condensation polymerization device 3, and then in a depolymerization device 4. After depolymerization and purification, ring-opening polymerization is performed in the ring-opening polymerization apparatus 8 to obtain polyhydroxycarboxylic acid, which is demonomerized in the demonomer apparatus 9 to obtain the target polyhydroxycarboxylic acid. In this synthesis process (condensation reaction, depolymerization, purification, ring-opening polymerization, de-monomer, etc.), process scatters such as hydroxycarboxylic acid monomers and oligomers scatter in the system and adhere to the tube wall and the like. The present invention captures the scattered matter by bringing the gas containing the scattered matter in the depolymerization step and / or the demonomer step in which the oligomer easily scatters into contact with the cooling liquid containing the raw material monomer and free water. In particular, by hydrolyzing the oligomers contained in the scattered matter with the above-mentioned free water and returning it to the raw material monomer, it is possible to reuse the scattered matter that had to be discarded in the past as a raw material, thereby improving the synthesis efficiency. Can do.

以下、図1によってその詳細を説明する。乳酸は乳酸供給装置1から供給され、乳酸濃縮装置2において水分が除去され濃縮乳酸となる。濃縮乳酸は乳酸縮合装置3に供給され、縮合反応によりオリゴマー(乳酸縮合物)となる。オリゴマーは解重合装置4に送られ、解重合反応によりラクチドとなる。ラクチドは還流器5を経てラクチド冷却器6に送られ、水分、未反応物等と分離された後、精製装置7に送られ、精製される。精製されたラクチドは開環重合装置8へ送られ、開環重合反応によりポリ乳酸となる。ポリ乳酸は脱モノマー装置9へ送られ、水分・未反応モノマー等が除去される。   The details will be described below with reference to FIG. Lactic acid is supplied from the lactic acid supply device 1, and moisture is removed in the lactic acid concentration device 2 to form concentrated lactic acid. The concentrated lactic acid is supplied to the lactic acid condensing apparatus 3 and becomes an oligomer (lactic acid condensate) by the condensation reaction. The oligomer is sent to the depolymerization apparatus 4 and becomes lactide by the depolymerization reaction. The lactide is sent to the lactide cooler 6 through the reflux device 5 and separated from moisture, unreacted substances, etc., and then sent to the purification device 7 for purification. The purified lactide is sent to the ring-opening polymerization apparatus 8, and becomes polylactic acid by the ring-opening polymerization reaction. The polylactic acid is sent to the demonomer unit 9 where water, unreacted monomers and the like are removed.

湿式コンデンサはラクチド冷却器の下流の排気系及び脱モノマー装置の下流の排気系の少なくとも一つに設置する。ラクチド冷却器の下流の排気系に湿式コンデンサ10を設ける場合、コンデンサ内に冷却された乳酸を循環させることで、排気中のプロセス飛散物を溶解、回収する。脱モノマー装置の下流の排気系に湿式コンデンサ11を設ける場合、コンデンサ内に冷却された乳酸を循環させることで、排気中のプロセス飛散物を溶解、回収する。湿式コンデンサ10及び11の排気下流側には、間接熱交換器を設置しても良い。なお、乳酸原料の一部を配管31を介して、飛散物回収槽21及び22に供給し、湿式コンデンサ10、11の飛散物捕捉液体として使用する。   The wet condenser is installed in at least one of the exhaust system downstream of the lactide cooler and the exhaust system downstream of the demonomer unit. When the wet condenser 10 is provided in the exhaust system downstream of the lactide cooler, the process scattered matter in the exhaust is dissolved and collected by circulating the lactic acid cooled in the condenser. In the case where the wet condenser 11 is provided in the exhaust system downstream of the demonomer apparatus, the process scattered matter in the exhaust is dissolved and collected by circulating lactic acid cooled in the condenser. An indirect heat exchanger may be installed on the exhaust downstream side of the wet condensers 10 and 11. A part of the lactic acid raw material is supplied to the scattered matter collecting tanks 21 and 22 through the pipe 31 and used as the scattered matter capturing liquid of the wet capacitors 10 and 11.

本発明において、湿式コンデンサとしては、棚段を1段又は複数設け、その上方から冷却液として原料乳酸を循環・流下させて液膜を発生させ、この液膜に排気を接触させることでプロセス飛散物を溶解・捕集する棚段型、上方にシャワーノズルを設け、冷却液として原料乳酸を噴霧して、この液滴に排気を接触させることでプロセス飛散物を溶解、捕集するシャワー型、棚段型とシャワー型を組み合わせ、棚段型を上部に、シャワー型を下部に配置したもの等があるが、いずれを用いても良い。棚段型湿式コンデンサの概略図を図2に、シャワー型湿式コンデンサの概略図を図3に、棚段型とシャワー型を組み合わせた湿式コンデンサの概略図を図4に示す。図において、23は湿式コンデンサ本体であり、24はガス入り口配管、25は非凝縮性ガス排出配管、26は乳酸供給配管、27は凝縮液排出配管、28は乳酸供給ノズル、29は棚段、30は乳酸シャワーノズルである。   In the present invention, as the wet capacitor, one or more shelves are provided, and a liquid film is generated by circulating and flowing raw lactic acid as a cooling liquid from above, and the process is dispersed by contacting exhaust with the liquid film. A shelf type that dissolves and collects substances, a shower nozzle that is provided with a shower nozzle above, sprays raw lactic acid as a cooling liquid, and contacts and discharges the process scattered matters by contacting the droplets with exhaust, There are a combination of a shelf type and a shower type, and the shelf type is arranged at the top and the shower type is arranged at the bottom, and any of them may be used. FIG. 2 is a schematic diagram of a shelf type wet capacitor, FIG. 3 is a schematic diagram of a shower type wet capacitor, and FIG. 4 is a schematic diagram of a wet capacitor in which a shelf type and a shower type are combined. In the figure, 23 is a wet condenser body, 24 is a gas inlet pipe, 25 is a non-condensable gas discharge pipe, 26 is a lactic acid supply pipe, 27 is a condensate discharge pipe, 28 is a lactic acid supply nozzle, 29 is a shelf, 30 is a lactic acid shower nozzle.

本発明において、湿式コンデンサとして、棚段を1段又は複数設け、その上方から冷却液として原料乳酸を循環・流下させて液膜を発生させ、この液膜に排気を接触させることでプロセス飛散物を溶解・捕集する棚段型、上方にシャワーノズルを設け、冷却液として原料乳酸を噴霧して、この液滴に排気を接触させることでプロセス飛散物を溶解、捕集するシャワー型等があるが、いずれを用いても良い。   In the present invention, as a wet capacitor, one or a plurality of shelves are provided, and a raw material lactic acid is circulated and flowed down as a cooling liquid from above to generate a liquid film, and exhaust gas is brought into contact with this liquid film to process scattered matter. There is a shelf type that dissolves and collects, a shower nozzle that is provided with a shower nozzle above, sprays raw lactic acid as a cooling liquid, and contacts and discharges process splashes by contacting the droplets with exhaust. However, either one may be used.

本方式は以下の利点を備えている。従来用いられてきた間接熱交換器に比べて、熱交換器内でプロセス飛散物が凝固し、閉塞することがないという長所がある。これは熱交換器内でラクチド、オリゴマー等からなるプロセス飛散物を原料乳酸で洗い流し、乳酸中に含まれる水分で加水分解することで飛散物が原料の乳酸に戻り、液体となるためである。また加水分解で乳酸に含まれる水分が消費されるため、冷却に用いた乳酸が濃縮され、これを再利用することで濃縮工程に要する時間を短縮し、エネルギーを節約することができるという合成効率向上の点での長所もある。また、特許文献1に記載のポリエステル重合の場合と異なり、冷却に用いた乳酸は濃縮されるため蒸留塔で水分と分離する必要がない。このことから、設備費用及び運転経費が抑制される。   This method has the following advantages. Compared to conventionally used indirect heat exchangers, there is an advantage that process scattered matters are not solidified and blocked in the heat exchanger. This is because, in the heat exchanger, the process scattered matter made of lactide, oligomer, etc. is washed away with raw material lactic acid and hydrolyzed with water contained in the lactic acid, so that the scattered material returns to the raw material lactic acid and becomes liquid. In addition, since the water contained in lactic acid is consumed by hydrolysis, the lactic acid used for cooling is concentrated, and by reusing it, the time required for the concentration process can be shortened and energy can be saved. There is also an advantage in terms of improvement. Moreover, unlike the case of polyester polymerization described in Patent Document 1, lactic acid used for cooling is concentrated, so that it is not necessary to separate it from water in a distillation column. As a result, facility costs and operating costs are reduced.

以下、図面により本発明の実施形態について更に詳細に説明する。このポリ乳酸合成に関する装置は反応経路上流側から、乳酸供給装置1、乳酸濃縮装置2、乳酸縮合装置3、解重合装置4、還流器5、ラクチド冷却器6、精製装置7、開環重合装置8、脱モノマー装置9の順番で配置される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. The apparatus for synthesizing this polylactic acid is, from the upstream side of the reaction path, lactic acid supply device 1, lactic acid concentration device 2, lactic acid condensation device 3, depolymerization device 4, reflux device 5, lactide cooler 6, purification device 7, ring-opening polymerization device. 8. Arranged in the order of the demonomer unit 9.

本発明のポリ乳酸製造装置は、乳酸濃縮装置2において乳酸中に含まれる水分を蒸発させて濃縮乳酸とし、乳酸縮合装置3において濃縮乳酸を縮合して乳酸オリゴマーを生成させ、得られた乳酸オリゴマーを解重合装置4において減圧下で解重合させた後、精製装置において精製することでラクチドを得、得られたラクチドを開環重合装置8において減圧下で開環重合させた後脱モノマー装置9で未反応物等を除去することにより製造するものである。   The polylactic acid production apparatus of the present invention is obtained by evaporating moisture contained in lactic acid in the lactic acid concentrating apparatus 2 to form concentrated lactic acid, and condensing the concentrated lactic acid in the lactic acid condensing apparatus 3 to generate a lactic acid oligomer, and the obtained lactic acid oligomer Is depolymerized under reduced pressure in the depolymerizer 4, and then purified by a purifier to obtain lactide. The obtained lactide is subjected to ring-opening polymerization under reduced pressure in the ring-opening polymerizer 8, and then the demonomer unit 9. The product is produced by removing unreacted materials and the like.

乳酸に含まれている水分は、可能な限り加熱して蒸発させることにより除去することが好ましい。乳酸縮合装置3において、乳酸を減圧下で加熱することにより乳酸オリゴマーを生成させる。本発明において乳酸オリゴマーとは、乳酸の2量体から分子量5万程度までの乳酸重合物を含む概念であるが、上記の乳酸縮合反応によって得られる乳酸オリゴマーの分子量は、平均分子量で通常500〜1万、好ましくは1,000〜5,000である。   Water contained in lactic acid is preferably removed by heating as much as possible and evaporating. In the lactic acid condensation apparatus 3, lactic acid oligomer is produced by heating lactic acid under reduced pressure. In the present invention, the lactic acid oligomer is a concept including a lactic acid polymer having a molecular weight of about 50,000 from a dimer of lactic acid, but the molecular weight of the lactic acid oligomer obtained by the lactic acid condensation reaction is usually 500 to 500 in terms of average molecular weight. It is 10,000, preferably 1,000 to 5,000.

乳酸縮合反応は通常、圧力100Torr以下、望ましくは10Torr以下、さらに好ましくは1Torr以下で、通常100〜220℃、好ましくは130〜200℃で実施する。加熱時間を可能な限り短くすることで、乳酸及び乳酸オリゴマーの熱分解を抑制することができる。   The lactic acid condensation reaction is usually carried out at a pressure of 100 Torr or less, desirably 10 Torr or less, more preferably 1 Torr or less, and usually 100 to 220 ° C., preferably 130 to 200 ° C. By shortening the heating time as much as possible, thermal decomposition of lactic acid and lactic acid oligomer can be suppressed.

乳酸縮合反応に関しては、必要に応じて、乳酸縮合反応のための触媒を添加しても良い。触媒としては従来公知のものを使用することができ、例えば、有機スズ系の触媒、例えば乳酸スズ、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、及び粉末スズ等が挙げられる。   Regarding the lactic acid condensation reaction, a catalyst for the lactic acid condensation reaction may be added as necessary. As the catalyst, conventionally known ones can be used.For example, organotin catalysts such as tin lactate, tin tartrate, tin dicaprylate, tin dilaurate, tin dipalmitate, tin distearate, tin dioleate, Examples thereof include tin α-naphthoate, tin β-naphthoate, tin octylate, and powdered tin.

乳酸縮合装置は、少なくとも反応器、濃縮乳酸供給口及び乳酸オリゴマー排出口を有する。反応器としては縦型でも横型でも良い。   The lactic acid condensation apparatus has at least a reactor, a concentrated lactic acid supply port, and a lactic acid oligomer discharge port. The reactor may be vertical or horizontal.

反応器における加熱方法としては、当技術分野において通常用いられる方法を使用することができ、例えば、反応器外周部に熱媒体のジャケットを設置し、反応器壁面を通して伝熱により反応液を加熱する方法、または反応器内部の伝熱管(コイル)を通して伝熱により加熱する方法等があり、これらを単独で使用しても組み合わせて使用しても良い。   As a heating method in the reactor, a method usually used in this technical field can be used. For example, a heating medium jacket is provided on the outer periphery of the reactor, and the reaction liquid is heated by heat transfer through the reactor wall surface. There are a method and a method of heating by heat transfer through a heat transfer tube (coil) inside the reactor, and these may be used alone or in combination.

解重合装置4には減圧装置が設置されており、通常100Torr以下、好ましくは10Torr以下の減圧環境下、通常120〜250℃、好ましくは170〜200℃で加熱することにより乳酸オリゴマーの解重合反応を実施する。当該解重合反応によりラクチドが気体として生成する。本発明においてラクチドとは、乳酸2分子から水2分子を脱水反応させることにより生じる環状エステルである。   The depolymerization apparatus 4 is provided with a decompression device, and usually depolymerization reaction of lactic acid oligomer by heating at 120 to 250 ° C., preferably 170 to 200 ° C. in a reduced pressure environment of 100 Torr or less, preferably 10 Torr or less. To implement. Lactide is generated as a gas by the depolymerization reaction. In the present invention, lactide is a cyclic ester produced by dehydrating two molecules of water from two molecules of lactic acid.

解重合装置4は、少なくとも反応器、乳酸オリゴマー供給口及びラクチド排出口を有する。また、通常温度計も設置される。反応器としては特に制限されず、縦型反応器、横型反応器又はタンク型反応器を用いることができる。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。   The depolymerization apparatus 4 has at least a reactor, a lactic acid oligomer supply port, and a lactide discharge port. A normal thermometer is also installed. The reactor is not particularly limited, and a vertical reactor, a horizontal reactor, or a tank reactor can be used. As the stirring blade, a paddle blade, a turbine blade, an anchor blade, a double motion blade, a helical ribbon blade, or the like can be used.

反応器における加熱方法としては、当技術分野において通常用いられる方法を使用することができ、例えば、反応器外周部に熱媒体のジャケットを設置し、反応器壁面を通して伝熱により反応液を加熱する方法、または反応器内部の伝熱管(コイル)を通して伝熱により加熱する方法等があり、これらを単独で使用しても組み合わせて使用しても良い。   As a heating method in the reactor, a method usually used in this technical field can be used. For example, a heating medium jacket is provided on the outer periphery of the reactor, and the reaction liquid is heated by heat transfer through the reactor wall surface. There are a method and a method of heating by heat transfer through a heat transfer tube (coil) inside the reactor, and these may be used alone or in combination.

解重合反応においては、必要に応じて解重合反応のための触媒を添加しても良い。触媒としては、従来公知のものを使用することができ、例えば、周期律表IA族、IIIA族、IVA族、IIB族及びVA族からなる群から選択される金属又は金属化合物からなる触媒を使用できる。   In the depolymerization reaction, a catalyst for the depolymerization reaction may be added as necessary. A conventionally known catalyst can be used as the catalyst, for example, a catalyst made of a metal or a metal compound selected from the group consisting of Group IA, Group IIIA, Group IVA, Group IIB and Group VA of the periodic table is used. it can.

IA族に属するものとしては、例えば、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、水酸化リチウム等)、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等)、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等)等を挙げることができる。   Examples of those belonging to Group IA include alkali metal hydroxides (for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide), alkali metal and weak acid salts (for example, sodium lactate, sodium acetate, sodium carbonate). Sodium octylate, sodium stearate, potassium lactate, potassium acetate, potassium carbonate, potassium octylate, etc.), alkali metal alkoxides (eg sodium methoxide, potassium methoxide, sodium ethoxide, potassium ethoxide, etc.) Can be mentioned.

IIIA族に属するものとしては、例えば、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、塩化アルミニウム等を挙げることができる。   Examples of those belonging to Group IIIA include aluminum ethoxide, aluminum isopropoxide, alumina, and aluminum chloride.

IVA族に属するものとしては、例えば、有機スズ系の触媒(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、オクチル酸スズ等)の他、粉末スズ、酸化スズ、ハロゲン化スズ等を挙げることができる。   Examples of those belonging to the group IVA include organotin-based catalysts (for example, tin lactate, tin tartrate, tin dicaprylate, tin distearate, tin dioleate, α-naphthoic acid tin, β-naphthoic acid tin, octylic acid). In addition to tin, etc., powder tin, tin oxide, tin halide and the like can be mentioned.

IIB族に属するものとしては、例えば、亜鉛粉末、ハロゲン化亜鉛、酸化亜鉛、有機亜鉛系化合物を挙げることができる。   Examples of those belonging to Group IIB include zinc powder, zinc halide, zinc oxide, and organic zinc compounds.

IVB族に属するものとしては、例えば、テトラプロピルチタネート等のチタン系化合物、ジルコニウムイソプロポキシド等のジルコニウム系化合物等を挙げることができる。これらの中でも、オクチル酸スズ等のスズ系化合物又は三酸化アンチモン等のアンチモン系化合物を使用するのが好ましい。   Examples of those belonging to Group IVB include titanium compounds such as tetrapropyl titanate and zirconium compounds such as zirconium isopropoxide. Among these, it is preferable to use a tin compound such as tin octylate or an antimony compound such as antimony trioxide.

これら触媒の使用量は、乳酸オリゴマーに対して0.01〜20重量%、好ましくは0.05〜15重量%、より好ましくは0.1〜10重量%程度である。   The amount of the catalyst used is 0.01 to 20% by weight, preferably 0.05 to 15% by weight, more preferably about 0.1 to 10% by weight, based on the lactic acid oligomer.

解重合装置4で生成したラクチドを含む蒸気は解重合装置の外に排出され、ラクチド冷却器に供給される。ここでラクチドは冷却・凝縮されて回収された後、精製装置に移送される。   The vapor containing lactide generated in the depolymerization apparatus 4 is discharged out of the depolymerization apparatus and supplied to the lactide cooler. Here, the lactide is cooled, condensed and recovered, and then transferred to a purification apparatus.

ラクチド冷却器については、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。これはラクチドが水を含む冷媒と直接接触すると加水分解が起こり酸を生成するので、それを防止するためである。酸を生成すると、酸触媒として開環重合反応の進捗を阻害する上、冷却器等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に対し不活性なもの例えば窒素ガスなど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。   For the lactide cooler, a surface condenser in which the vapor and the refrigerant are in indirect contact with each other through a metal tube is desirable. This is to prevent lactide from contacting with a water-containing refrigerant and causing hydrolysis to produce an acid. When the acid is generated, the progress of the ring-opening polymerization reaction is hindered as an acid catalyst, and there is a possibility of causing corrosion of a material such as a cooler. When using a refrigerant inert to lactide, such as nitrogen gas, it is not limited to the above. In that case, it is necessary to sufficiently dry the refrigerant to reduce moisture.

精製装置7から排出されたラクチドは開環重合装置8に移送される。開環重合装置では不活性ガス雰囲気下、通常120〜250℃、好ましくは120〜200℃で加熱することによりラクチドの開環重合反応を実施する。当該開環重合反応によりポリ乳酸が生成する。   The lactide discharged from the purification device 7 is transferred to the ring-opening polymerization device 8. In the ring-opening polymerization apparatus, the ring-opening polymerization reaction of lactide is carried out by heating at 120 to 250 ° C., preferably 120 to 200 ° C. in an inert gas atmosphere. Polylactic acid is produced by the ring-opening polymerization reaction.

開環重合装置8は、少なくとも反応器、ラクチド供給口及びポリ乳酸排出口を有する。また、通常温度計も設置される。反応器としては特に制限されず、縦型反応器、横型反応器又はタンク型反応器を用いることができ、2つ以上の反応器を直列配置されていても構わない。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。   The ring-opening polymerization apparatus 8 has at least a reactor, a lactide supply port, and a polylactic acid discharge port. A normal thermometer is also installed. The reactor is not particularly limited, and a vertical reactor, a horizontal reactor, or a tank reactor can be used, and two or more reactors may be arranged in series. As the stirring blade, a paddle blade, a turbine blade, an anchor blade, a double motion blade, a helical ribbon blade, or the like can be used.

反応器における加熱方法としては、当技術分野において通常用いられる方法を使用することができ、例えば、反応器外周部に熱媒体のジャケットを設置し、反応器壁面を通して伝熱により反応液を加熱する方法、または反応器内部の伝熱管(コイル)を通して伝熱により加熱する方法等があり、これらを単独で使用しても組み合わせて使用しても良い。   As a heating method in the reactor, a method usually used in this technical field can be used. For example, a heating medium jacket is provided on the outer periphery of the reactor, and the reaction liquid is heated by heat transfer through the reactor wall surface. There are a method and a method of heating by heat transfer through a heat transfer tube (coil) inside the reactor, and these may be used alone or in combination.

開環重合反応においては、必要に応じて解重合反応のための触媒を添加しても良い。触媒としては、従来公知のものを使用することができ、例えば、周期律表IA族、IIIA族、IVA族、IIB族及びVA族からなる群から選択される金属又は金属化合物からなる触媒を使用できる。   In the ring-opening polymerization reaction, a catalyst for the depolymerization reaction may be added as necessary. A conventionally known catalyst can be used as the catalyst, for example, a catalyst made of a metal or a metal compound selected from the group consisting of Group IA, Group IIIA, Group IVA, Group IIB and Group VA of the periodic table is used. it can.

IA族に属するものとしては、例えば、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、水酸化リチウム等)、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等)、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等)等を挙げることができる。   Examples of those belonging to Group IA include alkali metal hydroxides (for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide), alkali metal and weak acid salts (for example, sodium lactate, sodium acetate, sodium carbonate). Sodium octylate, sodium stearate, potassium lactate, potassium acetate, potassium carbonate, potassium octylate, etc.), alkali metal alkoxides (eg sodium methoxide, potassium methoxide, sodium ethoxide, potassium ethoxide, etc.) Can be mentioned.

IIIA族に属するものとしては、例えば、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、塩化アルミニウム等を挙げることができる。   Examples of those belonging to Group IIIA include aluminum ethoxide, aluminum isopropoxide, alumina, and aluminum chloride.

IVA族に属するものとしては、例えば、有機スズ系の触媒(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、オクチル酸スズ等)の他、粉末スズ、酸化スズ、ハロゲン化スズ等を挙げることができる。   Examples of those belonging to the group IVA include organotin-based catalysts (for example, tin lactate, tin tartrate, tin dicaprylate, tin distearate, tin dioleate, α-naphthoic acid tin, β-naphthoic acid tin, octylic acid). In addition to tin, etc., powder tin, tin oxide, tin halide and the like can be mentioned.

IIB族に属するものとしては、例えば、亜鉛粉末、ハロゲン化亜鉛、酸化亜鉛、有機亜鉛系化合物を挙げることができる。   Examples of those belonging to Group IIB include zinc powder, zinc halide, zinc oxide, and organic zinc compounds.

IVB族に属するものとしては、例えば、テトラプロピルチタネート等のチタン系化合物、ジルコニウムイソプロポキシド等のジルコニウム系化合物等を挙げることができる。これらの中でも、オクチル酸スズ等のスズ系化合物又は三酸化アンチモン等のアンチモン系化合物を使用するのが好ましい。   Examples of those belonging to Group IVB include titanium compounds such as tetrapropyl titanate and zirconium compounds such as zirconium isopropoxide. Among these, it is preferable to use a tin compound such as tin octylate or an antimony compound such as antimony trioxide.

これら触媒の使用量は、ラクチドに対して1〜2000ppm、好ましくは5〜1500ppm、より好ましくは10〜1000ppm程度である。   The amount of these catalysts used is about 1 to 2000 ppm, preferably 5 to 1500 ppm, and more preferably about 10 to 1000 ppm with respect to lactide.

開環重合反応においては、分子量の調整等を目的として、必要に応じて解重合反応のための重合開始剤を添加しても良い。重合開始剤としては1−ドデカノール等のアルコール類を用いることができる。   In the ring-opening polymerization reaction, a polymerization initiator for a depolymerization reaction may be added as necessary for the purpose of adjusting the molecular weight. As the polymerization initiator, alcohols such as 1-dodecanol can be used.

開環重合器8で生成したポリ乳酸は脱モノマー装置に送られる。脱モノマー装置では溶融状態を維持しつつ負圧環境を作り、未反応のラクチド等を除去する。   The polylactic acid produced in the ring-opening polymerizer 8 is sent to a demonomer apparatus. The demonomer apparatus creates a negative pressure environment while maintaining a molten state, and removes unreacted lactide and the like.

脱モノマー装置9には減圧装置が設置されており、通常100Torr以下、好ましくは1Torr以下の減圧環境下、通常120〜250℃、好ましくは180〜200℃かつ開環重合器よりも高い温度で加熱することによりポリ乳酸からの脱モノマーを実施する。   A depressurization apparatus is installed in the demonomer apparatus 9 and is heated at a temperature of usually 120 to 250 ° C., preferably 180 to 200 ° C. and higher than the ring-opening polymerizer under a reduced pressure environment of 100 Torr or less, preferably 1 Torr or less. By doing so, the de-monomer from polylactic acid is implemented.

脱モノマー装置は、少なくとも反応器、ポリ乳酸供給口及びポリ乳酸排出口を有する。また、通常温度計も設置される。反応器としては特に制限されず、二軸押出機、単軸押出機又は四軸押出器横型反応機等、様々なものを用いることができる。   The demonomer apparatus has at least a reactor, a polylactic acid supply port, and a polylactic acid discharge port. A normal thermometer is also installed. The reactor is not particularly limited, and various reactors such as a twin-screw extruder, a single-screw extruder, or a four-screw extruder horizontal reactor can be used.

反応器における加熱方法としては、当技術分野において通常用いられる方法を使用することができ、例えば、反応器外周部に熱媒のジャケットを設置し、反応器壁面を通して伝熱により反応液を加熱する方法、または反応器内部の伝熱管(コイル)を通して伝熱により加熱する方法等があり、これらを単独で使用しても組み合わせて使用しても良い。   As a heating method in the reactor, a method generally used in this technical field can be used. For example, a heating medium jacket is installed on the outer periphery of the reactor, and the reaction liquid is heated by heat transfer through the reactor wall surface. There are a method and a method of heating by heat transfer through a heat transfer tube (coil) inside the reactor, and these may be used alone or in combination.

湿式コンデンサ10、11は解重合装置9の下流の排気系もしくは脱モノマー装置9の下流の排気系の少なくとも一つに用いられる。湿式コンデンサには解重合装置及び/又は脱モノマー装置から排出される排気が導入され、冷却器で冷却された乳酸を循環させることにより、排気に含まれるプロセス飛散物を溶解・捕集する。   The wet capacitors 10 and 11 are used in at least one of an exhaust system downstream of the depolymerization apparatus 9 or an exhaust system downstream of the demonomer apparatus 9. Exhaust gas discharged from the depolymerization device and / or the demonomer device is introduced into the wet condenser, and lactic acid cooled by a cooler is circulated to dissolve and collect process scattered matters contained in the exhaust gas.

冷却された乳酸の温度は0〜100℃、好ましくは10〜30℃程度である。湿式コンデンサとしては、図2〜図4に示すように、棚段を1段又は複数設け、その上方から冷却液として乳酸を循環・流下させて液膜を発生させ、この液膜に排気を接触させることでプロセス飛散物を溶解・捕集する棚段型、上方にシャワーノズルを設け、冷却液として乳酸を噴霧して、この液滴に排気を接触させることでプロセス飛散物を溶解、捕集するシャワー型等があるが、いずれを用いても良い。   The temperature of the cooled lactic acid is 0 to 100 ° C, preferably about 10 to 30 ° C. As shown in FIGS. 2 to 4, as the wet capacitor, one or more shelves are provided, and a liquid film is generated by circulating and flowing down lactic acid as a cooling liquid from above, and exhaust is brought into contact with the liquid film. A shelf type that dissolves and collects process scattered matter by providing a shower nozzle above, spraying lactic acid as a cooling liquid, and contacting the exhaust with this droplet dissolves and collects the process scattered matter There is a shower type or the like, and any of them may be used.

なお、解重合工程及び/又は脱モノマー工程で発生した水蒸気が排気には含まれているため、水蒸気を凝縮・捕集するための間接熱交換器を湿式コンデンサ前段に配置することもできる。湿式コンデンサは脱モノマー工程後に行われる結晶化工程、乾燥工程及び固相脱気工程の排気系に適用してもよい。   In addition, since the water vapor | steam generate | occur | produced in the depolymerization process and / or the monomer removal process is contained in exhaust_gas | exhaustion, the indirect heat exchanger for condensing and collecting water vapor | steam can also be arrange | positioned in the front stage of a wet condenser. The wet capacitor may be applied to an exhaust system in a crystallization process, a drying process, and a solid phase degassing process performed after the demonomer process.

以下本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。   The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

〔実施例1〕
乳酸濃縮装置2では、加熱により乳酸に含まれる水分を蒸発させる。加熱は窒素ガス流通下、120〜150℃で行う。
[Example 1]
In the lactic acid concentrating device 2, water contained in lactic acid is evaporated by heating. Heating is performed at 120 to 150 ° C. under a nitrogen gas flow.

乳酸濃縮反応では水分、乳酸が気体として発生する。これらの気体は還流器14に入り、乳酸が気体から除去され、乳酸濃縮装置2に還流される。乳酸濃縮装置2で製造された濃縮乳酸は乳酸縮合装置3へ送られる。   In the lactic acid concentration reaction, water and lactic acid are generated as gas. These gases enter the reflux device 14, lactic acid is removed from the gas, and refluxed to the lactic acid concentrator 2. The concentrated lactic acid produced by the lactic acid concentrating device 2 is sent to the lactic acid condensing device 3.

乳酸縮合装置3では乳酸の縮合反応を進め、これに伴い発生する水分を蒸発させる。反応は10torr以下まで減圧し、120〜250℃の温度で行う。乳酸縮合反応では水分、乳酸、低分子量の乳酸オリゴマー及びその分解で発生するラクチドが気体として発生する。これらは乳酸縮合装置5から減圧装置8に向かって移動する。これらの気体は還流器6に入り、乳酸、低分子の乳酸オリゴマー、ラクチドが気体から除去され、乳酸縮合装置5に還流される。   In the lactic acid condensing apparatus 3, the condensation reaction of lactic acid is advanced, and the water | moisture content generated in connection with this is evaporated. The reaction is performed at a temperature of 120 to 250 ° C. under reduced pressure to 10 torr or less. In the lactic acid condensation reaction, moisture, lactic acid, a low molecular weight lactic acid oligomer and lactide generated by the decomposition thereof are generated as a gas. These move from the lactic acid condensation device 5 toward the decompression device 8. These gases enter the reflux device 6, lactic acid, low molecular weight lactic acid oligomers, and lactide are removed from the gas and are refluxed to the lactic acid condensing apparatus 5.

乳酸縮合装置3で生成した乳酸オリゴマーは解重合装置4へ送られる。解重合装置4では乳酸オリゴマーの解重合反応を進める。反応は10torr以下まで減圧し、120〜250℃の温度で、乳酸オリゴマーを三酸化アンチモンやオクチル酸スズ等の解重合触媒に接触させて行う。この反応により生成した気体ラクチドはラクチド冷却器6において冷却・凝縮された後精製装置7に送られる。   The lactic acid oligomer produced by the lactic acid condensation device 3 is sent to the depolymerization device 4. In the depolymerization apparatus 4, the depolymerization reaction of the lactic acid oligomer proceeds. The reaction is carried out by reducing the pressure to 10 torr or less and bringing the lactic acid oligomer into contact with a depolymerization catalyst such as antimony trioxide or tin octylate at a temperature of 120 to 250 ° C. The gaseous lactide generated by this reaction is cooled and condensed in the lactide cooler 6 and then sent to the purifier 7.

精製装置7で精製されたラクチドは開環重合装置8へ送られる。開環重合装置8ではラクチドの開環重合反応を進める。反応は10torr以下まで減圧し、120〜250℃の温度で、ラクチドを三酸化アンチモンやオクチル酸スズ等の開環重合触媒及び1−ドデカノール等の重合開始剤に接触させて行う。重合開始剤の濃度が700ppmの場合、ポリ乳酸の重量平均分子量は200000程度であった。この反応により生成したポリ乳酸は脱モノマー装置9に送られる。   The lactide purified by the purification device 7 is sent to the ring-opening polymerization device 8. In the ring-opening polymerization apparatus 8, the ring-opening polymerization reaction of lactide proceeds. The reaction is carried out by reducing the pressure to 10 torr or less and contacting lactide with a ring-opening polymerization catalyst such as antimony trioxide and tin octylate and a polymerization initiator such as 1-dodecanol at a temperature of 120 to 250 ° C. When the concentration of the polymerization initiator was 700 ppm, the polylactic acid had a weight average molecular weight of about 200,000. The polylactic acid produced by this reaction is sent to the demonomer apparatus 9.

脱モノマー装置9では溶融状態を維持しつつ負圧環境を作り、ポリ乳酸に含まれる未反応のラクチド等を除去する。反応は10torr以下まで減圧し、120〜250℃かつ開環重合装置よりも高い温度で行う。   The monomer removal apparatus 9 creates a negative pressure environment while maintaining a molten state, and removes unreacted lactide and the like contained in polylactic acid. The reaction is performed under a reduced pressure to 10 torr or less and at a temperature of 120 to 250 ° C. and higher than that of the ring-opening polymerization apparatus.

湿式コンデンサ10は解重合装置下流の排気系に、湿式コンデンサ11は脱モノマー装置9下流の排気系に用いられる。湿式コンデンサ10には解重合装置から排出される排気が導入され、冷却器19で冷却された乳酸を循環させることにより、排気に含まれるプロセス飛散物を溶解・捕集する。冷却された乳酸の温度は0〜100℃、好ましくは10〜30℃程度である。   The wet condenser 10 is used for an exhaust system downstream of the depolymerization apparatus, and the wet condenser 11 is used for an exhaust system downstream of the demonomer 9. Exhaust gas discharged from the depolymerizer is introduced into the wet condenser 10, and lactic acid cooled by the cooler 19 is circulated to dissolve and collect process scattered matters contained in the exhaust gas. The temperature of the cooled lactic acid is 0 to 100 ° C, preferably about 10 to 30 ° C.

湿式コンデンサ11には脱モノマー装置9から排出される排気が導入され、冷却器20で冷却された乳酸を循環させることにより、排気に含まれるプロセス飛散物を溶解・捕集する。   Exhaust gas discharged from the demonomer unit 9 is introduced into the wet condenser 11, and lactic acid cooled by the cooler 20 is circulated to dissolve and collect process scattered matters contained in the exhaust gas.

乳酸は、乳酸供給装置1から乳酸濃縮装置2と、配管31を経由して湿式コンデンサ10、11の冷却媒体として使用するため、回収槽21,22に送られる。分岐した乳酸は、配管32、33を経てそれぞれ回収槽21,22に供給される。ここで湿式コンデンサに未濃縮の乳酸が供給されるため、飛散物の捕捉・回収に使用されるときに乳酸の加熱・濃縮も行われ、結果として濃縮装置2でのエネルギー消費量を少なくすることができる。   Lactic acid is sent from the lactic acid supply device 1 to the recovery tanks 21 and 22 for use as a cooling medium for the wet capacitors 10 and 11 via the lactic acid concentration device 2 and the pipe 31. The branched lactic acid is supplied to the recovery tanks 21 and 22 via the pipes 32 and 33, respectively. Since unconcentrated lactic acid is supplied to the wet condenser here, lactic acid is also heated and concentrated when used for trapping and collecting scattered matter, and as a result, energy consumption in the concentrator 2 is reduced. Can do.

乳酸の循環は、その濃度が任意の値に上昇するまで行った後、乳酸供給装置1または乳酸濃縮装置2に戻すことで原料として再利用することができる。濃度については、粘度上昇に伴う循環不良低減の観点から、98%以下、好ましくは95%以下が望ましい。なお、解重合工程及び脱モノマー工程で発生した水蒸気が排気には含まれているため、水蒸気を凝縮・捕集するための間接熱交換器を湿式コンデンサ前段に配置しても良い。上記解重合工程及び脱モノマー工程に引き続いてポリ乳酸を合成したところ、原料収率は65%となった。   The circulation of lactic acid is performed until its concentration rises to an arbitrary value, and then returned to the lactic acid supply device 1 or the lactic acid concentration device 2 to be reused as a raw material. The concentration is desirably 98% or less, preferably 95% or less, from the viewpoint of reducing poor circulation due to an increase in viscosity. In addition, since the water vapor | steam generate | occur | produced in the depolymerization process and the de-monomer process is contained in exhaust_gas | exhaustion, you may arrange | position the indirect heat exchanger for condensing and collecting water vapor | steam in the front | former stage of a wet condenser. When polylactic acid was synthesized following the depolymerization step and the demonomer step, the raw material yield was 65%.

(比較例)
従来の間接熱交換器を排気系に用いるポリ乳酸合成装置でポリ乳酸を合成したところ、原料収率は60%となった。間接熱交換器を用いた場合には、反応装置や脱モノマー装置からの飛散物を捕捉・回収・再利用することができないので、原料利用率が直接接触型である湿式コンデンサを用いた場合と比べると、低くなる。
(Comparative example)
When polylactic acid was synthesized with a polylactic acid synthesizer using a conventional indirect heat exchanger in the exhaust system, the raw material yield was 60%. When using an indirect heat exchanger, it is not possible to capture, recover and reuse the scattered matter from the reactor or demonomer unit. Compared to lower.

本発明のポリ乳酸合成に関する装置の一実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows one Embodiment of the apparatus regarding the polylactic acid synthesis | combination of this invention. 本発明のポリ乳酸合成装置における湿式コンデンサの第1の構成例を示す概略図。Schematic which shows the 1st structural example of the wet capacitor | condenser in the polylactic acid synthesis apparatus of this invention. 本発明のポリ乳酸合成装置における湿式コンデンサの第2の構成例を示す概略図。Schematic which shows the 2nd structural example of the wet capacitor | condenser in the polylactic acid synthesis apparatus of this invention. 本発明のポリ乳酸合成装置における湿式コンデンサの第3の構成例を示す概略図。Schematic which shows the 3rd structural example of the wet capacitor | condenser in the polylactic acid synthesis apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…乳酸供給装置、2…乳酸濃縮装置、3…乳酸縮合装置、4…解重合装置、5…還流器、6…ラクチド冷却器、7…精製装置、8…開環重合装置、9…脱モノマー装置、10、11…湿式コンデンサ、12…減圧装置、13…減圧装置、14…還流器、15…減圧装置、16…間接熱交換器、17…間接熱交換器、18…間接熱交換器、23…湿式コンデンサ本体、24…ガス入り口配管、25…非凝縮性ガス排出配管、26…乳酸供給配管、27…凝縮液排出配管、28…乳酸供給ノズル、29…棚段、30…乳酸シャワーノズル。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lactic acid supply apparatus, 2 ... Lactic acid concentration apparatus, 3 ... Lactic acid condensation apparatus, 4 ... Depolymerization apparatus, 5 ... Refluxer, 6 ... Lactide cooler, 7 ... Purification apparatus, 8 ... Ring-opening polymerization apparatus, 9 ... Desorption Monomer unit, 10, 11 ... wet condenser, 12 ... decompression device, 13 ... decompression device, 14 ... reflux, 15 ... decompression device, 16 ... indirect heat exchanger, 17 ... indirect heat exchanger, 18 ... indirect heat exchanger , 23 ... wet condenser body, 24 ... gas inlet pipe, 25 ... non-condensable gas discharge pipe, 26 ... lactic acid supply pipe, 27 ... condensate discharge pipe, 28 ... lactic acid supply nozzle, 29 ... shelf, 30 ... lactic acid shower nozzle.

Claims (6)

原料のヒドロキシカルボン酸を濃縮装置で濃縮し、縮重合装置において縮重合を行い、解重合装置で解重合を行った後、生成物を精製し、開環重合装置で開重合を行った後、脱モノマー装置で脱モノマーするポリヒドロキシカルボン酸合成における解重合工程及び脱モノマー工程の少なくとも一つにおいて発生する上記酸の縮合物を含むプロセス飛散物を、原料である、水分を含むヒドロキシカルボン酸を冷媒とする前記解重合工程又は脱モノマー工程の排気系に設けられた湿式コンデンサを用いて前記冷媒と前記縮合物を接触し前記縮合物を加水分解して原料のヒドロキシカルボン酸に戻す工程を含むことを特徴とするポリヒドロキシカルボン酸の合成方法。 After concentrating the raw material hydroxycarboxylic acid with a concentrating device, performing condensation polymerization in a condensation polymerization device, performing depolymerization with a depolymerization device, purifying the product, and performing opening polymerization with a ring-opening polymerization device, process debris containing condensate of the acid generated at least one depolymerization step and demonomer step in polyhydroxycarboxylic acid synthesis demonomer with de monomer unit, as a raw material, a hydroxy carboxylic acid containing water A step of contacting the refrigerant with the condensate using a wet condenser provided in an exhaust system of the depolymerization step or demonomer step as a refrigerant to hydrolyze the condensate and return it to a raw material hydroxycarboxylic acid. A method for synthesizing polyhydroxycarboxylic acid. 加水分解により生成したヒドロキシカルボン酸を、ポリヒドリキシカルボン酸合成の原料として再利用することを特徴とする請求項1記載のポリヒドロキシカルボン酸の合成方法。 The method for synthesizing a polyhydroxycarboxylic acid according to claim 1 , wherein the hydroxycarboxylic acid produced by hydrolysis is reused as a raw material for the synthesis of polyhydroxycarboxylic acid. 請求項1に記載のポリヒドロキシカルボン酸の合成法において、ヒドロキシカルボン酸が、乳酸であることを特徴とするポリヒドロキシカルボン酸の合成方法。 2. The method for synthesizing a polyhydroxycarboxylic acid according to claim 1 , wherein the hydroxycarboxylic acid is lactic acid. 請求項1に記載のポリヒドロキシカルボン酸の合成方法において、ヒドロキシカルボン酸が、グリコール酸であることを特徴とするポリヒドロキシカルボン酸の合成方法。 The method for synthesizing a polyhydroxycarboxylic acid according to claim 1 , wherein the hydroxycarboxylic acid is glycolic acid. 原料のヒドロキシカルボン酸を濃縮する濃縮装置と、前記ヒドロキシカルボン酸を縮重合する縮重合装置と、前記縮合装置で得られた縮合物を解重合する解重合装置と、生成物を精製する生成装置と、生成した重合物を開環重合する開環重合装置と、得られた重合物から脱モノマーする脱モノマー装置と、前記解重合装置及び脱モノマー装置の排気系の少なくとも一つに設けた湿式コンデンサを有し、前記湿式コンデンサは冷媒として、原料である、水分を含むヒドロキシカルボン酸を用い、前記解重合装置又は脱モノマー装置の排気系において発生するヒドロキシカルボン酸の縮合物を含むプロセス飛散物を、前記冷媒と接触して加水分解し原料のヒドロキシカルボン酸に戻すことを特徴とするポリヒドロキシカルボン酸合成装置。 Concentration device for concentrating the raw material hydroxycarboxylic acid, condensation polymerization device for condensation polymerization of the hydroxycarboxylic acid, depolymerization device for depolymerizing the condensate obtained by the condensation device, and generation device for purifying the product A ring-opening polymerization apparatus for ring-opening polymerization of the produced polymer, a demonomer apparatus for demonomerization from the obtained polymer, and a wet system provided in at least one of the exhaust system of the depolymerization apparatus and the demonomer apparatus The wet-type capacitor has a capacitor , and the process uses a hydroxycarboxylic acid containing moisture as a raw material as a refrigerant, and includes a process product containing a hydroxycarboxylic acid condensate generated in the exhaust system of the depolymerization unit or demonomer unit. Is brought into contact with the refrigerant and hydrolyzed to return to the raw material hydroxycarboxylic acid . 捕捉した飛散物をポリヒドロキシカルボン酸合成の原料として再利用することを特徴とする請求項5記載のポリヒドロキシカルボン酸合成装置。 6. The apparatus for synthesizing polyhydroxycarboxylic acid according to claim 5 , wherein the captured scattered matter is reused as a raw material for synthesizing polyhydroxycarboxylic acid.
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