JP4935005B2 - Polyester production method, solid phase polycondensation method and high strength polyester fiber - Google Patents

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Description

本発明はエステル化反応を制御することにより、工程安定性を向上させ、安定したポリエステルを生産することができるポリエステルの製造方法、該ポリエステルを用いてなる固相重縮合法および該固相重縮合法で得られたポリエステルを用いてなる高強力ポリエステル繊維に関する。   The present invention provides a process for producing a polyester capable of improving process stability and producing a stable polyester by controlling the esterification reaction, a solid phase polycondensation method using the polyester, and the solid phase polycondensation. The present invention relates to a high-strength polyester fiber using a polyester obtained by a legal method.

ポリエステルは、その優れた特性からフィルム、繊維、ボトルをはじめ様々な用途に用いられている。なかでもポリエチレンテレフタレートは機械的強度、耐薬晶性、寸法安定性に優れることから、一般的に使用されている。   Polyester is used for various applications including films, fibers and bottles because of its excellent properties. Among these, polyethylene terephthalate is generally used because of its excellent mechanical strength, chemical resistance, and dimensional stability.

一般にポリエステルの製造は、エステル化反応と重縮合反応の2段階で行われる。ポリエチレンテレフタレートの製造において、製造工程を安定化させるためには、エステル化反応によって得られる中間体である低重合体のカルボキシル末端基とヒドロキシル末端基の比率(以下「末端基比」と記載)を調整することが重要とされている。   In general, polyester is produced in two stages, an esterification reaction and a polycondensation reaction. In the production of polyethylene terephthalate, in order to stabilize the production process, the ratio of carboxyl end groups to hydroxyl end groups (hereinafter referred to as “end group ratio”) of the low polymer, which is an intermediate obtained by esterification reaction, is determined. It is important to adjust.

例えば、末端基比が大きく変動すると重縮合工程において重縮合反応の進行速度が変動するために、エチレングリコール除去の負荷変動を生じたり、ポリマーが所定の重合度に到達しない等の問題が発生する。品質においてはポリマーの色相が変化するような現象が生じる。   For example, if the terminal group ratio fluctuates greatly, the progress rate of the polycondensation reaction fluctuates in the polycondensation step, resulting in problems such as fluctuations in the load of removing ethylene glycol or the polymer not reaching a predetermined degree of polymerization. . In terms of quality, a phenomenon occurs in which the hue of the polymer changes.

そこで、例えば、重縮合工程へ供給するポリエステルオリゴマーのエステル化率を90〜98%の範囲内で一定になるように、エステル化反応時の温度、圧力滞留時間およびエチレングリコール供給量からなる少なくとも1種の反応条件を調節しカルボキシル末端基量が20〜50eq/tonのポリエステルを得る方法、重縮合工程へ供給するポリエステルオリゴマーのエステル化率を92〜98%の範囲であり、かつ全末端基中のカルボキシル末端基の割合が35%以下にすることによりカルボキシル末端基量が35eq/tonのポリエステルを得る方法、第1重縮合反応時の温度、滞留時間およびエチレングリコール供給量からなる少なくとも1種の反応条件を調節するか、若しくはエステル化反応物のエステル化反応率と共に第1重縮合反応条件を調節しカルボキシル末端基量が15〜50eq/tonのポリエステルを得る方法およびポリエステルオリゴマーのカルボキシル末端基量を9〜30eq/tonにして重縮合工程に供給する方法が開示されている(特許文献1〜4参照)。
特開平10−176043号公報 特開平10−251391号公報 特開平11−106498号公報 特開2001−329058号公報
Therefore, for example, at least 1 comprising the temperature during the esterification reaction, the pressure residence time, and the ethylene glycol supply amount so that the esterification rate of the polyester oligomer supplied to the polycondensation step is constant within the range of 90 to 98%. A method for obtaining a polyester having a carboxyl end group amount of 20 to 50 eq / ton by adjusting the reaction conditions of the seeds, the esterification rate of the polyester oligomer supplied to the polycondensation step is in the range of 92 to 98%, and in all the end groups At least one kind consisting of a method of obtaining a polyester having a carboxyl end group amount of 35 eq / ton by adjusting the proportion of carboxyl end groups to 35% or less, the temperature during the first polycondensation reaction, the residence time, and the ethylene glycol supply amount Adjusting the reaction conditions or the esterification reaction rate of the esterification reactant first A method of adjusting the condensation reaction conditions to obtain a polyester having a carboxyl end group amount of 15 to 50 eq / ton and a method of supplying the polyester oligomer with a carboxyl end group amount of 9 to 30 eq / ton and supplying it to the polycondensation step are disclosed ( (See Patent Documents 1 to 4).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-176043 Japanese Patent Laid-Open No. 10-251391 JP-A-11-106498 JP 2001-329058 A

さらに、製品ポリマーの色調を測定し、その測定値の目標値に対する偏差に応じてエステル化工程でのエステル化率を調節する方法、製品ポリマーの色調を測定し、その測定値の目標値に対する偏差に応じて第1重縮合反応時の滞留時間を調節する方法および製品ポリマーの色調および極限粘度を測定してその測定値の目標値に対する偏差に応じて第1段重縮合反応缶へのエチレングリコールの供給量を調節することにより、製造されるポリエステルの色調(b値)の標準偏差が平均値の0.05倍以内に保ち、かつ極限粘度の標準偏差が平均値の0.005倍以内に保つ方法が開示されている(特許文献5〜7参照)。
特許3375403号公報 特開2004−75955号公報 特開2004−75957号公報
Furthermore, the color tone of the product polymer is measured, the method of adjusting the esterification rate in the esterification process according to the deviation of the measured value from the target value, the color tone of the product polymer is measured, and the deviation of the measured value from the target value Of adjusting the residence time during the first polycondensation reaction according to the above, and measuring the color tone and intrinsic viscosity of the product polymer, and depending on the deviation of the measured value from the target value, ethylene glycol into the first stage polycondensation reaction can By adjusting the supply amount, the standard deviation of the color tone (b value) of the produced polyester is kept within 0.05 times the average value, and the standard deviation of the intrinsic viscosity is within 0.005 times the average value. The method of keeping is disclosed (see Patent Documents 5 to 7).
Japanese Patent No. 3375403 JP 2004-75955 A JP 2004-75957 A

しかし、上記の方法では、製品ポリマーの色調を測定した時点では、すでに重縮合反応が進行しているので、エステル化率の調節が遅れるために、上記問題が解消されているとはいえない。   However, in the above method, since the polycondensation reaction has already progressed at the time when the color tone of the product polymer is measured, it cannot be said that the above problem has been solved because the adjustment of the esterification rate is delayed.

また、ポリエステルの製造工程へ供給するテレフタル酸とエチレングリコールとからなるスラリーの密度や濃度を連続測定して、該測定値より求められる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に基づいてエステル化反応を制御する方法やスラリー濃度の変化に応じてスラリー中のテレフタル酸とエチレングリコールとの比率の変動を制御する方法が開示されている(特許文献8および9参照)。
特開平6−247899号公報 特開2004−75956号公報
In addition, the density and concentration of the slurry of terephthalic acid and ethylene glycol supplied to the polyester manufacturing process are continuously measured, and esterification is performed based on the molar ratio of ethylene glycol to terephthalic acid in the slurry obtained from the measured value. A method for controlling the reaction and a method for controlling a change in the ratio of terephthalic acid and ethylene glycol in the slurry according to changes in the slurry concentration are disclosed (see Patent Documents 8 and 9).
JP-A-6-247899 JP 2004-75956 A

上記方法は、エステル化反応に供給されスラリー濃度によりポリエステル生成反応が一定になるように制御される点で得られるポリエステルの品質安定化にとっては好ましい方法であるが、ポリエステルの品質に対して大きな影響をおよぼすエステル化反応の進行度は検知されないという課題を有する。   The above method is a preferable method for stabilizing the quality of the polyester obtained in that it is supplied to the esterification reaction and controlled so that the polyester formation reaction is made constant by the slurry concentration, but has a great influence on the quality of the polyester. There is a problem that the degree of progress of the esterification reaction that gives rise to is not detected.

また、エステル化反応生成物の電気伝導度をオンライン測定してその結果によりエステル化反応を制御する方法が開示されている(例えば、特許文献10〜12等参照)。該方法は、エステル化反応生成物の電気伝導度とエステル化反応度が比例することを利用してエステル化反応を制御する方法であり、エステル化反応度を直接測定している点で、前記した方法よりは一歩前進した制御方式である。しかしながら、該方法は、エステル化反応により生ずる水や未反応のエチレングリコールの影響でエステル化反応生成物の電気伝導度に変動を与える等の外乱の影響が大きいという課題を有している。
特公昭51−41679号公報 特開昭48−103537号公報 特開昭52−19634号公報 特公平5−32385号公報
Moreover, the method of measuring the electrical conductivity of an esterification reaction product on-line and controlling esterification reaction by the result is disclosed (for example, refer patent documents 10-12 etc.). The method is a method for controlling the esterification reaction by utilizing the proportionality between the electrical conductivity of the esterification reaction product and the esterification reactivity, and the point that the esterification reactivity is directly measured. This is a control method that is one step ahead of the proposed method. However, this method has a problem that the influence of disturbance such as a change in the electric conductivity of the esterification reaction product due to the influence of water or unreacted ethylene glycol produced by the esterification reaction is large.
Japanese Patent Publication No.51-41679 JP-A-48-103537 JP 52-19634 A Japanese Patent Publication No. 5-32385

上記課題を解決する方法として、ポリエステルの製造工程中の原料、反応中間生成物または最終生成物のうち1種以上についての近赤外線特性を連続的に測定し、得られた分光スペクトルから測定物中の物性を解析し、解析データに基づいて製造工程中の反応条件を制御する方法が開示されている(特許文献14参照)該特許文献において、ポリエステル連続製造工程の重縮合槽の底部に設けられた抜き出し口に近赤外線吸収スペクトルの検出端子を設置して、常時抜き出し口を通過するポリエステルのカルボキシル末端基濃度を連続的に測定すると供に、第2エステル化反応槽の出口にも近赤外線吸収スペクトルの検出端子を設置して、該検出端子部を通過するポリエステルオリゴマーのエステル化率を連続測定し、目標エステル化率になるように第2エステル化反応槽温度調節器へフィードバックし、生成ポリエステルのカルボキシル末端基濃度変化を抑制する方法が開示されている。該方法は、ポリエステルのカルボキシル末端基濃度を安定化する制御方法としては有効な方法であるが、ポリエステル製造工程の2ヶ所のポリエステルおよびオリゴマーの特性値を検出し制御する方法であり、検出器および制御装置の設備投資やその性能維持のためのメンテナンス費用が高額なり、かつ制御系の複雑になるという課題を有する。さらに、反応制御が応答速度の遅い第2エステル化反応槽の温度制御により行われているという課題もある。これらの課題は一体のものである。すなわち、反応制御が応答速度の遅い第2エステル化反応槽の温度制御で実施されているために上記した複雑な制御が必要となるものと推察される。そこで、より単純化された制御系で生成ポリエステルのカルボキシル末端基濃度変化を安定化できる方法の構築が嘱望されている。   As a method for solving the above problems, the near infrared characteristics of one or more of raw materials, reaction intermediate products or final products in the production process of polyester are continuously measured, and the measured spectrum is used to measure A method for analyzing the physical properties of the polymer and controlling the reaction conditions during the production process based on the analysis data is disclosed (see Patent Document 14). In this patent document, the polyester is provided at the bottom of the polycondensation tank in the continuous production process. In addition, a near-infrared absorption spectrum detection terminal is installed at the outlet, and the carboxyl end group concentration of the polyester that always passes through the outlet is continuously measured, and the near-infrared absorption is also performed at the outlet of the second esterification reaction tank. A spectrum detection terminal is installed, and the esterification rate of the polyester oligomer passing through the detection terminal is continuously measured to obtain the target esterification rate. Fed back to the second esterification reaction tank temperature controller, a method of suppressing a carboxyl end group concentration change of product polyester is disclosed as. The method is effective as a control method for stabilizing the carboxyl end group concentration of the polyester, but is a method for detecting and controlling the characteristic values of the polyester and oligomer at two points in the polyester production process. There is a problem that the capital investment of the control device and the maintenance cost for maintaining its performance are high and the control system is complicated. Furthermore, there is a problem that the reaction control is performed by controlling the temperature of the second esterification reaction tank having a slow response speed. These challenges are one. That is, since the reaction control is performed by the temperature control of the second esterification reaction tank having a slow response speed, it is assumed that the above complicated control is required. Therefore, it is desired to establish a method that can stabilize the carboxyl end group concentration change of the produced polyester with a more simplified control system.

特開平11−315137号公報JP 11-315137 A

上記の直接エステル化法においては、ポリエステルの製造は芳香族ジカルボン酸とグリコールをスラリー調合槽でスラリーを調合しエステル化反応槽に供給されエステル化反応が行われる。芳香族ジカルボン酸が固体でありグリコールに不溶であることより、これらの原料はスラリー状でエステル化反応槽に供給されるが、このスラリーの流動性を確保するため、理論必要量以上のグリコールを原料として供給し、過剰部分を回収する方法が一般的である。また、エステル化されたオリゴマーは重縮合反応槽で脱グリコール反応によりポリエステルが生成される。これらの過剰使用のグリコールや重縮合反応により生ずるグリコールは回収され再使用する必要がある。これらのグリコールの回収、再使用の方法はポリエステルの製造コストに大きく影響を及ぼすので、各種方法が開示されている。   In the above direct esterification method, the polyester is produced by preparing a slurry of an aromatic dicarboxylic acid and glycol in a slurry preparation tank and supplying the slurry to an esterification reaction tank. Since the aromatic dicarboxylic acid is solid and insoluble in glycol, these raw materials are supplied in a slurry form to the esterification reaction tank. In order to ensure the fluidity of this slurry, more than the theoretical amount of glycol is required. A method of supplying as a raw material and recovering an excess part is common. The esterified oligomer produces a polyester by deglycolization reaction in a polycondensation reaction tank. These excessively used glycols and glycols generated by the polycondensation reaction must be recovered and reused. Since methods for recovering and reusing these glycols greatly affect the production cost of polyester, various methods are disclosed.

エステル化反応槽の留出液の低沸点留分を精留除去しスラリー調合槽に循環し再使用する方法(特許文献15参照)、エステル化反応槽から排出されるエチレングリコールの低沸点留分を精留除去しエチレングリコール貯槽に供給するとともに、この一部を重縮合反応槽に設けられた湿式コンデンサーの循環液として用い凝縮液をエチレングリコール貯槽に供給し、該エチレングリコール貯槽に滞留したエチレングリコールをスラリー調合用に再使用する方法(特許文献16参照)、重縮合反応槽より発生する留出液を湿式コンデンサーにて凝縮し、エステル化反応槽に設けられた蒸留塔へ送り低沸点留分を除いた後、スラリー調合槽に戻して再使用する方法(特許文献17参照)、重縮合反応槽で発生する留出液を連続的に単蒸留し、この連続単蒸留缶の底部抜き出し液を回分式単蒸留缶に送液して単蒸留を行い、初留部分を除いた蒸留液を重縮合反応ガスの凝縮用冷媒液の一部と使用する方法(特許文献18参照)、エステル化反応槽留出液および重縮合反応槽留出液の一部は低沸点留分を精留除去し、重縮合反応槽留出液の残りの一部は低沸点留分と高沸点留分を除去し、スラリー調合に循環し再使用する方法(特許文献19参照)、エステル化反応2段階目の反応槽から排出される留出液を蒸留精製せずに直接、原料の一部、または全量として再使用する方法(特許文献20参照)、重縮合反応槽からの留出液をフラッシュ蒸留により低沸点留分を精留除去して原料グリコールの一部として再使用する方法(特許文献21参照)が開示されている。
特開昭53−126096号公報 特開昭55−56120号公報 特開昭60−163918号公報 特開平8−325363号公報 特許第3424755号公報 特開平10−279677号公報 WO01/083582号公報
A method of rectifying and removing a low-boiling fraction from a distillate in an esterification reaction tank, circulating it in a slurry preparation tank (see Patent Document 15), and a low-boiling fraction of ethylene glycol discharged from the esterification reaction tank Rectified and removed and supplied to the ethylene glycol storage tank, and a part of this is used as a circulating liquid for the wet condenser provided in the polycondensation reaction tank to supply the condensate to the ethylene glycol storage tank and the ethylene retained in the ethylene glycol storage tank. A method of reusing glycol for slurry preparation (see Patent Document 16), distillate generated from a polycondensation reaction tank is condensed in a wet condenser, and sent to a distillation column provided in the esterification reaction tank. After removing the fraction, a method of returning to the slurry preparation tank and reusing it (see Patent Document 17), the distillate generated in the polycondensation reaction tank is continuously simply distilled, A method in which the bottom extraction liquid of the continuous single distillation can is sent to a batch-type single distillation can for simple distillation, and the distilled liquid excluding the first distillation portion is used as a part of the polycondensation reaction gas condensation refrigerant liquid ( Patent Document 18), a part of the esterification reaction tank distillate and the polycondensation reaction tank distillate rectifies and removes the low boiling fraction, and the remaining part of the polycondensation reaction tank distillate has a low boiling point. A method of removing distillate and high-boiling fraction, circulating to slurry preparation and reusing (see Patent Document 19), distillate discharged from the second stage of the esterification reaction directly without purification by distillation , A method of reusing a part or the whole of the raw material (see Patent Document 20), distilling the distillate from the polycondensation reaction tank by rectifying and removing the low boiling fraction by flash distillation and reusing it as a part of the raw glycol A method of use (see Patent Document 21) is disclosed.
Japanese Patent Laid-Open No. 53-126096 JP-A-55-56120 JP-A-60-163918 JP-A-8-325363 Japanese Patent No. 3424755 Japanese Patent Laid-Open No. 10-279777 WO01 / 088382

上記方法で回収されたグリコールの中には、例えば、反応で生成した水が完全に除去されずに再使用されるケースも含まれている。該方法においては、該回収グリコールの使用は、例えばエステル化反応の進行に影響し、結果としてポリエステルの品質や生産性に影響が及ぶ。しかしながら、これらの特許文献において開示されている技術は、原料グリコールの回収再使用方法に関する技術の開示であり、該回収グリコールを再使用する製造方法におけるポリエステルの品質安定化のためのポリエステル製造工程における反応条件等の最適化に関しては何ら言及されていない。             The glycol recovered by the above method includes, for example, a case where water generated by the reaction is reused without being completely removed. In the method, the use of the recovered glycol affects, for example, the progress of the esterification reaction, and consequently affects the quality and productivity of the polyester. However, the techniques disclosed in these patent documents are disclosures of techniques relating to a method for recovering and reusing raw glycol, and in a polyester production process for stabilizing the quality of polyester in a production method for reusing the recovered glycol. No mention is made regarding optimization of reaction conditions and the like.

一方、高強力繊維やダイレクトブロー成型ボトル用の原料ポリエステルとしては、高分子量のポリエステルが必要である。該原料ポリエステルは一般に極限粘度が0.45〜0.70のプレポリマーを溶融重縮合法で調製し、該プレポリマーを固相重縮合することにより高分子量のポリエステルが製造されている。該固相重縮合においては、プレポリマーのカルボキシル末端基により重縮合反応速度が大きく変化することが知られている。   On the other hand, as a raw material polyester for high-strength fibers and direct blow molded bottles, a high molecular weight polyester is required. The raw material polyester is generally prepared by preparing a prepolymer having an intrinsic viscosity of 0.45 to 0.70 by a melt polycondensation method, and subjecting the prepolymer to solid phase polycondensation to produce a high molecular weight polyester. In the solid phase polycondensation, it is known that the polycondensation reaction rate varies greatly depending on the carboxyl end group of the prepolymer.

例えば、プレポリマーの総末端基に対するカルボキシル末端基の割合が20〜45当量%として固相重縮合を行う方法が開示されている(特許文献22参照)。
特開平8−188643号公報
For example, a method in which solid-phase polycondensation is performed with a ratio of carboxyl end groups to total end groups of the prepolymer of 20 to 45 equivalent% is disclosed (see Patent Document 22).
Japanese Patent Laid-Open No. 8-188443

また、プレポリマーの末端基の量に応じて固相重縮合時間を特定化する方法が開示されている(特許文献23参照)。
特開平7−90064号公報
Further, a method for specifying the solid phase polycondensation time according to the amount of end groups of the prepolymer is disclosed (see Patent Document 23).
Japanese Patent Laid-Open No. 7-90064

上記した背景に基づき、本発明者等は、重縮合開始前のエステル化反応生成物のカルボキシル末端基をオンラインで連続的に検出し、その検出値に基づいて、カルボキシル末端基とヒドロキシル末端基の比率を調整する方法を提案した(特許文献24参照)。
特願2003−431641号公報
Based on the background described above, the present inventors continuously detect the carboxyl end groups of the esterification reaction product before the start of polycondensation online, and based on the detected values, the carboxyl end groups and the hydroxyl end groups are detected. A method for adjusting the ratio was proposed (see Patent Document 24).
Japanese Patent Application No. 2003-431641

上記方法により高品質のポリエステルを安定して製造できるようになり、該ポリエステル固相重縮合法用のプレポリマーとして用いることにより固相重縮合されたポリエステルの品質が向上できた。しかし、例えば、高強力繊維の紡糸操業性の高度な安定化を図るためには、さらなる品質の安定化が必要である。さらに、経済性の点より、ポリエステルの製造工程で発生するグリコールを再使用するポリエステルの製造方法において、上記品質の安定化を維持した技術確立が嘱望されている。   By the above method, high quality polyester can be stably produced, and the quality of the polyester subjected to solid phase polycondensation can be improved by using it as a prepolymer for the polyester solid phase polycondensation method. However, for example, in order to achieve high stabilization of the spinning operability of high strength fibers, further stabilization of quality is necessary. Furthermore, from the economical point of view, establishment of a technology that maintains the above-mentioned stabilization of quality is desired in a method for producing a polyester in which glycol generated in the polyester production process is reused.

本発明の目的は、簡略化された経済性の高い反応制御方法によりエステル化反応を制御することで、高品質のポリエステルを安定的に製造する方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for stably producing a high-quality polyester by controlling an esterification reaction by a simplified and economical reaction control method.

上記課題を解決するために鋭意検討し、先に提案した近赤外線吸収によるカルボキシル末端基の定量において、測定波長を変更するのみで、ヒドロキシル末端基の定量も可能であり、カルボキシル末端基に加えてヒドロキシル末端基も同時に測定し、該両測定値を用いてエステル化反応を制御することにより、カルボキシル末端基のみの定量値での制御に比べて過応答が抑制できることを見出した。さらに、回収グリコール中の水分量およびエステル化反応槽に供給するカルボン酸およびグリコールよりなるスラリー温度を特定温度範囲内に制御して供給することと上記制御を組み合わせることにより、回収グリコールを再使用する経済性の高いポリエステル製造方法において高品質のポリエステルを安定して製造することができ、上記目的が達成できる。そのために、得られるポリエステルの品質がより安定化でき、該ポリエステルをプレポリマーとして固相重縮合を行うことにより、固相重縮合反応の安定性が向上し、該固相重縮合ポリエステルを用いて高強力ポリエステル繊維を製造する場合の紡糸操業性をより向上することができることを見出して本発明を完成した。
すなわち、本発明は、直接エステル化法によるポリエステルの連続製造方法であって、以下の条件を同時に満たすことを特徴とするポリエステルの製造方法である。
(1)カルボン酸とグリコールとからなるスラリーをスラリー調製槽で調製してエステル化反応槽に連続的に定量供給する過程において、該スラリーの温度を設定値の±4℃以内に制御してエステル化反応槽に供給すること。
(2)最終エステル化反応槽出口のポリエステル低重合体のカルボキシル末端基濃度およびヒドロキシル末端基濃度をオンラインで連続的に検出し、その検出値に基づいてエステル化反応を制御すること。
この場合において、上記ポリエステル製造工程より留出するグリコールを該ポリエステルの製造工程内設けた蒸留塔で、水を主成分とした低沸点留分を分留除去し、蒸留塔底部より取り出される残留分を回収グリコールとして循環再使用することが好ましい。
また、この場合において、上記蒸留塔を少なくとも2基設けて、第1エステル化反応槽から留出するグリコールと第2エステル化反応槽以降で留出するグリコールとを区分して、水を主成分とした低沸点留分を分留除去することが好ましい。
また、この場合において、第1エステル化反応槽よりの留出グリコールの残留分をスラリー調製槽に戻すことが好ましい。
また、この場合において、第2エステル化反応槽よりの留出グリコールの残留分をスラリー調製槽および/または第1エステル化反応槽よりの留出グリコールを分留する蒸留塔に戻すことが好ましい。
また、この場合において、上記グリコールがエチレングリコールであることが好ましい。
また、この場合において、上記分留において、残留分を回収グリコールとしてスラリー調製槽の戻すラインを有する蒸留塔の塔頂圧力を10〜300kPaに制御することが好ましい。
また、この場合において、上記回収グリコール中の水分量をX±2.0質量%(但しXは2以上3以下の数を表す)以内に制御することが好ましい。
また、この場合において、上記分留において、残留分を回収グリコールとしてスラリー調製槽の戻すラインを有する蒸留塔の中段温度を106±3℃に制御することが好ましい。
また、この場合において、上記スラリー調製槽の温度を検出し、該温度が設定値の設定値の±3℃以内になるように該スラリー調製槽に供給されるグリコール温度にフィードバックし制御することが好ましい。
また、この場合において、上記方法で検出したカルボキシル末端基濃度およびヒドロキシル末端基濃度によるフィードバック回路により連続的に上記第2エステル化反応槽以降に供給されるグリコール添加量を変更することで反応制御を行うことにより、該カルボキシル末端基濃度を標準偏差(s)が2.5以下制御することが好ましい。
また、この場合において、前記生成物のカルボキシル末端基濃度およびヒドロキシル末端基濃度の検出が、近赤外分光光度計を用いて行われることが好ましい。
また、本発明は、上記ポリエステル製造方法により得られたポリエステルを固相重縮合することを特徴とするポリエステルの固相重縮合法である。
また、本発明は、上記固相重縮合法で得られたポリエステルを紡糸されてなることを特徴とする高強力ポリエステル繊維である。
In order to solve the above-mentioned problems, we intensively studied, and in the previously proposed quantification of carboxyl end groups by near infrared absorption, it is possible to quantitate hydroxyl end groups only by changing the measurement wavelength. It was also found that by measuring the hydroxyl end groups at the same time and controlling the esterification reaction using both measured values, the overresponse can be suppressed as compared with the control with the quantitative value of only the carboxyl end groups. Furthermore, the recovered glycol is reused by combining the above control with the water content in the recovered glycol and the slurry temperature comprising the carboxylic acid and glycol supplied to the esterification reaction tank being controlled within a specific temperature range. High-quality polyester can be stably produced in a highly economical polyester production method, and the above object can be achieved. For this reason, the quality of the obtained polyester can be further stabilized, and by performing solid phase polycondensation using the polyester as a prepolymer, the stability of the solid phase polycondensation reaction is improved. The present invention has been completed by finding that the spinning operability when producing high-strength polyester fibers can be further improved.
That is, the present invention is a method for producing a polyester characterized in that it is a continuous method for producing a polyester by a direct esterification method and satisfies the following conditions simultaneously.
(1) In the process of preparing a slurry consisting of carboxylic acid and glycol in a slurry preparation tank and continuously feeding it quantitatively to the esterification reaction tank, the temperature of the slurry is controlled within ± 4 ° C. of the set value. Supply to the chemical reaction tank.
(2) The carboxyl end group concentration and the hydroxyl end group concentration of the polyester low polymer at the end of the final esterification reaction tank are continuously detected online, and the esterification reaction is controlled based on the detected values.
In this case, in the distillation tower provided in the polyester production process, the glycol distilled from the polyester production process is fractionally removed from the low-boiling fraction containing water as a main component, and the residue taken out from the bottom of the distillation tower is removed. Is preferably reused as recovered glycol.
In this case, at least two distillation towers are provided, and the glycol distilled from the first esterification reaction tank and the glycol distilled from the second esterification reaction tank are separated, and water is the main component. It is preferable to distill off the low-boiling fraction.
In this case, it is preferable to return the distillate glycol residue from the first esterification reaction tank to the slurry preparation tank.
Moreover, in this case, it is preferable to return the distillate glycol residue from the second esterification reaction tank to the distillation column for fractionating the distillate glycol from the slurry preparation tank and / or the first esterification reaction tank.
In this case, the glycol is preferably ethylene glycol.
Further, in this case, in the fractionation, it is preferable to control the top pressure of the distillation column having a line for returning the slurry preparation tank using the residue as recovered glycol to 10 to 300 kPa.
In this case, the water content in the recovered glycol is preferably controlled within X ± 2.0% by mass (where X represents a number of 2 or more and 3 or less).
In this case, in the fractionation, it is preferable to control the middle temperature of the distillation tower having a line for returning the residue to the recovered glycol as the recovered glycol to 106 ± 3 ° C.
In this case, the temperature of the slurry preparation tank is detected and fed back to the glycol temperature supplied to the slurry preparation tank so that the temperature is within ± 3 ° C. of the set value. preferable.
In this case, the reaction control is performed by continuously changing the glycol addition amount supplied after the second esterification reaction tank by the feedback circuit based on the carboxyl end group concentration and the hydroxyl end group concentration detected by the above method. By carrying out, it is preferable to control the carboxyl end group concentration with a standard deviation (s) of 2.5 or less.
In this case, it is preferable that the carboxyl end group concentration and the hydroxyl end group concentration of the product are detected using a near infrared spectrophotometer.
In addition, the present invention is a solid phase polycondensation method of polyester characterized by solid phase polycondensation of the polyester obtained by the above polyester production method.
The present invention also provides a high-strength polyester fiber obtained by spinning the polyester obtained by the solid phase polycondensation method.

本発明のポリエステル製造方法は、極めて簡略化された経済性の高い反応制御方法により、得られるポリエステルの品質変動を抑制することができる。従って、該ポリエステルをプレポリマーとして用いることにより、固相重縮合反応の安定化ができ、該固相重縮合ポリエステルを用いることにより、高強力繊維の紡糸操業性を向上することができる。また、本発明のポリエステル製造方法は、ポリエステルの製造工程で発生するグリコールを回収し再使用する製造方法に適用しても上記特徴が維持されるのでコストパフォーマンスに優れているという特徴を有する。   The polyester production method of the present invention can suppress the quality fluctuation of the obtained polyester by a highly simplified and highly economical reaction control method. Therefore, the solid phase polycondensation reaction can be stabilized by using the polyester as a prepolymer, and the spinning operability of high strength fibers can be improved by using the solid phase polycondensation polyester. In addition, the polyester production method of the present invention is characterized by excellent cost performance because the above characteristics are maintained even when applied to a production method in which glycol generated in the polyester production process is recovered and reused.

以下、本発明のポリエステルの製造方法の実施形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment of a method for producing a polyester of the present invention will be described.

本発明においては、直接エステル化法によるポリエステルの連続製造方法において、以下の条件を同時に満たすことが重要である。すなわち、直接エステル化法によるポリエステルの連続製造方法において、以下の条件を同時に満たすことが好ましい。
(1)カルボン酸とグリコールとからなるスラリーをスラリー調製槽で調製してエステル化反応槽に連続的に定量供給する過程において、該スラリーの温度を設定値の±4℃以内に制御してエステル化反応槽に供給すること。
(2)最終エステル化反応槽出口のポリエステル低重合体のカルボキシル末端基濃度およびヒドロキシル末端基濃度をオンラインで連続的に検出し、その検出値に基づいてエステル化反応を制御すること。
さらに、上記ポリエステル製造工程より留出するグリコールを該ポリエステルの製造工程内設けた蒸留塔で、水を主成分とした低沸点留分を分留除去し、蒸留塔底部より取り出される残留分を回収グリコールとして循環再使用することがより好ましい。
In the present invention, it is important to satisfy the following conditions simultaneously in the continuous production method of polyester by the direct esterification method. That is, in the continuous production method of polyester by the direct esterification method, it is preferable to satisfy the following conditions simultaneously.
(1) In the process of preparing a slurry consisting of carboxylic acid and glycol in a slurry preparation tank and continuously feeding it quantitatively to the esterification reaction tank, the temperature of the slurry is controlled within ± 4 ° C. of the set value. Supply to the chemical reaction tank.
(2) The carboxyl end group concentration and the hydroxyl end group concentration of the polyester low polymer at the end of the final esterification reaction tank are continuously detected online, and the esterification reaction is controlled based on the detected values.
Furthermore, in the distillation tower provided in the polyester production process, the low-boiling fraction mainly composed of water is fractionated and removed to recover the residue taken out from the bottom of the distillation tower. It is more preferable to recycle as glycol.

直接エステル化法はエステル交換法に比べ経済性の点で有利である。また、連続式重縮合法は回分式重縮合法に比して品質の均一性や経済性において有利である。   The direct esterification method is advantageous in terms of economy as compared with the transesterification method. The continuous polycondensation method is advantageous in terms of quality uniformity and economy as compared to the batch polycondensation method.

本発明においては、エステル化および重縮合工程の反応器の個数やサイズおよび各工程の製造条件等は限定なく適宜選択できる。   In the present invention, the number and size of the reactors in the esterification and polycondensation steps, the production conditions in each step, and the like can be appropriately selected without limitation.

例えば、テレフタル酸1モルに対して1.02〜2.0モル、好ましくは1.03〜1.95モルのエチレングリコ−ルが含まれたスラリ−を調製し、これをエステル化反応工程に連続的に供給する。エステル化反応は、1〜3個のエステル化反応槽を直列に連結した多段式装置を用い反応によって生成した水を精留塔で系外に除去しながら実施する。第1段目のエステル化反応の温度は240〜270℃、好ましくは245〜265℃、圧力は常圧〜0.29MPa、好ましくは0.005〜0.19MPaである。最終段目のエステル化反応の温度は通常250〜290℃好ましくは255〜275℃であり、圧力は通常0〜0.15MPa、好ましくは0〜0.13MPaである。3段階以上で実施する場合には、中間段階のエステル化反応の反応条件は、上記第1段目の反応条件と最終段目の反応条件の間の条件である。これらのエステル化反応の反応率の上昇は、それぞれの段階で滑らかに分配されることが好ましい。最終的にはエステル化反応率は90%以上、好ましくは93%以上に達することが望ましい。これらのエステル化反応により分子量500〜2000程度の低次縮合物が得られる。引き続き重縮合反応槽に移送し重縮合を行う。該重縮合工程の反応槽数も限定されない。一般には初期重縮合、中期重縮合および後期重縮合の3段階方式が取られている。重縮合反応条件は、第1段階目の重縮合の反応温度は250〜290℃、好ましくは260〜280℃であり、圧力は0.065〜0.0026MPa、好ましくは200〜20Torrで、最終段階の重縮合反応の温度は265〜300℃、好ましくは275〜295℃であり、圧力は0.0013〜0.000013MPa、好ましくは0.00065〜0.000065MPaである。3段階以上で実施する場合には、中間段階の重縮合反応の反応条件は、上記第1段目の反応条件と最終段目の反応条件の間の条件である。これらの重縮合反応工程の各々において到達される極限粘度の上昇の度合は滑らかに分配されることが好ましい。   For example, a slurry containing 1.02 to 2.0 moles, preferably 1.03 to 1.95 moles of ethylene glycol per mole of terephthalic acid is prepared and used in the esterification reaction step. Supply continuously. The esterification reaction is carried out using a multistage apparatus in which 1 to 3 esterification reaction tanks are connected in series while removing water generated by the reaction from the system with a rectification column. The temperature of the esterification reaction in the first stage is 240 to 270 ° C., preferably 245 to 265 ° C., and the pressure is normal pressure to 0.29 MPa, preferably 0.005 to 0.19 MPa. The temperature of the esterification reaction at the final stage is usually 250 to 290 ° C, preferably 255 to 275 ° C, and the pressure is usually 0 to 0.15 MPa, preferably 0 to 0.13 MPa. When carried out in three or more stages, the reaction conditions for the esterification reaction in the intermediate stage are conditions between the reaction conditions for the first stage and the reaction conditions for the final stage. The increase in the reaction rate of these esterification reactions is preferably distributed smoothly at each stage. Ultimately, it is desirable that the esterification reaction rate reaches 90% or more, preferably 93% or more. A low-order condensate having a molecular weight of about 500 to 2000 is obtained by these esterification reactions. Subsequently, it is transferred to a polycondensation reaction tank to carry out polycondensation. The number of reaction tanks in the polycondensation step is not limited. In general, a three-stage system of initial polycondensation, intermediate polycondensation and late polycondensation is employed. As for the polycondensation reaction conditions, the reaction temperature of the first stage polycondensation is 250 to 290 ° C., preferably 260 to 280 ° C., and the pressure is 0.065 to 0.0026 MPa, preferably 200 to 20 Torr. The temperature of the polycondensation reaction is 265 to 300 ° C., preferably 275 to 295 ° C., and the pressure is 0.0013 to 0.000013 MPa, preferably 0.00065 to 0.000065 MPa. When carried out in three or more stages, the reaction conditions for the intermediate stage polycondensation reaction are conditions between the reaction conditions for the first stage and the reaction conditions for the last stage. The degree of increase in intrinsic viscosity achieved in each of these polycondensation reaction steps is preferably distributed smoothly.

本発明における第1の構成要件は、上記したようなポリエステルの製造において、カルボン酸とグリコールとからなるスラリーをスラリー調製槽で調製して該スラリーをエステル化反応槽に連続的に定量供給しポリエステルを連続的に製造する方法において、該スラリーの温度を設定値の±4℃以内に制御してエステル化反応槽に供給することが重要である。該スラリー温度は設定値の±3℃以内に制御するのがより好ましく、±2℃以内に制御するのがさらに好ましい。±1℃以内に制御するのが特に好ましい。±4℃を超えた場合は、エステル化反応の進行の変動が大きくなりポリエステルオリゴマー(以下単にオリゴマーと称することがある)のカルボキシル末端基の変動が大きくなり、後続の重縮合反応の進行や最終製品であるポリエステルの色調や透明性等の品質変動に繋がるので好ましくない。一方、下限は無変動である±0℃が最も好ましいが、コストパフォーマンスの点より、±0.1℃が好ましく、±0.3℃がより好ましい。   In the production of the polyester as described above, the first constituent requirement in the present invention is that a slurry comprising a carboxylic acid and a glycol is prepared in a slurry preparation tank, and the slurry is continuously supplied quantitatively to the esterification reaction tank. In the method of continuously producing the slurry, it is important to control the temperature of the slurry to within ± 4 ° C. of the set value and supply it to the esterification reaction tank. The slurry temperature is more preferably controlled within ± 3 ° C. of the set value, and further preferably controlled within ± 2 ° C. It is particularly preferable to control within ± 1 ° C. When the temperature exceeds ± 4 ° C., the change in the progress of the esterification reaction becomes large, and the change in the carboxyl end group of the polyester oligomer (hereinafter sometimes simply referred to as an oligomer) becomes large. This is not preferable because it leads to quality fluctuations such as color tone and transparency of the product polyester. On the other hand, the lower limit is most preferably ± 0 ° C., which is unchanged, but from the viewpoint of cost performance, ± 0.1 ° C. is preferable, and ± 0.3 ° C. is more preferable.

上記スラリー温度の制御方法は限定されないが、上記スラリー調製槽の温度又はテレフタル酸温度を検出し、該調製槽に供給されるグリコール温度にフィードバックし制御するのが好ましい。また、スラリー温度制御はスラリー調製槽やスラリーの移送ラインに熱交換器を設置して制御してもよい。また、スラリー調製槽に循環ラインを設けてスラリー調製槽中のスラリーを循環させて温度制御の精度向上を図ってもよい。該方法の場合は、循環ラインにも温度制御機能を付加するのが好ましい。以上の方法を単独でおこなってもよいし、複数の方法を組み合わせて行ってもよい。また、スラリー調製槽出口からエステル化反応槽供給するまでの間にスラリー貯留槽を設けてスラリー温度制御の精度を高めてもよい。該方法の場合に、スラリー貯留槽に温度制御機構を付加してもよい。該スラリー貯留槽を設ける方法はスラリー調製槽におけるスラリー調整はバッチ式で実施してもよい。バッチ式スラリー調製法は、スラリー調製における重要工程管理項目であるスラリーのカルボン酸とグリコールとの組成比の管理が容易となるので該管理の制御系を簡略化することができるという利点にも繋がる。また、該方法の場合は、スラリー貯留槽において、上記のカルボン酸とグリコールとの組成比の調整が実施できるので、該組成比の変動抑制に繋げることもできるという利点を有する。該方法においては、スラリー調製を連続法やセミバッチ法で実施してもよい。また、該方法と前者の方法を組み合わせて実施してもよい。   The method for controlling the slurry temperature is not limited, but it is preferable to detect the temperature of the slurry preparation tank or the terephthalic acid temperature and feed back to the glycol temperature supplied to the preparation tank. The slurry temperature control may be controlled by installing a heat exchanger in the slurry preparation tank or slurry transfer line. In addition, a circulation line may be provided in the slurry preparation tank to circulate the slurry in the slurry preparation tank to improve the accuracy of temperature control. In the case of this method, it is preferable to add a temperature control function also to the circulation line. The above methods may be performed alone or a plurality of methods may be combined. Further, a slurry storage tank may be provided between the slurry preparation tank outlet and the esterification reaction tank supply to improve the accuracy of the slurry temperature control. In the case of this method, a temperature control mechanism may be added to the slurry storage tank. As a method of providing the slurry storage tank, the slurry adjustment in the slurry preparation tank may be carried out by a batch method. The batch type slurry preparation method facilitates the management of the composition ratio of the carboxylic acid and the glycol in the slurry, which is an important process management item in slurry preparation, leading to the advantage that the control system for the management can be simplified. . In the case of this method, since the composition ratio between the carboxylic acid and the glycol can be adjusted in the slurry storage tank, there is an advantage that the composition ratio can be suppressed. In this method, slurry preparation may be carried out by a continuous method or a semibatch method. Moreover, you may implement combining this method and the former method.

上記設定値は限定されないが室温から180℃が好ましい。本発明においては、後述のごとくポリエステルの製造工程で発生する回収グリコールがスラリー調製のグリコールの一部と使用するのが好ましい実施態様である。該回収グリコールは加温状態にある。従って、該設定温度は加温状態が好ましく70〜160℃がより好ましい。   Although the said setting value is not limited, Room temperature to 180 degreeC is preferable. In the present invention, as described later, it is a preferred embodiment that the recovered glycol generated in the polyester production process is used with a part of the slurry-prepared glycol. The recovered glycol is in a warm state. Therefore, the set temperature is preferably a warmed state, and more preferably 70 to 160 ° C.

本発明の方法は上記したスラリー温度という極めて単純で、計測精度が高く、かつ長期運転をしても計測値の信頼性が安定している計測値によりエステル化反応を制御するのでコストパフォーマンスが高く、かつ長期運転においてもその精度が維持される。   The method of the present invention is extremely simple, the above-described slurry temperature, has high measurement accuracy, and has high cost performance because the esterification reaction is controlled by the measurement value with stable measurement value even after long-term operation. And the accuracy is maintained even in long-term operation.

上記温度制御によりポリエステルオリゴマーのカルボキシル末端基濃度の変動が抑制されるのは、上記スラリーがエステル化反応槽に定量供給されることを前提としている。該スラリーの供給量は設定値±3%以内に制御されてなることが好ましい。設定値±2%以内がより好ましく、設定値±1.5%以内がさらに好ましい。設定値±3%を超えた場合は、スラリー温度を上記範囲に制御してもポリエステルオリゴマーのカルボキシル末端基濃度の変動を本発明の好ましい範囲に抑制することが困難になる。一方、下限は無変動である±0%が最も好ましいが、コストパフォーマンスの点より、±0.1%が好ましく、±0.3%がより好ましい。   The temperature control suppresses the fluctuation of the carboxyl end group concentration of the polyester oligomer on the premise that the slurry is supplied in a fixed amount to the esterification reaction tank. The supply amount of the slurry is preferably controlled within a set value ± 3%. The set value is preferably within ± 2%, more preferably within the set value ± 1.5%. When the set value exceeds ± 3%, it is difficult to suppress the variation in the carboxyl end group concentration of the polyester oligomer within the preferable range of the present invention even if the slurry temperature is controlled within the above range. On the other hand, the lower limit is most preferably ± 0%, which is unchanged, but from the viewpoint of cost performance, ± 0.1% is preferable, and ± 0.3% is more preferable.

該スラリーの供給量の制御方法は限定されない。例えば、流量計を用いて設定流量になるように送液ポンプ回転数を変更する方法、送液ラインの送液ポンプの後に、スラリー調合槽に戻るバイパスラインを設け、送液ポンプの回転数を一定回転とし、送液ラインに設けた流量計の流量が一定になるようにバイパスラインに設けたコントロール弁の開度を調整する方法、スラリー調製槽と第1エステル化反応槽の位置に高低差を設けて、ヘッド圧でスラリーの送液を行い、該送液ラインに設けた流量計の流量が一定になるように送液ラインに設けたコントロール弁の開度調整により行う等が挙げられる。流量計の種類は限定されない。例えば、ローター流量計、ローターピストン流量計、オーバル流量計およびマイクロモーション流量計等が挙げられる。また、第1エステル化反応槽の液面レベルが一定になるように調整してもよい。   The method for controlling the supply amount of the slurry is not limited. For example, a method of changing the feed pump rotation speed so as to achieve a set flow rate using a flow meter, a bypass line returning to the slurry preparation tank is provided after the feed pump of the feed line, and the revolution speed of the feed pump is set. Method of adjusting the opening of the control valve provided in the bypass line so that the flow rate of the flow meter provided in the liquid feed line is constant, and the position of the slurry preparation tank and the first esterification reaction tank For example, and by feeding the slurry with the head pressure and adjusting the opening of a control valve provided in the liquid feed line so that the flow rate of the flow meter provided in the liquid feed line is constant. The type of flow meter is not limited. For example, a rotor flow meter, a rotor piston flow meter, an oval flow meter, a micro motion flow meter, and the like can be given. Moreover, you may adjust so that the liquid level of a 1st esterification reaction tank may become fixed.

前記のスラリー温度の安定化は、上記スラリー流量の安定化にも繋がる。   The stabilization of the slurry temperature also leads to the stabilization of the slurry flow rate.

また、該スラリーの中のカルボン酸とグリコールとのモル比もエステル化反応に影響するので一定範囲に制御することが好ましい。該変動範囲は、前記した公知技術の範囲で十分である。設定値±0.3%以内が好ましい。設定値±0.25%以内がより好ましく、設定値±0.2%以内がさらに好ましい。一方、下限は無変動である±0%が最も好ましいが、コストパフォーマンスの点より、±0.01%が好ましく、±0.02%がより好ましい。   Moreover, since the molar ratio of carboxylic acid and glycol in the slurry also affects the esterification reaction, it is preferably controlled within a certain range. As the variation range, the range of the known technique described above is sufficient. A setting value within ± 0.3% is preferable. A set value within ± 0.25% is more preferable, and a set value within ± 0.2% is even more preferable. On the other hand, the lower limit is most preferably ± 0% which is unchanged, but from the viewpoint of cost performance, ± 0.01% is preferable, and ± 0.02% is more preferable.

上記モル比の調整方法は限定されないが、オンラインで連続計測してスラリー調製槽へのカルボン酸および/またはグリコール供給量を調整する方法が好ましい。計測方法も限定されない。密度計や近赤外線分光光度計で計測する方法が挙げられる。   The method for adjusting the molar ratio is not limited, but a method of continuously measuring online and adjusting the amount of carboxylic acid and / or glycol supplied to the slurry preparation tank is preferable. The measuring method is not limited. The method of measuring with a densitometer or a near-infrared spectrophotometer is mentioned.

本発明における第2の構成要件は、上記したような製造方法において、最終エステル化反応槽出口のポリエステル低重合体のカルボキシル末端基およびヒドロキシル末端基濃度をオンラインで連続的に検出し、その検出値に基づいて、エステル化反応を制御することである。この場合において、上記方法で検出したカルボキシル末端基濃度によるフィードバック回路により連続的に上記第2エステル化反応槽以降に供給されるグリコール添加量を変更することで反応制御を行うことにより、該カルボキシル末端基濃度を標準偏差(s)が2.5以下に制御することが好ましい。該標準偏差(s)は2.3以下がより好ましく、2.0以下がさらに好ましい。該標準偏差(s)が2.5を越えた場合は、後続の重縮合反応の進行や最終製品であるポリエステルのカルボキシル末端基濃度の変動に繋がるので好ましくない。   In the production method as described above, the second constituent requirement in the present invention is to continuously detect the carboxyl end group and hydroxyl end group concentrations of the polyester low polymer at the outlet of the final esterification reaction tank on-line, and detect the detected value. Is to control the esterification reaction. In this case, by performing reaction control by changing the amount of glycol added continuously after the second esterification reaction tank by a feedback circuit based on the carboxyl end group concentration detected by the above method, It is preferable to control the base concentration so that the standard deviation (s) is 2.5 or less. The standard deviation (s) is more preferably 2.3 or less, and further preferably 2.0 or less. When the standard deviation (s) exceeds 2.5, it is not preferable because it leads to the progress of the subsequent polycondensation reaction and the fluctuation of the carboxyl end group concentration of the final polyester.

上記カルボキシル末端基濃度の平均値は限定されない。後続の重縮合反応の進行や最終製品であるポリエステルのカルボキシル末端基濃度等の要求により適宜設定される。例えば、後続の重縮合反応の進行、すなわち重縮合活性に関しては、ポリエステルの製造に用いられる重縮合触媒の種類により最適範囲が異なる。また、最終製品であるポリエステルのカルボキシル末端基濃度の設定に関しても、該ポリエステルの使用用途等により最適範囲が異なる。例えば、後続の固相重縮合の重縮合を考慮した場合は高め設定が、また、ポリエステルの加水分解安定性を要求される分野へ使用する場合は低め設定が好ましい。一般には、100〜1000eq/tonの範囲が好ましい。200〜900eq/tonがより好ましい。   The average value of the carboxyl end group concentration is not limited. It is set as appropriate depending on the progress of the subsequent polycondensation reaction, the carboxyl end group concentration of the final product polyester, and the like. For example, regarding the progress of the subsequent polycondensation reaction, that is, the polycondensation activity, the optimum range varies depending on the type of polycondensation catalyst used in the production of polyester. In addition, regarding the setting of the carboxyl end group concentration of the final polyester, the optimum range varies depending on the intended use of the polyester. For example, a higher setting is preferable when the polycondensation of the subsequent solid phase polycondensation is taken into consideration, and a lower setting is preferable when the hydrolytic stability of the polyester is used in a field where it is required. In general, the range of 100 to 1000 eq / ton is preferable. 200 to 900 eq / ton is more preferable.

この場合において、前記生成物のカルボキシル末端基濃度の検出を近赤外分光光度計を用いて行うことが好ましい。   In this case, it is preferable to detect the carboxyl end group concentration of the product using a near infrared spectrophotometer.

該重縮合開始前におけるオリゴマーのカルボキシル末端基濃度の検出は、オリゴマーが流動している部分、例えば反応缶、配管などにおいて、近赤外分光光度計を用いながら連続的に行うのが好ましい。オンラインで連続的に測定可能な近赤外分光光度計であれば、特に限定されない。例えば、NIRSシステムズ社(ニレコ社)、BRAN LUEBBE社および横河電機社製近赤外オンライン分析計等の市販品を使用してもよいし、本目的のためにシステム化した装置を製作して対応してもよい。   Detection of the carboxyl end group concentration of the oligomer before the start of the polycondensation is preferably carried out continuously using a near-infrared spectrophotometer in a portion where the oligomer is flowing, such as a reaction can or a pipe. There is no particular limitation as long as it is a near-infrared spectrophotometer that can be continuously measured online. For example, commercial products such as NIRS Systems (Nireco), BRAN LUEBBE, and Yokogawa Electric's near-infrared on-line analyzer may be used, or a systemized device for this purpose may be manufactured. May correspond.

本発明方法においては、近赤外分光光度計の検出セルは高温域に設置する必要があり、該対応のための設計が必要である。また、エステル化反応缶間に設置する場合は加圧状態に、エステル化反応缶から初期重縮合缶への移送ラインに設置する場合は、加圧と減圧の両方に耐えるような構造にする必要がある。該対応は設置場所等により適宜実施するのが好ましい。   In the method of the present invention, the detection cell of the near-infrared spectrophotometer needs to be installed in a high temperature region, and a design for the correspondence is necessary. Also, when installing between esterification reaction cans, it must be in a pressurized state, and when installing in the transfer line from the esterification reaction can to the initial polycondensation can, it must be structured to withstand both pressurization and decompression. There is. It is preferable to implement this measure as appropriate depending on the installation location.

本発明においては、上記近赤外分光光度計の測定セルの設置場所はエステル化反応開始より重縮合反応開始直前までの任意の場所に設定すればよい。エステル化反応缶に設定してもよいし、各反応缶の移送ラインに設置してもよい。それぞれの反応缶や移送ラインに直接設置してもよいし、バイパスラインを設けて該バイパスラインに設置してもよい。該バイパスラインに設置する場合の反応缶の内部を検出する場合は、対象とする反応缶に反応内容物が循環する循環ラインを設けて、該循環ラインに設置するのが好ましい。該設置された測定セルはメンテナンスが必要な場合があるので、バイパスラインに設置するのが好ましい。   In the present invention, the installation location of the measurement cell of the near-infrared spectrophotometer may be set at any location from the start of the esterification reaction to just before the start of the polycondensation reaction. You may set to an esterification reaction can and you may install in the transfer line of each reaction can. You may install directly in each reaction can and a transfer line, and you may provide a bypass line and install in this bypass line. When detecting the inside of the reaction can when it is installed in the bypass line, it is preferable to provide a circulation line through which the reaction contents circulate in the target reaction can and install it in the circulation line. Since the installed measurement cell may require maintenance, it is preferably installed in the bypass line.

上記近赤外分光光度計の測定セルは、カルボキシル末端基用とヒドロキシル末端基用の2個を設けてそれぞれ別個に測定してもよいし、1個のセルを用いて測定波長を交互に変更することにより、両末端基濃度を測定してもよい。2個のセルを用いて測定する場合は、同一場所に設置してもよいし、それぞれ別の場所に設置してもよい。また、一個のセルを用いて両末端基濃度を測定する場合においても、複数の場所にセルを設置して、複数の場所の情報を取って制御精度の向上を図ってもよい。   Two near-infrared spectrophotometer measurement cells for the carboxyl end group and hydroxyl end group may be provided for separate measurement, or the measurement wavelength is changed alternately using one cell. By doing so, both terminal group concentrations may be measured. When measuring using two cells, they may be installed in the same place or in different places. Even when the concentration of both terminal groups is measured using a single cell, cells may be installed at a plurality of locations, and information on the plurality of locations may be taken to improve control accuracy.

カルボキシル末端基濃度およびヒドロキシル末端基濃度定量のための近赤外線の測定波長は限定されない。測定個所に対応したモデルオリゴマーを用いて、感度が高く、かつ外乱の少ない波長を調査して適宜設定するのが好ましい。例えば、カルボキシル末端基濃度の場合は、1444nm、ヒドロキシル末端基濃度の場合は2030nmの波長を用いるのが好ましい。また、複数の波長を組み合わせた検量線より算出してもよい。   The measurement wavelength of near infrared rays for determining the carboxyl end group concentration and the hydroxyl end group concentration is not limited. It is preferable to use a model oligomer corresponding to the measurement location and investigate and set the wavelength with high sensitivity and less disturbance. For example, it is preferable to use a wavelength of 1444 nm for the carboxyl end group concentration and 2030 nm for the hydroxyl end group concentration. Moreover, you may calculate from the analytical curve which combined the some wavelength.

上記方法で定量される両末端基濃度の検量線は、上記のモデルオリゴマーを用いて作成するのが好ましい。この場合のモデルオリゴマーのカルボキシル末端基濃度およびヒドロキシル末端基濃度はNMR法により測定した値を用いるのが好ましい。   The calibration curve for the concentration of both end groups determined by the above method is preferably prepared using the above model oligomer. In this case, it is preferable to use values measured by the NMR method for the carboxyl end group concentration and the hydroxyl end group concentration of the model oligomer.

本発明においては、上記方法でオリゴマーのカルボキシル末端基濃度およびヒドロキシル末端基濃度をリアルタイムで連続的に検出し、あらかじめコンピュータに組み込んだプログラムより演算し、ポリエステルの製造条件を制御することにより得られるポリエステルの品質の安定化を図る。   In the present invention, the polyester obtained by continuously detecting the carboxyl end group concentration and the hydroxyl end group concentration of the oligomer in real time by the above-mentioned method, calculating from a program previously incorporated in a computer, and controlling the production conditions of the polyester To stabilize the quality of

該反応制御方法は限定されないが、例えば、上記検出情報により、フィードバック回路により、エステル化反応工程に供給するジオール添加量を変更する方法が好ましい実施態様である。同一場所で両末端基濃度を測定する場合は、カルボキシル末端基濃度とヒドロキシル末端基濃度はほぼ反比例の変動挙動を示すが、該方法においても先に提案したカルボキシル末端基濃度を検出して反応を制御する方法に比べて過応答が抑制されることにより、反応制御の精度が向上し、得られるポリエステルの品質変動が小さくなるという利点を有する。2ヶ所以上の情報を得る方法では、さらにきめの細かい制御に繋げることができるので、制御精度をより向上することができる。   Although the reaction control method is not limited, for example, a method of changing the amount of diol added to the esterification reaction step by a feedback circuit based on the detection information is a preferred embodiment. When measuring the concentrations of both end groups at the same location, the carboxyl end group concentration and the hydroxyl end group concentration show an inversely proportional fluctuation behavior, but this method also detects the carboxyl end group concentration previously proposed to react. Since the over-response is suppressed as compared with the control method, there is an advantage that the accuracy of reaction control is improved and the quality fluctuation of the obtained polyester is reduced. In the method of obtaining information at two or more locations, it is possible to lead to finer control, so that the control accuracy can be further improved.

該反応制御方法は限定されないが、例えば、上記検出情報により、フィードバック回路により、エステル化反応工程に供給するジオール添加量を変更する方法が好ましい実施態様である。該方法は、前述した従来公知のエステル化反応温度を制御する方法等に比べ、応答速度が速く、かつ精度の高い制御を行うことが可能である。勿論、該エステル化反応温度等の制御と組み合わせて実施しても構わない。   Although the reaction control method is not limited, for example, a method of changing the amount of diol added to the esterification reaction step by a feedback circuit based on the detection information is a preferred embodiment. This method has a higher response speed and can be controlled with higher accuracy than the above-described conventional methods for controlling the esterification reaction temperature. Of course, you may implement in combination with control of this esterification reaction temperature.

例えば反応缶温度が変動しないように、できるだけ反応缶に近い温度に調整したグリコールを添加するのが好ましい。該方法により反応温度変動によるエステル化反応の変動を抑制することができる。また、グリコール添加量が一定範囲以上を超えるとエステル化反応槽の温度を調整する方法をとってもよい。該方法における温度調整をするエステル化反応槽は限定されないが、第1エステル化反応槽の温度を制御するのが好ましい。   For example, it is preferable to add glycol adjusted to a temperature as close as possible to the reactor so that the reactor temperature does not fluctuate. By this method, fluctuations in the esterification reaction due to fluctuations in the reaction temperature can be suppressed. Moreover, when the addition amount of glycol exceeds a certain range or more, a method of adjusting the temperature of the esterification reaction tank may be taken. Although the esterification reaction tank which adjusts the temperature in this method is not limited, it is preferable to control the temperature of the first esterification reaction tank.

本発明においては、上記のポリエステル製造工程より留出するグリコールを該ポリエステルの製造工程内設けた蒸留塔で、水を主成分とした低沸点留分を分留除去し、蒸留塔底部より取り出される残留分を循環再使用することが好ましい。該対応によりポリエステルの製造コストの低減を図ることができる。   In the present invention, the low-boiling fraction containing water as a main component is fractionated and removed from the bottom of the distillation column using a distillation column in which the glycol distilled from the polyester production step is provided in the polyester production step. The residue is preferably recycled and reused. This measure can reduce the production cost of the polyester.

上記のグリコールの分留方法は限定されないが、上記蒸留塔を少なくとも2基設けて、第1エステル化反応槽から留出するグリコールと第2エステル化反応槽以降で留出するグリコールとを区分して、水を主成分とした低沸点留分を分留除去し、第1エステル化反応槽よりの留出グリコールの残留分をスラリー調製槽に戻し、第2エステル化反応槽以降の反応槽よりの留出グリコールの残留分を第1エステル化反応槽より留出分を分留する蒸留塔の中段および/またはスラリー調製槽に供給することが好ましい。   The method for fractionating the glycol is not limited, but at least two distillation towers are provided to classify the glycol distilled from the first esterification reaction tank and the glycol distilled after the second esterification reaction tank. Then, the low-boiling fraction containing water as a main component is removed by fractional distillation, the distillate glycol residue from the first esterification reaction tank is returned to the slurry preparation tank, and from the reaction tank after the second esterification reaction tank It is preferable to supply the residue of the distillate glycol from the first esterification reaction tank to the middle stage of the distillation column for fractionating the distillate and / or the slurry preparation tank.

一般にポリエステル製造方法におけるエステル化反応は2個以上の反応槽で行う多段反応方式で実施されることが多い。該方法においては、エステル化反応槽から留出するグリコールおよび該グリコールに含まれる水分量は後段になるに従い少なくなる。また、重縮合工程で発生するグリコールは水分含有量がさらに少なくなる。特に、第1エステル化反応槽からグリコールはポリエステルの製造工程で発生するグリコールの約70%以上を占めることが多く、かつ水分量も圧倒的に多い。従って、第1エステル化反応槽よりから留出グリコールと第2エステル化反応槽以降で留出するグリコールとは区分してそれぞれ別個の蒸留塔で分留した方が蒸留塔の設備投資や、分留のランニングコストの低減に繋げられるので経済的に有利である。該蒸留塔の塔数は限定されないが2基が好ましい。3基以上でも構わない。また、上記区分をすることなく留出グリコールの全量を1基の蒸留塔で分留しても構わない。   In general, the esterification reaction in a polyester production method is often carried out in a multistage reaction system in which two or more reaction vessels are used. In this method, the glycol distilled from the esterification reaction tank and the amount of water contained in the glycol decrease as the latter stage. In addition, the glycol generated in the polycondensation step has a lower water content. In particular, the glycol from the first esterification reaction tank often occupies about 70% or more of the glycol generated in the polyester production process, and the amount of water is overwhelmingly large. Therefore, it is better to separate the distillate glycol from the first esterification reaction tank and the glycol distillate after the second esterification reaction tank and perform fractional distillation in separate distillation towers. This is economically advantageous because it leads to a reduction in the running cost of the distillate. The number of the distillation tower is not limited, but two is preferable. Three or more groups may be used. Moreover, you may fractionally fractionate the whole amount of distillate glycol with one distillation column, without carrying out the said division.

上記の好ましい実施態様である2基以上の蒸留塔で分割分留する場合は、第1エステル化反応槽よりの留出グリコールは水を主体とした低沸点留分を分留除去した残留分をスラリー調製槽に戻して再使用するのが好ましい(以下、スラリー調製槽に戻して再使用するグリコールを回収グリコールと称する)。一方、第2エステル化反応槽以降の反応槽より留出するグリコールは水を主体とした低沸点留分を分留除去した残留分をスラリー調製槽に戻して再使用してもよいし、第1エステル化反応槽の留出グリコールを分留する蒸留塔に供給して第1エステル化反応槽からの留出グリコールの残留分と合わせて再分留をしてスラリー調製槽の戻してもよい。また、両者を併用してもよい。特に、第2エステル化反応槽以降の反応槽より留出するグリコールは水を主体とした低沸点留分を分留除去した残留分の全量を第1エステル化反応槽の留出グリコールを分留する蒸留塔に供給して第1エステル化反応槽からの留出グリコールの残留分と合わせて再分留してスラリー調製槽に戻す方法は、分留の精度が向上することができる。さらに、後述する回収グリコール中の水分量の制御が一箇所になり、制御が簡略化されるという2重の効奏が発揮される。   In the case of fractional distillation in two or more distillation towers according to the above preferred embodiment, the distillate glycol from the first esterification reaction tank is obtained by fractionating and removing the low boiling fraction mainly composed of water. It is preferable to return to the slurry preparation tank and reuse it (hereinafter, glycol to be returned to the slurry preparation tank and reused is referred to as recovered glycol). On the other hand, the glycol distilled from the reaction tank after the second esterification reaction tank may be reused by returning the residue obtained by fractional removal of the low-boiling fraction mainly composed of water to the slurry preparation tank, The distillate glycol in the 1 esterification reaction tank may be supplied to a distillation column for fractional distillation and may be re-distilled together with the residual distillate glycol from the first esterification reaction tank to return the slurry preparation tank. . Moreover, you may use both together. In particular, the glycol distilled from the reaction tank after the second esterification reaction tank is fractionated from the distillate glycol of the first esterification reaction tank with the total amount of the residue obtained by fractionating and removing the low-boiling fraction mainly composed of water. The method of supplying to the distillation column and re-distilling together with the residue of the glycol distilled from the first esterification reaction tank and returning it to the slurry preparation tank can improve the precision of the fractionation. Furthermore, a double effect that the control of the amount of water in the recovered glycol, which will be described later, becomes one place and the control is simplified is exhibited.

上記方法に用いられる蒸留塔の性能は限定されないが、8〜18段が好ましい。9〜15段がより好ましい。泡鐘カラムおよび充填カラムのどちらでもよい。蒸留塔を複数設けて実施する場合は、全蒸留塔を同じ性能のものを用いてもよいし、それぞれの性能を変えてもよい。第2エステル化反応槽以降の留出分の分留物を第1エステル化反応槽の留出分の分留用蒸留塔に供給し再分留する場合は第1エステル化反応槽に設置する蒸留塔より第2エステル化反応槽に設置する蒸留塔は段数を低く   The performance of the distillation column used in the above method is not limited, but 8 to 18 stages are preferable. 9 to 15 stages are more preferable. Either a bubble column or a packed column may be used. In the case where a plurality of distillation towers are provided and used, all distillation towers having the same performance may be used, or the respective performances may be changed. When the fraction from the second esterification reaction tank is fed to the distillation tower for fractionation from the first esterification reaction tank and re-fractionated, distillation is installed in the first esterification reaction tank. The distillation column installed in the second esterification reactor from the column has a lower number of stages.

上記方法により回収される回収グリコール中にはエステル化工程で発生する水が含まれる。該水分量はポリエステルの製造において、例えばエステル化反応の進行に影響し、結果としてポリエステルの品質や生産性に影響が及ぶ。従って、該水分量を制御しないと高品質のポリエステルを安定して生産することができない。該課題を回避する方法としては、上記の蒸留塔の性能を高めて実質的に水分が含まれないグリコールを得る方法がある。該方法は、ポリエステルの反応や品質を安定化させる点では有効であるが、高性能の蒸留塔が必要となり経済性の点で不利となる。一方、水分量が高くなるとグリコールの回収の経済性は向上するが、ポリエステルの品質の安定化に関しては不利になる。該回収グリコール中の水分量はX±2.0質量%(但しXは2以上3以下の数を表す)以内%に制御することが好ましい。X±1.5質量%(但しXは2以上3以下の数を表す)以内がより好ましく、X±1.0質量%(但しXは2以上3以下の数を表す)以内がさらに好ましい。一方、変動範囲の下限は無変動である±0%が最も好ましいが、コストパフォーマンスの点より、±0.1質量%が好ましく、±0.3質量%がより好ましい。該方法で実施することは、上記した水分量によるエステル化反応への影響の安定化や回収コストの低減に加えて、該回収グリコール中の水分によりカルボン酸とグリコールよりなるスラリーの流動性が向上し、エステル化反応の安定化に繋がり、結果としてポリエステルの品質の安定化に繋がるという効果が発現される。すなわち、ポリエステルの製造を新規グリコールのみで製造あるいは、回収グリコールの水分量を実質的に無水状態にして回収して製造する場合に比べて、回収グリコール中の水分によりスラリーの流動性が向上し、該スラリーのエステル化反応槽への供給精度が向上し工程や品質の安定化に繋げることができる。また、スラリー調製時のグリコール使用量を低くしてもスラリーの供給安定性が確保できるのでスラリー中のグリコール量比を下げてとも安定生産が可能となり経済的に有利となる。   The recovered glycol recovered by the above method contains water generated in the esterification step. In the production of polyester, the amount of water affects, for example, the progress of the esterification reaction, and consequently affects the quality and productivity of the polyester. Accordingly, high quality polyester cannot be stably produced unless the moisture content is controlled. As a method for avoiding this problem, there is a method for improving the performance of the above-mentioned distillation column to obtain a glycol substantially free of moisture. This method is effective in stabilizing the reaction and quality of the polyester, but it requires a high-performance distillation column and is disadvantageous in terms of economy. On the other hand, the higher the water content, the better the economics of glycol recovery, but this is disadvantageous in terms of stabilizing the quality of the polyester. The amount of water in the recovered glycol is preferably controlled within X ± 2.0% by mass (where X represents a number of 2 or more and 3 or less). Within X ± 1.5% by mass (where X represents a number of 2 or more and 3 or less) is more preferable, and within X ± 1.0% by mass (where X represents a number of 2 or more and 3 or less) is more preferable. On the other hand, the lower limit of the fluctuation range is most preferably ± 0%, which is unchanged, but from the viewpoint of cost performance, ± 0.1% by mass is preferable, and ± 0.3% by mass is more preferable. By implementing this method, in addition to stabilizing the influence of the water content on the esterification reaction and reducing the recovery cost, the fluidity of the slurry composed of carboxylic acid and glycol is improved by the water in the recovered glycol. In addition, the esterification reaction is stabilized, and as a result, the effect that the quality of the polyester is stabilized is exhibited. In other words, compared to the case where the production of polyester is produced only with a new glycol, or the water content of the recovered glycol is recovered and manufactured in a substantially anhydrous state, the fluidity of the slurry is improved by the water in the recovered glycol, The supply accuracy of the slurry to the esterification reaction tank can be improved, and the process and quality can be stabilized. Further, since the supply stability of the slurry can be ensured even if the amount of glycol used during slurry preparation is reduced, stable production is possible even if the ratio of the amount of glycol in the slurry is lowered, which is economically advantageous.

上記の回収グリコール中の水分量を上記範囲にする方法は限定されないが、蒸留塔の圧力および温度の制御を行い、蒸留塔底部より取り出される分留の残留分中の水分量を制御するのが好ましい。   The method for setting the amount of water in the recovered glycol to the above range is not limited, but the pressure and temperature of the distillation column are controlled to control the amount of water in the residue of the fraction taken from the bottom of the distillation column. preferable.

蒸留塔の圧力は限定されないが、該蒸留塔に供給されるグリコールの発生源であるエステル化反応槽の圧力設定と連動して設定するのが好ましい。該エステル化反応槽の圧力との連動および蒸留効率と蒸留に要するエネルギーとのバランス等を総合的なパフォーマンスより微加圧状態で実施するのが好ましい。   The pressure in the distillation column is not limited, but it is preferably set in conjunction with the pressure setting in the esterification reaction tank which is a generation source of glycol supplied to the distillation column. It is preferable to carry out the interlocking with the pressure of the esterification reaction tank and the balance between the distillation efficiency and the energy required for distillation in a slightly pressurized state from the overall performance.

上記のエステル化反応槽の圧力設定と連動して設定する方法においては、蒸留塔は塔頂圧力を10〜300kPa(ゲージ圧)に保つことが好ましい。全蒸留塔を該圧力範囲で制御してもよい。20〜250kPa(ゲージ圧)がより好ましく、80〜200kPa(ゲージ圧)がさらに好ましい。10kPa(ゲージ圧)未満では、大気圧変動による圧力変動の影響を受け、蒸留塔の温度管理精度の低下に繋がる。また、大気圧の変動によりエステル化反応槽の圧力が変化しエステル化反応の変動増大に繋がるので好ましくない。一方、300kPa(ゲージ圧)を超えた場合は、分留精度の低下に繋がる。また、該塔頂圧力でエステル化反応槽の圧力調整をする方法においては、エステル化反応工程におけるジエチレングリコールの副生が増大に繋がるので好ましくない。さらに、エステル化反応槽の圧力の増大により、圧力変動によるエステル化反応に対する影響度が大きくなるためにエステル化反応の変動が増大するので好ましくない。   In the method of setting in conjunction with the pressure setting of the esterification reaction tank, the distillation tower preferably keeps the top pressure at 10 to 300 kPa (gauge pressure). The entire distillation column may be controlled within the pressure range. 20-250 kPa (gauge pressure) is more preferable, and 80-200 kPa (gauge pressure) is more preferable. If it is less than 10 kPa (gauge pressure), it will be influenced by the pressure fluctuation by atmospheric pressure fluctuation, and will lead to the fall of the temperature management precision of a distillation column. Moreover, since the pressure of an esterification reaction tank changes with the fluctuation | variation of atmospheric pressure and it leads to the fluctuation | variation increase of esterification reaction, it is unpreferable. On the other hand, when it exceeds 300 kPa (gauge pressure), it leads to the fall of fractionation precision. Further, in the method of adjusting the pressure in the esterification reaction tank with the tower top pressure, by-product of diethylene glycol in the esterification reaction step is increased, which is not preferable. Furthermore, an increase in the pressure of the esterification reaction tank increases the degree of influence on the esterification reaction due to the pressure fluctuation, and therefore the fluctuation of the esterification reaction increases.

上記の蒸留塔の塔頂圧力の制御方法は限定されない。例えば、蒸留塔のベント配管に調圧弁を設置し、該調圧弁で調整する方法や該ベント配管を水封し、該水封の液面あるいは水封部分の配管の位置変更で調整する方法などが挙げられる。   The method for controlling the top pressure of the distillation column is not limited. For example, a pressure regulating valve is installed in the vent pipe of a distillation column, and the method of adjusting with the pressure regulating valve, the method of adjusting the vent pipe with water, and adjusting by changing the position of the liquid surface of the water seal or the pipe of the water sealed portion, etc. Is mentioned.

本発明は、グリコールとしてエチレングリコールを用いたポリエステルの製造方法に適用するのが好ましい。該グリコールとしてエチレングリコールを用いる場合は、上記分留において、残留分を回収グリコールとしてスラリー調製槽の戻すラインを有する蒸留塔の中段温度を106±3℃に制御することが好ましい。該制御は上記の圧力制御と連動して実施することが好ましい。一般に蒸留塔の制御は蒸留塔の塔頂温度で管理されるが、本発明の分留においては、該塔頂温度で管理して、蒸留塔の底部より排出される残留分中の水分量に制御するには、極めて範囲の狭い温度制御をする必要がある。一方、塔底部の温度で管理した場合は、塔頂温度が成り行き任せとなり、塔頂より排出される水を主体とした低沸点留分中のエチレングリコール量の変動が大きくなる。
一般に、該低沸点留分は廃棄処分されるので該低沸点留分中のエチレングリコール量の変動が大きくなると廃液の処理負荷の変動に繋がり、環境負荷が増大するので好ましくない。蒸留塔中段の温度管理をすることにより、上記課題のバランスが取れる。なお、中段温度とは、蒸留塔の棚段のほぼ中央部を意味している。すなわち、棚段数が奇数段の場合は中央の棚段部に、偶数の場合は、2分割した各分割部の中央側の棚段のいずれかの部分の温度を指す。該温度範囲は106±2℃がより好ましい。該温度が103℃未満では、残留分中の水分量が上記範囲より多くなるので好ましくない。一方、109℃を超えた場合は、残留分中の水分量が上記範囲より少なくなり、かつ低沸点留分中のエチレングリコール量が増大し、該低沸点留分を廃液処理する場合の負荷が増大するので好ましくない。
The present invention is preferably applied to a method for producing a polyester using ethylene glycol as the glycol. In the case of using ethylene glycol as the glycol, it is preferable to control the middle temperature of the distillation column having a line for returning the residue as recovered glycol and returning the slurry preparation tank to 106 ± 3 ° C. in the fractionation. The control is preferably performed in conjunction with the pressure control described above. In general, the control of the distillation column is controlled by the top temperature of the distillation column, but in the fractionation of the present invention, the amount of water in the residue discharged from the bottom of the distillation column is controlled by controlling the top temperature. In order to control, it is necessary to control the temperature in a very narrow range. On the other hand, when the temperature is controlled by the temperature at the bottom of the column, the temperature at the top of the column is determined and the variation in the amount of ethylene glycol in the low-boiling fraction mainly composed of water discharged from the column increases.
In general, since the low boiling fraction is discarded, an increase in the amount of ethylene glycol in the low boiling fraction is not preferable because it leads to a change in the treatment load of the waste liquid and the environmental load increases. The above problems can be balanced by controlling the temperature of the middle stage of the distillation column. In addition, the middle stage temperature means a substantially central part of the shelf of the distillation column. That is, when the number of shelves is an odd number, the temperature is at the center shelf, and when the number is even, it indicates the temperature of one of the shelves on the center side of each of the divided parts. The temperature range is more preferably 106 ± 2 ° C. If the temperature is less than 103 ° C., the amount of water in the residue is more than the above range, which is not preferable. On the other hand, when the temperature exceeds 109 ° C., the amount of water in the residue is less than the above range, and the amount of ethylene glycol in the low-boiling fraction is increased. Since it increases, it is not preferable.

本発明においては、上記蒸留塔の性能を高めて回収エチレングリコール中の水分量を1質量%以下として、該回収エチレングリコールに水を添加して上記水分量範囲に調整しても構わない。また、蒸留塔底部より排出される残留分中の水分量を、例えば、近赤外分光光度計を用いてオンラインで計測して回収エチレングリコール中の水分量の制御精度を向上させる方法を採用してもよい。   In the present invention, the performance of the distillation column may be improved so that the water content in the recovered ethylene glycol is 1% by mass or less, and water may be added to the recovered ethylene glycol to adjust the water content range. In addition, the moisture content in the residue discharged from the bottom of the distillation column is measured online using, for example, a near-infrared spectrophotometer to improve the control accuracy of the moisture content in recovered ethylene glycol. May be.

残留分を回収グリコールとしてスラリー調製槽の戻すラインを有しない蒸留塔の場合、例えば、蒸留塔を2基として、第2エステル化反応槽以降の留出分を処理する蒸留塔の残留分を第1エステル化反応槽の留出分を処理する蒸留塔に供給し、第1エステル化反応槽より留出するグリコールと併せて再分留して回収グリコールとする場合は、第2エステル化反応槽以降の留出分を処理する蒸留塔については、上記温度管理の適用は任意であり、回収の収率や消費エネルギーがベストになる条件を考慮して設定するのが好ましい。該方法で実施する場合は、第2エステル化反応槽以降の留出分の残留物を第1エステル化反応槽の留出分を処理する蒸留塔の中段部分供給するのが好ましい。該方法により効率的な再分留が可能となる。一方、該2基の蒸留塔を用いて分留する方法において、両方の蒸留塔の残留分を回収グリコールとして戻して再使用する方法においては、両方の蒸留塔を上記温度範囲で管理することが好ましい。   In the case of a distillation column that does not have a line for returning the residue to the slurry preparation tank using the recovered glycol, for example, two distillation towers are used, and the residue of the distillation tower that processes the distillate after the second esterification reaction tank is the second. When the distillate from the 1 esterification reaction tank is supplied to a distillation column to be treated and re-distilled together with the glycol distilled from the first esterification reaction tank to obtain recovered glycol, the second esterification reaction tank For the distillation column for treating the subsequent distillate, the application of the above temperature control is optional, and it is preferable to set in consideration of the conditions for the best recovery yield and energy consumption. In the case of carrying out by this method, it is preferable to supply the middle part of the distillation column for treating the distillate in the first esterification reaction tank as the residue from the second esterification reaction tank. This method enables efficient re-fractionation. On the other hand, in the method of fractionating using the two distillation columns, in the method of reusing the residue of both distillation columns as recovered glycol and reusing them, both distillation columns can be controlled within the above temperature range. preferable.

上記のグリコール回収方法においては、エステル化反応槽からの留出物の低沸点留分の分留除去は、留出物自体が有する熱により連続的に行うことが好適である。このことにより、運転経費の節減と設備の簡略化をより高めることができる。必要に応じて、配管の加熱や熱交換により補助加熱してもよい。一方、重縮合反応槽からの留出物は、湿式コンデンサーで冷却凝縮して回収されるので、加熱して蒸留塔に供給することが必要となる。
また、エステル化反応槽より留出するグリコールの場合は、該グリコールに含まれる固形分は融点が低く、エステル化反応工程で反応系に溶解、反応してポリエステルに取り込まれるので除去する必要はない。ただし、蒸留塔の底部より排出される残留分の温度が低くなると該固形分が固化し、該残留分の送液ライン詰まりが起こるので、該残留分の温度は160以上に保つのが好ましい。また、該残留分の一部を蒸留塔の中段部分に循環させることが好ましい。該循環量は残留分の30〜75質量%が好ましい。循環に用いるポンプはリバース形とノンリバース形のどちらでもよいが、リバース形が好ましい。
In the above-described glycol recovery method, it is preferable that fraction removal of the low-boiling fraction of the distillate from the esterification reaction tank is continuously performed by the heat of the distillate itself. This can further reduce operating costs and simplify equipment. If necessary, auxiliary heating may be performed by heating the pipe or heat exchange. On the other hand, the distillate from the polycondensation reaction tank is recovered by cooling and condensing in a wet condenser, so it is necessary to heat it and supply it to the distillation column.
Further, in the case of glycol distilled from the esterification reaction tank, the solid content contained in the glycol has a low melting point and is dissolved in the reaction system in the esterification reaction step and reacted and taken into the polyester, so it is not necessary to remove it. . However, when the temperature of the residue discharged from the bottom of the distillation column is lowered, the solid content is solidified and the liquid feed line is clogged. Therefore, the temperature of the residue is preferably maintained at 160 or higher. Moreover, it is preferable to circulate a part of the residue to the middle part of the distillation column. The circulation amount is preferably 30 to 75% by mass of the residual amount. The pump used for circulation may be either a reverse type or a non-reverse type, but the reverse type is preferred.

一方、重縮合反応槽より留出する留分に含有される固形分は融点が高く、回収グリコールに含有されてポリエステル製造工程に循環されるとポリエステル製造工程でポリエステルに反応せずに異物の発生に繋がる場合があるので好ましくない。従って、該固形分を回収グリコールに混入させない方策を取り入れるのが好ましい。該方策は限定されないが湿式コンデンサーで冷却凝縮して回収された凝縮液中の固形分を除去し蒸留塔に供給するのが好ましい。該固形分の除去方法も限定されない。例えば、濾過、遠心分離あるいは自然沈降等およびこれらを組み合わせた方法で実施するのが好ましい。   On the other hand, the solid content contained in the fraction distilled from the polycondensation reaction tank has a high melting point, and if it is contained in recovered glycol and recycled to the polyester production process, it does not react with the polyester in the polyester production process and generates foreign matter. It is not preferable because it may lead to. Therefore, it is preferable to take measures to prevent the solid content from being mixed into the recovered glycol. Although this method is not limited, it is preferable to remove the solid content in the condensate recovered by cooling and condensing with a wet condenser and supplying it to the distillation column. The method for removing the solid content is not limited. For example, it is preferable to carry out by filtration, centrifugal separation, natural sedimentation or the like and a combination thereof.

上記方法で回収された回収グリコールの再使用方法は限定されない。グリコール貯槽に蓄え、再使用するのが好ましい。蒸留塔下部の体積を大きくしてこの部分に貯留をしてもよい。また、回収グリコールを直接スラリー調製槽に供給してもよい。   The method for reusing the recovered glycol recovered by the above method is not limited. It is preferably stored in a glycol storage tank and reused. The volume at the bottom of the distillation column may be increased and stored in this portion. Further, the recovered glycol may be directly supplied to the slurry preparation tank.

本発明においては、スラリー調製に用いられる回収グリコールの使用割合は限定されないが、ポリエステル製造工程で発生するグリコールの全量を使用し、不足分を新規のグリコールで供給する自己バランス方式で実施するのが好ましい。   In the present invention, the ratio of the recovered glycol used for slurry preparation is not limited, but the total amount of glycol generated in the polyester production process is used, and the self-balance method is used to supply the shortage with new glycol. preferable.

本発明においては、上記方法で回収された回収グリコールおよび/または蒸留塔底部より排出される残留分を第2エステル化以降の反応槽に供給するグリコールとして使用してもよい。   In the present invention, the recovered glycol recovered by the above method and / or the residue discharged from the bottom of the distillation column may be used as glycol supplied to the reaction vessel after the second esterification.

本発明においては、得られるポリエステルのカルボキシル末端基濃度の標準偏差(s)が0.3以下であることが好ましい。0.2以下がより好ましい。   In the present invention, the standard deviation (s) of the carboxyl end group concentration of the obtained polyester is preferably 0.3 or less. 0.2 or less is more preferable.

本発明においては上記方法により得られたポリエステルを用いて固相重縮合することが好ましい。さらに、該固相重縮合により得られた高重合度ポリエステルを用いて紡糸する事により、例えば、タイヤコード用原糸、魚網用、フィルター用不織布、安全ベルト等に用いられる高強力繊維を得るのが好ましい。   In the present invention, solid phase polycondensation is preferably performed using the polyester obtained by the above method. Furthermore, by spinning using the high polymerization degree polyester obtained by the solid phase polycondensation, for example, high strength fibers used for tire cord raw yarns, fish nets, filter nonwovens, safety belts and the like can be obtained. Is preferred.

本発明方法により得られたポリエステルは、前述のごとくカルボキシル末端基量の変動が抑制されているので、固相重縮合反応速度が安定化し、得られるポリエステルの品質、特に、極限粘度が安定される。例えば、一定条件で固相重縮合を実施した時のポリエステルの極限粘度の標準偏差(s)が0.0015以下であることが好ましい。   As described above, the polyester obtained by the method of the present invention suppresses fluctuations in the amount of carboxyl end groups, so that the solid-phase polycondensation reaction rate is stabilized, and the quality of the obtained polyester, particularly the intrinsic viscosity, is stabilized. . For example, the standard deviation (s) of the intrinsic viscosity of the polyester when solid phase polycondensation is carried out under certain conditions is preferably 0.0015 or less.

本発明で使用されるポリエステルはジカルボン酸及びジオールから合成されるポリマーであって、フィルム、繊維、ボトル等の成型品として用いることが可能であれば特に限定されるものではない。特に、高強力繊維用に用いる固相重縮合ポリエステル用のプレポリマーの製造に適用するのが好ましい。   The polyester used in the present invention is a polymer synthesized from a dicarboxylic acid and a diol, and is not particularly limited as long as it can be used as a molded product such as a film, fiber, or bottle. In particular, it is preferably applied to the production of a prepolymer for solid phase polycondensation polyester used for high strength fibers.

このようなポリエステルとして具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボシキレート、ポリエチレン−1,2−ビス(2−クロロフォノキシ)エタン4,4′−ジカルボキシレート、ポリプロピレンテレフタレートなどが挙げられる。本発明は、なかでも汎用的に用いられているポリエチレンテレフタレートまたは主としてポリエチレンテレフタレートの繰り返し単位からなるポリエステル共重合体の製造において好適である。   Specific examples of such polyester include polyethylene terephthalate, polytetramethylene terephthalate, polycyclohexylene dimethylene terephthalate, polyethylene-2,6-naphthalene dicarboxylate, polyethylene-1,2-bis (2-chlorophenoxy). Examples include ethane 4,4'-dicarboxylate, polypropylene terephthalate, and the like. Especially this invention is suitable in manufacture of the polyester copolymer which consists of the repeating unit of the polyethylene terephthalate generally used or the polyethylene terephthalate mainly used.

上記のポリエステルを得るために用いるジカルボン酸としては、芳香族、脂肪族及び脂環族のジカルボン酸であれば特に制限はない。具体的には、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、4,4`一ジフェニルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸等が挙げられる。   The dicarboxylic acid used for obtaining the polyester is not particularly limited as long as it is an aromatic, aliphatic, or alicyclic dicarboxylic acid. Specifically, terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid, aromatic dicarboxylic acid such as 4,4-diphenyldicarboxylic acid, aliphatic dicarboxylic acid such as adipic acid and sebacic acid, and alicyclic such as cyclohexanedicarboxylic acid And dicarboxylic acid.

本発明で用いるジオールは特に制限はない。例えばエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。   The diol used in the present invention is not particularly limited. For example, ethylene glycol, propanediol, butanediol, neopentyl glycol, hexamethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol and the like can be mentioned.

また、必要に応じて5−スルホイソフタル酸、4−スルホナフタレン−2,7−ジカルボン酸等のアルカリ金属塩、2−スルホ−1,4−ブタンジオール、2,5−ジメチル−3−スルホ−2,5−ヘキサンジオール等のスルホン酸金属塩を含有するジカルボン酸、グリコールを使用してもよい。   If necessary, alkali metal salts such as 5-sulfoisophthalic acid and 4-sulfonaphthalene-2,7-dicarboxylic acid, 2-sulfo-1,4-butanediol, 2,5-dimethyl-3-sulfo- Dicarboxylic acid or glycol containing a sulfonic acid metal salt such as 2,5-hexanediol may be used.

本発明の重縮合反応では公知の重縮合触媒が使用される。例えば、リチウム、ナトリウム、カルシウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、亜鉛、アルミニウム、チタン、コバルト、ゲルマニウム、錫、鉛、アンチモン、砒素、セリウム、ホウ素、カドミウム、マンガン等の金属及びこれら金属を含む金属化合物が挙げられる。なかでも、アンチモン、ゲルマニウム、チタンおよびアルミニウム系の重縮合触媒の使用が好ましい。   In the polycondensation reaction of the present invention, a known polycondensation catalyst is used. For example, metals such as lithium, sodium, calcium, cesium, magnesium, calcium, barium, strontium, zinc, aluminum, titanium, cobalt, germanium, tin, lead, antimony, arsenic, cerium, boron, cadmium, manganese, and these metals The metal compound containing is mentioned. Among these, the use of antimony, germanium, titanium and aluminum based polycondensation catalysts is preferred.

このようにして得られる本発明のポリエステル樹脂は品位が安定しているだけでなく、固相重合工程の安定化も期待できる。   The polyester resin of the present invention thus obtained is not only stable in quality, but also can be expected to stabilize the solid phase polymerization process.

本発明を、以下の実施例を用いて具体的に説明する。なお、これらの実施例は本発明を例示するものであり、限定されるものではない。また、下記の実施例中の極限粘度、オリゴマーカルボキシル末端基濃度、ヒドロキシル末端基濃度及びポリマーカルボキシル末端基濃度は下記の方法により測定した。   The present invention will be specifically described with reference to the following examples. In addition, these Examples illustrate this invention and are not limited. Further, the intrinsic viscosity, oligomer carboxyl end group concentration, hydroxyl end group concentration and polymer carboxyl end group concentration in the following Examples were measured by the following methods.

(1)極限粘度
試料をフェノール/テトラクロロエタン(重量比6/4)50mlに溶解する。この溶液を40mlウベローデ粘度管に取り、30℃の恒温槽中で落下秒数を計測して極限粘度(IV)を算出した。
(1) Intrinsic viscosity The sample is dissolved in 50 ml of phenol / tetrachloroethane (weight ratio 6/4). This solution was taken in a 40 ml Ubbelohde viscosity tube, and the intrinsic viscosity (IV) was calculated by measuring the number of seconds dropped in a constant temperature bath at 30 ° C.

(2)オリゴマーカルボキシル末端基濃度
オリゴマーを乾燥に呈すことなくハンディーミル(粉砕器)にて粉砕した。試料1.00gを精秤し、ピリジン20mlを加えた。沸石を数粒加え、15分間煮沸還流し溶解させた。煮沸還流後直ちに、10mlの純水を添加し、室温まで放冷した。フェノールフタレインを指示薬としてN/10−NaOHで滴定した。試料を入れずにブランクも同じ作業を行う。なお、オリゴマーがピリジンに溶解しない場合は、ベンジルアルコール中で行った。下記式に従って、AVo(eq/ton)を算出する。
AVo=(A−B)×0.1×f×1000/W
(A=滴定数(ml),B=ブランクの滴定数(ml),f=N/10−NaOHのファクター,W=試料の重さ(g))
(2) Oligomer carboxyl end group concentration The oligomer was pulverized with a handy mill (pulverizer) without exhibiting drying. A sample of 1.00 g was precisely weighed and 20 ml of pyridine was added. Several grains of zeolite were added and dissolved by boiling for 15 minutes. Immediately after boiling and refluxing, 10 ml of pure water was added and allowed to cool to room temperature. Titration with N / 10-NaOH was performed using phenolphthalein as an indicator. Do the same for the blank without the sample. When the oligomer did not dissolve in pyridine, the reaction was carried out in benzyl alcohol. AVo (eq / ton) is calculated according to the following equation.
AVo = (A−B) × 0.1 × f × 1000 / W
(A = drop constant (ml), B = blank drop constant (ml), f = factor N / 10-NaOH, W = weight of sample (g))

(3)オリゴマーのヒドロキシル末端基濃度
試料9mgを試料管に入れ、CDCl+HFIP−d2(1+1)0.3mlを加えて溶解。CDCl 0.3mlwokuwae,saranipirizin−d5 30maikurolを添加して、よく混ぜたのち、遠心分離を行い、可溶分のH-NMRスペクトルを500MHzの装置を用いて測定した。
(3) Hydroxyl end group concentration of oligomer 9 mg of a sample was placed in a sample tube, and 0.3 ml of CDCl 3 + HFIP-d2 (1 + 1) was added and dissolved. CDCl 3 0.3 ml wokuwae, saranipirizin-d5 30 Maikrol was added and mixed well, followed by centrifugation, and the soluble H-NMR spectrum was measured using a 500 MHz apparatus.

(4)ポリマー酸価
試料15mgをヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)/CDCl=1/1混合溶媒0.13mlに溶解し、CDCl 0.52mlで希釈し、さらに0.2Mトリエチルアミン溶液(HFIP/CDCl 1/9)を22μl添加した溶液を用いて、500MHzのH−NMR測定をして定量した。該定量を3回測定してその平均値を用いた。
(4) Polymer acid value 15 mg of a sample was dissolved in 0.13 ml of a hexafluoroisopropanol (HFIP) / CDCl 3 = 1/1 mixed solvent, diluted with 0.52 ml of CDCl 3 , and further 0.2 M triethylamine solution (HFIP / CDCl 3 1/9) was added and 22 μl of the solution was used for quantitative determination by H-NMR measurement at 500 MHz. The quantitative value was measured three times and the average value was used.

(実施例1)
エチレングリコール及びテレフタル酸をモル比が1.7となるようにスラリー調製槽に連続的に供給した。該スラリーはスラリー調整槽90±2℃になるようにグリコール温度を制御した。スラリー調製槽の温度制御は連続的にスラリー調製槽温度と該調製槽に供給するグリコール温度を監視しながら、フィードバック回路により連続的にグリコール添加温度を熱交換器を用いて変更するとともに、スラリー調製槽にも温度調整機能を付け、該スラリー調製槽内スラリー温度が一定になるように制御をした。
そのスラリーと三酸化アンチモンをエステル反応槽へ連続的に供給し、255℃で連続的に第1エステル化反応を行った。続いて第2エステル化反応槽にて第2エステル化反応を260℃で行い、さらに第3エステル化反応缶に供給し、平均滞留時間0.5時間で260℃で反応させてオリゴマーを得た。スラリー流量の変動率は設定値の±1.5%以内に制御した。該スラリー流量はロータリーピストン流量計を用いて送液ポンプの回転数を変えて調整した。また、エチレングリコール及びテレフタル酸をモル比は、±0.25%以内に制御した。該モル比の調整は、近赤外線分光光度計を用いてスラリーのテレフタル酸量を計測して、スラリー調製槽に供給するエチレングリコール量を調整することにより行った。また、第1エステル化反応槽の温度は±1.3%以内に制御した。また、第1エステル化反応槽の液面レベルの変動は±0.2%以内であった。エステル化反応槽の圧力は、エチレングリコールを回収する蒸留塔の塔頂圧力制御により行った。そのオリゴマーを重縮合反応槽に連続供給しながら該移送ラインにバイパスラインを設け、該バイパスラインに設置した近赤外分光光度計を用いてオリゴマーのカルボキシル末端基濃度およびヒドロキシル末端基濃度をそれぞれ波長1444および2030nmで交互に測定し、その測定値に基づき重縮合反応工程に供給するオリゴマーのカルボキシル末端基濃度量が一定となるようにエチレングリコールをフィードバック回路により自動的に計算された量を第2エステル化反応槽に添加することでエステル化反応制御を行った。該エチレングリコールは新規エチレングリコールを用いて行った。該グリコールは175±2℃に調整し供給した。
Example 1
Ethylene glycol and terephthalic acid were continuously supplied to the slurry preparation tank so that the molar ratio was 1.7. The glycol temperature was controlled so that the slurry had a slurry adjustment tank of 90 ± 2 ° C. The temperature control of the slurry preparation tank continuously monitors the slurry preparation tank temperature and the glycol temperature supplied to the preparation tank, while continuously changing the glycol addition temperature using a heat exchanger by a feedback circuit, and preparing the slurry The tank was also provided with a temperature adjustment function, and the slurry temperature in the slurry preparation tank was controlled to be constant.
The slurry and antimony trioxide were continuously supplied to the ester reaction tank, and the first esterification reaction was continuously performed at 255 ° C. Subsequently, the second esterification reaction was performed at 260 ° C. in the second esterification reaction tank, and further supplied to the third esterification reaction can, and reacted at 260 ° C. with an average residence time of 0.5 hours to obtain an oligomer. . The variation rate of the slurry flow rate was controlled within ± 1.5% of the set value. The slurry flow rate was adjusted by changing the rotation speed of the liquid feed pump using a rotary piston flow meter. The molar ratio of ethylene glycol and terephthalic acid was controlled within ± 0.25%. The molar ratio was adjusted by measuring the amount of terephthalic acid in the slurry using a near-infrared spectrophotometer and adjusting the amount of ethylene glycol supplied to the slurry preparation tank. The temperature of the first esterification reaction tank was controlled within ± 1.3%. Moreover, the fluctuation | variation of the liquid level of the 1st esterification reaction tank was less than +/- 0.2%. The pressure in the esterification reaction tank was controlled by controlling the pressure at the top of the distillation column for recovering ethylene glycol. While the oligomer is continuously supplied to the polycondensation reaction tank, a bypass line is provided in the transfer line, and the carboxyl end group concentration and the hydroxyl end group concentration of the oligomer are set to wavelengths using a near-infrared spectrophotometer installed in the bypass line. The amount of ethylene glycol automatically calculated by the feedback circuit so that the amount of carboxyl end group concentration of the oligomer supplied to the polycondensation reaction step is constant based on the measured value alternately at 1444 and 2030 nm The esterification reaction was controlled by adding it to the esterification reaction tank. The ethylene glycol was obtained using a novel ethylene glycol. The glycol was supplied after adjusting to 175 ± 2 ° C.

上記ポリエステル製造工程におけるエチレングリコールの流れを図1に示す。
スラリー調合槽2へ供給される新規エチレングリコールと回収エチレングリコールは質量比で0.4:0.6である。
The flow of ethylene glycol in the polyester production process is shown in FIG.
The new ethylene glycol and recovered ethylene glycol supplied to the slurry blending tank 2 are in a mass ratio of 0.4: 0.6.

第1エステル化反応槽3より留出する留出分は段数が15段の泡鐘タイプの蒸留塔9に、第2エステル化反応槽4および重縮合反応槽6〜8より留出する留分は段数が15段の泡鐘タイプの蒸留塔10に供給され水を主体として低沸点留分を除去する。3基の重縮合反応槽6〜8よりから留出する留出分は減圧系で発生するため各反応槽に設置された湿式コンデンサーで凝縮させてエチレングリコール凝縮液貯槽16〜18に供給された後に蒸留塔10に供給される。該供給液は熱交換器22で蒸留のための熱量が供給される。この時、湿式コンデンサーに噴霧されるエチレングリコール液の温度の上昇を抑えるために冷却器19〜21で冷却し湿式コンデンサーに供給される。この凝縮液は各湿式コンデンサーで凝縮された凝縮液自体の自己循環で実施されるが、必要に応じて新規エチレングリコールを供給してもよい。また、上記凝縮液はエチレングリコール凝縮液貯槽16〜18に設置した金網で固形分を分離して蒸留塔10に供給した。両蒸留塔ともに、底部より排出される残留分の一部をそれぞれの蒸留塔の中間部に循環させた。該循環液の温度は168℃近辺で安定していた。該循環により蒸留塔底部より排出される残留液(本実施例の場合は回収エチレングリコール)の送液ラインの詰まりは発生しなかった。該循環を取り止めると回収エチレングリコール中に含まれる固形分の析出が起こり、該送液ラインの詰まりが発生することがあった。両蒸留塔共に7段目に設置した温度検出器で検出した温度が106±2℃になるよう制御した。得られた残留分はエチレングリコール貯層15に供給される。得られた回収エチレングリコール中の水分量は3±0.5質量%に制御されていた。なお、エステル化反応槽3〜5からの留出分に関しては、蒸留に必要な熱は留出分自体が有する熱量で足りるので加熱の必要はない。なお、蒸留塔9および10の塔頂圧力を100kPa±2%以内(ゲージ圧)に制御した。該圧力は蒸留塔ベント配管に設置した調圧弁で制御した。   The distillate distilling from the first esterification reaction tank 3 is the distillate distilling from the second esterification reaction tank 4 and the polycondensation reaction tanks 6 to 8 into the bubble-bell type distillation column 9 having 15 stages. Is supplied to a bubble-bell type distillation column 10 having 15 stages and removes low-boiling fractions mainly composed of water. Since the distillate distilled from the three polycondensation reaction tanks 6 to 8 is generated in a reduced pressure system, it is condensed by a wet condenser installed in each reaction tank and supplied to the ethylene glycol condensate storage tanks 16 to 18. It is supplied to the distillation column 10 later. The feed liquid is supplied with heat for distillation by the heat exchanger 22. At this time, in order to suppress the temperature rise of the ethylene glycol liquid sprayed on the wet condenser, it is cooled by the coolers 19 to 21 and supplied to the wet condenser. Although this condensate is carried out by self-circulation of the condensate itself condensed in each wet condenser, new ethylene glycol may be supplied as necessary. In addition, the condensate was separated into solids by a metal mesh installed in the ethylene glycol condensate storage tanks 16 to 18 and supplied to the distillation column 10. In both distillation towers, a part of the residue discharged from the bottom was circulated to the middle part of each distillation tower. The temperature of the circulating liquid was stable at around 168 ° C. The clogging of the liquid feed line of the residual liquid (recovered ethylene glycol in this example) discharged from the bottom of the distillation column by the circulation did not occur. When the circulation was stopped, precipitation of the solid content contained in the recovered ethylene glycol occurred, and the liquid feeding line was sometimes clogged. Both distillation columns were controlled so that the temperature detected by the temperature detector installed in the seventh stage was 106 ± 2 ° C. The obtained residue is supplied to the ethylene glycol reservoir 15. The water content in the obtained recovered ethylene glycol was controlled to 3 ± 0.5% by mass. In addition, about the distillate from the esterification reaction tanks 3-5, since the heat required for distillation is enough for the heat quantity which distillate itself has, heating is not necessary. The top pressures of the distillation columns 9 and 10 were controlled within 100 kPa ± 2% (gauge pressure). The pressure was controlled by a pressure regulating valve installed in the distillation tower vent pipe.

次いで、重縮合反応槽において減圧下で連続的に重縮合反応を行った。生成したポリマーはストランド状にして抜き出し、水冷後にペレット状態にカットした。以上の方法により連続的にペレットを生産し、時間の異なる代表サンプルを採取した。そのサンプルの極限粘度、オリゴマー酸価、ポリマー酸価を測定した。そのサンプル間の平均値および標準偏差(s)を表1に示す。いずれの測定値も良好で安定に推移し、品質変動の小さいポリエステルが得られた。
なお、表1に示した値は、12時間毎にサンプリングした50個のサンプル(25日分)の評価結果である。また、標準偏差(s)は下記式で求めた。
標準偏差(s)={(測定値―平均値)の和/サンプル数(50)}1/2
Subsequently, the polycondensation reaction was continuously performed in a polycondensation reaction tank under reduced pressure. The produced polymer was extracted in the form of a strand and cut into a pellet after cooling with water. Pellets were continuously produced by the above method, and representative samples with different times were collected. The intrinsic viscosity, oligomer acid value, and polymer acid value of the sample were measured. The average value and standard deviation (s) between the samples are shown in Table 1. All the measured values were good and stable, and a polyester with small quality fluctuation was obtained.
The values shown in Table 1 are the evaluation results of 50 samples (for 25 days) sampled every 12 hours. Moreover, the standard deviation (s) was calculated | required by the following formula.
Standard deviation (s) = {(measured value−average value) 2 sum / number of samples (50)} 1/2

Figure 0004935005
Figure 0004935005

(比較例1)
実施例1において、カルボキシル末端基のみを近赤外分光光度計で測定して第2エステル化反応槽に添加するエチレングリコール量を制御するように変更する以外は、実施例1と同様の方法でポリエステル得た。結果を表1に示す。ポリエステルの品質変動が増大した。
(Comparative Example 1)
In Example 1, it is the same method as Example 1 except having changed so that only the carboxyl terminal group may be measured with a near-infrared spectrophotometer and the amount of ethylene glycol added to a 2nd esterification reaction tank may be controlled. Obtained polyester. The results are shown in Table 1. Polyester quality variation increased.

(比較例2)
実施例1において、第1エステル化反応槽に供給するスラリー温度の制御を取りやめる以外は、実施例1同様の方法でポリエステルを得た。スラリー温度は84±10℃であった。結果を表1に示す。ポリエステルの品質変動が増大した。
(Comparative Example 2)
In Example 1, polyester was obtained by the same method as Example 1 except that the control of the slurry temperature supplied to the first esterification reaction tank was canceled. The slurry temperature was 84 ± 10 ° C. The results are shown in Table 1. Polyester quality variation increased.

(比較例3)
実施例1において、第2エステル化反応槽に供給するオリゴマーカルボキシル末端基濃度調整用のエチレングリコールを一定流量で添加したこと以外は、実施例1同様の方法でポリエステルを得た。結果を表1に示す。ポリエステルの品質変動が増大した。
(Comparative Example 3)
In Example 1, polyester was obtained in the same manner as in Example 1 except that ethylene glycol for adjusting the oligomer carboxyl end group concentration to be supplied to the second esterification reaction tank was added at a constant flow rate. The results are shown in Table 1. Polyester quality variation increased.

(比較例4)
実施例1において、蒸留塔9および10の棚段数を7段として、温度検出器の位置を4段目の空間に変更し、該温度を106±5℃で管理するよう変更する以外は、実施例1同様の方法でポリエステルを得た。回収エチレングリコール中の水分量は3±2.2質量%であった。結果を表1に示す。ポリエステルの品質変動が増大した。
(Comparative Example 4)
In Example 1, except that the number of shelves of the distillation columns 9 and 10 is set to 7 and the position of the temperature detector is changed to the fourth space, and the temperature is controlled to be 106 ± 5 ° C. A polyester was obtained in the same manner as in Example 1. The water content in the recovered ethylene glycol was 3 ± 2.2% by mass. The results are shown in Table 1. Polyester quality variation increased.

(比較例5)
比較例1において、第2エステル化反応槽に供給するオリゴマーカルボキシル末端基濃度調整用のエチレングリコールを一定流量で添加したこと以外は、実施例1同様の方法でポリエステルを得た。結果を表1に示す。比較例1よりもさらにポリエステルの品質変動が増大した。
(Comparative Example 5)
In Comparative Example 1, a polyester was obtained in the same manner as in Example 1 except that ethylene glycol for adjusting the oligomer carboxyl end group concentration supplied to the second esterification reaction tank was added at a constant flow rate. The results are shown in Table 1. The quality variation of the polyester further increased as compared with Comparative Example 1.

(比較例6)
比較例において、第2エステル化反応槽に供給するオリゴマーカルボキシル末端基濃度調整用のエチレングリコールを一定流量で添加したこと以外は、実施例1同様の方法でポリエステルを得た。結果を表1に示す。比較例よりもさらにポリエステルの品質変動が増大した。
(Comparative Example 6)
In Comparative Example 2 , a polyester was obtained in the same manner as in Example 1 except that ethylene glycol for adjusting the oligomer carboxyl end group concentration supplied to the second esterification reaction tank was added at a constant flow rate. The results are shown in Table 1. The quality variation of the polyester further increased as compared with Comparative Example 2 .

(実施例2)
実施例1において、蒸留塔10の棚段数を9段として、該蒸留塔10の塔底部より排出される残留分を蒸留塔9の中央部に供給するように変更する以外は、実施例1同様の方法でポリエステルを得た。上記ポリエステル製造工程におけるエチレングリコールの流れを図2に示す。なお、蒸留塔10の5段目の空間の温度は16±2℃で制御した。結果を表1に示す。実施例1と同様にポリエステルの品質変動が抑制されていた。
(Example 2)
Example 1 is the same as Example 1 except that the number of shelves of the distillation column 10 is set to 9 and the residue discharged from the bottom of the distillation column 10 is supplied to the center of the distillation column 9. Polyester was obtained by the method. The flow of ethylene glycol in the polyester production process is shown in FIG. The temperature of the space of the fifth-stage distillation column 10 was controlled at 1 0 6 ± 2 ℃. The results are shown in Table 1. As in Example 1, the quality fluctuation of the polyester was suppressed.

(実施例3)
実施例の方法において、オリゴマーカルボキシル末端基濃度調整用として第2エステル化反応槽に供給するエチレングリコールとして、蒸留塔10の塔底部より排出される回収エチレングリコールの一部を用いるように変更する以外は、実施例1同様の方法でポリエステルを得た。上記ポリエステル製造工程におけるエチレングリコールの流れを図3に示す。結果を表1に示す。ポリエステルの品質変動が実施例2より若干増大するが、高レベルで抑制されていた。
(Example 3)
In the method of Example 2 , it changes so that some ethylene glycol discharged | emitted from the tower bottom part of the distillation tower 10 may be used as ethylene glycol supplied to a 2nd esterification reaction tank for oligomer carboxyl terminal group density | concentration adjustment. Except for the above, polyester was obtained in the same manner as in Example 1. The flow of ethylene glycol in the polyester production process is shown in FIG. The results are shown in Table 1. Polyester quality fluctuations were slightly higher than in Example 2, but were suppressed at a high level.

(実施例4〜6)
実施例1〜3で得られたポリエステル樹脂を固相重合反応槽へ供給し、減圧下67Pa、槽内温度を240℃コントロールした状態で6時間、固相重合反応を実施した。同様の方法で5バッチ反応をおこない、反応終了後に各バッチのレジンをサンプリングして極限粘度測定を実施した。また、得られた固相重縮合ポリエステルを用いてタイヤコード用原糸の紡糸を行った。結果を表2に示す。いずれの実施例もポリエステルの品質変動が抑制されており、紡糸時の糸切れ回数が少なく紡糸操業性に優れていた。
(Examples 4 to 6)
The polyester resins obtained in Examples 1 to 3 were supplied to a solid phase polymerization reaction tank, and a solid phase polymerization reaction was carried out for 6 hours in a state where the pressure in the tank was controlled at 67 Pa under reduced pressure and 240 ° C. Five batch reactions were performed in the same manner, and after completion of the reaction, the resin of each batch was sampled and the intrinsic viscosity was measured. Moreover, the yarn for tire cord was spun using the obtained solid phase polycondensation polyester. The results are shown in Table 2. In all the examples, the quality fluctuation of the polyester was suppressed, the number of yarn breakage during spinning was small, and the spinning operability was excellent.

(比較例7〜12
それぞれ比較例1〜6で得られたポリエステル樹脂を使用した以外は、実施例に準じて固相重合を5バッチ行い、レジンをサンプリングした。また、得られた固相重縮合ポリエステルを用いてタイヤコード用原糸の紡糸を行った。結果を表2に示す。いずれの比較例も実施例に比べてポリエステルの品質変動が大きく、紡糸時の糸切れ回数が多く紡糸操業性が劣っていた。
(Comparative Examples 7 to 12 )
Except for using the polyester resins obtained in Comparative Examples 1 to 6, respectively, 5 batches of solid phase polymerization were performed according to Example 4 , and the resin was sampled. Moreover, the yarn for tire cord was spun using the obtained solid phase polycondensation polyester. The results are shown in Table 2. In all of the comparative examples, the quality variation of the polyester was larger than in the examples, the number of yarn breakage during spinning was large, and the spinning operability was inferior.

Figure 0004935005
Figure 0004935005

本発明のポリエステル製造方法は、極めて簡略化された経済性の高い反応制御方法により、得られるポリエステルの品質変動を抑制することができる。従って、該ポリエステルをプレポリマーとして用いることにより、固相重縮合反応の安定化ができ、該固相重縮合ポリエステルを用いることにより、高強力繊維の紡糸操業性を向上することができる。また、本発明のポリエステル製造方法は、ポリエステルの製造工程で発生するグリコールを回収し再使用する製造方法に適用しても上記特徴が維持されるのでコストパフォーマンスに優れているという特徴を有する。従って、産業界に寄与することが大である。   The polyester production method of the present invention can suppress the quality fluctuation of the obtained polyester by a highly simplified and highly economical reaction control method. Therefore, the solid phase polycondensation reaction can be stabilized by using the polyester as a prepolymer, and the spinning operability of high strength fibers can be improved by using the solid phase polycondensation polyester. In addition, the polyester production method of the present invention is characterized by excellent cost performance because the above characteristics are maintained even when applied to a production method in which glycol generated in the polyester production process is recovered and reused. Therefore, it is important to contribute to the industry.

実施例1におけるポリエステル製造工程のエチレングリコールの流 れ図である。2 is a flow chart of ethylene glycol in a polyester production process in Example 1. FIG. 実施例2におけるポリエステル製造工程のエチレングリコールの流 れ図である。2 is a flow chart of ethylene glycol in a polyester production process in Example 2. FIG. 実施例3におけるポリエステル製造工程のエチレングリコールの流 れ図である。4 is a flowchart of ethylene glycol in a polyester production process in Example 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1:計量タンク
2:スラリー調合槽
3:第1エステル化反応槽
4:第2エステル化反応槽
5:第3エステル化反応槽
6:第1重縮合反応槽
7:第2重縮合反応槽
8:第3重縮合反応槽
9、10:蒸留塔
11〜13:湿式コンデンサー
14:エチレングリコール貯槽
15〜17:エチレングリコール凝縮液貯槽
18〜20:冷却器
21:熱交換器
22〜37:ポンプ
1: Metering tank 2: Slurry preparation tank 3: First esterification reaction tank 4: Second esterification reaction tank 5: Third esterification reaction tank 6: First polycondensation reaction tank 7: Second polycondensation reaction tank 8 : Third polycondensation reaction tank 9, 10: Distillation column 11-13: Wet condenser 14: Ethylene glycol storage tank 15-17: Ethylene glycol condensate storage tank 18-20: Cooler 21: Heat exchanger 22-37: Pump

Claims (11)

芳香族ジカルボン酸とグリコールをスラリー調製槽にて混合しスラリーとなし、該スラリーをエステル化反応槽に定量供給してエステル化反応を行い、得られたポリエステル低重合体を続いて重縮合反応槽に供給して重縮合することによりポリエステルを連続製造する方法において、
ポリエステル製造工程より留出するグリコールから、該ポリエステルの製造工程内に設けた蒸留塔で、水を主成分とした低沸点留分を分留除去し、蒸留塔底部より取り出される残留分を回収グリコールとして循環再使用し、
上記グリコールがエチレングリコールであり、
上記分留において、残留分を回収グリコールとしてスラリー調製槽に戻すラインを有する蒸留塔の中段温度を106±3℃に制御し、
以下の条件を同時に満たすことを特徴とするポリエステルの製造方法。
(1)カルボン酸とグリコールとからなるスラリーをスラリー調製槽で調製してエステル化反応槽に連続的に供給する過程において、該スラリーの温度を設定値の±4℃以内に制御してエステル化反応槽に供給すること。
(2)最終エステル化反応槽出口のポリエステル低重合体のカルボキシル末端基濃度およびヒドロキシル末端基濃度をオンラインで連続的に検出し、その検出値に基づいて、フィードバック回路により、エステル化反応工程に供給するグリコール添加量を変更することでエステル化反応を制御すること。
Aromatic dicarboxylic acid and glycol are mixed in a slurry preparation tank to form a slurry, and the slurry is quantitatively supplied to an esterification reaction tank to carry out an esterification reaction, and the resulting polyester low polymer is subsequently polycondensation reaction tank. In the method of continuously producing polyester by supplying to the polycondensation,
From the glycol distilled from the polyester manufacturing process, the low-boiling fraction mainly composed of water is removed by distillation in the distillation tower provided in the polyester manufacturing process, and the residual glycol taken out from the bottom of the distillation tower is recovered. As a circular reuse
The glycol is ethylene glycol,
In the fractionation, the middle stage temperature of the distillation column having a line for returning the residue to the slurry preparation tank as recovered glycol is controlled to 106 ± 3 ° C.,
The manufacturing method of polyester characterized by satisfying the following conditions simultaneously.
(1) In the process of preparing a slurry composed of carboxylic acid and glycol in a slurry preparation tank and continuously supplying the slurry to the esterification reaction tank, the temperature of the slurry is controlled within ± 4 ° C. of the set value to perform esterification Supply to the reaction vessel.
(2) The carboxyl end group concentration and hydroxyl end group concentration of the polyester low polymer at the end of the final esterification reaction tank are continuously detected online, and supplied to the esterification reaction step by a feedback circuit based on the detected values. The esterification reaction is controlled by changing the amount of glycol added .
上記蒸留塔を少なくとも2基設けて、第1エステル化反応槽から留出するグリコールと第2エステル化反応槽以降で留出するグリコールとを区分して、水を主成分とした低沸点留分を分留除去することを特徴とする請求項記載のポリエステル製造方法。 A low-boiling fraction comprising water as a main component by providing at least two distillation columns and separating a glycol distilled from the first esterification reaction tank and a glycol distilled after the second esterification reaction tank polyester production process according to claim 1, wherein the fractionation removing. 第1エステル化反応槽よりの留出グリコールの残留分をスラリー調製槽に戻すことを特徴とする請求項またはに記載のポリエステルの製造方法。 The method for producing a polyester according to claim 1 or 2 , wherein a residue of the distilled glycol from the first esterification reaction tank is returned to the slurry preparation tank. 第2エステル化反応槽よりの留出グリコールの残留分をスラリー調製槽および/または第1エステル化反応槽よりの留出グリコールを分留する蒸留塔に戻すことを特徴とする請求項のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。 Claims 1 to 3, wherein the returning the remainder of the distillate glycol from the second esterification reaction tank to a distillation tower for fractionating the slurry preparation tank and / or distillate glycol from the first esterification reaction tank The manufacturing method of polyester in any one of. 上記回収グリコール中の水分量をX±2.0質量%(但しXは2以上3以下の数を表す)以内に制御することを特徴とする請求項のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。 The water content in the recovered glycol X ± 2.0 wt% (where X is a number from 2 to 3) of the polyester according to any one of claims 1 to 3, characterized in that control within Production method. 上記分留において、蒸留塔の塔頂圧力を10〜300kPaに制御することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。 The method for producing a polyester according to any one of claims 1 to 5 , wherein in the fractionation, the top pressure of the distillation column is controlled to 10 to 300 kPa. 上記スラリー調製槽の温度を検出し、該温度が設定値の±4℃以内になるように該スラリー調製槽に供給されるグリコール温度にフィードバックし制御することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。 Detects the temperature of the slurry preparation tank, the temperature of claims 1-6, characterized in that the feedback glycolic temperature supplied to the slurry preparation tank controlled to be within ± 4 ° C. of setpoint The manufacturing method of polyester in any one. 上記方法で検出したカルボキシル末端基濃度およびヒドロキシル末端基濃度によるフィードバック回路により連続的に上記第2エステル化反応槽以降に供給されるグリコール添加量を変更することで反応制御を行うことにより、該カルボキシル末端基濃度を標準偏差(s)が2.5以下に制御することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。 By performing reaction control by changing the amount of glycol added continuously after the second esterification reaction tank by a feedback circuit based on the carboxyl end group concentration and hydroxyl end group concentration detected by the above method, The method for producing a polyester according to any one of claims 1 to 7, wherein the terminal group concentration is controlled so that the standard deviation (s) is 2.5 or less. 前記生成物のカルボキシル末端基濃度およびヒドロキシル末端基濃度の検出が、近赤外分光光度計を用いて行われることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。 The method for producing a polyester according to any one of claims 1 to 8 , wherein the carboxyl end group concentration and the hydroxyl end group concentration of the product are detected using a near-infrared spectrophotometer. 請求項1〜9のいずれかに記載のポリエステル製造方法により得られたポリエステルを固相重縮合することを特徴とするポリエステルの固相重縮合法。 Solid phase polycondensation of the polyester of the polyester obtained by the polyester production method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the solid phase polycondensation. 請求項10に記載の固相重縮合法で得られたポリエステルを紡糸されてなることを特徴とする高強力ポリエステル繊維。 A high strength polyester fiber obtained by spinning the polyester obtained by the solid phase polycondensation method according to claim 10 .
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