JP6060728B2 - Polyester manufacturing method - Google Patents

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本発明は、ポリエステルの製造方法に関する。具体的には、反応槽へのスラリー等の液状成分の供給に際して発生しやすい運転面、品質面、設備面の問題を防止できるポリエステルの製造方法に関する。
The present invention relates to a method for producing polyester. Specifically, the present invention relates to a method for producing polyester that can prevent problems of operation, quality, and equipment that are likely to occur when liquid components such as slurry are supplied to a reaction tank.

ポリエチレンテレフタレートに代表されるポリエステルは、ジカルボン酸及び/又はそのエステル形成性誘導体とジオールとを原料として、必要に応じてエステル化触媒(及び/又はエステル交換触媒)や重縮合触媒を添加して、反応により生成する水やアルコール、或いは原料であるジオールの一部を留出させながら、低重合反応物(以下、「オリゴマー」と記す)を得、その後、重縮合反応により主に原料であるジオールの一部と水を留出させながら、目的生成物であるポリエステルを得る方法により製造されている。   Polyester represented by polyethylene terephthalate is a dicarboxylic acid and / or its ester-forming derivative and a diol as raw materials, and if necessary, an esterification catalyst (and / or a transesterification catalyst) or a polycondensation catalyst is added, While distilling water or alcohol produced by the reaction or a part of the raw material diol, a low polymerization reaction product (hereinafter referred to as “oligomer”) is obtained, and then a polycondensation reaction is mainly used as the raw material diol. A polyester is obtained as a target product while distilling a part of water and water.

特に、エステル形成性誘導体を経ることなく、原料であるジカルボン酸とジオールとから最終製品を得られる「直接エステル化法」が、広く用いられるようになって以来、常温で固体のジカルボン酸を液体のジオールと混合して、固液混合物(以下、「スラリー」と記す)を反応槽(エステル化反応槽及び/又は重縮合反応槽、以下まとめて「反応槽」と記す)に供給する方法が一般化している。   In particular, since the “direct esterification method” in which the final product can be obtained from the raw material dicarboxylic acid and diol without going through an ester-forming derivative has become widely used, liquid solid dicarboxylic acid at room temperature A method of supplying a solid-liquid mixture (hereinafter referred to as “slurry”) to a reaction vessel (esterification reaction vessel and / or polycondensation reaction vessel, hereinafter collectively referred to as “reaction vessel”). Generalized.

また製品や製造方法の多様化に伴って、エステル化反応槽の液面を低下させた状態で運転を行ったり、原料混合物だけでなく、触媒、助触媒や安定剤、微粒子、顔料、染料等の助剤類をジオールや水等に溶解又は分散させた液状成分を反応槽に供給したりする運転条件が用いられることも多くなっている。
このような液状成分を、単純に反応槽の気相部に供給した場合、供給された液状成分が飛散して反応槽の内壁面に付着することがあり、この付着物による反応槽内壁面の腐食や、反応槽からの移送配管やその途中にあるフィルター、ストレーナー等の閉塞、あるいは付着物の最終製品への混入などの恐れがある。
Also, with diversification of products and manufacturing methods, operation is performed with the liquid level of the esterification reaction tank lowered, and not only raw material mixtures but also catalysts, promoters and stabilizers, fine particles, pigments, dyes, etc. In many cases, an operating condition is used in which a liquid component in which auxiliaries are dissolved or dispersed in diol or water is supplied to a reaction tank.
When such a liquid component is simply supplied to the gas phase part of the reaction tank, the supplied liquid component may scatter and adhere to the inner wall surface of the reaction tank. There is a risk of corrosion, clogging of transfer pipes from the reaction tank, filters, strainers, etc. in the middle, or contamination of the adhered product into the final product.

これらの問題点を回避しつつ、スラリーを始めとするこれらの液状成分をポリエステル製造用の反応槽に供給する方法としては、例えば以下のような方法が知られている。
(1)反応槽の中部〜下部から液相部(オリゴマー)に直接添加する方法(例えば特許文献1の図3、特許文献2の図1〜3)
(2)反応槽外部にオリゴマーを循環させる配管を設け、その配管中の液相部(オリゴマー)に添加する方法(例えば特許文献3)
As a method for supplying these liquid components including a slurry to a reaction vessel for polyester production while avoiding these problems, for example, the following methods are known.
(1) A method of directly adding from the middle to the lower part of the reaction tank to the liquid phase part (oligomer) (for example, FIG. 3 of Patent Document 1 and FIGS. 1 to 3 of Patent Document 2)
(2) A method of providing a pipe for circulating the oligomer outside the reaction tank and adding it to the liquid phase part (oligomer) in the pipe (for example, Patent Document 3)

特開平5−320328号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-320328 特開2005−097634号公報JP 2005-097634 A 米国特許3927982号公報US Pat. No. 3,927,982

しかしながら、特許文献1〜3等で従前知られた方法では、温度が低いスラリーをオリゴマーに供給するので、オリゴマーが固化して、スラリー液を供給する配管やノズル等が閉塞を起こしやすいという問題があった。
このため、ポリエステルの製造に際して、反応系に液状成分を安定して供給する方法が広く望まれていた。
However, in the methods conventionally known in Patent Documents 1 to 3 and the like, a slurry having a low temperature is supplied to the oligomer, so that the oligomer is solidified, and there is a problem that a pipe or nozzle for supplying the slurry liquid is likely to be clogged. there were.
For this reason, a method for stably supplying a liquid component to a reaction system has been widely desired in the production of polyester.

本発明の課題は、ポリエステルの製造方法において、エステル化工程及び/又は重縮合工程に用いる反応槽に液状成分を供給する際、該液状成分を供給する配管やノズルが閉塞を起こすことなく、かつこの液状成分が反応槽の内壁面に接触することにより発生する運転面、品質面、設備面の問題を防止できる製造方法を備えたポリエステルの製造装置を提供することである。
The problem of the present invention is that, in the polyester production method, when supplying the liquid component to the reaction vessel used in the esterification step and / or the polycondensation step, the pipe and nozzle for supplying the liquid component do not clog, and An object of the present invention is to provide a polyester production apparatus equipped with a production method capable of preventing problems in operation, quality and equipment caused by the liquid component coming into contact with the inner wall surface of a reaction tank.

本発明の要旨は次の通りである。
[1] エステル化工程及び重縮合工程を含むポリエステルの製造方法であって、これらの工程において用いられる少なくとも一つの反応槽(以下、エステル化工程におけるエステル化反応槽及び重縮合工程における重縮合反応槽をまとめて「反応槽」と記す)に、
カルボン酸成分とジオールからなるスラリーを供給するに際して、前記スラリー該反応槽内に挿入されたノズルを経由して、該ノズルの挿入部の長さを該反応槽内の反応混合物の液面高さに応じ変更して該反応槽内の気相部分に供給し、供給するスラリーの線速度は、0.1m/秒以上10m/秒以下であり、かつ該反応槽の内壁面に接触させることなく反応槽内の反応混合物に添加することを特徴とするポリエステルの製造方法。
[2] 前記スラリーがエステル化工程及び/又は重縮合工程に用いる触媒成分を含むことを特徴とする[1]に記載のポリエステルの製造方法。
] 前記ジカルボン酸成分がテレフタル酸成分を含むことを特徴とする[1]又は[2]に記載のポリエステルの製造方法。
] 前記ジカルボン酸成分が脂環式ジカルボン酸成分を含むことを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。
] 前記ジカルボン酸成分が脂肪族ジカルボン酸成分を含むことを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。
] 前記脂肪族ジカルボン酸成分がコハク酸成分を含むことを特徴とする[]に記載のポリエステルの製造方法。
] 前記ジオールがエチレングリコールを含むことを特徴とする[]〜[]のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。
] 前記ジオールが1,4−ブタンジオールを含むことを特徴とする[]〜[]のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。
] 前記液状成分がリン化合物を含むことを特徴とする[]〜[]のいずれかに記載のポリエステルの製造方法。
10] 前記リン化合物が正リン酸及び/又はエチルアシッドホスフェートであることを特徴とする[]に記載のポリエステルの製造方法。
The gist of the present invention is as follows.
[1] A method for producing polyester comprising an esterification step and a polycondensation step, wherein at least one reaction vessel used in these steps (hereinafter referred to as an esterification reaction vessel in the esterification step and a polycondensation reaction in the polycondensation step) to collectively tank referred to as a "reactor"), di
In supplying a slurry comprising a carboxylic acid component and a diol, the slurry through a nozzle inserted into the reaction vessel, the liquid surface height of the length of the insertion portion of the nozzle the reaction mixture within the reaction vessel The slurry is supplied to the gas phase part in the reaction vessel with a change in accordance with the linear velocity of the slurry to be supplied is 0.1 m / second or more and 10 m / second or less and is brought into contact with the inner wall surface of the reaction vessel. And adding to the reaction mixture in the reaction vessel.
[2] The method for producing a polyester according to [1], wherein the slurry contains a catalyst component used in an esterification step and / or a polycondensation step.
[ 3 ] The method for producing a polyester according to [1] or [2], wherein the dicarboxylic acid component includes a terephthalic acid component.
[ 4 ] The method for producing a polyester according to any one of [1] to [3], wherein the dicarboxylic acid component includes an alicyclic dicarboxylic acid component.
[ 5 ] The method for producing a polyester according to any one of [1] to [4] , wherein the dicarboxylic acid component includes an aliphatic dicarboxylic acid component.
[ 6 ] The method for producing a polyester according to [ 5 ], wherein the aliphatic dicarboxylic acid component includes a succinic acid component.
[ 7 ] The method for producing a polyester according to any one of [ 1 ] to [ 6 ], wherein the diol contains ethylene glycol.
[ 8 ] The method for producing a polyester according to any one of [ 1 ] to [ 7 ], wherein the diol contains 1,4-butanediol.
[ 9 ] The method for producing a polyester according to any one of [ 1 ] to [ 8 ], wherein the liquid component contains a phosphorus compound.
[ 10 ] The method for producing a polyester according to [ 9 ], wherein the phosphorus compound is orthophosphoric acid and / or ethyl acid phosphate.

本発明によれば、エステル化工程及び/又は重縮合工程に用いる反応槽に液状成分を供給する際、この液状成分が反応槽の内壁面に接触することにより発生する運転面、品質面、設備面の問題を防止できるポリエステルの製造装置が提供される。
According to the present invention, when a liquid component is supplied to a reaction vessel used in an esterification step and / or a polycondensation step, an operation surface, a quality surface, and equipment generated by the liquid component coming into contact with the inner wall surface of the reaction vessel. An apparatus for producing polyester capable of preventing surface problems is provided.

本発明の連続式ポリエステル製造装置の全体フローダイアグラムの一例である。It is an example of the whole flow diagram of the continuous polyester manufacturing apparatus of this invention. 本発明の製造装置に相当するスラリー供給用配管及びノズルを備えたエステル化反応槽の一例である。It is an example of the esterification reaction tank provided with the piping for slurry supply and nozzle corresponded to the manufacturing apparatus of this invention. 本発明の製造装置に相当するスラリー供給用配管及びノズルを備えたエステル化反応槽の別の一例である。It is another example of the esterification reaction tank provided with the piping for slurry supply and nozzle corresponded to the manufacturing apparatus of this invention. 本発明の製造装置に用いることができる、先端部に伸縮可能な部分を設けたスラリー供給用ノズルの一例である。It is an example of the nozzle for slurry supply which provided the part which can be expanded-contracted in the front-end | tip part which can be used for the manufacturing apparatus of this invention. 本発明の実施態様に相当しない、供給されたスラリー(液状成分)がエステル化反応槽の内壁面に接触している状態の一例である。It is an example of the state which the supply slurry (liquid component) which is not corresponded to the embodiment of this invention is contacting the inner wall face of an esterification reaction tank. 比較例1の第一エステル化反応槽内壁面の腐食状況の模式図である。5 is a schematic view of a corrosion state of the inner wall surface of the first esterification reaction tank of Comparative Example 1. FIG. 本発明の回分式ポリエステル製造装置の全体フローダイアグラムの一例である。It is an example of the whole flow diagram of the batch type polyester manufacturing apparatus of this invention.

以下、本発明の構成を詳細に説明するが、これらは代表的な例示であり、これらの構成に限定されるものではない。
1.用語
本発明における「エステル化」との記載は、カルボキシル基と水酸基との反応による典型的な「エステル化」だけでなく、「エステル交換」を含むものとする。また、本発明における「ジカルボン酸成分」は、「ジカルボン酸」そのものの他に「ジカルボン酸無水物」及び「ジカルボン酸のエステル形成性誘導体」を含むものとする。例えば「テレフタル酸成分」は、「テレフタル酸」及び/又は「テレフタル酸ジアルキルエステル」を意味する。
前述の通り、「エステル化反応槽」及び「重縮合反応槽」の一方又は両方を表すものとして、「反応槽」と記載することがある。また、本発明で反応槽に供給する「液状成分」としては、ポリエステルの原料であるジカルボン酸成分とジオールからなる混合液やスラリー、触媒、助触媒、あるいは安定剤、微粒子、顔料、染料等の助剤をジオールや水等に溶解又は分散させた溶液又は分散液等が含まれる。
Hereinafter, although the structure of this invention is demonstrated in detail, these are representative illustrations and are not limited to these structures.
1. Terminology The term “esterification” in the present invention includes “esterification” as well as typical “esterification” by reaction of a carboxyl group and a hydroxyl group. The “dicarboxylic acid component” in the present invention includes “dicarboxylic acid anhydride” and “ester-forming derivative of dicarboxylic acid” in addition to “dicarboxylic acid” itself. For example, “terephthalic acid component” means “terephthalic acid” and / or “terephthalic acid dialkyl ester”.
As described above, “reaction tank” may be described as one or both of “esterification reaction tank” and “polycondensation reaction tank”. In addition, as the “liquid component” supplied to the reaction vessel in the present invention, a mixed solution or slurry composed of a dicarboxylic acid component and a diol, which are raw materials for polyester, a catalyst, a cocatalyst, or a stabilizer, fine particles, pigment, dye, etc. Examples include a solution or dispersion in which an auxiliary agent is dissolved or dispersed in diol, water, or the like.

2.ポリエステル類とその原料成分
(1)種々のポリエステルと原料成分
本発明のポリエステルの製造方法を好ましく適用できる代表的なポリエステルとしては、例えば以下のようなポリエステルが挙げられる。なお、以下の例示においては、ポリエステルとして各原料成分(ジカルボン酸成分/ジオール成分)のみから形成されるポリエステルだけでなく、それぞれの成分について、例えば25%以下程度の他のジカルボン酸成分やジオール成分を含む共重合ポリエステル(コポリエステル)である場合を含む。
ポリエチレンテレフタレート(ジカルボン酸成分:テレフタル酸、テレフタル酸ジメチル、ジオール成分:エチレングリコール)
ポリブチレンテレフタレート(ジカルボン酸成分:テレフタル酸、テレフタル酸ジメチル、ジオール成分:1,4−ブタンジオール)
ポリブチレンサクシネート(ジカルボン酸成分:コハク酸、無水コハク酸、ジオール成分:1,4−ブタンジオール)
2. Polyesters and Raw Material Components (1) Various Polyesters and Raw Material Components Typical polyesters to which the production method of the polyester of the present invention can be preferably applied include, for example, the following polyesters. In the following exemplification, not only the polyester formed from each raw material component (dicarboxylic acid component / diol component) but also each component, for example, other dicarboxylic acid components and diol components of about 25% or less are used as the polyester. A case where it is a copolymerized polyester (copolyester).
Polyethylene terephthalate (dicarboxylic acid component: terephthalic acid, dimethyl terephthalate, diol component: ethylene glycol)
Polybutylene terephthalate (dicarboxylic acid component: terephthalic acid, dimethyl terephthalate, diol component: 1,4-butanediol)
Polybutylene succinate (dicarboxylic acid component: succinic acid, succinic anhydride, diol component: 1,4-butanediol)

(2)併用可能なジカルボン酸、ジオール等
上記の代表的なポリエステルの原料となるジカルボン酸成分以外のジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、ジブロモイソフタル酸、フェニレンジオキシジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸等の脂環式ジカルボン酸、及びグルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸及びこれらの無水物やエステル形成性誘導体が挙げられる。
(2) Dicarboxylic acid, diol, etc. that can be used in combination As the dicarboxylic acid other than the dicarboxylic acid component used as a raw material for the above representative polyester, for example, phthalic acid, isophthalic acid, dibromoisophthalic acid, phenylenedioxydicarboxylic acid, 4 , 4′-diphenyldicarboxylic acid, aromatic dicarboxylic acids such as 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, alicyclic dicarboxylic acids such as hexahydroterephthalic acid, and aliphatics such as glutaric acid, adipic acid, azelaic acid, and sebacic acid Examples thereof include dicarboxylic acids and their anhydrides and ester-forming derivatives.

なお、上記ジカルボン酸に加えて、例えばトリメリット酸、ピロメリット酸などの多価カルボン酸(及びこれらの無水物)を併用することもできる。
また、上記の代表的なポリエステルの原料となるジオール成分以外のジオール成分としてはジエチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等の脂肪族ジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,1−シクロヘキサンジメチロール、1,4−シクロヘキサンジメチロール、2,5−ノルボルナンジメチロール等の脂環式ジオール、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、2,2−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)プロパン等の芳香族ジオール、及び2,2−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)プロパンのエチレンオキサイド付加物又はプロピレンオキサイド付加物、等が挙げられる。
In addition to the dicarboxylic acid, polycarboxylic acids (and their anhydrides) such as trimellitic acid and pyromellitic acid can be used in combination.
In addition, as a diol component other than the diol component used as a raw material for the above representative polyester, aliphatic diols such as diethylene glycol, pentamethylene glycol, hexamethylene glycol, neopentyl glycol, polyethylene glycol, polytetramethylene ether glycol, Cycloaliphatic diols such as 4-cyclohexanediol, 1,1-cyclohexanedimethylol, 1,4-cyclohexanedimethylol, 2,5-norbornane dimethylol, 4,4′-dihydroxybiphenyl, 2,2-bis (4 Examples include aromatic diols such as' -hydroxyphenyl) propane, and ethylene oxide adducts or propylene oxide adducts of 2,2-bis (4'-hydroxyphenyl) propane.

なお、上記ジオールに加えて、トリメチロールメタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリセリン等の3官能以上のポリオールを併用しても構わない。
その他、リンゴ酸、クエン酸等のヒドロキシカルボン酸等もポリエステルの物性を調整する等の目的により必要に応じて共重合成分として使用してもよい。
In addition to the diol, a tri- or higher functional polyol such as trimethylolmethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, glycerin, or the like may be used in combination.
In addition, hydroxycarboxylic acids such as malic acid and citric acid may be used as a copolymerization component as required for the purpose of adjusting the physical properties of the polyester.

(3)触媒
本発明のポリエステルの製造方法においては、触媒による反応促進を行うことが一般的である。
エステル化工程は、無触媒でも進行するが、例えばゲルマニウムやアンチモン等の酸化物、塩、アルコキシド等のゲルマニウム化合物やアンチモン化合物、チタンのアルコキシドや塩等のチタン化合物が触媒として好ましく用いられる。更に、触媒の効果を高めるために、助触媒として「第1族元素」及び/又は「第2族元素」(長周期型周期表、IUPAC2005)の金属化合物、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム等の水酸化物や有機酸塩等を用いても良い。
これらの触媒や助触媒は、単独であるいは二種以上を組み合わせて用いられる。中でもゲルマニウム化合物やチタン化合物は、エステル化反応における活性が優れるため好ましく、またマグネシウム化合物やカルシウム化合物は、エステル交換反応における活性が優れるため好ましい。
(3) Catalyst In the method for producing the polyester of the present invention, it is common to accelerate the reaction with a catalyst.
The esterification step proceeds even without a catalyst. For example, germanium compounds such as germanium and antimony, salts, germanium compounds such as alkoxides and antimony compounds, and titanium compounds such as titanium alkoxides and salts are preferably used as the catalyst. Further, in order to enhance the effect of the catalyst, a metal compound of “Group 1 element” and / or “Group 2 element” (long period periodic table, IUPAC 2005) as a co-catalyst, such as lithium, sodium, potassium, magnesium, A hydroxide such as calcium or an organic acid salt may be used.
These catalysts and cocatalysts are used alone or in combination of two or more. Of these, germanium compounds and titanium compounds are preferable because of their excellent activity in esterification reactions, and magnesium compounds and calcium compounds are preferable because of their excellent activity in transesterification reactions.

上記の触媒の使用量は、得られるポリエステルに対して通常10〜1000質量ppmである。
重縮合工程に用いられる触媒としては、例えば上記と同様のゲルマニウム化合物、アンチモン化合物やチタン化合物が、単独であるいは二種以上を組み合わせて用いられる。
中でもチタン化合物は重縮合反応における活性が高いため好ましく用いられる。触媒の使用量は、得られるポリエステルに対して通常1〜1000質量ppmである。
The usage-amount of said catalyst is 10-1000 mass ppm normally with respect to the polyester obtained.
As the catalyst used in the polycondensation step, for example, the same germanium compound, antimony compound and titanium compound as described above are used alone or in combination of two or more.
Of these, titanium compounds are preferably used because of their high activity in the polycondensation reaction. The usage-amount of a catalyst is 1-1000 mass ppm normally with respect to polyester obtained.

(4)その他助剤類
本発明のポリエステルの製造方法においては、上記原材料や触媒に加えて、その他の助剤類を使用してもよい。
例えば、正リン酸、正リン酸アルキルエステル、エチルアシッドホスフェート、トリエチレングリコールアシッドホスフェート、亜リン酸、亜リン酸アルキルエステル等のリン化合物を安定剤として用いることができる。その使用量は、得られるポリエステルに対して1〜1000 質量ppmが好ましく、2〜200質量ppmがより好ましい。
また製造するポリエステルの用途に応じて、シリカ、タルク等の微粒子成分や、着色用の顔料や染料等の助剤を用いることもできる。
(4) Other auxiliaries In the method for producing the polyester of the present invention, other auxiliaries may be used in addition to the raw materials and the catalyst.
For example, phosphorus compounds such as orthophosphoric acid, orthophosphoric acid alkyl ester, ethyl acid phosphate, triethylene glycol acid phosphate, phosphorous acid, and phosphorous acid alkyl ester can be used as the stabilizer. The amount used is preferably from 1 to 1000 ppm by weight, more preferably from 2 to 200 ppm by weight, based on the resulting polyester.
Depending on the use of the polyester to be produced, fine particle components such as silica and talc, and auxiliary agents such as coloring pigments and dyes may be used.

3.ポリエステルの製造方法と製造設備
以下、本発明のポリエステルの製造方法に関して、反応槽に供給する液状成分がジカルボン酸とジオールとからなるスラリーであり、反応槽がエステル化槽である例を用いて説明する。
但し、上述の通り本発明は液状成分や反応槽について別段の規定がある場合を除いて、前記の記載により限定されるものではない。
3. Polyester Production Method and Production Equipment Hereinafter, the polyester production method of the present invention will be described using an example in which the liquid component supplied to the reaction vessel is a slurry composed of dicarboxylic acid and diol, and the reaction vessel is an esterification vessel. To do.
However, as described above, the present invention is not limited by the above description, except where otherwise provided for the liquid component and the reaction vessel.

(1)反応方式
本発明のポリエステルの製造方法は、エステル化工程、及び重縮合工程を有し、必要に応じてスラリー化工程を有する。
これらの工程は、回分法では工程数よりも少ない数の反応槽で行われることもあるが、連続法においては通常それぞれの工程に応じた(反応)槽を用いて行われる。
上記の通り、本発明のポリエステルの製造方法は、反応方式として、回分式、半回分式及び連続式のいずれの方式をも用いることができ、またこれらの方式を必要に応じて、例えばスラリー化工程を回分式で、エステル化工程と重縮合工程を連続式で行う等、組み合わせて実施することも可能である。
(1) Reaction system The manufacturing method of polyester of this invention has an esterification process and a polycondensation process, and has a slurrying process as needed.
In the batch method, these steps may be performed in a smaller number of reaction vessels than in the number of steps, but in the continuous method, these steps are usually performed using (reaction) vessels corresponding to the respective steps.
As described above, the production method of the polyester of the present invention can use any of batch, semi-batch and continuous methods as a reaction method. It is also possible to carry out a combination of processes such as batch processes and esterification processes and polycondensation processes performed continuously.

例えば、回分式や半回分式の場合、反応槽の液面高さが常に変動するため、本発明の効果が大きい。また、連続式の場合は、液体が反応槽に添加される状態がほぼ一定であるので、特に、反応槽の液面高さが低い状態で運転する場合に、本発明の効果が大きくなる。
図1に連続式のポリエステルの製造方法を実施するためのフローダイアグラムを、また図6に回分式の場合のフローダイアグラムをそれぞれ例示する。
For example, in the case of the batch type or the semi-batch type, the liquid level height of the reaction tank always fluctuates, so the effect of the present invention is great. Further, in the case of the continuous type, since the state in which the liquid is added to the reaction tank is almost constant, the effect of the present invention is enhanced particularly when the operation is performed with the liquid level of the reaction tank being low.
FIG. 1 illustrates a flow diagram for carrying out the continuous polyester production method, and FIG. 6 illustrates a flow diagram for a batch type.

(2)ポリエステルの製造工程
本発明のポリエステルの製造方法は、通常、予め混合しスラリー状態としたジカルボン酸成分とジオールとを、エステル化反応を経て得られたオリゴマーを溶融重縮合反応させることにより製造される。
これらのエステル化反応や重縮合反応においては、必要に応じて触媒が使用される。
(2) Polyester Production Process The polyester production method of the present invention is usually performed by subjecting a dicarboxylic acid component previously mixed into a slurry state and a diol to a melt polycondensation reaction of an oligomer obtained through an esterification reaction. Manufactured.
In these esterification reactions and polycondensation reactions, a catalyst is used as necessary.

<スラリー化工程>
本発明において液状成分として使用するスラリーの製造方法は特に制限されず、前記ジカルボン酸成分とジオール成分とを略均一に混合してスラリーにできる公知の方法を用いることができる。
スラリーの製造方法としては、例えば常温で固体のジカルボン酸成分と液体のジオール成分とをスラリー調製槽に供給して撹拌・混合する方法や、ラインミキサーに供給して均質化処理する方法等が挙げられる。
<Slurry process>
The manufacturing method of the slurry used as a liquid component in the present invention is not particularly limited, and a known method in which the dicarboxylic acid component and the diol component are mixed almost uniformly to form a slurry can be used.
Examples of the manufacturing method of the slurry include a method of supplying a solid dicarboxylic acid component and a liquid diol component to a slurry preparation tank at room temperature and stirring and mixing, a method of supplying a line mixer to homogenization, and the like. It is done.

スラリー調製槽を用いる方法においては、槽内に設けられた撹拌軸とこれに接続された撹拌翼を有する容器(スラリー調製槽)に、ジオール成分とジカルボン酸成分とを撹拌下に投入・混合することで、均一なスラリーを得ることができる。
このスラリー調製槽は、中間にポンプを設けた外部循環ラインを有していてもよい。この場合、当該循環ラインから一部のスラリーを分流させてスラリーをエステル化工程に供給することができる。また、スラリー調製槽に加えて、調製したスラリーを一旦貯蔵し、随時エステル化工程に供給するスラリー貯槽を設けてもよい。
In the method using a slurry preparation tank, a diol component and a dicarboxylic acid component are charged and mixed into a container (slurry preparation tank) having a stirring shaft provided in the tank and a stirring blade connected to the stirring shaft. Thus, a uniform slurry can be obtained.
This slurry preparation tank may have an external circulation line provided with a pump in the middle. In this case, a part of the slurry can be diverted from the circulation line and supplied to the esterification step. In addition to the slurry preparation tank, a slurry storage tank that temporarily stores the prepared slurry and supplies it to the esterification step as needed may be provided.

ラインミキサーを用いる方法としては、スラリー調製槽を用いる場合と同様に、ラインミキサーにジオール成分とジカルボン酸成分を供給し、流路の分割を繰り返すラインミキシング法によってスラリーを製造する方法が挙げられる。この場合は、ラインミキサーに加えた駆動力を利用して、生成したスラリーをエステル化反応槽やスラリー貯槽に送り込むこともできる。   As a method using a line mixer, a method of producing a slurry by a line mixing method in which a diol component and a dicarboxylic acid component are supplied to a line mixer and division of a flow path is repeated as in the case of using a slurry preparation tank. In this case, the generated slurry can be fed into an esterification reaction tank or a slurry storage tank by using a driving force applied to the line mixer.

このスラリー化工程では、ジカルボン酸成分とジオール成分とをほぼ均一に混合してスラリーとするだけでなく、更に、前記触媒や助触媒、及びその他の助剤類、例えばリン化合物等の安定剤を添加・混合することもできる。スラリーがリン化合物、特に、正リン酸やエチルアシッドホスフェートのような、酸性(腐食性)が強い成分を含む場合、スラリーをエステル化工程に供給する際に反応槽(エステル化反応槽)の気相部分の内壁面に接触させることなく反応混合物に供給する本発明の製造方法が、反応槽内面の腐食を防止することができて好ましい。   In this slurrying step, not only the dicarboxylic acid component and the diol component are mixed almost uniformly to form a slurry, but also the catalyst, the cocatalyst, and other auxiliary agents, for example, a stabilizer such as a phosphorus compound. It can also be added and mixed. When the slurry contains a phosphorus compound, particularly a highly acidic (corrosive) component such as orthophosphoric acid or ethyl acid phosphate, the gas in the reaction vessel (esterification reaction vessel) is supplied when the slurry is supplied to the esterification process. The production method of the present invention that supplies the reaction mixture without contacting the inner wall surface of the phase portion is preferable because corrosion of the inner surface of the reaction vessel can be prevented.

<エステル化工程>
エステル化工程は、スラリー化工程で製造した原料スラリーをエステル化反応槽中で、必要に応じて減圧下又は加圧下において加熱し、反応で生成する水(又はアルコール)を留去しつつエステル化してポリエステル低分子量体(オリゴマー)を得る工程である。
その具体的方法としては、特に限定されず、公知のジカルボン酸成分とジオール成分とをエステル化(エステル交換)反応させてオリゴマーを得る方法を用いることができる。
例えば、槽内に鉛直方向に設けられた撹拌軸とそれに接続された撹拌翼を有する、ジャケット構造の反応槽をエステル化反応槽として使用し、前記スラリー化工程で得られたスラリーを撹拌下に供給し、ジャケットに加熱媒体(熱媒)を流通させて加熱して、反応により生成する水(アルコール)を留出させながらエステル化反応させる方法が好ましく用いられる。なお、エステル化反応槽は、反応器内部に熱媒を流通させるコイルを有していてもよい。
<Esterification process>
In the esterification step, the raw material slurry produced in the slurrying step is heated in a esterification reaction tank under reduced pressure or pressure as necessary, and esterified while distilling off water (or alcohol) produced in the reaction. This is a step of obtaining a polyester low molecular weight product (oligomer).
The specific method is not particularly limited, and a method of obtaining an oligomer by esterifying (transesterification) a known dicarboxylic acid component and a diol component can be used.
For example, a jacket-structured reaction tank having a stirring shaft provided vertically in the tank and a stirring blade connected thereto is used as an esterification reaction tank, and the slurry obtained in the slurrying step is stirred. A method is preferably used in which an esterification reaction is performed while distilling water (alcohol) generated by the reaction by heating and circulating a heating medium (heating medium) through the jacket and heating. In addition, the esterification reaction tank may have the coil which distribute | circulates a heat medium inside a reactor.

また、エステル化反応槽外部に反応液を循環させる外部循環ラインを設け、その流路の途中に設けた熱交換器によって反応液を加熱してもよい。外部循環ラインを有している場合、当該循環ラインから一部の反応液(オリゴマー)を分流させることで、オリゴマーを重縮合工程に供給することができる。
エステル化工程を、例えば、第1エステル化反応槽、第2エステル化反応槽・・・等の複数の反応槽を用いて行ってもよい。この場合、第1エステル化反応槽には、スラリー化工程から受け入れるスラリーに加えて、触媒、助触媒、安定剤、及びその他の助剤を添加することもでき、また原料成分の一つであるジオール成分の一部を供給してもい。このジオール成分としてエステル化反応槽から水と共に留出したジオールを蒸留分離したものの一部又は全部を用いることもできる。
本発明において、エステル化工程の運転条件は特に限定されず、公知の条件を適宜用いることができる。
Alternatively, an external circulation line for circulating the reaction liquid may be provided outside the esterification reaction tank, and the reaction liquid may be heated by a heat exchanger provided in the middle of the flow path. When it has an external circulation line, an oligomer can be supplied to a polycondensation process by diverting a part of reaction liquid (oligomer) from the said circulation line.
You may perform an esterification process using several reaction tanks, such as a 1st esterification reaction tank, a 2nd esterification reaction tank ..., for example. In this case, in addition to the slurry received from the slurrying step, a catalyst, a cocatalyst, a stabilizer, and other auxiliaries can be added to the first esterification reaction tank, and is one of the raw material components. A part of the diol component may be supplied. As this diol component, a part or all of the diol distilled and separated from the esterification reaction tank together with water can be used.
In the present invention, the operating conditions of the esterification step are not particularly limited, and known conditions can be appropriately used.

<エステル化工程における液状成分の供給>
本発明のポリエステルの製造方法においては、液状成分を、エステル化工程及び重縮合工程において用いられる少なくとも一つの反応槽内の気相部分に供給し、かつ該反応槽の内壁面に接触させることなく反応槽内の反応混合物に添加することが必要である。
<Supply of liquid component in esterification process>
In the polyester production method of the present invention, the liquid component is supplied to the gas phase portion in at least one reaction vessel used in the esterification step and the polycondensation step, and without contacting the inner wall surface of the reaction vessel. It is necessary to add to the reaction mixture in the reaction vessel.

以下、この具体的方法を、エステル化工程のエステル化反応槽におけるスラリーの供給に適用した場合を用いて詳細に説明する。
エステル化反応槽の「内壁面」には、前記の熱媒が流れるコイルの表面等の熱媒で加熱されている部分や、撹拌翼を保持、駆動する撹拌軸も含むものである。
液状成分であるスラリー(以下、単に「スラリー」と記す)を、エステル化工程を行う反応槽内の気相部分以外に供給する通常の方法としては、反応槽の中部〜下部から液相部(反応混合物)に直接添加する方法や、外部循環ライン中に添加する方法が知られている。これらの方法では、温度が低いスラリーをオリゴマーに供給するため、オリゴマーが固化してスラリー添加口付近が閉塞しやすい問題があり、多様な原料組成や運転条件には必ずしも十分対応することができなかった。
Hereinafter, this specific method will be described in detail using a case where it is applied to supply of slurry in an esterification reaction tank in an esterification step.
The “inner wall surface” of the esterification reaction tank includes a portion heated by a heat medium such as the surface of a coil through which the heat medium flows, and a stirring shaft that holds and drives a stirring blade.
As a normal method of supplying a slurry which is a liquid component (hereinafter simply referred to as “slurry”) to a portion other than the gas phase portion in the reaction vessel in which the esterification step is performed, the liquid phase portion (from the middle to the lower portion of the reaction vessel ( A method of directly adding to the reaction mixture) and a method of adding to the external circulation line are known. In these methods, since a low temperature slurry is supplied to the oligomer, there is a problem that the oligomer is solidified and the vicinity of the slurry addition port is easily clogged, and it is not always possible to sufficiently cope with various raw material compositions and operating conditions. It was.

一方、スラリーを反応槽の気相部に供給する場合でも、反応槽の内壁面を流下するように、壁面に接触させながら供給すると、流下する途中でスラリー中のジオール成分が蒸発し、ジカルボン酸成分からなる固形物が発生する場合がある。この固形物が反応混合液に混入し、十分分散・反応しないままエステル化反応槽から排出されると、移送配管のオリゴマーフィルターやポリマーフィルターを閉塞させ、運転に支障を来たす可能性があり、また前記フィルターを通過した場合や配管にフィルターが設けられていない場合は、製品中に混入する恐れがある。   On the other hand, even when the slurry is supplied to the gas phase part of the reaction tank, if the slurry is supplied while being brought into contact with the wall surface so as to flow down the inner wall surface of the reaction tank, the diol component in the slurry evaporates during the flow down, Solids composed of components may be generated. If this solid matter is mixed into the reaction mixture and discharged from the esterification reaction tank without being sufficiently dispersed or reacted, the oligomer filter or polymer filter in the transfer pipe may be clogged, which may hinder operation. When passing through the filter or when the pipe is not provided with a filter, it may be mixed into the product.

また、ジカルボン酸成分からなる固形物が内壁面に付着した状態で時間が経過すると、ジカルボン酸が反応槽の内壁面を腐食することも考えられる。特にコハク酸のように酸無水物となって蒸気圧を持ったり、昇華したりすることがあるジカルボン酸を用いると、内壁面を腐食しやすいことが知られている。
このような問題があるため、スラリーを反応槽の内壁面に流下させて(接触させながら)供給することは実用上好ましくない。
Moreover, when time passes in the state which the solid substance which consists of a dicarboxylic acid component adhered to the inner wall surface, it is also considered that dicarboxylic acid corrodes the inner wall surface of a reaction tank. In particular, it is known that the inner wall surface is easily corroded when a dicarboxylic acid that becomes an acid anhydride such as succinic acid and has a vapor pressure or sublimates.
Because of such problems, it is practically undesirable to supply the slurry while flowing down (contacting) the slurry to the inner wall surface of the reaction vessel.

本発明のポリエステルの製造方法において、スラリーをエステル化反応槽内の気相部分に供給するためには、例えば該エステル化反応槽の上部にスラリー添加口を設け、そこにスラリー化工程からの接続配管を経てスラリーを供給する方法を用いるのが好ましい。
液状成分であるスラリーをエステル化反応槽の内壁面に接触させることなく反応槽内の反応混合物に供給するためには、前記配管に接続した、エステル化反応槽内に挿入されたノズルを用いることが好ましい。このようなノズルを経由させてスラリーを供給することにより、スラリーの内壁面への接触や垂れ落ちを防止することができ、かつ反応混合物の液面により近い位置からスラリーを添加することができて、反応生成水や蒸発するジオール等に同伴して、気相中でスラリーが飛散することも抑制することができる。
In the method for producing the polyester of the present invention, in order to supply the slurry to the gas phase portion in the esterification reaction tank, for example, a slurry addition port is provided at the upper part of the esterification reaction tank, and the connection from the slurrying step is provided there. It is preferable to use a method in which slurry is supplied via piping.
In order to supply the slurry, which is a liquid component, to the reaction mixture in the reaction tank without contacting the inner wall surface of the esterification reaction tank, a nozzle inserted in the esterification reaction tank connected to the pipe is used. Is preferred. By supplying the slurry via such a nozzle, it is possible to prevent the slurry from coming into contact with the inner wall surface and dripping, and the slurry can be added from a position closer to the liquid level of the reaction mixture. In addition, it is possible to prevent the slurry from being scattered in the gas phase accompanying the reaction product water or the evaporating diol.

また前記ノズルの反応槽内への挿入部の長さを反応槽内の反応混合物の液面高さに応じて変更することにより、気相中でのスラリーの飛散量を更に低減することができる。ノズルの挿入部の長さの変更は、長さが異なる複数のノズルを交換して用いるたり、挿入部の先端に伸縮/方向変更可能な部分を設けたノズルを用いるたりして、必要に応じて槽内の様子を観察しながら該ノズル先端の方向や位置を調節することにより可能である。   In addition, the amount of slurry scattered in the gas phase can be further reduced by changing the length of the insertion portion of the nozzle into the reaction tank according to the liquid level of the reaction mixture in the reaction tank. . Change the length of the insertion part of the nozzle as necessary by exchanging multiple nozzles with different lengths or using a nozzle with a part that can be expanded / contracted / changed at the tip of the insertion part. This is possible by adjusting the direction and position of the nozzle tip while observing the inside of the tank.

これらの方法を用いることにより、スラリーを反応槽の内壁面に接触させることなく、気相部から反応混合物に添加することを容易に行うことができ、一層好ましい。
なお、本発明のポリエステルの製造方法において、エステル化工程にスラリーを供給する際の線速度(供給するスラリーの体積流量/スラリー供給ラインの反応槽側の末端開口部断面積)は通常0.1m/秒以上であり、好ましくは0.3m/秒以上、より好ましくは0.5m/秒以上であり、その上限は通常、10m/秒以下、好ましくは5m/秒以下である。エステル化工程にスラリーを供給する際の線速度を上記範囲とすることにより、供給されるスラリーがノズル等の先端に付着して横方向に流れる現象(いわゆるティーポット現象)が起こりにくくなり、スラリーをエステル化反応槽の内壁面に接触させることなく安定して反応混合物に添加することが容易となる。
By using these methods, the slurry can be easily added to the reaction mixture from the gas phase portion without contacting the inner wall surface of the reaction tank, which is more preferable.
In the polyester production method of the present invention, the linear velocity (volume flow rate of slurry to be supplied / cross-sectional area of the terminal opening on the reaction tank side of the slurry supply line) when supplying the slurry to the esterification step is usually 0.1 m / Second or more, preferably 0.3 m / second or more, more preferably 0.5 m / second or more, and the upper limit is usually 10 m / second or less, preferably 5 m / second or less. By setting the linear velocity at the time of supplying the slurry to the esterification step within the above range, a phenomenon in which the supplied slurry adheres to the tip of a nozzle or the like and flows laterally (so-called teapot phenomenon) is less likely to occur. It becomes easy to add stably to a reaction mixture, without making it contact the inner wall face of an esterification reaction tank.

なお、エステル化工程に供給されるスラリーとオリゴマー(反応混合物)との温度差が、例えば50℃以上のように大きい場合は、本発明の方法を用いることでスラリーの急激な温度上昇に伴うジオール成分の突沸や、エステル化反応槽内壁面への熱衝撃を緩和できるため、一層好ましい。この効果は、両者の温度差が100℃以上、更には150℃以上、特に180℃以上のように大きいほど顕著なものとなる。   If the temperature difference between the slurry supplied to the esterification step and the oligomer (reaction mixture) is as large as, for example, 50 ° C. or more, a diol accompanying a rapid temperature rise of the slurry by using the method of the present invention. It is more preferable because it can alleviate bumping of components and thermal shock to the inner wall surface of the esterification reaction tank. This effect becomes more prominent as the temperature difference between the two is 100 ° C. or higher, further 150 ° C. or higher, particularly 180 ° C. or higher.

<溶融重縮合工程>
上記で製造したオリゴマーを、フィルターを介して接続された重縮合反応槽に移送し、加熱減圧下で、重縮合触媒を使用して溶融重縮合させてポリエステルを得る。
この重縮合反応槽に液状成分を添加する場合も、前記のエステル化反応槽に適用した方法及び装置を、必要に応じて調整の上、適用することができる。
溶融重縮合工程で得られたポリエステルは、次のペレット化工程に供される。
<Melt polycondensation process>
The oligomer produced above is transferred to a polycondensation reaction tank connected through a filter, and subjected to melt polycondensation using a polycondensation catalyst under heating and decompression to obtain a polyester.
Also when adding a liquid component to this polycondensation reaction tank, the method and apparatus applied to the esterification reaction tank can be applied after adjustment as necessary.
The polyester obtained in the melt polycondensation step is subjected to the next pelletization step.

<ペレット化工程/固相重縮合工程>
溶融重縮合反応で得られたポリエステルは、重縮合反応槽に配管、ギヤポンプ及びフィルター等を必要に応じて備えた移送設備を介して接続されたダイヘッドに供給し、吐出、冷却、カッティングを経てペレット化される。
得られたポリエステルのペレットは、そのまま製品として成形材料に用いてもよいが、用途に応じて分子量が更に高いポリエステルを製造する場合は、ペレットを熱処理して所望の固有粘度に至るまで固相重縮合工程を更に行ってもよい。
<Pelletization process / solid phase polycondensation process>
The polyester obtained by the melt polycondensation reaction is supplied to a die head connected to a polycondensation reaction tank through a transfer facility equipped with piping, gear pumps, filters, etc. as necessary, and discharged, cooled, and cut into pellets It becomes.
The obtained polyester pellets may be used as a product as a molding material as they are. However, in the case of producing a polyester having a higher molecular weight depending on the application, the pellet is heat-treated until the desired intrinsic viscosity is reached. A condensation step may be further performed.

(3)ポリエステル製造装置
<装置の概要>
本願のもう一つの発明であるポリエステルの製造装置について説明する。
(3) Polyester production equipment <Outline of equipment>
A polyester production apparatus according to another invention of the present application will be described.

本願のポリエステルの製造方法に好適に使用されるポリエステルの製造装置は、必要に応じて設けられるスラリー化装置(関連する供給用配管、移送用配管及び撹拌設備等を含む)と、エステル化反応槽及び重縮合反応槽(これら2種の反応槽の少なくとも一方に液状成分供給用配管、液状成分供給用ノズルを有する)を有するポリエステルの製造装置である。   The polyester production apparatus suitably used in the polyester production method of the present application includes a slurrying apparatus (including related supply pipes, transfer pipes and stirring equipment) provided as necessary, and an esterification reaction tank And a polycondensation reaction tank (at least one of these two reaction tanks has a liquid component supply pipe and a liquid component supply nozzle).

上記の液状成分供給用配管は、前記液状成分供給用ノズルとの接続箇所の近傍に1以上のフランジ部を有し、かつ前記液状成分供給用ノズルの少なくとも一部が、前記反応槽の少なくとも1つの内部に挿入された構造となっている
ことが好ましい。
以下、液状成分供給用配管がスラリー供給用配管、液状成分供給用ノズルがスラリー供給用ノズルで、反応槽がエステル化反応槽である例を用いて本発明のポリエステル製造装置を説明するが、本発明は以下の具体例に限定されるものではない。
The liquid component supply pipe has one or more flange portions in the vicinity of a connection point with the liquid component supply nozzle, and at least a part of the liquid component supply nozzle is at least one of the reaction tank. It is preferable to have a structure inserted into one.
Hereinafter, the polyester production apparatus of the present invention will be described using an example in which the liquid component supply pipe is a slurry supply pipe, the liquid component supply nozzle is a slurry supply nozzle, and the reaction tank is an esterification reaction tank. The invention is not limited to the following specific examples.

図2−1及び図2−2に本発明の製造装置のスラリー供給用配管、スラリー供給用ノズル、及びエステル化反応槽の好ましい様態を例示する。スラリー供給配管8はフランジを介してスラリー供給ノズル9に接続され、反応槽3の内部に挿入されて開口している   FIGS. 2-1 and 2-2 illustrate preferred modes of the slurry supply pipe, the slurry supply nozzle, and the esterification reaction tank of the production apparatus of the present invention. The slurry supply pipe 8 is connected to a slurry supply nozzle 9 via a flange, and is inserted into the reaction tank 3 and opened.

<反応槽>
本発明のポリエステルの製造装置に用いられる反応槽(エステル化反応槽、重縮合反応槽)の構造は特に限定されないが、例えば槽内に鉛直方向に設けられた撹拌軸とそれに接続された撹拌翼及び加熱・冷却用のジャケットを有する反応槽が好ましく使用できる。また加熱・冷却のために、熱交換用のコイルを槽内に設けたり、熱交換器を有する循環配管を槽外部に設けたりしてもよい。
<Reaction tank>
The structure of the reaction vessel (esterification reaction vessel, polycondensation reaction vessel) used in the polyester production apparatus of the present invention is not particularly limited. For example, a stirring shaft provided in the vertical direction in the vessel and a stirring blade connected thereto A reaction vessel having a heating / cooling jacket can be preferably used. Further, for heating / cooling, a coil for heat exchange may be provided in the tank, or a circulation pipe having a heat exchanger may be provided outside the tank.

<液状成分(スラリー)供給用配管>
本発明の製造装置に用いるスラリー供給用配管8の形状や材質等は特に限定されず、公知の配管をその使用目的や条件、含まれる成分の物性(特に腐食性・摩耗性)を考慮して適宜選択して用いることができる。なお、スラリーの温度を調節する必要がある場合は、その使用温度範囲に応じて、温度調節用の温水/冷水や水蒸気等を流通可能なジャケット構造とした配管を用いることが好ましい。
<Liquid component (slurry) supply piping>
The shape, material, etc. of the slurry supply pipe 8 used in the production apparatus of the present invention are not particularly limited, taking into account the purpose and conditions of use of known pipes and the physical properties (particularly corrosiveness and wearability) of the contained components. It can be appropriately selected and used. In addition, when it is necessary to adjust the temperature of a slurry, it is preferable to use piping with the jacket structure which can distribute | circulate the hot / cold water, water vapor | steam for temperature control, etc. according to the use temperature range.

<液状成分(スラリー)供給用ノズル>
スラリー供給用ノズル9の材質や構造に関しても特に限定はされないが、槽内への挿入部の長さが調節できるように、複数の長さのノズルを揃えておくか、又はエステル化反応槽側の先端部やエステル化反応槽との接続箇所に伸縮可能な部分を設けたノズルを用いることが好ましい。
<Liquid component (slurry) supply nozzle>
The material and structure of the slurry supply nozzle 9 are not particularly limited, but a plurality of lengths of nozzles may be aligned or the esterification reaction tank side so that the length of the insertion portion into the tank can be adjusted. It is preferable to use a nozzle provided with an extendable portion at the tip portion of the tube or the connection portion with the esterification reaction tank.

図3に、本発明の製造装置に好ましく用いられる先端部に伸縮可能な部分を設けたスラリー供給用ノズルを例示する。このノズルはフランジ15を介してスラリー供給用配管と接続され、エステル化反応槽への接続部分9−1とノズルの伸縮可能な部分9−2とが螺旋状のネジによって一体化され、このネジ部分を回転させることで、伸縮可能な部分9−2が前後に移動して、ノズル全体の長さ、即ちノズルの反応槽内への挿入部の長さが調節可能な構造となっている。   FIG. 3 exemplifies a slurry supply nozzle provided with a stretchable portion at the tip which is preferably used in the production apparatus of the present invention. This nozzle is connected to a slurry supply pipe via a flange 15, and the connection part 9-1 to the esterification reaction tank and the expandable part 9-2 of the nozzle are integrated by a helical screw. By rotating the portion, the extendable portion 9-2 moves back and forth, and the length of the entire nozzle, that is, the length of the insertion portion of the nozzle into the reaction tank is adjustable.

本発明のポリエステルの製造装置においては、前記スラリー供給用ノズルの一部が、前記(エステル化)反応槽内に挿入されていることが好ましい。このような構造とすることで、前述の通り、反応槽にスラリーを供給する際にスラリーの反応槽内壁面への垂れ落ちを防止できるとともに、反応混合液の液面により近い位置からスラリーを添加でき、気相中でのスラリーの飛散を抑制できる。   In the polyester production apparatus of the present invention, it is preferable that a part of the slurry supply nozzle is inserted into the (esterification) reaction vessel. By adopting such a structure, as described above, when supplying slurry to the reaction tank, it is possible to prevent the slurry from dripping onto the inner wall of the reaction tank and to add the slurry from a position closer to the liquid level of the reaction mixture. And the scattering of the slurry in the gas phase can be suppressed.

また、反応槽へのスラリー供給用ノズルの挿入方向及びノズル先端の向きは、いずれも鉛直下向きに対して40°以下、好ましくは30°以下、更に好ましくは20°以下、より好ましくは15°以下、特に好ましくは10°以下の角度、最も好ましくは0°の角度(鉛直下向き)であるのが望ましい。
ノズルの挿入方向が鉛直下向きではない場合、その方向は、鉛直上方から見て直近の内壁面から遠ざかる方向であるのが望ましい。ここで、「ノズルの挿入方向」とはノズルと反応槽とを接続するフランジ付近におけるノズル内の液体の流れ方向のことである。これらの方向(角度)は、ノズルと反応槽とを接続するフランジ面の角度を調節する(好ましくは水平とする)ことやノズルの先端を所望の角度となるように曲げることにより調整できる。
Further, the insertion direction of the nozzle for supplying the slurry to the reaction tank and the direction of the nozzle tip are both 40 ° or less, preferably 30 ° or less, more preferably 20 ° or less, more preferably 15 ° or less with respect to the vertically downward direction. In particular, it is desirable that the angle is 10 ° or less, most preferably 0 ° (vertically downward).
When the insertion direction of the nozzle is not vertically downward, the direction is preferably a direction away from the nearest inner wall surface as viewed from vertically above. Here, the “nozzle insertion direction” refers to the flow direction of the liquid in the nozzle near the flange connecting the nozzle and the reaction vessel. These directions (angles) can be adjusted by adjusting the angle of the flange surface connecting the nozzle and the reaction vessel (preferably horizontal) or by bending the tip of the nozzle to a desired angle.

ノズルの挿入方法が前記の条件を満たすことにより、ノズルの挿入長さを長くしても、ノズルの先端が撹拌翼の軸や対向する内壁面と適切な間隔を確保できて、ノズルの挿入長さの調整可能範囲が広くなるので好ましい。   When the nozzle insertion method satisfies the above conditions, even if the nozzle insertion length is increased, the tip of the nozzle can be kept at an appropriate distance from the axis of the stirring blade and the opposing inner wall surface. This is preferable because the adjustable range is wide.

<液状成分供給用配管と液状成分供給用ノズルとの接続>
本発明のポリエステルの製造装置においては、液状成分(スラリー)供給用配管は前記液状成分(スラリー)供給用ノズルとの接続箇所の近傍に1以上のフランジ部を有しているものである。上記のフランジ部の位置が「近傍」であるとは、該フランジ部、及びスラリー供給用配管とノズルとの接続部分の2箇所を分割することにより、作業性良く該配管と該ノズルとを切り離すことができるような位置にあることを言い、具体的には両者の間の直線距離が3m以内、好ましくは1.5m以内、より好ましくは0.75m以内である。これによって、前記スラリー供給用配管とスラリー供給用ノズルとの中間部の配管を容易に取り外すことができ、従ってスラリー供給用ノズルを速やかに交換できて、スラリー供給用ノズルの反応槽内への挿入部の長さの調節も容易にできるようになる。
<Connection between liquid component supply pipe and liquid component supply nozzle>
In the polyester production apparatus of the present invention, the liquid component (slurry) supply pipe has one or more flange portions in the vicinity of the connection point with the liquid component (slurry) supply nozzle. The position of the flange is "near" means that the pipe and the nozzle are separated from each other with good workability by dividing the flange and the connecting portion between the slurry supply pipe and the nozzle. Specifically, the linear distance between the two is within 3 m, preferably within 1.5 m, more preferably within 0.75 m. Thus, the intermediate pipe between the slurry supply pipe and the slurry supply nozzle can be easily removed, and therefore the slurry supply nozzle can be replaced quickly, and the slurry supply nozzle is inserted into the reaction tank. The length of the part can be easily adjusted.

<材質>
本発明のポリエステル製造装置の材質は、原料であるジカルボン酸成分やジオール成分だけでなく、添加する触媒、助剤、安定剤、あるいはエステル化反応や熱分解により生成する化合物やこれらの混合物も含めた物質に対する耐食性を考慮して選定することが好ましい。例えば、日本工業規格にて規定されているステンレス鋼のうち、SUS304、SUS316、SUS316L、SUS317L、SUS410、SUS430等が好ましく用いられる。
なお、前記スラリー供給用配管、スラリー供給用ノズル、及びエステル化反応槽並びに重縮合反応槽を全て同じ材質にすることが、異種材質の接触に起因する腐食を防止することができるため、一層好ましい。
<Material>
The material of the polyester production apparatus of the present invention includes not only the raw material dicarboxylic acid component and diol component, but also the added catalyst, auxiliary agent, stabilizer, compound produced by esterification reaction or thermal decomposition, and mixtures thereof. It is preferable to select the material in consideration of the corrosion resistance to the material. For example, SUS304, SUS316, SUS316L, SUS317L, SUS410, SUS430, and the like are preferably used among stainless steels defined by Japanese Industrial Standards.
Note that it is more preferable that the slurry supply pipe, the slurry supply nozzle, the esterification reaction tank, and the polycondensation reaction tank are all made of the same material because corrosion caused by contact of different materials can be prevented. .

<その他>
以上、本発明のポリエステルの製造装置について、液状成分供給用配管がスラリー供給用配管、液状成分供給用ノズルがスラリー供給用ノズル、そして反応槽がエステル化反応槽である例を用いて説明を行ったが、本発明は上記の説明で例示された範囲に限定されるものではない。
<Others>
The polyester production apparatus of the present invention has been described above using an example in which the liquid component supply pipe is a slurry supply pipe, the liquid component supply nozzle is a slurry supply nozzle, and the reaction tank is an esterification reaction tank. However, the present invention is not limited to the range exemplified in the above description.

以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例により限定されるものではない。
1.実験装置
実施例1及び比較例1では、図1に示すフローに従うポリエステルの製造装置を用いて連続的にポリエステルを製造した。
(1)スラリー化工程
スラリー調製槽1:撹拌機、ジカルボン酸仕込み配管及びジオール仕込み配管を有する
スラリー貯槽2:撹拌機及びスラリー受入れ配管を有する
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely using an Example, this invention is not limited by a following example, unless the summary is exceeded.
1. Experimental Apparatus In Example 1 and Comparative Example 1, polyester was continuously produced using a polyester production apparatus according to the flow shown in FIG.
(1) Slurry process Slurry preparation tank 1: having a stirrer, dicarboxylic acid feeding pipe and diol feeding pipe Slurry storage tank 2: having a stirrer and slurry receiving pipe

(2)エステル化工程
第1エステル化反応槽3:熱媒流通可能なジャケット及び内部コイル、撹拌機、気液分離塔、原料受入れ口、触媒仕込み配管、反応物移送配管を具備する完全混合型反応槽(槽内面の材質:SUS316L)
第2エステル化反応槽4:熱媒流通可能なジャケット、撹拌機、気液分離塔、原料受入れ口、触媒仕込み配管、反応物移送配管を具備する完全混合型反応槽(槽内面の材質:SUS316L)
(2) Esterification process 1st esterification reaction tank 3: Complete mixing type equipped with jacket and internal coil capable of circulating heat medium, stirrer, gas-liquid separation tower, raw material receiving port, catalyst charging pipe, reactant transfer pipe Reaction tank (material of tank inner surface: SUS316L)
Second esterification reaction tank 4: Completely mixed reaction tank (jacket inner surface material: equipped with jacket capable of circulating heat medium, stirrer, gas-liquid separation tower, raw material receiving port, catalyst charging pipe, reactant transfer pipe) (SUS316L)

(3)重縮合工程
第1溶融重縮合反応槽5:熱媒流通可能なジャケット及び内部コイル、撹拌機、気液分離塔、オリゴマー受入れ口、触媒仕込み配管を具備する完全混合型溶融重縮合反応槽(槽内面の材質:SUS304)
第2及び第3溶融重縮合反応槽6、7:熱媒流通可能なジャケット、撹拌機、気液分離塔、ポリマー受入れ口、ポリマー抜き出し口を具備するプラグフロー型溶融重縮合反応槽(槽内面の材質:両者共にSUS304)
(3) Polycondensation Step First Melt Polycondensation Reaction Tank 5: Completely mixed melt polycondensation reaction equipped with a jacket and internal coil capable of circulating a heat medium, a stirrer, a gas-liquid separation tower, an oligomer receiving port, and a catalyst charging pipe Tank (Material of tank inner surface: SUS304)
Second and third melt polycondensation reaction tanks 6 and 7: Plug flow type melt polycondensation reaction tank (inside tank) equipped with jacket capable of circulating heat medium, stirrer, gas-liquid separation tower, polymer inlet and polymer outlet Surface material: SUS304 for both

(4)各装置の接続
各槽類は、スラリー調製槽、スラリー貯槽、第1エステル化反応槽、第2エステル化反応槽、第1溶融重縮合反応槽、第2溶融重縮合反応槽、及び第3溶融重縮合反応槽の順に、移送用ポンプを備えた配管で接続されている。
また第2エステル化反応槽を経由させない運転も可能なように、第1エステル化反応槽と第1溶融重縮合反応槽を直結するバイパス配管も接続されている。(図示せず)
またスラリー貯槽から第1エステル化反応槽へのスラリーの供給は、スラリー供給用配管−スラリー供給用ノズルを介して行い、第1溶融重縮合反応槽へのオリゴマーの供給は、オリゴマーフィルターを有する移送配管を経由して行った。
(4) Connection of each apparatus Each tank consists of a slurry preparation tank, a slurry storage tank, a first esterification reaction tank, a second esterification reaction tank, a first melt polycondensation reaction tank, a second melt polycondensation reaction tank, and In the order of the third melt polycondensation reaction tank, they are connected by a pipe provided with a transfer pump.
Further, a bypass pipe that directly connects the first esterification reaction tank and the first melt polycondensation reaction tank is also connected so that the operation without passing through the second esterification reaction tank is possible. (Not shown)
The slurry is supplied from the slurry storage tank to the first esterification reaction tank through a slurry supply pipe-slurry supply nozzle, and the oligomer supply to the first melt polycondensation reaction tank is a transfer having an oligomer filter. This was done via piping.

(5)ペレット化
反応により得られたポリエステルは、第3溶融重縮合反応槽から溶融状態で排出され、ポリマーフィルターを経由してダイプレートでストランド状に成形して取り出し、水冷した後、ペレタイザーを用いてペレット化した。
(5) Pelletization The polyester obtained by the reaction is discharged in a molten state from the third melt polycondensation reaction tank, is formed into a strand shape by a die plate through a polymer filter, is taken out, cooled with water, and then pelletized. And pelletized.

2.製造例
[実施例1]
(1)原材料
ジカルボン酸:テレフタル酸
ジオール:エチレングリコール
触媒:二酸化ゲルマニウム
助剤:正リン酸
2. Production example
[Example 1]
(1) Raw material dicarboxylic acid: terephthalic acid diol: ethylene glycol catalyst: germanium dioxide auxiliary agent: orthophosphoric acid

(2)スラリー化工程
スラリー調製槽にて、テレフタル酸225質量部、エチレングリコール150質量部を撹拌・混合し、更に目的生成物のポリエチレンテレフタレートに対して、ゲルマニウムとしての添加量が104〜120質量ppmとなるように二酸化ゲルマニウムの水溶液を、リンとして40質量ppmとなるように正リン酸のエチレングリコール溶液を、それぞれ添加してスラリーを調製した。
調製後のスラリーはスラリー貯槽に移送し、撹拌下に貯蔵した。
(2) Slurry step In a slurry preparation tank, 225 parts by mass of terephthalic acid and 150 parts by mass of ethylene glycol are stirred and mixed, and the addition amount as germanium is 104 to 120 masses with respect to the target product polyethylene terephthalate. A slurry was prepared by adding an aqueous solution of germanium dioxide so as to be ppm and an ethylene glycol solution of normal phosphoric acid so as to be 40 mass ppm as phosphorus.
The prepared slurry was transferred to a slurry storage tank and stored under stirring.

(3)エステル化工程
前記スラリーを、スラリー貯槽から第1エステル化反応槽へ、鉛直下向きに対して15°の角度で、鉛直上方から見て直近の内壁面から遠ざかる方向(反応槽の中心方向)に槽内に挿入された、スラリー供給用ノズルを経由して、140質量部/時にて連続的に供給した。
槽内温度260℃、圧力213kPaA(Aは絶対圧力であることを示す、以下同様)の条件でエチレングリコール及び水等・BR>フ副生物を気液分離等を経て留出させながら、平均滞留時間5〜6時間反応を行った。
(3) Esterification step The slurry is moved from the slurry storage tank to the first esterification reaction tank at an angle of 15 ° with respect to the vertical downward direction from the nearest inner wall surface as viewed from the vertical upper side (center direction of the reaction tank). ) Was continuously supplied at 140 parts by mass / hour via a slurry supply nozzle inserted into the tank.
Average retention while distilling ethylene glycol, water, etc. and BR> by-product through gas-liquid separation under conditions of 260 ° C in the tank and pressure 213 kPaA (A indicates absolute pressure, the same applies hereinafter) The reaction was carried out for 5 to 6 hours.

反応中の第1エステル化反応槽内の液面は、槽内全高に対して48〜55%であった。また、スラリーの供給は、第1エステル化反応槽内の気相部分から0.12m/秒の線速度で行われ、運転中スラリー供給用ノズルが閉塞することなく、第1エステル化反応槽の内壁面に接触することもなくエステル化反応混合物(オリゴマー)に添加されていた。
第1エステル化反応槽で得られたオリゴマーは、第2エステル化反応槽へ移送配管を経由して連続的に供給した。
更に第2エステル化反応槽にエチレングリコールを5〜6質量部/時で連続的に供給し、槽内温度260℃、圧力106kPaA、平均滞留時間1.6〜2.0時間の条件で、エチレングリコール及び水等の副生物を留出させながらオリゴマー化を行った。
The liquid level in the first esterification reaction tank during the reaction was 48 to 55% with respect to the total height in the tank. The slurry is supplied at a linear velocity of 0.12 m / sec from the gas phase portion in the first esterification reaction tank, and the nozzle for slurry supply is not blocked during operation. It was added to the esterification reaction mixture (oligomer) without contacting the inner wall surface.
The oligomer obtained in the first esterification reaction tank was continuously supplied to the second esterification reaction tank via a transfer pipe.
Further, ethylene glycol was continuously supplied to the second esterification reaction tank at 5 to 6 parts by mass / hour, and the conditions were that the temperature in the tank was 260 ° C., the pressure was 106 kPaA, and the average residence time was 1.6 to 2.0 hours. The oligomerization was carried out while distilling out by-products such as glycol and water.

(4)溶融重縮合工程
第2エステル化反応槽で得られたオリゴマーは、前記第1溶融重縮合反応槽に供給し、続いて第2溶融重縮合反応槽及び第3重縮合反応槽に順次供給して、温度を275℃から283℃の範囲で段階的に上げ、圧力を8kPaAから0.1kPaAの範囲で段階的に下げて重縮合反応させることにより、所望の重合度のポリエチレンテレフタレートを製造した。
第3重縮合反応槽で得られたポリエチレンテレフタレートは、ポリマーフィルターを経由してダイプレートからストランド状に取り出し、水冷した後、ペレタイザーを用いてペレット化した。
(4) Melt polycondensation step The oligomer obtained in the second esterification reaction tank is supplied to the first melt polycondensation reaction tank, and then sequentially into the second melt polycondensation reaction tank and the third polycondensation reaction tank. Supply, stepwise increase the temperature in the range of 275 ° C to 283 ° C, and stepwise decrease the pressure in the range of 8 kPaA to 0.1 kPaA to produce poly (ethylene terephthalate) with the desired degree of polymerization did.
The polyethylene terephthalate obtained in the third polycondensation reaction tank was taken out from the die plate in a strand form via a polymer filter, cooled with water, and then pelletized using a pelletizer.

(5)反応装置の観察
前記の製造条件にて7日間運転を継続し、運転終了後、各反応槽内をトリエチレングリコールにて解重合及び洗浄して室温まで冷却した後、純水にて洗浄した。
洗浄後、原料であるカルボン酸成分の影響を最も受けると考えられる第1エステル化反応槽内を確認したが、内面の腐食や材質厚さの減少は見られなかった。
(5) Observation of the reactor The operation was continued for 7 days under the above production conditions. After the operation was completed, each reactor was depolymerized and washed with triethylene glycol, cooled to room temperature, and then purified water. Washed.
After cleaning, the inside of the first esterification reaction tank, which is considered to be most affected by the carboxylic acid component as a raw material, was confirmed, but no corrosion of the inner surface or reduction in material thickness was observed.

[比較例1]
(1)原材料
ジカルボン酸:コハク酸及び少量のリンゴ酸
ジオール:1,4−ブタンジオール
触媒:テトラブトキシチタン・酢酸マグネシウム・エチルアシッドホスフェートの1,4−ブタンジオール溶液
[Comparative Example 1]
(1) Raw material dicarboxylic acid: succinic acid and a small amount of malic acid diol: 1,4-butanediol catalyst: 1,4-butanediol solution of tetrabutoxytitanium / magnesium acetate / ethyl acid phosphate

(2)スラリー化工程
スラリー調製槽にて、コハク酸151質量部、1,4−ブタンジオール149質量部、リンゴ酸0.25質量部を撹拌・混合してスラリーを調製した。
調製後のスラリーはスラリー貯槽に移送し、撹拌下40℃にて貯蔵した。
(2) Slurry step In a slurry preparation tank, 151 parts by mass of succinic acid, 149 parts by mass of 1,4-butanediol, and 0.25 part by mass of malic acid were stirred and mixed to prepare a slurry.
The prepared slurry was transferred to a slurry storage tank and stored at 40 ° C. with stirring.

(3)エステル化工程
本例では第2エステル化反応槽は使用せず、第1エステル化反応槽のみを用いてエステル化反応を実施した。
前記スラリーを、実施例1と同じ配置で槽内に挿入された、スラリー供給用ノズルを経由して82質量部/時にて連続的に供給した。更に、別のノズルから1,4−ブタンジオールを6質量部/時で連続的に供給しながら、槽内温度230℃、圧力106kPaAの条件で、1,4−ブタンジオール並びに水及びテトラヒドロフラン等の副生物を気液分離等を経て留出させながら、平均滞留時間2.8〜3.2時間の条件で反応させた。
反応中の第1エステル化反応槽内の液面は、槽内全高に対して17〜21%であった。また、スラリーの供給は、第1エステル化反応槽内の気相部分から0.079m/秒の線速度で行った。一部のスラリーが第1エステル化反応槽の内壁面に接触してからエステル化反応混合物(オリゴマー)に添加される状態であった。
(3) Esterification step In this example, the second esterification reaction tank was not used, and the esterification reaction was carried out using only the first esterification reaction tank.
The slurry was continuously supplied at 82 parts by mass / hour via a slurry supply nozzle inserted into the tank in the same arrangement as in Example 1. Further, while continuously supplying 1,4-butanediol from another nozzle at 6 parts by mass / hour, 1,4-butanediol, water, tetrahydrofuran, and the like were used under the conditions of an internal temperature of 230 ° C. and a pressure of 106 kPaA. The reaction was carried out under the condition of an average residence time of 2.8 to 3.2 hours while distilling the by-product through gas-liquid separation or the like.
The liquid level in the first esterification reaction tank during the reaction was 17 to 21% with respect to the total height in the tank. The slurry was supplied at a linear velocity of 0.079 m / sec from the gas phase portion in the first esterification reaction tank. A part of the slurry was in contact with the inner wall surface of the first esterification reaction tank and then added to the esterification reaction mixture (oligomer).

(4)溶融重縮合工程
上記第1エステル化反応槽で得られたオリゴマーに前記触媒を、目的生成物のポリブチレンサクシネートに対して、チタン、マグネシウム、リンとしての添加量がそれぞれ50、33、42質量ppmとなるように添加した後、前記第1溶融重縮合反応槽に供給し、続いて第2溶融重縮合反応槽及び第3溶融重縮合反応槽に順次供給して、温度を238℃から245℃の範囲で段階的に上げ、圧力を3kPaAから0.1kPaAの範囲で段階的に下げて重縮合反応させることにより、所望の重合度のポリブチレンサクシネートを製造した。
第3重縮合反応槽で得られたポリブチレンサクシネートは、ポリマーフィルターを経由してダイプレートからストランド状に取り出し、水冷した後、ペレタイザーを用いてペレット化した。
(4) Melt polycondensation step The amount of the catalyst added to the oligomer obtained in the first esterification reactor is 50, 33 as titanium, magnesium, and phosphorus, respectively, with respect to the target polybutylene succinate. , And added to the first melt polycondensation reaction tank, and then sequentially supplied to the second melt polycondensation reaction tank and the third melt polycondensation reaction tank. A polybutylene succinate having a desired degree of polymerization was produced by increasing the pressure stepwise in the range of 245 ° C. to 245 ° C., and decreasing the pressure stepwise in the range of 3 kPaA to 0.1 kPaA.
The polybutylene succinate obtained in the third polycondensation reaction tank was taken out from the die plate in a strand form via a polymer filter, cooled with water, and then pelletized using a pelletizer.

(5)反応装置の観察
実施例1と同様にして、上記製造条件にて7日間運転を継続した後、各反応槽内を洗浄後、第1エステル化反応槽内を確認したところ、図5に模式的に示す通り、スラリー供給用ノズルの下方、液面高さ20〜40%に相当する反応槽の内面に軽度の腐食が見られ、腐食箇所の材質が0.1〜0.3mm程度減肉していた。
このような腐食状態から考えると、この腐食は、図4に模式的に示すように、流量が少ない状態でスラリーが供給されてティーポット現象が発生し、しかも反応液の液面高さも低かったので、スラリーが第1エステル化反応槽の内壁面に接触したため、スラリー中のコハク酸により発生したものと考えられる。
(5) Observation of the reaction apparatus In the same manner as in Example 1, after the operation was continued for 7 days under the above production conditions, the inside of each reaction tank was washed and the inside of the first esterification reaction tank was confirmed. As shown schematically in Fig. 2, mild corrosion is seen on the inner surface of the reaction tank corresponding to a liquid level height of 20 to 40% below the slurry supply nozzle, and the material of the corrosion site is about 0.1 to 0.3 mm. It was thinning.
Considering such a corrosion state, as shown schematically in FIG. 4, this corrosion is caused by the supply of slurry at a low flow rate and the occurrence of the teapot phenomenon, and the liquid level of the reaction liquid is also low. Since the slurry contacted the inner wall surface of the first esterification reaction tank, it is considered that the slurry was generated by succinic acid in the slurry.

参考例
(1)反応装置
参考例は、図6に示すような製造装置を用いて回分式で行った。
即ち、エステル化装置として、熱媒用のジャケットと内部コイル、撹拌機、気液分離塔、原料受入口、触媒仕込み配管、及び反応物移送配管を備えた完全混合型エステル化反応槽(槽内面の材質:SUS316L)を、またこれと配管で接続された重縮合装置として、熱媒用のジャケット、撹拌機、気液分離塔、オリゴマー受入口、及び触媒仕込み配管を備えた完全混合型溶融重縮合反応槽(槽内面の材質:SUS304)を使用した。
[ Reference example ]
(1) Reactor This reference example was carried out batchwise using a production apparatus as shown in FIG.
That is, as the esterification apparatus, a fully mixed esterification reaction tank (within the tank) and a heating medium jacket and internal coil, a stirrer, a gas-liquid separation tower, a raw material inlet, a catalyst charging pipe, and a reactant transfer pipe Surface mixing: SUS316L), and a polycondensation unit connected to this with a pipe, a heat mixing jacket, a stirrer, a gas-liquid separation tower, an oligomer inlet, and a catalyst charging pipe. A polycondensation reaction tank (material on the inner surface of the tank: SUS304) was used.

(2)ポリエステルの製造
上記の装置を用いて、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸ジメチル、ジオールとしてエチレングリコールを用いてポリエチレンテレフタレートを回分式で製造した。
具体的には、ジメチルテレフタレート100質量部、エチレングリコール65質量部を、上記エステル化反応槽に仕込み、150℃に加熱してジメチルテレフタレートを溶融させ、次いで、得られるポリエステル組成物に対し0.09質量部となるように酢酸マグネシウム四水塩をエチレングリコール溶液(濃度6.5質量%)として添加した後、常圧撹拌下で3時間掛けて225℃まで昇温し、更にこの温度で1時間15分撹拌して、メタノールを留去し、実質的にエステル交換反応を完了させ、ポリエステルオリゴマーを得た。
(2) Manufacture of polyester Polyethylene terephthalate was manufactured batchwise using dimethyl terephthalate as the dicarboxylic acid component and ethylene glycol as the diol using the above apparatus.
Specifically, 100 parts by mass of dimethyl terephthalate and 65 parts by mass of ethylene glycol are charged into the esterification reaction tank, heated to 150 ° C. to melt dimethyl terephthalate, and then 0.09 with respect to the resulting polyester composition. After adding magnesium acetate tetrahydrate as an ethylene glycol solution (concentration 6.5 mass%) so as to be part by mass, the temperature was raised to 225 ° C. over 3 hours under normal pressure stirring, and further at this temperature for 1 hour. After stirring for 15 minutes, methanol was distilled off to substantially complete the transesterification reaction, thereby obtaining a polyester oligomer.

なお、上記溶液状の触媒成分である酢酸マグネシウム四水塩のエチレングリコール溶液は、反応槽の天板に接続された触媒仕込み配管から、鉛直下向きに対して22°の角度で鉛直上方から見て直近の内壁面から遠ざかる方向(反応槽の中心方向)となるように、その先端がエステル化反応槽内に挿入されたノズルを経由して、該反応槽の気相部に供給することにより、上記溶液を供給中にノズルが閉塞することも、反応槽の内壁面に上記溶液を接触させることもなく反応混合物に添加された。   The ethylene glycol solution of magnesium acetate tetrahydrate, which is a catalyst component in the form of the solution, is viewed from the upper vertical direction at an angle of 22 ° with respect to the vertical downward direction from the catalyst charging pipe connected to the top plate of the reaction vessel. By supplying it to the gas phase part of the reaction tank via a nozzle inserted in the esterification reaction tank so that it is in a direction away from the nearest inner wall surface (center direction of the reaction tank), The nozzle was blocked during the supply of the solution, and the solution was added to the reaction mixture without contacting the inner wall of the reaction vessel.

得られたポリエステルオリゴマーを前記の重縮合反応槽へ移送し、安定剤として正リン酸のエチレングリコール溶液(濃度3.6質量%)を、リン酸として得られるポリエステルに対し0.03質量部となるように添加し、次いで重縮合触媒として三酸化アンチモンのエチレングリコール溶液(濃度1.8質量%)を、得られるポリエステルに対し三酸化アンチモンとして0.04質量部となるように添加した。   The obtained polyester oligomer was transferred to the polycondensation reaction tank, and an ethylene glycol solution of normal phosphoric acid (concentration 3.6% by mass) as a stabilizer was 0.03 parts by mass with respect to the polyester obtained as phosphoric acid. Then, an ethylene glycol solution of antimony trioxide (concentration of 1.8% by mass) was added as a polycondensation catalyst so as to be 0.04 parts by mass as antimony trioxide with respect to the obtained polyester.

これらの正リン酸のエチレングリコール溶液及び三酸化アンチモンのエチレングリコール溶液は、いずれも重縮合反応槽の天板に接続された触媒仕込み配管から反応槽内に先端が挿入された鉛直下向きの触媒仕込みノズルを経由して、反応槽の気相部に供給することにより、これらの溶液を供給中にノズルが閉塞することも、該反応槽の内壁面にこれらの溶液を接触させることもなく反応混合物(オリゴマー)に添加した。   The ethylene glycol solution of orthophosphoric acid and the ethylene glycol solution of antimony trioxide are both charged vertically downward with the tip inserted into the reaction tank from the catalyst preparation pipe connected to the top plate of the polycondensation reaction tank. By supplying to the gas phase part of the reaction tank via the nozzle, the nozzle is blocked during the supply of these solutions, and the reaction mixture is not brought into contact with the inner wall surface of the reaction tank. (Oligomer).

次いで重縮合反応槽を、撹拌しながら101.3kPaA(大気圧)から0.4kPaAまで85分間掛けて減圧し、その後は0.4kPaAに保持すると共に、2時間掛けて225℃から280℃まで昇温し、280℃で1.5時間保持することにより重縮合反応を行い、固有粘度0.62dL/gのポリエチレンテレフタレートを得た。   Next, the polycondensation reaction tank was depressurized from 101.3 kPaA (atmospheric pressure) to 0.4 kPaA over 85 minutes with stirring, and then maintained at 0.4 kPaA and increased from 225 ° C to 280 ° C over 2 hours. The polycondensation reaction was performed by heating and holding at 280 ° C. for 1.5 hours to obtain polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of 0.62 dL / g.

(3)反応槽の観察
前記の製造条件にて、計32バッチの運転を行った後、各反応槽内を実施例1と同様にして洗浄した後、エステル化反応槽内、及び溶融重縮合反応槽内を確認したが、内面の腐食や材質厚さの減少は見られなかった。
(3) Observation of reaction tank After operating a total of 32 batches under the manufacturing conditions described above, the inside of each reaction tank was washed in the same manner as in Example 1, and then in the esterification reaction tank and melt polycondensation. Although the inside of the reaction vessel was confirmed, neither corrosion on the inner surface nor reduction in material thickness was observed.

本発明によれば、ポリエステルを製造する際の、反応槽に供給される液状成分、特にジカルボン酸とジオールとからなるスラリーがエステル化反応槽や重縮合反応槽の内壁面に接触することにより発生する、異物生成やフィルター閉塞等の運転面、品質面の問題や、反応槽の内壁面の腐食等の設備面の問題を防止することができる。
また本発明により、反応槽にこれらの液状成分を供給する際に液状成分が反応槽の内壁面に接触することを効果的に防止できる構造の供給ノズルを備えたポリエステルの製造装置が提供される。
According to the present invention, when a polyester is produced, a liquid component supplied to a reaction vessel, particularly a slurry made of dicarboxylic acid and diol, is generated by contacting an inner wall surface of an esterification reaction vessel or a polycondensation reaction vessel. It is possible to prevent problems in operation and quality such as generation of foreign matter and filter blockage, and problems in facilities such as corrosion of the inner wall surface of the reaction tank.
Further, according to the present invention, there is provided a polyester production apparatus provided with a supply nozzle having a structure capable of effectively preventing the liquid component from coming into contact with the inner wall surface of the reaction tank when supplying these liquid components to the reaction tank. .

1:スラリー調製槽
2:スラリー貯槽
3:第1エステル化反応槽
4:第2エステル化反応槽
5:第1溶融重縮合反応槽
6:第2溶融重縮合反応槽
7:第3溶融重縮合反応槽
8:スラリー供給用配管
9:スラリー供給用ノズル
9−1:スラリー供給用ノズルの一部(エステル化反応槽への接続部分)
9−2:スラリー供給用ノズルの一部(先端の伸縮可能な部分)
10:撹拌軸
11:撹拌翼
12:反応物(オリゴマー)出口
13:熱媒流通用ジャケット
14:熱媒流通用内部コイル
15:スラリー供給用ノズルとエステル化反応槽とを接続するためのフランジ
16:オリゴマー液面
17:スラリー液滴の広がり状態
18:第1エステル化反応槽内壁面の腐食箇所(比較例1)
19:エステル化反応槽
20:溶融重縮合反応槽
1: slurry preparation tank 2: slurry storage tank 3: first esterification reaction tank 4: second esterification reaction tank 5: first melt polycondensation reaction tank 6: second melt polycondensation reaction tank 7: third melt polycondensation Reaction tank 8: Slurry supply pipe 9: Slurry supply nozzle 9-1: Part of the slurry supply nozzle (connection to the esterification reaction tank)
9-2: Part of the slurry supply nozzle (expandable part at the tip)
10: Stirring shaft 11: Stirring blade 12: Reactant (oligomer) outlet 13: Heat medium circulation jacket 14: Heat medium circulation inner coil 15: Flange 16 for connecting the slurry supply nozzle and the esterification reaction tank : Oligomer liquid surface 17: Spreading state of slurry droplet 18: Corrosion spot on the inner wall surface of the first esterification reaction tank (Comparative Example 1)
19: Esterification reaction tank 20: Melt polycondensation reaction tank

Claims (10)

エステル化工程及び重縮合工程を含むポリエステルの製造方法であって、
これらの工程において用いられる少なくとも一つの反応槽(以下、エステル化工程におけるエステル化反応槽及び重縮合工程における重縮合反応槽をまとめて「反応槽」と記す)に、ジカルボン酸成分とジオールからなるスラリーを供給するに際して、前記スラリー該反応槽内に挿入されたノズルを経由して、該ノズルの挿入部の長さを該反応槽内の反応混合物の液面高さに応じ変更して該反応槽内の気相部分に供給し、
供給するスラリーの線速度は、0.1m/秒以上10m/秒以下であり、
かつ該反応槽の内壁面に接触させることなく反応槽内の反応混合物に添加することを特徴とするポリエステルの製造方法。
A method for producing a polyester comprising an esterification step and a polycondensation step,
At least one reaction vessel used in these steps (hereinafter, the esterification reaction vessel in the esterification step and the polycondensation reaction vessel in the polycondensation step are collectively referred to as a “reaction vessel”) is composed of a dicarboxylic acid component and a diol. in supplying the slurry, the slurry through a nozzle inserted into the reaction vessel, the length of the insertion portion of the nozzle by changing depending on the liquid level of the reaction mixture within the reaction vessel the Supply to the gas phase part in the reaction tank,
The linear velocity of the slurry to be supplied is 0.1 m / second or more and 10 m / second or less,
And it adds to the reaction mixture in a reaction tank, without making it contact the inner wall surface of this reaction tank, The manufacturing method of polyester characterized by the above-mentioned.
前記スラリーがエステル化工程及び/又は重縮合工程に用いる触媒成分を含むことを特徴とする請求項1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, wherein the slurry contains a catalyst component used in the esterification step and / or the polycondensation step. 前記ジカルボン酸成分がテレフタル酸成分を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のポリエステルの製造方法。 Method for producing a polyester according to claim 1 or 2 wherein the dicarboxylic acid component is characterized in that it comprises a terephthalic acid component. 前記ジカルボン酸成分が脂環式ジカルボン酸成分を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリエステルの製造方法。 The said dicarboxylic acid component contains an alicyclic dicarboxylic acid component, The manufacturing method of the polyester of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記ジカルボン酸成分が脂肪族ジカルボン酸成分を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリエステルの製造方法。 The said dicarboxylic acid component contains an aliphatic dicarboxylic acid component, The manufacturing method of the polyester of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 前記脂肪族ジカルボン酸成分がコハク酸成分を含むことを特徴とする請求項に記載のポリエステルの製造方法。 The method for producing a polyester according to claim 5 , wherein the aliphatic dicarboxylic acid component includes a succinic acid component. 前記ジオールがエチレングリコールを含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のポリエステルの製造方法。 The said diol contains ethylene glycol, The manufacturing method of the polyester of any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 前記ジオールが1,4−ブタンジオールを含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリエステルの製造方法。 The said diol contains 1 , 4- butanediol, The manufacturing method of the polyester of any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. 前記液状成分がリン化合物を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項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 , wherein the liquid component contains a phosphorus compound. 前記リン化合物が正リン酸及び/又はエチルアシッドホスフェートであることを特徴とする請求項に記載のポリエステルの製造方法。 The method for producing a polyester according to claim 9 , wherein the phosphorus compound is orthophosphoric acid and / or ethyl acid phosphate.
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