JP7071528B2 - 廃棄ポリエステル材料の回収方法 - Google Patents
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Description
本発明は、廃棄ポリエステル材料の回収方法に関し、特に、改良された加アルコール分解法により廃棄ポリエステルを回収してテレフタル酸ジメチル（ＤＭＴ）を製造する方法に関し、廃棄ポリエステル回収利用の技術分野に属する。
ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ＰＥＴ）は、生産量が最も多い合成繊維材料であり、繊維、ファブリック、服装、ポリエステルボトル、フィルム、シート材などの製品に幅広く用いられている。環境意識の向上、資源の節約、持続可能性の必要性に応じて、ポリエステル製品の製造で発生する切れ端とポリエステル製品の廃棄物をどのように処理するかは解決すべき課題となっており、廃棄ポリエステルの回収利用は環境に優しい紡績の発展方向となっている。
現在、廃棄ポリエステルの回収方法には、主に物理的回収および化学的回収がある。物理的回収方法は簡単で、経済的であるが、再生製品の性能が悪い。化学的回収方法には、主に加水分解法、加アルコール分解法、加アンモニア分解法、アミノ分解法、熱分解法および他の分解法がある。化学的回収方法では、廃棄ポリエステルをエチレングリコール（ＥＧ）により加アルコール分解してビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレート（ＢＨＥＴ）またはオリゴマーを生成し、その後、メタノール中でエステル交換反応させ、テレフタル酸ジメチル（ＤＭＴ）およびエチレングリコールを生成し、精製して得られた精製ＤＭＴをポリエステルの生産原料として使用し、メタノールおよびエチレングリコールを精製して反応系に再利用することにより、廃棄ポリエステルの循環利用を実現する。
米国特許ＵＳ６７０６８４３Ｂ１には、廃棄ポリエステルを回收してＤＭＴを製造する方法が開示されている。この特許において、廃棄ポリエステル重量の０．５－２０倍のＥＧを用い、触媒の存在で、温度１７５℃－１９０℃の条件下で廃棄ポリエステルを加アルコール分解し、その後、加アルコール分解物を蒸留濃縮してＥＧを留出し、濃縮後の加アルコール分解物中のＥＧと廃棄ポリエステルとの重量比を０．５－２に制御する。濃縮後の加アルコール分解物をさらにメタノールとエステル交換反応させてＤＭＴを生成し、精留により精製して精製ＤＭＴを製造する。この技術では、固体ポリエステルとＥＧの加アルコール分解反応を使用し、加アルコール分解反応は固－液不均一相系反応であり、反応時間が長く、廃棄ポリエステルの加アルコール分解過程において、加アルコール分解に必要なＥＧ量が大きく、エステル交換反応をスムーズにするために、加アルコール分解生成物中のＥＧの一部を留出する必要があり、加アルコール分解物の濃縮工程があるので、設備が多く、エネルギー消費が高い。
そこで、従来技術に存在する加アルコール分解の固－液不均一相系反応により解重合時間が長く、加アルコール分解剤の用量が多いという問題を解決するために、廃棄ポリエステル材料の回収方法を提供する必要がある。
上記目的を達成するために、本発明では、廃棄ポリエステル材料に対して除水、脱酸素処理を行い、廃棄ポリエステル原料を得る材料前処理ステップと、
廃棄ポリエステル原料を溶融させ、溶融状態の廃棄ポリエステルを得、加アルコール分解釜に連続的に投入し、上記廃棄ポリエステル原料の溶融過程において、加アルコール分解剤であるエチレングリコールを加えて前加アルコール分解を行う溶融供給ステップと、
上記溶融状態の廃棄ポリエステルと、加アルコール分解剤と、加アルコール分解触媒とを加アルコール分解釜中で解重合反応させ、加アルコール分解物を得る加アルコール分解ステップと、
エステル交換剤と、エステル交換触媒と、上記加アルコール分解物とをエステル交換釜中でエステル交換反応させるエステル交換ステップと、
を含む廃棄ポリエステル材料の回収方法が提供される。
廃棄ポリエステル原料を溶融させ、溶融状態の廃棄ポリエステルを得、加アルコール分解釜に連続的に投入し、上記廃棄ポリエステル原料の溶融過程において、加アルコール分解剤であるエチレングリコールを加えて前加アルコール分解を行う溶融供給ステップと、
上記溶融状態の廃棄ポリエステルと、加アルコール分解剤と、加アルコール分解触媒とを加アルコール分解釜中で解重合反応させ、加アルコール分解物を得る加アルコール分解ステップと、
エステル交換剤と、エステル交換触媒と、上記加アルコール分解物とをエステル交換釜中でエステル交換反応させるエステル交換ステップと、
を含む廃棄ポリエステル材料の回収方法が提供される。
従来技術に比べ、本発明は少なくとも以下の有益な効果を有する。
本発明の廃棄ポリエステル材料の回収方法は、除水、脱酸素処理された後の廃棄ポリエステルを原料とし、原料供給前に溶融するときに、所定割合の加アルコール分解剤およびエチレングリコールを加えて前加アルコール分解を行うことにより、溶融設備での廃棄ポリエステル原料の溶融速度が速くなるとともに、廃棄ポリエステル原料が溶融するときに一部が加アルコール分解反応し、溶融原料の粘度が低下し、溶融原料が加アルコール分解釜に添加された後に、加アルコール分解温度下で溶融状態に保持され、再度凝固しにくく、加アルコール分解が均一相系の条件下で進行することが保証される。
本発明の廃棄ポリエステル材料の回収方法は、除水、脱酸素処理された後の廃棄ポリエステルを原料とし、原料供給前に溶融するときに、所定割合の加アルコール分解剤およびエチレングリコールを加えて前加アルコール分解を行うことにより、溶融設備での廃棄ポリエステル原料の溶融速度が速くなるとともに、廃棄ポリエステル原料が溶融するときに一部が加アルコール分解反応し、溶融原料の粘度が低下し、溶融原料が加アルコール分解釜に添加された後に、加アルコール分解温度下で溶融状態に保持され、再度凝固しにくく、加アルコール分解が均一相系の条件下で進行することが保証される。
以下、本発明の技術内容、構造特徴、目的および効果を説明する。
本発明の廃棄ポリエステル材料の回収方法は、
廃棄ポリエステル材料に対して除水、脱酸素処理を行い、廃棄ポリエステル原料を得る材料前処理ステップと、
廃棄ポリエステル原料を溶融させ、溶融状態の廃棄ポリエステルを得、加アルコール分解釜に連続的に投入する溶融供給ステップと、
上記溶融状態の廃棄ポリエステルと、加アルコール分解剤と、加アルコール分解触媒とを加アルコール分解釜中で解重合反応させ、加アルコール分解物を得る加アルコール分解ステップと、
エステル交換剤と、エステル交換触媒と、上記加アルコール分解物とをエステル交換釜中でエステル交換反応させるエステル交換ステップと、を含み、
上記溶融供給ステップにおいて、上記廃棄ポリエステル原料の溶融過程では加アルコール分解剤を加えて前加アルコール分解を行い、上記加アルコール分解剤はエチレングリコールである。
廃棄ポリエステル材料に対して除水、脱酸素処理を行い、廃棄ポリエステル原料を得る材料前処理ステップと、
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上記溶融状態の廃棄ポリエステルと、加アルコール分解剤と、加アルコール分解触媒とを加アルコール分解釜中で解重合反応させ、加アルコール分解物を得る加アルコール分解ステップと、
エステル交換剤と、エステル交換触媒と、上記加アルコール分解物とをエステル交換釜中でエステル交換反応させるエステル交換ステップと、を含み、
上記溶融供給ステップにおいて、上記廃棄ポリエステル原料の溶融過程では加アルコール分解剤を加えて前加アルコール分解を行い、上記加アルコール分解剤はエチレングリコールである。
本発明者は、大量の研究により廃棄ポリエステル材料の回収再利用では、解重合時間の長さおよびその解重合効果が鍵であることを発見した。加アルコール分解法による廃棄ポリエステル材料の解重合では、液－液均一相系加アルコール分解は、固－液不均一相系加アルコール分解よりも解重合反応の時間を大幅に短縮させ、解重合生成物であるヒドロキシエチルテレフタレート（ＢＨＥＴ）の純度および収率を向上させることができる。廃棄ポリエステル材料を加アルコール分解釜への添加の前に液相に十分に溶融させるために、それを溶融設備、例えば、スクリュー押出機に投入する前に、所定の比率で加アルコール分解剤エチレングリコールを添加することにより、廃棄ポリエステル材料の一部を加アルコール分解することができ、これによって、溶融が促進され、粘度が低下し、溶融原料が加アルコール分解釜に入った後に、加アルコール分解の温度下で溶融状態に保持され、再度凝固しにくく、加アルコール分解が均一相系の条件下で進行することが保証される。
上記溶融状態の廃棄ポリエステル、加アルコール分解剤、および加アルコール分解触媒を液－液均一相系の形態で加アルコール分解釜に投入して加アルコール分解反応を行う際に、連続的な溶融供給が好ましい。スクリュー押出機によりエチレングリコールが添加された廃棄ポリエステル材料を前加アルコール分解して溶融させ、スクリュー押出機の回転速度で溶融状態の廃棄ポリエステルの供給量を調整し、加アルコール分解剤および加アルコール分解触媒も液相状態でそれぞれ計量ポンプにより制御される所定量で加アルコール分解釜に連続的に投入し、加アルコール分解反応により加アルコール分解物を得る。計量ポンプ２Ａおよび２Ｂの回転速度および廃棄ポリエステルスクリュー９の回転速度は、一定の比率で調節する。
加アルコール分解釜内に材料が存在するため、廃棄ポリエステルが溶融状態で加アルコール分解釜に添加された後に、撹拌器２３の撹拌下で既に存在する上記材料、新たに投入されるＥＧ、新たに投入される触媒と均一に混合され、溶融状態で均一相系加アルコール分解が発生する。
さらに、加アルコール分解物、エステル交換剤およびエステル交換触媒を同時にエステル交換釜に供給してエステル交換反応を行う。このステップは、間欠または連続式を使用してもよいが、間欠供給の断続的な反応に比べ、連続供給してエステル交換ステップを行うことにより得られるＤＭＴの収率および純度はいずれも大幅に高くなる。
さらに、上記廃棄ポリエステルを一般的なプロセスにより乾燥除水、脱酸素処理した後、ポリエステルをスクリュー溶融することにより、副反応の発生可能性が大幅に減少され、後続の加アルコール分解物製品およびエステル交換製品の純度および反応効率が保証される。
さらに、廃棄ポリエステルの形態はスクリュー押出機の加熱および原料投入過程に大きい影響を与える。そのため、解重合すべき廃棄ポリエステルを緻密化加工により５ｍｍ－１０ｍｍ×５ｍｍ－１０ｍｍの均一なペレットに形成することにより、廃棄ポリエステルのスクリュー押出機への投入が容易になる。上記緻密化プロセスは、一般的な技術、例えば、半溶融摩擦緻密化、溶融造粒緻密化などのプロセスにより廃棄ポリエステルを前処理することができる。理解できるように、廃棄ポリエステルボトル破片、ポリエステルフィルム、ポリエステル繊維、廃棄織物のうちの１種または２種以上の混合物を緻密化プロセスにより加工して均一なペレットを原料として使用してもよいが、加工された廃棄ポリエステルの均一なペレットを購入してそのまま原料として使用してもよい。
本発明者は、廃棄ポリエステルを前加アルコール分解して溶融させる際に、加アルコール分解剤エチレングリコールの添加量は、前加アルコール分解の度合に対して大きい影響を与えることをさらに発見した。加アルコール分解剤エチレングリコールの添加量は、ポリエステルの一部を加アルコール分解し、溶融体粘度を低下させ、加アルコール分解釜に入る前の濾過に有利である添加量である。また、溶融体粘度の低下により、スクリューの電力が低下し、ポリエステルがエチレングリコールにより部分的に加アルコール分解された後、融点が低下し、加アルコール分解釜に入った後、加アルコール分解釜内において所定温度下で溶融状態に保持し、再度凝固しにくく、加アルコール分解の進行に有利である。
好ましくは、上記前加アルコール分解のときに、上記廃棄ポリエステル原料の重量に対して、上記加アルコール分解剤の添加量は１０ｐｐｍ－５％である。
さらに、上記溶融状態の廃棄ポリエステル、加アルコール分解剤、加アルコール分解触媒を溶融状態で第１加アルコール分解釜に投入して１回目の加アルコール分解反応を行い、第１加アルコール分解生成物を得る。次いで、第１加アルコール分解生成物を第１加アルコール分解釜に直列した第２加アルコール分解釜に投入して第２次加アルコール分解反応を行い、加アルコール分解物を得る。このようにして直列した複数の加アルコール分解釜に対して加アルコール分解反応を行う。このような複数回の連続的な加アルコール分解反応により、加アルコール分解反応は完全に進行することができ、加アルコール分解生成物の均一性が向上し、得られた加アルコール分解物中のＢＨＥＴ単量体の含有量は７５％以上に達することができ、エステル交換ステップで得られるＤＭＴ収率および純度はより高くなる。
好ましくは、上記加アルコール分解釜は、互いに直列した第１加アルコール分解釜と第２加アルコール分解釜を含む。
さらに、上記廃棄ポリエステル原料と加アルコール分解剤との重量比は、解重合反応に対して影響を与える。加アルコール分解剤の使用量が多すぎると、加アルコール分解物に過剰な加アルコール分解剤が混在し、加アルコール分解物に他の副生成物が生成する場合がある。加アルコール分解剤の使用量が少なすぎると、加アルコール分解が十分ではなく、加アルコール分解物に多い長鎖の廃棄ポリエステルが残る場合がある。この２つの場合は、いずれも加アルコール分解物の製品品質の安定性に影響を与え、さらに次のエステル交換反応に影響を与える。また、加アルコール分解反応に必要な加アルコール分解触媒の使用量も、加アルコール分解物に対して比較的大きい影響を与える。加アルコール分解触媒の添加量を適切な範囲に制御することによってのみ、廃棄ポリエステル原料の加アルコール分解の効率が保証され、触媒の浪費が低減される。
好ましくは、上記加アルコール分解ステップにおいて、上記溶融状態の廃棄ポリエステルと、加アルコール分解剤と、加アルコール分解触媒との添加重量比は１：１．０－２．０：０．００３－０．０３である。
好ましくは、上記加アルコール分解触媒は、炭酸カリウムまたは酢酸亜鉛であり、質量濃度が１０％－７０％のエチレングリコール溶液に調製してから添加される。
さらに、当該技術分野で一般的に使用さるエステル交換剤を本発明のエステル交換剤として選択する。その添加量は、次のエステル交換反応に対して影響を与える。添加量が少なすぎると、反応は不十分であり、添加量が多すぎると、エネルギー消費は増加する。
好ましくは、上記エステル交換剤は、メタノールであり、上記溶融状態の廃棄ポリエステルとエステル交換剤との添加重量比は１：１－３．０である。
さらに、エステル交換触媒の種類および添加量は、エステル交換反応の速度および生成物の品質に対して影響を与える。一定の範囲内で触媒の使用量を増加しても、エステル交換反応の速度を増大する目的を達することができず、逆に、過剰な触媒は他の副反応を引き起こす場合がある。他の不要な副生成物の生成は、生成物の品質を低下させる。触媒の量が少ないと、反応速度は遅くなり、反応効率は低い。
好ましくは、上記エステル交換触媒は、水酸化ナトリウムまたは炭酸カリウムであり、上記溶融状態の廃棄ポリエステルとエステル交換触媒との添加重量比は１：０．００２－０．０５である。
好ましくは、上記溶融状態の廃棄ポリエステルとエステル交換触媒との添加重量比は１：０．００３－０．０２である。
より好ましくは、上記エステル交換触媒を質量濃度が１０％－７０％のエチレングリコール溶液に調製してからエステル交換釜に添加する。
さらに、加アルコール分解釜内の反応温度および反応時間は、生成物の品質安定性に対して一定の作用を奏する。加アルコール分解の温度が低すぎると、加アルコール分解反応の進行に不利であり、温度が高すぎると、副反応を引き起こす。エステル交換釜におけるエステル交換反応のプロセス条件も、最終的なエステル交換反応生成物に影響を与える。反応温度および反応時間は、エステル交換反応釜中の材料の成分、活性および互いの作用関係を十分に考慮して選択する必要がある。
好ましくは、上記加アルコール分解ステップの反応温度は１８０℃－２００℃、反応時間は６０ｍｉｎ－１２０ｍｉｎである。上記エステル交換ステップの反応温度は６０℃－８０℃、反応時間は３０ｍｉｎ－９０ｍｉｎである。
エステル交換反応で得られた粗ＤＭＴは材料中間貯蔵タンクに連続的に入り、次の粗ＤＭＴの結晶化、分離および精製に用いられる。粗ＤＭＴの結晶化、分離および精製は、一般的なプロセスにより行う。
本発明の技術内容、構造特徴、目的および効果を詳しく説明するために、以下、図面および実施例を参照しながら説明する。これらの実施例は本発明をするためのものであり、本発明の範囲を制限しないと理解されるべきである。
（実施例１）
原料は造粒処理された廃棄ポリエステルペレットであった。試験した結果、特性粘度は０．６２ｄｌ／ｇ、融点は２６０℃、平均粒径は１０ｍｍ以下、水分含有量は０．５％以下であった。この廃棄ポリエステルペレットを廃棄ポリエステルホッパ５からロータリーフィーダー６を経てスクリュー押出機７に投入して溶融させ、さらにフィルタ８により未溶融不純物を濾別し、溶融状態の物質を加アルコール分解釜２１に連続的に投入した。スクリュー押出機７の溶融温度は２７５℃、フィルタ８の濾過精度は１５０μｍであった。
原料は造粒処理された廃棄ポリエステルペレットであった。試験した結果、特性粘度は０．６２ｄｌ／ｇ、融点は２６０℃、平均粒径は１０ｍｍ以下、水分含有量は０．５％以下であった。この廃棄ポリエステルペレットを廃棄ポリエステルホッパ５からロータリーフィーダー６を経てスクリュー押出機７に投入して溶融させ、さらにフィルタ８により未溶融不純物を濾別し、溶融状態の物質を加アルコール分解釜２１に連続的に投入した。スクリュー押出機７の溶融温度は２７５℃、フィルタ８の濾過精度は１５０μｍであった。
上記廃棄ポリエステルペレットをスクリュー押出機７中で溶融させた過程において、廃棄ポリエステルの質量の１ｗｔ％のエチレングリコール（ＥＧ）を加えた。エチレングリコールをエチレングリコール貯蔵タンク１から第２計量ポンプ２Ｂにより定量的に添加した。第２計量ポンプ２Ｂの回転速度とスクリュー押出機７の回転速度との比を調整することによりエチレングリコールと廃棄ポリエステルペレットとの添加量の比を調整した。エチレングリコールを添加した後の溶融体粘度は０．４０ｄｌ／ｇ、融点は２３２℃であり、フィルタ８の交換周期は２０日であった。
溶融状態の廃棄ポリエステルを１０００ｋｇ／ｈｒの速度で第１加アルコール分解釜２１に連続的に投入し、材料の輸送量はスクリュー押出機７の回転速度で調整した。この回転速度は、第１加アルコール分解釜２１の液位の相対的な安定を達するために、第１加アルコール分解釜２１の液位に応じて制御される。
エチレングリコール貯蔵タンク１内のエチレングリコール、加アルコール分解触媒貯蔵タンク３内の加アルコール分解触媒は、それぞれ第１計量ポンプ２Ａ、加アルコール分解触媒計量ポンプ４を介して加アルコール分解釜２１に投入された。第１計量ポンプ２Ａ、加アルコール分解触媒計量ポンプ４の回転速度と、スクリュー押出機７の回転速度をは、一定の比率に調節された。エチレングリコールの供給速度は１５００ｋｇ／ｈであり、加アルコール分解触媒は炭酸カリウムのエチレングリコール溶液であり、炭酸カリウムのエチレングリコール溶液中の炭酸カリウムの質量濃度は２５％であり、加アルコール分解触媒の供給速度は８０ｋｇ／ｈであった。
加アルコール分解釜２１内に事前に組成が同じである加アルコール分解材料２０００ｋｇを添加した。溶融状態の廃棄ポリエステルを加アルコール分解釜２１に添加した後、加アルコール分解釜の撹拌器２３による撹拌下で、加アルコール分解釜２１内に事前に添加された材料、新たに添加されたアルコール分解剤であるエチレングリコール、および新たに添加された加アルコール分解触媒である炭酸カリウム溶液は均一に混合され、溶融状態で均一相系加アルコール分解が発生した。加アルコール分解の温度は１９０℃、材料の滞留時間、すなわち、加アルコール分解時間は６０ｍｉｎであった。加アルコール分解物における単量体の含有量は８０％であり、単量体、二量体、三量体、四量体の総含有量は９８％であった。
加アルコール分解釜２１内での加アルコール分解が終了した後に得られた加アルコール分解物をエステル交換釜に定量的に添加した。エステル交換剤メタノールと、エステル交換触媒と、加アルコール分解物とを所定の比でエステル交換釜に投入した。加アルコール分解物とメタノールはエステル交換触媒の存在下でエステル交換が発生し、粗ＤＭＴを生成した。メタノールと、上記加アルコール分解物との重量比は、初期廃棄ポリエステル：メタノール＝１：２に換算され、エステル交換触媒の存在下でエステル交換反応した。エステル交換触媒は炭酸カリウムであり、炭酸カリウムの使用量は廃棄ポリエステル量の２．０ｗｔ％であった。炭酸カリウムはエチレングリコール溶液の形態で投入され、エチレングリコール溶液中の炭酸カリウムの濃度は２５％であった。エステル交換反応の温度は７５℃、反応時間は７０ｍｉｎであった。エステル交換生成物が得られた。
上記エステル交換生成物は、材料中間貯蔵タンクからＤＭＴ結晶化装置に入った。材料を４０℃以下に降温し、ＤＭＴを結晶化して析出させた。濾過して粗ＤＭＴ濾過ケーキおよび濾液を得た。粗ＤＭＴ濾過ケーキをメタノールで複数回洗浄し、ＤＭＴ濾過ケーキを得た。ＤＭＴ濾過ケーキを６Ｋｐａ真空、温度２００℃でショートパス精留システムにより精製し、精製ＤＭＴを得た。本実施例の廃棄ポリエステルの回収方法により得られたＤＭＴの純度は９９．５％、収率は９２％であった。
（実施例２）
原料である廃棄ポリエステルフィルムを５ｍｍ－１０ｍｍ×５ｍｍ－１０ｍｍの破片に加工する以外、実施例１の回収方法と同様である。ＤＭＴ純度は９９．５％、収率は９２．５％であった。
原料である廃棄ポリエステルフィルムを５ｍｍ－１０ｍｍ×５ｍｍ－１０ｍｍの破片に加工する以外、実施例１の回収方法と同様である。ＤＭＴ純度は９９．５％、収率は９２．５％であった。
〈比較例１〉
原料は造粒処理された廃棄ポリエステルペレットであった。試験した結果、特性粘度は０．６２ｄｌ／ｇ、融点は２６０℃、平均粒径は１０ｍｍ以下、水分含有量は０．５％以下であった。廃棄ポリエステルペレットを廃棄ポリエステルホッパ５からロータリーフィーダー６を経てスクリュー押出機７に投入して溶融させ、さらにフィルタ８により未溶融不純物を濾別し、溶融状態の物質を加アルコール分解釜２１に連続的に投入した。スクリュー押出機７の溶融温度は２７５℃、フィルタ８の濾過精度は１５０μｍであった。廃棄ポリエステルペレットをスクリュー押出機７中で溶融させる過程において加アルコール分解剤であるエチレングリコールを添加する点で実施例１と異なる。試験した結果、溶融した溶融体の粘度は０．６０ｄｌ／ｇ、融点は２５５℃であった。フィルタ８の交換周期は１５日であった。
原料は造粒処理された廃棄ポリエステルペレットであった。試験した結果、特性粘度は０．６２ｄｌ／ｇ、融点は２６０℃、平均粒径は１０ｍｍ以下、水分含有量は０．５％以下であった。廃棄ポリエステルペレットを廃棄ポリエステルホッパ５からロータリーフィーダー６を経てスクリュー押出機７に投入して溶融させ、さらにフィルタ８により未溶融不純物を濾別し、溶融状態の物質を加アルコール分解釜２１に連続的に投入した。スクリュー押出機７の溶融温度は２７５℃、フィルタ８の濾過精度は１５０μｍであった。廃棄ポリエステルペレットをスクリュー押出機７中で溶融させる過程において加アルコール分解剤であるエチレングリコールを添加する点で実施例１と異なる。試験した結果、溶融した溶融体の粘度は０．６０ｄｌ／ｇ、融点は２５５℃であった。フィルタ８の交換周期は１５日であった。
他のステップは実施例１と同様して操作した。実際の生産過程において、加アルコール分解釜のモータ２２は電流が異常に上昇する場合が多いことが発見された。加アルコール分解物をサンプリングして分析した結果、加アルコール分解物中のＢＨＥＴ単量体の含有量は６３％であり、単量体、二量体、三量体、四量体の総含有量は８３％であった。最終的に回収されたＤＭＴの純度は９９．５％、収率は８６％であった。
〈比較例２〉
原料は造粒処理された廃棄ポリエステルペレットであった。試験した結果、特性粘度は０．６２ｄｌ／ｇ、融点は２６０℃、平均粒径は１０ｍｍ以下、水分含有量は０．５％以下であった。廃棄ポリエステルペレットを廃棄ポリエステルホッパ５からロータリーフィーダー６を経てスクリュー押出機７に投入して溶融させ、さらにフィルタ８により未溶融不純物を濾別し、溶融状態の物質を加アルコール分解釜２１に連続的に投入した。スクリュー押出機７の溶融温度は２７５℃、フィルタ８の濾過精度は１５０μｍであった。廃棄ポリエステルペレットをスクリュー押出機７中で溶融させる過程において加アルコール分解剤であるエチレングリコールを添加する点で実施例１と異なる。試験した結果、溶融した溶融体の粘度は０．６０ｄｌ／ｇ、融点は２５５℃であった。フィルタ８の交換周期は１５日であった。
原料は造粒処理された廃棄ポリエステルペレットであった。試験した結果、特性粘度は０．６２ｄｌ／ｇ、融点は２６０℃、平均粒径は１０ｍｍ以下、水分含有量は０．５％以下であった。廃棄ポリエステルペレットを廃棄ポリエステルホッパ５からロータリーフィーダー６を経てスクリュー押出機７に投入して溶融させ、さらにフィルタ８により未溶融不純物を濾別し、溶融状態の物質を加アルコール分解釜２１に連続的に投入した。スクリュー押出機７の溶融温度は２７５℃、フィルタ８の濾過精度は１５０μｍであった。廃棄ポリエステルペレットをスクリュー押出機７中で溶融させる過程において加アルコール分解剤であるエチレングリコールを添加する点で実施例１と異なる。試験した結果、溶融した溶融体の粘度は０．６０ｄｌ／ｇ、融点は２５５℃であった。フィルタ８の交換周期は１５日であった。
他のステップは実施例１と同様して操作した。加アルコール分解反応の温度は１９０℃、材料の滞留時間、すなわち、加アルコール分解時間は９０ｍｉｎであった。加アルコール分解物をサンプリングして分析した結果、加アルコール分解物中のＢＨＥＴ単量体の含有量は７５％であり、単量体、二量体、三量体、四量体の総含有量は９４％であった。最終的に回収されたＤＭＴの純度は９９．５％、収率は９２％であった。
〈比較例３〉
加アルコール分解温度は２２０℃、材料の滞留時間、すなわち、加アルコール分解の時間は６０ｍｉｎである以外、比較例２と同様である。
加アルコール分解温度は２２０℃、材料の滞留時間、すなわち、加アルコール分解の時間は６０ｍｉｎである以外、比較例２と同様である。
加アルコール分解物中のＢＨＥＴ単量体の含有量は７４％であり、単量体、二量体、三量体、四量体の総含有量は９３％であった。最終的に回収されたＤＭＴの純度は９８．２％、収率は８８％であった。
特性粘度の測定は、ＧＢ／Ｔ １４１９０－２０１７特性粘度測定方法Ａの規定（毛管粘度計法、溶剤質量比６０：４０）に従って行う。
他の好ましい実施例において、加アルコール分解過程は、互いに直列した２つ以上の加アルコール分解釜内で行うことができる。例えば、第１加アルコール分解釜からの加アルコール分解された溶融体を直列した第２加アルコール分解釜に連続的に投入し、引き続き加アルコール分解してもよい。これによって、加アルコール分解反応はより完全になり、加アルコール分解の度合はより均一になり、加アルコール分解の単量体の収率は高くなり、次のエステル交換反応の効率および生成物の純度は向上する。
１ エチレングリコールの貯蔵タンク、
２Ａ 第１計量ポンプ、
２Ｂ 第２計量ポンプ、
２１ 加アルコール分解釜、
２２ 加アルコール分解釜のモータ、
２３ 加アルコール分解釜の撹拌器、
２４ 加アルコール分解釜の精留塔、
２５ 塔頂コンデンサ、
３ 加アルコール分解触媒の貯蔵タンク、
４ 加アルコール分解触媒の計量ポンプ、
５ 廃棄ポリエステルホッパ、
６ ロータリーフィーダー、
７ スクリュー押出機、
８ フィルタ。
２Ａ 第１計量ポンプ、
２Ｂ 第２計量ポンプ、
２１ 加アルコール分解釜、
２２ 加アルコール分解釜のモータ、
２３ 加アルコール分解釜の撹拌器、
２４ 加アルコール分解釜の精留塔、
２５ 塔頂コンデンサ、
３ 加アルコール分解触媒の貯蔵タンク、
４ 加アルコール分解触媒の計量ポンプ、
５ 廃棄ポリエステルホッパ、
６ ロータリーフィーダー、
７ スクリュー押出機、
８ フィルタ。
Claims (9)
- 廃棄ポリエステル材料に対して除水、脱酸素処理を行い、廃棄ポリエステル原料を得る材料前処理ステップと、
廃棄ポリエステル原料を溶融させ、溶融状態の廃棄ポリエステルを得、加アルコール分解釜に連続的に投入し、前記廃棄ポリエステル原料の溶融過程において、加アルコール分解剤であるエチレングリコールを加えて前加アルコール分解を行い、ここで、前記廃棄ポリエステル原料の重量に対して前記加アルコール分解剤の添加量は１０ｐｐｍ－５％である溶融供給ステップと、
前記溶融状態の廃棄ポリエステルと、加アルコール分解剤と、加アルコール分解触媒とを加アルコール分解釜中で解重合反応させ、加アルコール分解物を得る加アルコール分解ステップと、
エステル交換剤と、エステル交換触媒と、前記加アルコール分解物とをエステル交換釜中でエステル交換反応させるエステル交換ステップと、
を含むことを特徴とする、廃棄ポリエステル材料の回収方法。 - 前記加アルコール分解ステップにおいて、前記溶融状態の廃棄ポリエステルと、加アルコール分解剤と、加アルコール分解触媒との添加重量比は１：１．０－２．０：０．００３－０．０３であることを特徴とする、請求項１に記載の廃棄ポリエステル材料の回収方法。
- 前記加アルコール分解触媒は、炭酸カリウムまたは酢酸亜鉛であり、
前記加アルコール分解触媒は、質量濃度が１０％－７０％のエチレングリコール溶液に調製されて添加されることを特徴とする、請求項２に記載の廃棄ポリエステル材料の回収方法。 - 前記エステル交換剤はメタノールであり、
前記溶融状態の廃棄ポリエステルとエステル交換剤との添加重量比は１：１－３．０であることを特徴とする、請求項１に記載の廃棄ポリエステル材料の回収方法。 - 前記エステル交換触媒は、水酸化ナトリウムまたは炭酸カリウムであり、前記溶融状態の廃棄ポリエステルとエステル交換触媒との添加重量比は１：０．００２－０．０５であることを特徴とする、請求項１に記載の廃棄ポリエステル材料の回収方法。
- 前記溶融状態の廃棄ポリエステルとエステル交換触媒との添加重量比は１：０．００３－０．０２であることを特徴とする、請求項５に記載の廃棄ポリエステル材料の回収方法。
- 前記エステル交換触媒は、質量濃度が１０％－７０％のエチレングリコール溶液に調製されてエステル交換釜に添加されることを特徴とする、請求項５または６に記載の廃棄ポリエステル材料の回収方法。
- 前記加アルコール分解ステップにおいて、反応温度は１８０℃－２００℃、反応時間は６０ｍｉｎ－１２０ｍｉｎであることを特徴とする、請求項１に記載の廃棄ポリエステル材料の回収方法。
- 前記エステル交換ステップにおいて、反応温度は６０℃－８０℃、反応時間は３０ｍｉｎ－９０ｍｉｎであることを特徴とする、請求項１に記載の廃棄ポリエステル材料の回収方法。
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