WO2020059887A1 - 重合体の製造方法 - Google Patents

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WO2020059887A1
WO2020059887A1 PCT/JP2019/037142 JP2019037142W WO2020059887A1 WO 2020059887 A1 WO2020059887 A1 WO 2020059887A1 JP 2019037142 W JP2019037142 W JP 2019037142W WO 2020059887 A1 WO2020059887 A1 WO 2020059887A1
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glycerin
reaction
acid
producing
waste
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央士 梶間
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バイオ燃料技研工業株式会社
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/06—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from hydroxycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78—Preparation processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/88—Post-polymerisation treatment
    • C08G63/90—Purification; Drying

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a polymer, and more particularly to a method for producing a polymer from a composition containing glycerin.
  • the production method includes a high-temperature and high-pressure decomposition method, an enzymatic decomposition method, etc., and all of them hydrolyze fats and oils derived from animals and plants to release fatty acids. Is what you do. Such hydrolysis also produces glycerin-containing by-products.
  • Waste containing glycerin contains a large amount of impurities such as catalysts and unreacted fats and oils. Therefore, glycerin itself has uses as a raw material for pharmaceuticals and cosmetics, but in order to use the above-mentioned glycerin-containing waste as a raw material for pharmaceuticals and cosmetics, it must be purified at a great cost. Was not practical. Therefore, glycerin-containing waste is often disposed of as industrial waste.
  • Patent Document 1 a method of producing lactic acid by subjecting waste glycerin to a hydrothermal reaction under alkaline conditions
  • Patent Document 2 a method for producing acrolein from glycerin by adding an acid to waste glycerin and then reacting with supercritical water
  • the method of treating glycerin-containing waste with alkaline hydrothermal method or supercritical water has a problem of production cost from the viewpoint of introduction of a reaction apparatus and countermeasures against corrosion of the apparatus.
  • methods for effectively utilizing fatty acid glycerin ester-containing wastes have not been sufficient.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a new method of using a raw material containing glycerin or a fatty acid glycerin ester.
  • the present inventor has conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, after adjusting the pH of the above raw materials, sending the obtained composition to a capillary under high temperature and high pressure to oxidize glycerin and It has been found that the polymerization has proceeded to obtain a polymer, and the present invention has been completed.
  • the present invention is as follows.
  • a method for producing a polymer from a raw material containing at least one of glycerin and a fatty acid glycerin ester A pH adjusting step of obtaining a composition containing glycerin and adjusted to pH 2 to 6, A reaction step of reacting the pH-adjusted composition by sending it to a capillary heated to 200 ° C. or higher at a pressure of 10 MPa or higher;
  • a method for producing a polymer comprising: [2] The method for producing a polymer according to [1], wherein the polymer is polylactic acid. [3] The method for producing a polymer according to [1] or [2], wherein the inner diameter of the capillary is 0.3 to 2.0 mm.
  • the pH adjusting step includes a second pH adjusting step of adjusting pH to 2 to 6 after the first pH adjusting step, The method for producing a polymer according to [6].
  • a method for producing a polymer can be provided as a new method of using a raw material containing glycerin or a fatty acid glycerin ester.
  • a method for producing a polymer according to one embodiment of the present invention is a method for producing a polymer from a raw material containing at least one of glycerin and a fatty acid glycerin ester, wherein the composition contains glycerin and is adjusted to pH 2 to 6. And a step of reacting the pH-adjusted composition by sending it to a capillary under high temperature and high pressure.
  • the polymer obtained according to the present embodiment is preferably polylactic acid. It is considered that polylactic acid is synthesized by, for example, the following two-step reaction.
  • a polymer (particularly polylactic acid) can be synthesized by a simple method of sending a glycerin-containing composition whose pH has been adjusted to a capillary under high temperature and high pressure. Further, according to a preferred embodiment, the glycerin oxidation reaction (the above formula (1)) and the polymerization reaction (the above formula (2)) can proceed in one step.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a flow in a particularly preferred embodiment of the method for producing a polymer according to the present embodiment.
  • the pH adjustment step is illustrated as being divided into two steps, a first and a second pH adjustment step.
  • an optional phase separation step is illustrated as being performed between the second pH adjustment step and the reaction step, and further, an optional step, a by-product separation step.
  • three steps of a cooling step, an organic matter separation step, and a purification step are performed in this order after the reaction step.
  • the raw material used in the present embodiment is not particularly limited as long as it contains at least one of glycerin and fatty acid glycerin ester.
  • the raw material containing glycerin may be, for example, purified glycerin, or a waste containing glycerin.
  • a raw material containing a fatty acid glycerin ester generates glycerin by an acid-catalyzed transesterification reaction or a hydrolysis reaction in a pH adjustment step described later, these can also be suitably used.
  • the glycerin-containing waste and the fatty acid glycerin ester-containing composition will be described in some detail.
  • Glycerin-containing waste includes waste glycerin by-produced in the process of producing biodiesel fuel, glycerin waste liquid by-produced in the process of producing free fatty acids, Examples thereof include sweet water, washing waste water for fatty acid alkyl esters, and the like.
  • the glycerin waste liquid by-produced in the production process of free fatty acids is waste produced as a by-product when hydrolyzing animal and plant fats and oils to produce free fatty acids.
  • Examples of the method for producing free fatty acids by hydrolysis include a high-temperature high-pressure decomposition method and an enzymatic decomposition method.
  • the glycerin waste liquid by-produced in the production process contains unreacted fats and oils, partially hydrolyzed fats and the like, in addition to glycerin.
  • sweet water is a by-product when saponifying fats and oils (alkaline hydrolysis) to produce a fatty acid salt (for example, in a soap manufacturing process), and contains glycerin, moisture, alkali, and the like.
  • Washing wastewater of fatty acid alkyl esters is wastewater generated when a reactant is washed in the process of manufacturing fatty acid alkyl esters such as biodiesel fuel, and is produced as a by-product in the reaction of manufacturing fatty acid alkyl esters in addition to water.
  • Glycerin and further includes unreacted free fatty acids and salts thereof, and monohydric alcohols.
  • Fatty acid alkyl esters serving as biodiesel fuel can be obtained by adding a monohydric alcohol such as methanol and an alkali catalyst such as potassium hydroxide to a raw oil such as a vegetable oil, and performing a transesterification reaction.
  • a monohydric alcohol such as methanol
  • an alkali catalyst such as potassium hydroxide
  • Raw oils and fats for biodiesel fuel include vegetable oils such as rapeseed oil, palm oil, olive oil, sunflower oil, soybean oil, rice oil, and hemp oil; tallow oil such as fish oil, lard, beef pork; waste cooking oil such as tempura oil; Can be used.
  • vegetable oils such as rapeseed oil, palm oil, olive oil, sunflower oil, soybean oil, rice oil, and hemp oil
  • tallow oil such as fish oil, lard, beef pork
  • waste cooking oil such as tempura oil
  • Can be used As the monohydric alcohol, methanol, ethanol, 1-propanol, ethylhexanol and the like can be used, and methanol and ethanol are preferable, and methanol is particularly preferable.
  • the alkali catalyst potassium hydroxide, sodium hydroxide, calcium oxide, or the like can be used, but potassium hydroxide is preferred from the viewpoint of the precipitation properties and ease of reuse of the salt separated and recovered in the present embodiment. .
  • the fatty acid glycerin ester contained in the raw material fat and oil reacts with the monohydric alcohol to produce a fatty acid alkyl ester and glycerin.
  • the obtained reaction liquid is separated into a fatty acid alkyl ester phase and a waste glycerin phase, and in the production of biodiesel fuel, the obtained fatty acid alkyl ester phase is recovered and washed, etc. I do.
  • the waste glycerin phase contains glycerin at a high concentration, and also contains unreacted monohydric alcohol, unreacted fats and oils, fatty acids and salts thereof, alkali catalysts, and impurities derived from raw fats and oils.
  • the waste glycerin may be liquid waste glycerin or solid waste glycerin, but is preferably liquid waste glycerin from the viewpoint of workability and handling.
  • the content of glycerin, monohydric alcohol, fats and oils and fatty acids and salts thereof in waste glycerin is not particularly limited, but usually, glycerin is 25% by mass or more and 65% by mass or less, and monohydric alcohol is 2% by mass based on the whole waste glycerin. % To 20% by mass, and the total of fats and oils, fatty acids and salts thereof is often 30% by mass to 50% by mass. From the viewpoint of more stably performing the polymer production method according to the present embodiment, glycerin is 30% by mass or more and 65% by mass or less, and monohydric alcohol is 3% by mass or more, based on the entire waste glycerin. The total content of fats and oils, fatty acids and salts thereof may be 25% by mass or more and 55% by mass or less.
  • waste glycerin contains a large amount of an alkaline catalyst
  • the pH is often 9 or more, and may be 9 to 13 in the present embodiment.
  • an acid-catalyzed esterification reaction in the first pH adjustment step From the viewpoint of facilitating the progress of the process, the content of water in the waste glycerin is preferably 5% by mass or less, particularly preferably 3% by mass or less.
  • the water content in the waste glycerin can be appropriately adjusted by heating, reducing the pressure, using a desiccant or the like, or permeating the purified glycerin.
  • Waste glycerin contains unreacted monohydric alcohols, fatty acids and salts thereof, and fatty acid alkyl esters can be further produced by adding an acid to carry out an acid-catalyzed transesterification reaction.
  • a glycerin-containing waste such as waste glycerin is acidified
  • the glycerin is oxidized and polymerized by being sent to the capillary under high temperature and high pressure. Was found. Therefore, according to the present embodiment, the acidified glycerin-containing waste can be effectively used, and further, the production equipment can be simplified and the production cost can be suppressed.
  • composition containing a fatty acid glycerin ester can also be used as a raw material.
  • a composition containing a fatty acid glycerin ester is used to perform the pH adjustment step described below, and the yield of glycerin can be increased by an acid-catalyzed esterification reaction or the like in the pH adjustment step.
  • composition containing a fatty acid glycerin ester examples include fats and oils mainly containing a fatty acid glycerin ester such as waste cooking oil, animal and vegetable oil, and high acid value oil (grease trap oil, sewage oil, rift oil, waste liquid reclaimed oil, etc.).
  • a composition mainly composed of a fatty acid salt such as soapstock and soap; and the like.
  • the term “main component” means that the component has the highest content in the composition (however, when the component having the highest content is water, the component having the second highest content). This means that the content is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more.
  • High acid value oil refers to fats and oils having an acid value of 10 mgKOH / g or more, and includes free fatty acids and the like in addition to fatty acid glycerin esters which are main components of the fats and oils.
  • the acid value may be greater than or equal to 20 mg KOH / g, or even greater than or equal to 50 mg KOH / g.
  • the upper limit of the acid value is usually 200 mgKOH / g or less.
  • Sauces are by-products separated from fats and oils (crude oils) in the deacidification step in the purification of vegetable fats and oils, and include fatty acid salts, fatty acid glycerin esters, alkalis, moisture, and the like.
  • the pH adjustment step is a step of obtaining a composition containing glycerin and adjusted to pH 2 to 6.
  • the pH of the composition after adjustment needs to be 6 or less, and is preferably 5 or less. With such a pH, the oxidation reaction and polymerization reaction of glycerin can efficiently proceed in the reaction step described below.
  • the pH of the adjusted raw material needs to be 2 or more, and is preferably 2.5 or more. With such a pH, the reaction in the reaction step described below can efficiently proceed, and the generation of formic acid and acetic acid by the side reaction of glycerin and lactic acid can be suppressed, and the production of capillaries and the like can be suppressed. Corrosion of equipment can be suppressed.
  • the method is not particularly limited as long as the obtained composition contains glycerin and the pH of the composition can be adjusted to 2 to 6.
  • an acid may be simply added to waste glycerin that is biased toward basicity.
  • the pH is usually adjusted using an acid.
  • the acid that can be used in this step include inorganic acids such as concentrated sulfuric acid, phosphoric acid, concentrated nitric acid, hydrochloric acid (including hydrogen chloride), and carbonic acid; organic acids such as acetic acid and formic acid;
  • inorganic acids are preferred, concentrated sulfuric acid and hydrochloric acid are preferred, and concentrated sulfuric acid is particularly preferred because of easy separation of salts after pH adjustment.
  • the yield of glycerin is reduced by an acid-catalyzed transesterification reaction.
  • the first pH adjustment step is a step of adjusting a raw material containing at least one of glycerin and fatty acid glycerin ester to pH 3 or less.
  • a raw material containing glycerin particularly when waste glycerin is used
  • the salt of the fatty acid contained in the waste glycerin is converted into a free fatty acid by the acid.
  • fatty acids and their salts form fatty acid alkyl esters by an esterification reaction with unreacted monohydric alcohol contained in waste glycerin using the acid as a catalyst.
  • a fatty acid alkyl ester and glycerin are produced by a transesterification reaction with a monohydric alcohol.
  • the monohydric alcohol can be added separately.
  • the monohydric alcohol collected in the alcohol separation step described below can be used.
  • unreacted monohydric alcohol contained in waste glycerin may be used.
  • this step can be called an acid-catalyzed esterification step.
  • the fatty acid glycerin ester generates glycerin in the presence of an acid in the pH adjustment step (particularly, the first pH adjustment step). Further, when the raw material contains a fatty acid salt, the fatty acid salt is converted into a free fatty acid by the acid, and is easily separated from glycerin. Therefore, the present embodiment can be suitably applied even when the raw material does not contain a monohydric alcohol.
  • a pH adjustment step since the pH adjustment step (particularly the first pH adjustment step) is performed, various raw materials can be simultaneously processed.
  • a pH adjustment step can effectively utilize wastes containing glycerin and fatty acid glycerin esters, such as waste glycerin, waste cooking oil, and high acid value oil, and can also contribute to a reduction in environmental load.
  • a high acid value oil has an acid value as high as 10 mgKOH / g or more, and thus it is difficult to use it as a raw material for the above-described transesterification reaction using an alkali catalyst.
  • a high acid value oil can also be suitably used as a raw material.
  • an oil phase containing a fatty acid alkyl ester, a free fatty acid, and the like is separated from the glycerin phase in the first pH adjustment step.
  • the obtained oil component fatty acid alkyl ester, free fatty acid, etc.
  • the glycerin phase has been acidified by the addition of an acid.
  • the glycerin phase contains a salt formed from an acid and an alkali contained in waste glycerin. Note that a part of the salt may be precipitated, that is, the glycerin phase may include a liquid phase containing glycerin and the precipitated salt.
  • the pH of the mixture of the above-mentioned raw material and the above-mentioned acid is preferably adjusted to 3 or less, particularly preferably to 1 or less.
  • the pH of the mixed solution can be adjusted by the amount of the acid added.
  • the efficiency of the acid-catalyzed esterification reaction can be increased.
  • the separation of the oil phase from the glycerin phase becomes good.
  • the pH of the glycerin phase obtained in the first pH adjustment step is out of 2 to 6 (particularly when the pH is less than 2), the obtained glycerin phase is converted into a second pH adjustment described later. What is necessary is just to attach to a process.
  • the raw material that can be used in the first pH adjustment step preferably has a water content of 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less.
  • a raw material having a low water content for example, waste glycerin having a low water content
  • the water content of the raw material can be appropriately adjusted by heating, reducing the pressure, using a desiccant or the like, or permeating purified glycerin.
  • an inorganic acid such as concentrated sulfuric acid, phosphoric acid, concentrated nitric acid, and hydrogen chloride, and more preferably concentrated sulfuric acid and phosphoric acid having a low water content. Particularly preferred.
  • the mixed solution preferably has a water content of 10% by mass or less, particularly preferably 0.5% by mass or less.
  • the water content of the mixed solution can be appropriately adjusted by adjusting the water content and input amount of each raw material, using a drying agent in the mixed solution, and the like. When the water content of the mixed solution is in the above range, the efficiency of the acid-catalyzed esterification reaction can be increased, and the glycerin phase and the oil phase can be separated well.
  • the temperature of the mixed solution in the first pH adjustment step can be 30 to 64 ° C, and more preferably 50 to 60 ° C.
  • the reaction time can be set to 0.5 to 12 hours, and can be set to 4 to 12 hours. During this time, it is preferable to stir the mixture.
  • the oil phase containing fatty acid alkyl ester, unreacted fats and oils and the like is separated from the glycerin phase by allowing to stand for 0.2 to 12 hours. By collecting such an oil phase and subjecting the obtained oil component to a further acid-catalyzed esterification reaction or the like, it can be used for producing a fatty acid alkyl ester.
  • the glycerin phase may be used in the reaction step as it is, but when the pH is less than 2, a second pH adjustment step is further performed.
  • the pH of the glycerin phase obtained in the first pH adjusting step is less than 2
  • the pH of the glycerin phase is adjusted using an alkaline substance. Is adjusted to 2 to 6.
  • a hydroxide such as potassium hydroxide or sodium hydroxide can be used.
  • glycerin-containing alkaline substances include, for example, by-products obtained by alkali-catalyzed transesterification of fats and oils such as the above-mentioned waste glycerin; by-products obtained by alkaline hydrolysis of fats and oils such as sweet water; washing wastewater of fatty acid alkyl esters; No. These can not only adjust the pH of the glycerin phase to 2 or more, but also can increase the yield of glycerin. Therefore, the use of a glycerin-containing alkaline substance is preferable from this viewpoint.
  • Such a glycerin-containing alkaline substance may contain a fatty acid salt or a fatty acid glycerin ester.
  • the glycerin-containing alkaline substance preferably has a glycerin content of 25% by mass or more, particularly preferably 50% by mass or more.
  • the upper limit is not particularly limited, but may be, for example, 99% by mass or less, or 90% by mass or less.
  • the pH of the glycerin-containing alkaline substance is preferably 9 or more, and more preferably 9 to 13.
  • the amount of the alkaline substance is adjusted so that the pH of the glycerin phase is 2 or more, preferably 2.5 or more.
  • the pH of the glycerin phase is adjusted to be 6 or less, preferably 5 or less.
  • the phase separation step is performed after the second pH adjustment step, it is preferable to add the above-mentioned alkaline substance while stirring the glycerin phase so that the pH gradually increases from a strong acidity in the second pH adjustment step.
  • a substance containing a fatty acid salt may be used as the alkaline substance used for pH adjustment.
  • the fatty acid salt is converted into a free fatty acid by an acid by the above-described order of addition.
  • the free fatty acid phase -separates from the glycerin phase and shifts to the oil phase, and becomes difficult to be redissolved in the glycerin-containing liquid even when the pH of the glycerin-containing liquid increases.
  • the fatty acid salt is also included in the by-products of the alkali-catalyzed transesterification reaction and alkali hydrolysis of fats and oils, in addition to the above-described substances mainly containing the fatty acid salt.
  • the glycerin phase obtained in the first pH adjustment step is adjusted to pH 2 to 6 by the alkaline substance.
  • the glycerin phase whose pH has been adjusted may be used as it is in the reaction step, but it is preferable to further perform a phase separation step.
  • Phase Separation Step In the composition whose pH has been adjusted by the above pH adjustment step, in addition to the free fatty acid by-produced by the transesterification reaction, a salt of an alkali catalyst, an unreacted fatty acid glycerin ester, and a raw material fat or oil are derived. Impurities and the like. These do not cause a serious problem in the reaction step described later, but may cause problems such as complicated purification operation of the obtained polymer and precipitation / fixation in the capillary. Therefore, when these problems can occur, it is preferable to perform a phase separation step on the raw material whose pH has been adjusted before the reaction step.
  • the salt of the alkali catalyst is a salt of an acid (concentrated sulfuric acid or the like) added in the pH adjusting step (preferably the first pH adjusting step) and an alkali (potassium, sodium or the like), and preferably potassium sulfate. It is.
  • the alkali is contained in the raw material (eg, waste glycerin) supplied to the first pH adjustment step and the alkaline substance added in the second pH adjustment step.
  • the raw material whose pH has been adjusted may contain, in addition to glycerin, monohydric alcohols derived from glycerin-containing wastes (for example, waste glycerin and the like) and the like. Separation occurs.
  • the neutralized raw material is allowed to stand for about 3 to 12 hours, and then the upper liquid (oil) and the lower liquid (second glycerin liquid) are separately collected, and the glycerin-containing liquid serving as the lower liquid is recovered.
  • the separation speed by centrifugation or the like.
  • a three-phase separation type centrifuge capable of separating a light liquid (that is, an oil component), a heavy liquid (that is, a glycerin-containing liquid), and a solid substance (that is, a salt) can be preferably used.
  • a decanter-type centrifuge capable of solid-liquid separation, and then the liquid phase is further separated by a three-phase separation centrifuge. May be.
  • the oil obtained in the phase separation step can be used for producing a fatty acid alkyl ester, for example, by combining it with the oil separated in the first pH adjustment step and subjecting it to a further acid-catalyzed esterification reaction or the like.
  • the salt can be used as a raw material for fertilizer and the like after a washing step or the like.
  • the glycerin-containing liquid is used as a raw material for a subsequent reaction step.
  • the pH-adjusted raw material preferably, the glycerin-containing liquid obtained in the phase separation step
  • the oxidation reaction and the polymerization reaction of glycerin proceed.
  • the polymer obtained according to the present embodiment is preferably polylactic acid.
  • the oxidation reaction and the polymerization reaction of glycerin are allowed to proceed in one step, but the present invention is not limited to this, and the reaction step is performed in two steps (for example, an oxidation reaction and a Polymerization reaction).
  • the raw material used in the reaction step is a raw material whose pH has been adjusted to 2 to 6 in the pH adjustment step (preferably, a glycerin-containing liquid obtained in the phase separation step).
  • the content of glycerin is preferably from 8 to 90% by mass, particularly preferably from 10 to 20% by mass.
  • the water content is preferably from 3 to 90% by mass, particularly preferably from 80 to 90% by mass.
  • the capillary for example, a piping tube or the like for high performance liquid chromatography or gas chromatography can be suitably used.
  • the material of the capillary is preferably a metal such as stainless steel or titanium from the viewpoint of heat resistance and pressure resistance.
  • a catalyst in which a catalyst is fixed to the inner wall of a capillary is also known, a special catalyst is not required in the present embodiment.
  • the inner diameter of the capillary is preferably 2.0 mm or less, particularly preferably 1.5 mm or less.
  • the inner diameter of the capillary is preferably at least 0.3 mm, particularly preferably at least 0.5 mm.
  • the pH-adjusted raw material is a high-viscosity liquid composition containing glycerin at a high concentration, and the inner diameter of the capillary is equal to or more than the lower limit, so that such a high-viscosity liquid composition is used. Even if there is, the liquid sending becomes easy.
  • the outer diameter of the capillary is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the material, pressure resistance, heat conductivity, and the like of the capillary.
  • the outer diameter may be 1 to 4 mm, and more preferably 1.2 to 3.2 mm. It may be.
  • the length of the heated portion of the capillary can be appropriately determined according to the residence time, flow rate, and the like described later, and can be, for example, 0.5 to 4 m, and can be 1 to 3 m. .
  • the length of the capillary here refers to the length of a portion of the capillary (such as a piping tube) heated by a heating unit described later.
  • the capillary length referred to here is the total length of the capillary used in each of the two stages.
  • the above-mentioned capillary needs to be heated to 200 ° C. or higher, preferably 250 ° C. or higher, and particularly preferably 300 ° C. or higher.
  • the oxidation reaction and the polymerization reaction of glycerin can proceed more efficiently.
  • a capillary has good thermal conductivity, and by heating the capillary, the reaction solution passing through the capillary is also heated well.
  • the heating temperature of the capillary is preferably 500 ° C. or lower, more preferably 450 ° C. or lower, and particularly preferably 400 ° C. or lower.
  • the means for heating the capillary is not particularly limited, and means such as a tube oven and electromagnetic induction heating can be used. In particular, it is preferable to heat the capillary by electromagnetic induction from the viewpoint of energy efficiency.
  • the liquid sending pressure is preferably 12 MPa or more, and particularly preferably 15 MPa or more.
  • the upper limit of the liquid sending pressure is not particularly limited, but may be 40 MPa or less, or 30 MPa or less from the viewpoint of suppressing a side reaction such as decomposition of glycerin.
  • the residence time of the heated portion of the capillary of the pH-adjusted composition is preferably 0.5 minutes or more, particularly preferably 1 minute or more.
  • the residence time is preferably 7 minutes or less, more preferably 5 minutes or less, and particularly preferably 3 minutes or less.
  • the reaction steps described above the oxidation reaction and polymerization reaction of glycerin proceed, and a reactant containing a polymer can be obtained.
  • the obtained reaction product is preferably subjected to a by-product separation step or the like in order to facilitate recovery of the polymer.
  • a polymer (particularly polylactic acid) is synthesized by the oxidation reaction and polymerization reaction of glycerin, and hydrogen gas is generated as a by-product.
  • an organic acid such as acetic acid or formic acid is generated by a decomposition reaction of glycerin or lactic acid in addition to an oxidation reaction of a monohydric alcohol contained in the raw material.
  • a coloring substance or the like may be generated as a side reaction.
  • Such a by-product separation step can include, for example, a step of cooling the reactant, a step of separating the organic acid from the cooled reactant, and a step of further purifying the polymer.
  • the cooling step is a step of cooling the reaction product obtained in the reaction step. Since the above reaction step is performed under high temperature and high pressure conditions, a considerable amount of the reactant is vaporized. By cooling this, the vaporized reactant is liquefied and collected. In the reaction step, hydrogen is generated by oxidation of glycerin. By liquefying the reaction product in the cooling step, hydrogen as a by-product can be separated.
  • the cooling temperature may be, for example, -10 to 30 ° C, and more preferably 0 to 20 ° C.
  • the cooling means is not particularly limited, and general-purpose means such as water cooling and air cooling can be employed.
  • the cooled reactant may contain potassium salts, sodium salts, and the like remaining even after the phase separation step.
  • a salt may be separated by a known method such as an ion exchange method and a centrifugal separation method.
  • the reactant cooled by the cooling step, liquefied and separated from hydrogen (if necessary, further desalted reactant) can be further subjected to an organic acid separation step.
  • the organic acid separation step is a step of separating an organic acid as a by-product from the cooled reactant.
  • a monohydric alcohol for example, methanol
  • glycerin-containing waste for example, waste glycerin or the like
  • these are oxidized in the reaction step to form formic acid or the like.
  • organic acids In the reaction product, lactic acid generated by oxidation of glycerin remains without being polymerized, and an organic acid such as acetic acid or formic acid is generated by a decomposition reaction of lactic acid or the like.
  • the method for separating these organic acids is not particularly limited, and examples thereof include a vacuum distillation method, a gas-liquid contact method, and a membrane separation method.
  • the vacuum distillation method is a method in which a reaction product is heated to evaporate an organic acid and the like, and then the pressure is reduced to separate the organic acid and the like.
  • the separated organic acid can be collected by cooling.
  • the gas-liquid contact method is a method in which a reaction product is brought into contact with a gas phase as fine droplets, and an organic acid having a low boiling point is transferred to the gas phase and separated.
  • a spray-dry method or the like is preferably employed. can do.
  • the membrane separation method is a method using a membrane that allows an organic acid to permeate preferentially.
  • the reaction product from which hydrogen and the organic acid have been separated by the cooling step and the organic acid separation step, respectively, contains the target polymer, and is further colored as a by-product. Substances may be contained. If further removal is desired, the reactants from which the hydrogen and organic acids have been separated may be subjected to a further purification step.
  • the purification step include a method of passing through an adsorbent such as activated carbon, silica, activated clay, diatomaceous earth, zeolite, and molecular sieve, and a method of purifying by membrane separation, chromatography and the like.
  • the polymer produced by the above method can be used as a plastic raw material.
  • the polymer when the polymer is polylactic acid, it has biodegradability and therefore has a low environmental load.
  • glycerin-containing waste waste glycerin, etc.
  • fatty acid glycerin ester-containing waste waste cooking oil, high acid value oil, etc.
  • these wastes can be effectively used. Therefore, from this viewpoint, the environmental load can be reduced.
  • the oxidation reaction and the polymerization reaction of glycerin are performed in one step, but the oxidation reaction and the polymerization reaction may be performed separately.
  • the intermediate reactant containing lactic acid Collect is again sent to the capillary to allow the polymerization reaction to proceed, whereby a polymer can be synthesized.
  • the lactic acid obtained by the oxidation reaction is further subjected to optical resolution to collect L-lactic acid and D-lactic acid, respectively, and the polymerization reaction is performed. May be attached.
  • optical resolution there are a crystallization method, an enzymatic method, a method by chromatography, a method by capillary electrophoresis, etc., and any of them may be adopted.
  • Waste diesel oil and methanol were transesterified by an alkali catalyst method using potassium hydroxide as a catalyst to produce biodiesel fuel.
  • the by-product containing glycerin generated at this time was recovered as waste glycerin.
  • waste material waste glycerin 20 g of zeolite was added to this waste glycerin per 1 kg of waste glycerin to remove water.
  • the waste glycerin to which the zeolite was added was passed through a 250-mesh filter to remove the zeolite and solid impurities.
  • the composition and physical properties of the waste glycerin (hereinafter, referred to as “raw material waste glycerin”) as the raw material thus obtained were as shown in Table 1.
  • Phase separation process The pH-adjusted glycerin was treated with a decanter-type centrifuge (product name: Z18HV, manufactured by Tanabe Willtech Co., Ltd.) at 5500 rpm for 180 minutes, and the precipitated potassium sulfate was separated and collected. The liquid phase is further treated by a three-phase separation centrifuge (Alfa Laval) at 8,000 rpm for 180 minutes to separate oil, glycerin-containing liquid (glycerin: 87% by mass, pH 3.0) and potassium sulfate, respectively. Collected.
  • a decanter-type centrifuge product name: Z18HV, manufactured by Tanabe Willtech Co., Ltd.
  • reaction process, cooling process 800 kg of water is added to and mixed with 160 kg of the glycerin-containing liquid obtained by the three-phase separation, and the obtained mixed liquid is subjected to an inner diameter using a liquid sending pump (product name: 3N-104-40V, manufactured by Fuji Pump Co., Ltd.).
  • the solution was sent to a 0.8 mm SUS316 stainless steel tube. 2 m of the stainless steel tube was held in an electromagnetic induction heating device (product name: EKOHEAT 20/10, manufactured by Ameritham) and heated to 380 ° C.
  • EKOHEAT 20/10 manufactured by Ameritham
  • the stainless steel tube that passed through the device was placed in a water bath (18 ° C.), whereby the solution in the tube that passed through the heated portion was quickly cooled with water.
  • the pressure in the liquid sending system was maintained at 25 MPa. By adjusting the flow rate of the pump, the residence time of the solution in the heated section was controlled at 2 minutes.
  • the cooled reaction product was recovered and analyzed by liquid chromatography under the following conditions. As a result, the content was 90% polylactic acid, 8% acetic acid, and 2% formic acid.
  • the retention time of the polylactic acid contained in the reaction product was the same as the retention time of the polylactic acid standard product in liquid chromatography under the following conditions.
  • a polymer that can be used as a plastic raw material can be produced using a glycerin-containing composition as a raw material.
  • the present invention can utilize glycerin-containing waste (waste glycerin and the like) and fatty acid glycerin ester-containing waste (waste edible oil, high acid value oil and the like), which were conventionally regarded as having low utility value. There is great industrial utility value.

Abstract

グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも１種を含む原料から重合体を製造する方法であって：グリセリンを含みかつｐＨ２～６に調整された組成物を得るｐＨ調整工程と；ｐＨ調整された組成物を、２００℃以上に加熱したキャピラリーに１０ＭＰａ以上の圧力で送液することにより反応させる反応工程と；を備えることを特徴とする重合体の製造方法。本発明によれば、グリセリン含有組成物の新たな利用方法を提供することができる。

Description

重合体の製造方法
　本発明は、重合体の製造方法に関するものであり、特に、グリセリンを含む組成物から、重合体を製造する方法に関するものである。
　近年、地球温暖化防止の観点から、二酸化炭素の発生を削減し、資源のリサイクルに繋がるような、従来の化石燃料に替わる燃料の開発が進められており、その一つとして、植物油や廃食油等を原料とするバイオディーゼル燃料が注目されている。バイオディーゼル燃料の合成方法としては、動植物の油脂および１価アルコールを原料とし、水酸化カリウム等のアルカリ性物質を触媒としてエステル交換反応により合成する方法が主流である（例えば、非特許文献１）。この合成反応において、グリセリンを含有する副産物（本明細書において「廃グリセリン」ともいう。）も生成される。
　また、油脂から遊離脂肪酸を工業的に製造する場合、その製造方法としては、高温高圧分解法、酵素分解法等が挙げられるが、いずれも動植物等に由来する油脂を加水分解して脂肪酸を遊離するものである。かかる加水分解においても、グリセリンを含有する副産物が生成される。
　グリセリンを含有する廃棄物は、触媒や未反応油脂等の不純物を多く含むものである。そのため、グリセリンそのものには、医薬品や化粧品等の原料としての用途があるものの、上述したグリセリン含有廃棄物を医薬品や化粧品等の原料として用いるためには多大なコストをかけて精製しなければならず、実用的ではなかった。そのため、グリセリン含有廃棄物は、産業廃棄物として処分されることが多かった。
　かかる問題に関し、環境負荷を低減する観点から、グリセリン含有廃棄物を有効活用する試みがなされている。例えば、廃グリセリンを、アルカリ性条件下で水熱反応させることで乳酸を製造する方法が提案されている（特許文献１、非特許文献２）。また、廃グリセリンに酸を添加し、次いで超臨界水を作用させ、グリセリンからアクロレインを製造する方法（特許文献２）も検討されている。
　一方、食用油などの油脂が劣化すると、加水分解が生じたり、炭素鎖が切れてさらに酸化したりするため、酸価の高い油（高酸価油）となる。また、植物油脂の精製における脱酸工程において、油脂（原油）から油滓が分離される。これらの高酸価油や油滓は、脂肪酸グリセリンエステルを含む廃棄物である。
国際公開第２００７／００１０４３号 特開２０１１－１２００７号公報
日本マリンエンジニアリング学会誌，2012年，第47巻，第1号，第45-50頁 化学工学論文集，2006年，第32巻，第6号，第535-541頁
　グリセリン含有廃棄物をアルカリ水熱法や超臨界水を作用させる方法は、反応装置の導入、装置の腐食対策などの観点から製造コストの問題があった。また、脂肪酸グリセリンエステル含有廃棄物を有効活用する方法についても、依然として十分なものとはいえなかった。
　本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、グリセリンまたは脂肪酸グリセリンエステルを含む原料の新たな利用方法を提供することを目的とする。
　本発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、上記原料のｐＨを調整したうえで、得られた組成物を、高温高圧下でキャピラリーに送液することにより、グリセリンの酸化および重合が進行し、重合体が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
　具体的には、本発明は以下のとおりである。
〔１〕　グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも１種を含む原料から重合体を製造する方法であって、
　グリセリンを含みかつｐＨ２～６に調整された組成物を得るｐＨ調整工程と、
　前記ｐＨ調整された組成物を、２００℃以上に加熱したキャピラリーに１０ＭＰａ以上の圧力で送液することにより反応させる反応工程と、
を備えることを特徴とする重合体の製造方法。
〔２〕　前記重合体がポリ乳酸である、〔１〕に記載の重合体の製造方法。
〔３〕　前記キャピラリーの内径が０．３～２．０ｍｍである、〔１〕または〔２〕に記載の重合体の製造方法。
〔４〕　前記ｐＨ調整された組成物の、前記キャピラリーの加熱された部分の滞留時間が０．５～７分である、〔１〕～〔３〕に記載の重合体の製造方法。
〔５〕　前記キャピラリーが、電磁誘導により加熱される、〔１〕～〔４〕に記載の重合体の製造方法。
〔６〕　前記ｐＨ調整工程は、前記原料をｐＨ３以下に調整する第一のｐＨ調整工程を備える、〔１〕～〔５〕に記載の重合体の製造方法。
〔７〕　前記第一のｐＨ調整工程において、ｐＨが２未満に調整され、
　前記ｐＨ調整工程が、前記第一のｐＨ調整工程の後に、ｐＨを２～６に調整する第二のｐＨ調整工程を備える、
　〔６〕に記載の重合体の製造方法。
〔８〕　前記ｐＨ調整工程の後に前記ｐＨ調整された組成物を相分離する工程を備え、
　前記相分離工程で得られたグリセリン含有液を、前記反応工程において反応させる、
　〔６〕または〔７〕に記載の重合体の製造方法。
〔９〕　前記反応工程で得られた反応物から副生成物を分離する工程を備える、〔１〕～〔８〕に記載の重合体の製造方法。
〔１０〕　前記副生成物分離工程は、反応物を冷却する工程、および冷却された反応物から有機酸を分離する工程を備える、〔９〕に記載の重合体の製造方法。
〔１１〕　前記副生物分離工程は、前記有機酸分離工程の後に、前記重合体をさらに精製する工程を備える、〔１０〕に記載の重合体の製造方法。
　本発明によれば、グリセリンまたは脂肪酸グリセリンエステルを含む原料の新たな利用方法として、重合体の製造方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る重合体の製造方法のフローを表す図である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。
　本発明の一実施形態に係る重合体の製造方法は、グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも１種を含む原料から重合体を製造するものであり、グリセリンを含みかつｐＨ２～６に調整された組成物を得るｐＨ調整工程と、ｐＨが調整された組成物を、高温高圧下でキャピラリーに送液することにより反応させる工程と、を備える。
　本実施形態により得られる重合体は、好ましくはポリ乳酸である。ポリ乳酸は、例えば、以下の２段階の反応で合成されるものと考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　本実施形態によれば、ｐＨを調整したグリセリン含有組成物を高温高圧下でキャピラリーに送液するとの簡便な方法により、重合体（特にポリ乳酸）を合成することができる。また、好ましい一態様によれば、グリセリンの酸化反応（上記式（１））と重合反応（上記式（２））とを一つの工程で進行させることができる。
　以下、本実施形態について詳細に説明する。
　図１は、本実施形態に係る重合体の製造方法の特に好適な実施形態におけるフローを表す図である。図１において、上記ｐＨ調整工程は第一および第二のｐＨ調整工程の２工程に分けて図示されている。また、ｐＨ調整工程および反応工程に加え、任意工程である相分離工程が第二のｐＨ調整工程と反応工程との間に実施されるよう図示され、さらに、任意工程である副生成物分離工程として、冷却工程、有機物分離工程および精製工程の３工程が、反応工程の後にこの順で実施されるように図示されている。
（１）原料
　本実施形態において用いる原料は、グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも１種を含むものであれば、特に限定されない。
　グリセリンを含む原料としては、例えば、精製したグリセリンであってもよく、また、グリセリンを含有する廃棄物などであってもよい。また、脂肪酸グリセリンエステルを含む原料は、後述するｐＨ調整工程において、酸触媒エステル交換反応または加水分解反応などによりグリセリンを生成するため、これらも好適に利用することができる。
　以下、グリセリン含有廃棄物および脂肪酸グリセリンエステル含有組成物についてやや詳しく説明する。
（１－１）グリセリン含有廃棄物
　本実施形態において使用し得るグリセリン含有廃棄物には、バイオディーゼル燃料の製造過程で副生される廃グリセリン、遊離脂肪酸の製造工程で副生されるグリセリン廃液、甘水、脂肪酸アルキルエステルの洗浄廃水などが例示される。
　ここで、遊離脂肪酸の製造工程で副生されるグリセリン廃液とは、動植物の油脂を加水分解して遊離脂肪酸を製造する場合に副生される廃棄物である。加水分解による遊離脂肪酸の製造方法としては、高温高圧分解法、酵素分解法等が挙げられる。かかる製造工程で副生されるグリセリン廃液には、グリセリンの他、未反応の油脂、部分的に加水分解された油脂等が含まれる。
　また、甘水は、油脂を鹸化（アルカリ加水分解）して脂肪酸塩を生成させる場合（例えば、石鹸の製造過程など）における副生成物であり、グリセリン、水分、アルカリ等を含む。
　脂肪酸アルキルエステルの洗浄廃水は、バイオディーゼル燃料をはじめとする脂肪酸アルキルエステルの製造過程において、反応物を洗浄したときに生じる廃水であり、水分の他、脂肪酸アルキルエステルの製造反応において副生されるグリセリンが含まれ、さらに未反応の遊離脂肪酸およびその塩、１価アルコール等が含まれる。
　次に、バイオディーゼル燃料の製造過程で副生される廃グリセリンについて、やや詳しく説明する。
　バイオディーゼル燃料となる脂肪酸アルキルエステルは、植物油などの原料油脂に、メタノール等の１価アルコールと、水酸化カリウム等のアルカリ触媒とを加え、エステル交換反応を行うことで得られる。
　バイオディーゼル燃料の原料油脂としては、菜種油、パーム油、オリーブ油、ひまわり油、大豆油、コメ油、大麻油等の植物油；魚油、豚脂、牛豚等の獣脂；天ぷら油等の廃食油；などを用いることができる。
　１価アルコールとしては、メタノール、エタノール、１－プロパノール、エチルヘキサノール等を用いることができ、メタノールおよびエタノールが好ましく、メタノールが特に好ましい。
　アルカリ触媒としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、酸化カルシウム等を用いることができるが、本実施形態で分離回収される塩の析出性や再利用容易性等の観点から、水酸化カリウムが好ましい。
　上記エステル交換反応においては、原料油脂に含まれる脂肪酸グリセリンエステルが１価アルコールと反応し、脂肪酸アルキルエステルおよびグリセリンが生成する。得られる反応液は、脂肪酸アルキルエステル相と、廃グリセリン相とに液々分離し、バイオディーゼル燃料の製造においては、得られた脂肪酸アルキルエステル相を回収して洗浄等を行い、バイオディーゼル燃料とする。
　一方、廃グリセリン相は、グリセリンを高濃度に含む他、未反応の１価アルコール、未反応の油脂、脂肪酸およびその塩、アルカリ触媒、さらには原料油脂に由来する夾雑物などが含まれる。廃グリセリンとしては、液状の廃グリセリンであっても良いし、また、固体状の廃グリセリンであっても良いが、作業性、取り扱い等の観点から、液状の廃グリセリンであることが好ましい。
　廃グリセリンにおけるグリセリン、１価アルコール、油脂ならびに脂肪酸およびその塩の含有量は特に限定されないが、通常、廃グリセリン全体に対して、グリセリンは２５質量％以上６５質量％以下、１価アルコールは２質量％以上２０質量％以下、油脂ならびに脂肪酸およびその塩の合計は３０質量％以上５０質量％以下となる場合が多い。本実施形態に係る重合体の製造方法をより安定的に実施可能とする観点から、廃グリセリン全体に対して、それぞれ、グリセリンは３０質量％以上６５質量％以下、１価アルコールは３質量％以上１５質量％以下、油脂ならびに脂肪酸およびその塩の合計含有量は２５質量％以上５５質量％以下、であってよい。
　廃グリセリンはアルカリ触媒を多量に含むため、ｐＨは９以上であることが多く、本実施形態においては、９～１３であってよい。
　本実施形態のｐＨ調整工程を、後述する第一のｐＨ調整工程（さらに、必要に応じて第二のｐＨ調整工程）にて行う場合には、第一のｐＨ調整工程における酸触媒エステル化反応を進行させやすくする観点から、廃グリセリンにおける水分の含有量は、５質量％以下であることが好ましく、３質量％以下であることが特に好ましい。廃グリセリンにおける水分含有量は、加熱、減圧、乾燥剤等の使用、精製グリセリン中を透過させることなどにより適宜調整することができる。
　廃グリセリンは、未反応の１価アルコールや脂肪酸およびその塩などを含んでおり、酸を添加して酸触媒エステル交換反応を行うことにより、脂肪酸アルキルエステルをさらに製造することができる。しかし、廃グリセリン等のグリセリン含有廃棄物を酸性化すると、アルカリ水熱法による乳酸の合成には利用し難いという問題があった。
　これに対し、本発明者の検討の結果、グリセリン含有廃棄物を含む原料を酸性化したものであっても、高温高圧下でキャピラリーに送液することにより、グリセリンの酸化および重合が進行することを見出した。
　そのため、本実施形態によれば、酸性化したグリセリン含有廃棄物を有効に利用することができ、さらに、製造設備を簡略化できるとともに製造コストを抑制することもできる。
（１－２）脂肪酸グリセリンエステル含有組成物
　本実施形態においては、脂肪酸グリセリンエステルを含有する組成物も原料として用いることができる。本実施形態においては、後述するｐＨ調整工程を行うため、脂肪酸グリセリンエステルを含有する組成物を用い、ｐＨ調整工程における酸触媒エステル化反応等により、グリセリンの収量を高めることができる。
　脂肪酸グリセリンエステルを含有する組成物としては、例えば、廃食油、動植物油、高酸価油（グリストラップ油、下水油、地溝油、廃液処理再生油等）の脂肪酸グリセリンエステルを主成分とする油脂；油滓、石鹸等の脂肪酸塩を主成分とする組成物；などが挙げられる。
　なお、本明細書において「主成分とする」とは、当該組成物において含有量が最も多い成分（ただし最も多い成分が水である場合には２番目に含有量が多い成分）であることを意味し、好ましくは含有量が４０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上である。
　高酸価油は、酸価１０mgKOH/g以上の油脂をいい、油脂の主成分である脂肪酸グリセリンエステルの他、遊離脂肪酸等を含む。酸価は２０mgKOH/g以上であってよく、さらには５０mgKOH/g以上であってもよい。なお、酸価の上限は、通常は２００mgKOH/g以下である。
　油滓は、植物油脂の精製における脱酸工程において油脂（原油）から分離される副生成物であり、脂肪酸塩、脂肪酸グリセリンエステル、アルカリ、水分等を含む。
（２）ｐＨ調整工程
　ｐＨ調整工程は、グリセリンを含みかつｐＨ２～６に調整された組成物を得る工程である。
　調整後の組成物のｐＨは、６以下であることを要し、５以下であることが好ましい。かかるｐＨであれば、後述する反応工程において、グリセリンの酸化反応および重合反応を効率的に進行させることができる。
　また、調整後の原料のｐＨは、２以上であることを要し、２．５以上であることが好ましい。かかるｐＨであれば、後述する反応工程での反応を効率的に進行させることができるとともに、グリセリンや乳酸の副反応によりギ酸や酢酸が生成することを抑制することができ、またキャピラリー等の製造設備の腐食を抑制することができる。
　本工程においては、得られる組成物がグリセリンを含み、かつ当該組成物のｐＨを２～６に調整することができれば、その方法は特に限定されない。例えば、塩基性に偏った廃グリセリンに、酸を添加するだけであってもよい。
　ｐＨ調整工程においては、通常、酸を用いてｐＨを調整する。本工程において用いることのできる酸としては、濃硫酸、リン酸、濃硝酸、塩酸（塩化水素を含む）、炭酸等の無機酸；酢酸、ギ酸等の有機酸；などが挙げられ、いずれを用いてもよいが、ｐＨ調整後の塩の分離が容易であることなどから、無機酸が好ましく、濃硫酸および塩酸が好ましく、濃硫酸が特に好ましい。
　ただし、本実施形態においては、グリセリンの収量を高める観点、特に、グリセリン含有廃棄物以外の原料（例えば、脂肪酸グリセリンエステル含有組成物）を用いる場合には、酸触媒エステル交換反応によりグリセリンの収量を高める観点から、図１に示す第一のｐＨ調整工程（さらに、必要に応じて第二のｐＨ調整工程）にて行うことが特に好ましい。
（２－１）第一のｐＨ調整工程
　第一のｐＨ調整工程は、グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも１種を含む原料をｐＨ３以下に調整する工程である。
　グリセリンを含む原料を用いる場合、中でも廃グリセリンを用いる場合には、本工程において、廃グリセリンに含まれる脂肪酸の塩が、酸により遊離脂肪酸に変換される。また、脂肪酸およびその塩は、酸を触媒とし、廃グリセリンに含まれる未反応の１価アルコールとのエステル化反応により、脂肪酸アルキルエステルを生成する。
　また、原料として脂肪酸グリセリンエステル含有組成物を用いる場合には、１価アルコールとのエステル交換反応により、脂肪酸アルキルエステルとグリセリンとを生成する。この場合の１価アルコールは、別途添加することができ、例えば、後述するアルコール分離工程において回収した１価アルコールを用いることができる。また、脂肪酸グリセリンエステル含有組成物と同時に廃グリセリンを処理することにより、廃グリセリンに含まれる未反応の１価アルコールを利用してもよい。
　１価アルコールの存在下で第一のｐＨ調整工程を行う場合、本工程は、酸触媒エステル化工程ということもできる。
　なお、１価アルコールが含まれない場合であっても、脂肪酸グリセリンエステルは、ｐＨ調整工程（特に第一のｐＨ調整工程）において酸の存在下でグリセリンを生成する。また、原料に脂肪酸塩が含まれる場合は、酸により脂肪酸塩が遊離脂肪酸に変換され、グリセリンと分離しやすくなる。
　そのため、原料に１価アルコールが含まれない場合であっても、本実施形態を好適に適用することができる。
　本実施形態においては、ｐＨ調整工程（特に第一のｐＨ調整工程）を行うため、多様な原料を同時に処理することができる。また、かかるｐＨ調整工程により、廃グリセリン、廃食油、高酸価油など、グリセリンや脂肪酸グリセリンエステルを含有する廃棄物を有効活用できるため、環境負荷の低減にも寄与することができる。
　なかでも高酸価油は、酸価が１０mgKOH/g以上と高いことから、前述したアルカリ触媒によるエステル交換反応の原料としての利用は困難である。しかし、酸触媒エステル化反応ともいうべき第一のｐＨ調整工程においては、高酸価油も原料として好適に用いることができる。
　廃グリセリンや脂肪酸グリセリンエステル含有組成物などを原料として用いる場合には、第一のｐＨ調整工程において、脂肪酸アルキルエステルや遊離脂肪酸等を含む油相が、グリセリン相から分離する。なお、油相を回収した場合、得られた油分（脂肪酸アルキルエステル，遊離脂肪酸等）は、さらなる酸触媒エステル化反応に付し、最終的にはバイオディーゼル燃料等の原料とすることができる。
　一方、グリセリン相は、酸の添加により酸性化されている。また、グリセリン相は、酸と廃グリセリンに含まれるアルカリとから生成した塩を含有する。なお、塩の一部は析出していてもよく、すなわちグリセリン相は、グリセリンを含む液相と析出した塩とを含んでいてもよい。
　第一のｐＨ調整工程においては、上記原料と上記酸との混合液のｐＨを３以下に調整することが好ましく、１以下に調整することが特に好ましい。混合液のｐＨは、上記酸の添加量により調整することができる。混合液のｐＨを上記範囲とすることで、酸触媒エステル化反応の効率を高めることができる。また、ｐＨを上記範囲に調整することで、グリセリン相からの油相の分離が良好なものとなる。
　なお、第一のｐＨ調整工程で得られるグリセリン相のｐＨが２～６から外れている場合（特にｐＨが２未満である場合）には、得られるグリセリン相を、後述する第二のｐＨ調整工程に付せばよい。
　第一のｐＨ調整工程において使用し得る原料は、水分含有量が１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることが好ましい。水分含有量が低い原料（例えば、水分含有量の少ない廃グリセリン等）を用いることで、後述する混合液の水分含有量を低くすることが容易となる。なお、原料の水分含有量は、加熱、減圧、乾燥剤等の使用、精製グリセリン中を透過させることなどにより適宜調整することができる。
　第一のｐＨ調整工程で用いる酸としては、濃硫酸、リン酸、濃硝酸、塩化水素等の無機酸を用いることが好ましく、水分含有量の低い濃硫酸およびリン酸がさらに好ましく、濃硫酸が特に好ましい。
　混合液は、水分含有量を１０質量％以下とすることが好ましく、０．５質量％以下とすることが特に好ましい。混合液の水分含有量は、各原料の水分含有量および投入量の調整、混合液への乾燥剤の使用などにより適宜調整することができる。
　混合液の水分含有量を上記範囲とすることで、酸触媒エステル化反応の効率を高めることができ、またグリセリン相と油相とを良好に分離させることができる。
　第一のｐＨ調整工程における混合液の温度は、３０～６４℃とすることができ、さらには５０～６０℃とすることができる。また、反応時間は、０．５～１２時間とすることができ、さらには４～１２時間とすることができる。この間は混合液を攪拌することが好ましい。
　上記反応（あるいは攪拌）が終了したのち、０．２～１２時間静置することで、脂肪酸アルキルエステルや未反応の油脂等を含む油相が、グリセリン相から分離する。かかる油相を回収し、得られた油分をさらなる酸触媒エステル化反応等に付すことで、脂肪酸アルキルエステルの生成に用いることができる。
　一方、グリセリン相は、そのまま反応工程に用いてもよいが、ｐＨが２未満である場合には、さらに第二のｐＨ調整工程を行う。
（２－２）第二のｐＨ調整工程
　第二のｐＨ調整工程は、第一のｐＨ調整工程で得られたグリセリン相のｐＨが２未満である場合に、アルカリ性物質を用いてグリセリン相のｐＨを２～６に調整する工程である。
　かかるアルカリ性物質としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の水酸化物、を用いることができる。
　また、上記アルカリ性物質として、グリセリンを含有する物質を用いることができる。かかるグリセリン含有アルカリ性物質としては、例えば、上記廃グリセリン等の油脂のアルカリ触媒エステル交換反応による副生成物；甘水等の油脂のアルカリ加水分解による副生成物；脂肪酸アルキルエステルの洗浄廃水；などが挙げられる。これらは、グリセリン相のｐＨを２以上に調整できるのみならず、グリセリンの収量を高めることができるため、かかる観点からもグリセリン含有アルカリ性物質の使用は好ましい。かかるグリセリン含有アルカリ物質は、脂肪酸塩や脂肪酸グリセリンエステルを含有するものでもよい。
　上記グリセリン含有アルカリ性物質は、グリセリン含有量が２５質量％以上であることが好ましく、５０質量％以上であることが特に好ましい。上限は特に限定されないが、例えば９９質量％以下であってよく、９０質量％以下であってよい。
　また、上記グリセリン含有アルカリ性物質は、ｐＨが９以上であることが好ましく、９～１３であることが特に好ましい。
　上記第二のｐＨ調整工程においては、グリセリン相のｐＨが２以上となるように、好ましくは２．５以上となるように、上記アルカリ性物質の添加量を調整する。またグリセリン相のｐＨは、６以下となるように、好ましくは５以下となるように調整される。
　第二のｐＨ調整工程の次に相分離工程を行う場合、第二のｐＨ調整工程においては、ｐＨが強酸性から次第に高まるよう、グリセリン相を撹拌しながら上記アルカリ性物質を添加することが好ましい。前述したとおり、ｐＨ調整に用いるアルカリ性物質として脂肪酸塩を含有する物質を用いてもよいところ、上記のような添加順序とすることで、脂肪酸塩が酸により遊離脂肪酸に変換される。遊離脂肪酸は、グリセリン相から相分離して油相に移行し、グリセリン含有液のｐＨが高くなってもグリセリン含有液に再溶解し難くなる。これにより、続く相分離工程における分離がより一層容易となる。なお、脂肪酸塩は、上述した脂肪酸の塩を主成分とする物質のほか、油脂のアルカリ触媒エステル交換反応やアルカリ加水分解による副生成物にも含まれる。
　上記アルカリ性物質により、第一のｐＨ調整工程で得られたグリセリン相はｐＨ２～６に調整される。ｐＨが調整されたグリセリン相は、そのまま反応工程に用いてもよいが、さらに相分離工程を行うことが好ましい。
（３）相分離工程
　上記ｐＨ調整工程により、ｐＨが調整された組成物には、エステル交換反応により副生した遊離脂肪酸のほか、アルカリ触媒の塩、未反応の脂肪酸グリセリンエステル、原料油脂に由来する夾雑物などが含まれる。これらは、後述する反応工程において大きな問題となるものではないが、得られる重合体の精製操作が煩雑になったり、またキャピラリー内で析出・固着等といった問題の原因となり得る。そのため、これらの問題が生じ得る場合には、上記ｐＨが調整された原料に対し、反応工程の前に相分離工程を行うことが好ましい。
　相分離工程においては、第一のｐＨ調整工程でも分離されず残存した油脂や脂肪酸の他、第二のｐＨ調整工程において添加されたアルカリ性物質に由来する油脂や遊離脂肪酸などが、油相として分離される。
　また、アルカリ触媒の塩は、ｐＨ調整工程（好ましくは第一のｐＨ調整工程）において添加された酸（濃硫酸等）と、アルカリ（カリウム、ナトリウム等）との塩であり、好ましくは硫酸カリウムである。上記アルカリは、第一のｐＨ調整工程に投入される原料（廃グリセリン等）や、第二のｐＨ調整工程において添加されたアルカリ性物質に含まれるものである。
　ｐＨが調整された原料には、グリセリンの他、グリセリン含有廃棄物（例えば、廃グリセリン等）に由来する１価アルコール等が含まれ得るところ、これらに対し油分や塩は溶解度が低いため、相分離が生じる。
　相分離工程においては、中和後の原料を３～１２時間ほど静置後、上部液（油分）、下部液（第二のグリセリン液）を別々に回収し、下部液となるグリセリン含有液を得ることができるが、遠心分離等により分離速度を高めることが好ましい。かかる遠心分離においては、軽液（すなわち油分）、重液（すなわちグリセリン含有液）および固形物（すなわち塩）を分離することのできる三相分離型の遠心分離機を好適に用いることができる。また、塩が多量に析出する場合には、デカンタ型等の固液分離が可能な遠心分離機により一定程度の塩をあらかじめ分離した後、液相部分をさらに三相分離型遠心分離機により分離してもよい。
　相分離工程において得られる油分は、例えば、第一のｐＨ調整工程において分離された油分と合わせ、さらなる酸触媒エステル化反応等に付すことで、脂肪酸アルキルエステルの生成に用いることができる。また、塩は、例えば、洗浄工程等を経て肥料等の原料とすることができる。
　一方、グリセリン含有液は、続く反応工程の原料として利用する。
（４）反応工程
　反応工程では、上記ｐＨ調整された原料（好ましくは、相分離工程で得られたグリセリン含有液）を、高温高圧下でキャピラリーに送液する。かかる工程において、グリセリンの酸化反応および重合反応が進行する。
　本実施形態により得られる重合体は、好ましくはポリ乳酸である。
　上記原料を高温高圧下にてキャピラリー内で反応させることにより、反応液へ熱が効率的に伝導され、高圧条件と相まって反応の進行を早めることができる。また、キャピラリーに送液して反応させるため、バッチ型反応器と比較すると、反応の制御が容易であるとともに副反応が生じ難い。このような利点を備えるため、酸条件でありながら、グリセリンの酸化反応および重合反応を一工程で進行させることができるものと考えらえる。
　なお、本実施形態の好ましい一態様においては、グリセリンの酸化反応および重合反応を一工程で進行させるものとしているが、本発明はこれに限定されず、反応工程を２段階（例えば、酸化反応と重合反応とを分ける等）にて行ってもよい。
　反応工程で用いる原料は、ｐＨ調整工程においてｐＨが２～６に調整された原料（好ましくは、相分離工程で得られたグリセリン含有液）である。
　かかる反応工程の原料において、グリセリンの含有量は、８～９０質量％であることが好ましく、１０～２０質量％であることが特に好ましい。
　また、反応工程の原料において、水分の含有量は３～９０質量％であることが好ましく、８０～９０質量％であることが特に好ましい。
　上記キャピラリーとしては、例えば、高速液体クロマトグラフィーやガスクロマトグラフィー等の配管チューブ等を好適に利用することができる。キャピラリーの材質は、耐熱性、耐圧性の観点から、ステンレス、チタン等の金属であることが好ましい。
　なお、キャピラリーの内壁に触媒が固定されているものも知られているが、本実施形態においては特段触媒を必要としない。
　キャピラリーは、内径が２．０ｍｍ以下であることが好ましく、１．５ｍｍ以下であることが特に好ましい。キャピラリーの内径が上記上限値以下であることで、グリセリンの酸化反応および重合反応をより効率的に進行させることができる。
　一方、キャピラリーの内径は０．３ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることが特に好ましい。ここで、ｐＨ調整された原料は、グリセリンを高濃度に含有する高粘度の液状組成物であるところ、キャピラリーの内径が上記下限値以上であることで、このような高粘度の液状組成物であっても、送液が容易となる。
　キャピラリーの外径は特に制限されず、キャピラリーの材質、耐圧性および熱伝導性等に応じて適宜決定すればよいが、例えば、１～４ｍｍであってよく、さらには１．２～３．２ｍｍであってよい。
　キャピラリーの加熱された部分の長さは、後述する滞留時間や流量等に応じて適宜決定することができるが、例えば、０．５～４ｍとすることができ、１～３ｍとすることができる。なお、ここでいうキャピラリーの長さは、キャピラリー（配管チューブ等）のうち、後述する加熱手段にて加熱された部分の長さをいう。また、後述するように反応工程を２段階に分けて実施する場合、ここでいうキャピラリー長さは、２段階のそれぞれで用いるキャピラリーの合計長さである。
　反応工程においては、上記キャピラリーを２００℃以上に加熱することを要し、２５０℃以上であることが好ましく、３００℃以上であることが特に好ましい。キャピラリーを上記温度に加熱することで、グリセリンの酸化反応および重合反応をより効率的に進行させることができる。なお、一般にキャピラリーは熱伝導性が良好であり、キャピラリーを加熱することで、キャピラリー内を通過する反応液も良好に加熱される。
　また、キャピラリーの加熱温度は、５００℃以下であることが好ましく、４５０℃以下であることがより好ましく、４００℃以下であることが特に好ましい。キャピラリー温度が上記上限値以下であることで、グリセリンの分解等の副反応が抑制され、重合体の収率を向上させることができる。
　なお、キャピラリーの加熱手段は特に制限されず、チューブオーブン、電磁誘導加熱等の手段を用いることができる。なかでも、エネルギー効率の観点から、電磁誘導によりキャピラリーを加熱することが好ましい。
　反応工程においては、上記原料を１０ＭＰａ以上の圧力で送液することを要する。送液圧力は、１２ＭＰａ以上であることが好ましく、１５ＭＰａ以上であることが特に好ましい。送液圧力を上記下限値以上とすることで、グリセリンの酸化反応および重合反応をより効率的に進行させることができる。
　送液圧力の上限値は特に限定されないが、グリセリンの分解等の副反応を抑制する観点等から、４０ＭＰａ以下であってよく、３０ＭＰａ以下であってよい。
　反応工程において、上記ｐＨ調整された組成物の、キャピラリーの加熱された部分の滞留時間は、０．５分以上であることが好ましく、１分以上であることが特に好ましい。滞留時間を上記下限値以上とすることで、グリセリンの酸化反応および重合反応をより効率的に進行させることができる。
　また、上記滞留時間は、７分以下であることが好ましく、５分以下であることがより好ましく、３分以下であることが特に好ましい。滞留時間が上記上限値以下であることで、グリセリンの分解等の副反応をより効果的に抑制することができる。
　なお、本明細書において、キャピラリーの加熱された部分の滞留時間ｔ（単位：分）は、キャピラリーの加熱された部分の長さＬ（同ｍ）、キャピラリーの断面積Ｓ（同ｍ2 ）、および原料の流量Ｖ（同ｍ3 /分）から、ｔ＝（Ｌ×Ｓ）／Ｖで求められる平均滞留時間をいう。
　以上述べた反応工程により、グリセリンの酸化反応および重合反応が進行し、重合体を含む反応物を得ることができる。得られた反応物は、重合体を回収しやすくするため、副生成物分離工程等に付すことが好ましい。
（５）副生成物分離工程
　上記反応工程では、グリセリンの酸化反応および重合反応により、重合体（特にポリ乳酸）が合成されるほか、副生成物として水素ガスが生じる。また、副反応として、原料に含まれる１価アルコールの酸化反応のほか、グリセリンや乳酸の分解反応により、酢酸やギ酸等の有機酸が生じる。さらに、副反応として着色物質等が生じる場合がある。
　上記反応工程で得られた重合体を利用するために、上記反応物から、これらの副生成物を分離する工程をさらに備えることが好ましい。かかる副生成物分離工程は、例えば、反応物を冷却する工程、冷却された反応物から有機酸を分離する工程、重合体をさらに精製する工程を備えるものとすることができる。
（５－１）冷却工程
　冷却工程は、反応工程で得られた反応物を冷却する工程である。上記反応工程は高温高圧条件で行われるため、反応物の相当量が気化している。これを冷却することにより、気化した反応物を液化して回収する。
　また、反応工程においては、グリセリンの酸化により水素が発生しているところ、冷却工程により反応物を液化することで、副生成物である水素を分離することができる。
　冷却温度は、例えば－１０～３０℃であってよく、さらには０～２０℃であってよい。
　冷却手段は特に限定されず、水冷、空冷等の汎用の手段を採用することができる。
　なお、冷却された反応物は、上記相分離工程によっても残存したカリウム塩、ナトリウム塩等を含む場合がある。このような塩は、例えば、イオン交換法、遠心分離法等の公知の方法により分離してもよい。
　冷却工程により冷却され、液化して水素と分離された反応物（必要であれば、さらに脱塩された反応物）は、さらに有機酸分離工程に付すことができる。
（５－２）有機酸分離工程
　有機酸分離工程は、冷却された反応物から、副生成物である有機酸を分離する工程である。
　反応工程に付される原料に、グリセリン含有廃棄物（例えば、廃グリセリン等）に由来する１価アルコール（例えば、メタノール）が含まれている場合には、反応工程でこれらが酸化され、ギ酸等の有機酸を生じる。また、反応物には、グリセリンの酸化により生じた乳酸が重合せずに残存し、また乳酸等の分解反応により酢酸やギ酸等の有機酸が生じている。
　これらの有機酸を分離する方法は特に限定されないが、例えば、減圧蒸留法、気液接触法、膜分離法などを挙げることができる。
　減圧蒸留法は、反応物を加温して有機酸等を蒸発させ、その後減圧することで有機酸等を分離する方法である。なお、分離した有機酸は冷却して回収することができる。
　気液接触法は、反応物を微細な液滴として気相と接触させ、沸点の低い有機酸を気相に移行させて分離する方法であり、具体的にはスプレードライ法等を好適に採用することができる。
　膜分離法は、有機酸を優先的に透過させる膜を用いる方法である。
（５－３）精製工程
　冷却工程および有機酸分離工程により、それぞれ水素および有機酸が分離された反応物には、目的物である重合体が含まれているところ、さらに副生成物としての着色物質等が含まれていることがある。さらにこれらを除去することが望ましい場合には、水素および有機酸が分離された反応物を、さらなる精製工程に付してもよい。
　精製工程としては、例えば、活性炭、シリカ、活性白土、珪藻土、ゼオライト、モレキュラーシーブ等の吸着剤を通過させる方法、膜分離、クロマトグラフィー等により精製する方法が例示される。
　以上の方法により製造された重合体は、プラスチック原料として利用することができる。特に、重合体がポリ乳酸である場合には、生分解性を有するため環境負荷が小さいものとなる。また、原料として、産業廃棄物であるグリセリン含有廃棄物（廃グリセリン等）や脂肪酸グリセリンエステル含有廃棄物（廃食油，高酸価油等）を用いる場合には、これらの廃棄物を有効活用できるため、かかる観点からも環境負荷を低減することができる。
　以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
　例えば、上記実施形態においては、グリセリンの酸化反応と重合反応とを一つの工程で行うこととしていたが、酸化反応と重合反応とは分けて実施してもよい。この場合、例えば、キャピラリー温度および送液圧力を制御するとともに、キャピラリーの長さや流量を調整することで滞留時間を制御し、グリセリンの酸化反応が一定程度進行した段階で、乳酸を含む中間反応物を回収する。次いで、中間反応物を再びキャピラリーに送液して重合反応を進行させ、重合体を合成することができる。
　このように、酸化反応と重合反応とを二段階で行う場合には、さらに、酸化反応にて得られた乳酸を光学分割してＬ－乳酸、Ｄ－乳酸をそれぞれ回収し、それぞれを重合反応に付してもよい。なお、光学分割の方法としては、結晶化法、酵素法、クロマトグラフィーによる方法、キャピラリー電気泳動による方法などがあるが、いずれを採用してもよい。
　以下、実施例等を示すことにより本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら限定されるものではない。
（廃グリセリンの準備）
　水酸化カリウムを触媒とするアルカリ触媒法により、廃食油とメタノールとをエステル交換させてバイオディーゼル燃料を製造した。このとき生成したグリセリンを含む副生成物を廃グリセリンとして回収した。
　この廃グリセリンにゼオライトを廃グリセリン１ｋｇあたり２０ｇ添加して水分を除去した。ゼオライトが添加された廃グリセリンは、２５０メッシュのフィルターを通過させて、ゼオライトおよび固体状の不純物を除去した。
　こうして得られた原料としての廃グリセリン（以下、「原料廃グリセリン」という。）の組成および物性は表１に示すとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
（第一のｐＨ調整工程）
　加温冷却機能を有する容量１０００Ｌの反応タンクに、原料廃グリセリン５００ｋｇ、高酸価油（１５０mgKOH/g）３００ｋｇを投入し、攪拌（１２０ｒｐｍ）しながら５５℃まで加温した。この状態で、濃硫酸３２Ｌを反応容器中に１５分かけて添加した。濃硫酸の添加にあたり、反応容器中の混合物の温度が６５℃を超えないように留意した。濃硫酸を全量添加した後の混合液のｐＨは１であった。濃硫酸の添加終了後、２４０分間攪拌を継続した。その後１０時間静置し、油相とグリセリン相とに分離させ、グリセリン相を回収した。以上の操作を繰り返すことにより、グリセリン相６００ｋｇを得た。
（第二のｐＨ調整工程）
　容量１０００Ｌの反応タンクに、攪拌しながら上記グリセリン相６００ｋｇ、廃グリセリン２００ｋｇを投入した。ｐＨは３．０であった。その後も３時間攪拌を継続し、その後１２時間静置した。
（相分離工程）
　ｐＨ調整されたグリセリンを、デカンタ型遠心分離機（製品名：Ｚ１８Ｈ－Ｖ，タナベウィルテック社製）にて５５００rpm、１８０分間処理し、析出した硫酸カリウムを分離回収した。液相について、さらに三相分離型遠心分離機（アルファ・ラバル社製）にて８０００rpm、１８０分間処理し、油分、グリセリン含有液（グリセリン：８７質量％，ｐＨ３．０）、硫酸カリウムをそれぞれ分離回収した。
（反応工程，冷却工程）
　三相分離により得られたグリセリン含有液１６０ｋｇに、水８００ｋｇを添加・混合し、得られた混合液を、送液ポンプ（製品名：３Ｎ－１０４－４０Ｖ，富士ポンプ社製）を用い、内径０．８ｍｍのＳＵＳ３１６製ステンレス管に送液した。ステンレス管のうち２ｍを、電磁誘導加熱装置（製品名：ＥＫＯＨＥＡＴ２０／１０，アメリサーム社製）内に保持し、３８０℃に加熱した。装置を経由したステンレス管を水槽（１８℃）に配置し、これにより、加熱部分を通過した管内の溶液を速やかに水冷した。送液システム内の圧力は２５ＭＰａに保持された。ポンプの流量を調整することにより、加熱部分における溶液の滞留時間は２分に制御された。
　冷却された反応物を回収し、以下の条件にて液体クロマトグラフィーにより分析した結果、ポリ乳酸９０％，酢酸８％，ギ酸２％であった。なお、反応物中に含まれるポリ乳酸は、下記条件での液体クロマトグラフィーにおいて、ポリ乳酸標準品と保持時間が一致した。
＝液体クロマトグラフィー条件＝
　カラム：Shodex ＧＰＣ　ＬＦ－６０４（６．０mmI.D.×１５０mm）×２
　移動相：ＣＨＣl３
　流速　:０．３mL/min
　検出器：Shodex RI(small cell volume)
　カラム温度：４０℃
（有機酸分離工程，精製工程）
　上記反応工程（および冷却工程）で得られた反応物について、減圧蒸留装置を用い、蒸発物を分離した。蒸発物には、ギ酸、酢酸、乳酸が含まれていた。有機物を分離した反応物について、さらに活性炭を充填したカラムを通過させて着色物質を吸着させ、ポリ乳酸を含む組成物を得た。
　本発明によれば、グリセリン含有組成物を原料とし、プラスチック原料として利用可能な重合体を製造することができる。さらに、本発明は、従来は利用価値が低いとされていた、グリセリン含有廃棄物（廃グリセリン等）や脂肪酸グリセリンエステル含有廃棄物（廃食油，高酸価油等）を利用することができ、産業上の利用価値は大なるものがある。

Claims (11)

  1. 　グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも１種を含む原料から重合体を製造する方法であって、
    　グリセリンを含みかつｐＨ２～６に調整された組成物を得るｐＨ調整工程と、
    　前記ｐＨ調整された組成物を、２００℃以上に加熱したキャピラリーに１０ＭＰａ以上の圧力で送液することにより反応させる反応工程と、
    を備えることを特徴とする重合体の製造方法。
  2. 　前記重合体がポリ乳酸である、請求項１に記載の重合体の製造方法。
  3. 　前記キャピラリーの内径が０．３～２．０ｍｍである、請求項１または２に記載の重合体の製造方法。
  4. 　前記ｐＨ調整された組成物の、前記キャピラリーの加熱された部分の滞留時間が０．５～７分である、請求項１～３のいずれか一項に記載の重合体の製造方法。
  5. 　前記キャピラリーが、電磁誘導により加熱される、請求項１～４のいずれか一項に記載の重合体の製造方法。
  6. 　前記ｐＨ調整工程は、前記原料をｐＨ３以下に調整する第一のｐＨ調整工程を備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の重合体の製造方法。
  7. 　前記第一のｐＨ調整工程において、ｐＨが２未満に調整され、
    　前記ｐＨ調整工程が、前記第一のｐＨ調整工程の後に、ｐＨを２～６に調整する第二のｐＨ調整工程を備える、
    　請求項６に記載の重合体の製造方法。
  8. 　前記ｐＨ調整工程の後に前記ｐＨ調整された組成物を相分離する工程を備え、
    　前記相分離工程で得られたグリセリン含有液を、前記反応工程において反応させる、
    　請求項６または７に記載の重合体の製造方法。
  9. 　前記反応工程で得られた反応物から副生成物を分離する工程を備える、請求項１～８のいずれか一項に記載の重合体の製造方法。
  10. 　前記副生成物分離工程は、反応物を冷却する工程、および冷却された反応物から有機酸を分離する工程を備える、請求項９に記載の重合体の製造方法。
  11. 　前記副生物分離工程は、前記有機酸分離工程の後に、前記重合体をさらに精製する工程を備える、請求項１０に記載の重合体の製造方法。
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