JP3447623B2 - 芳香族ポリエステルからのモノマーの連続製造方法 - Google Patents
芳香族ポリエステルからのモノマーの連続製造方法Info
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- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
Description
ルからそのモノマー成分である芳香族二価カルボン酸ジ
メチルと二価アルコールを連続処理で製造する方法であ
る。
は飲料用ボトルとして大量に消費されている。リサイク
ルによる再資源化の観点から、このPETを分解して、
原料となるモノマーを製造する幾つかの方法が既に提案
されている。
ノールによる加溶媒分解を行うメタノリシス法、(2)
エチレングリコールによる加溶媒分解を行うグリコリシ
ス法、およびその後メチルエステル化するエステル交換
法、(3)アルカリ水溶液による加水分解法がある。ま
た最近では、(4)超臨界水によりPETを加水分解
し、テレフタル酸を得る方法、さらに(5)超臨界メタ
ノールをPETと反応させる方法も提案されている。
法では反応速度が遅く、反応促進のために触媒を用いる
という問題点がある。(2)のグリコリシス法およびエ
ステル交換法では(1)と同様に触媒を用いるという問
題とともに工程が複雑になるという問題がある。(3)
のアルカリ加水分解法と(4)の超臨界水による加水分
解法では、分解によって得られるテレフタル酸の精製が
困難である。さらに超臨界水による加水分解法では、反
応条件が650K以上、30MPa以上の高温、高圧の
過酷な条件であるとともに、生成したテレフタル酸が水
溶液中で酸触媒として働き、もう一方のモノマーのエチ
レングリコールを分解するのでモノマーの完全回収が不
可能であること等の問題がある。(5)の方法について
は、特許第2807781号で詳しく述べられている。
反応条件が512.6〜673K、3〜30MPa、好
ましくは523〜653K、5〜25MPaの温度、圧
力で、芳香族ポリエステル中に含まれる芳香族二価カル
ボン酸1モル当たりメタノールを10モル以上、好まし
くは20〜70モルの割合で仕込んで反応させる小型バ
ッチ式反応装置に関するものであり、工業的な製造方法
については述べられていない。
8396号(先願特許)として、芳香族ポリエステルか
らのモノマーの連続製造方法を提案した。しかし、この
方法では、反応中に反応器から抜出せる反応生成物の量
は少なく、効率よく反応器から抜出すためには、一定時
間の反応を行った後、反応器の圧力を常圧まで低下させ
て抜出す操作を行っている。そのため、連続的に反応が
できても、抜出し操作はバッチとなるため処理量が少な
く、生産性に問題があった。
が95%であり、オリゴマーが残存する。このため、P
ETの再合成の際には、合成条件の確認試験を行う必要
があった。
収された回収PETボトルには金属分、灰分、PET以
外の樹脂、ラベル用接着剤およびラベル等が混入してい
る。そのため、高純度の製品モノマーを得るための反応
原料として使用するには、反応に先立って、異種樹脂の
分別、ラベル分離、キャップ分離、薬剤洗浄、超音波洗
浄、風力選別などの極めて煩雑な原料分別・洗浄の操作
を行う必要がある。
原料を選ばず、連続操作が可能であり、生産性が各段と
高まる芳香族ポリエステルからのモノマーの連続製造方
法を提供することにある。
明の請求項1記載の発明は、芳香族ポリエステルを超臨
界一価アルコールと反応させて芳香族二価カルボン酸エ
ステルおよび二価アルコールを得る方法において、芳香
族ポリエステルおよび一価アルコールを反応器内へ連続
的に供給するとともに、前記反応器内を一価アルコール
の超臨界条件に保持しながら、前記芳香族ポリエステル
と超臨界一価アルコールとを反応させ、その反応により
生成した芳香族二価カルボン酸エステルおよび二価アル
コールを、前記一価アルコールに芳香族二価カルボン酸
エステルが飽和溶解の状態で反応器から連続的に抜出
し、この抜出した反応生成物から芳香族二価カルボン酸
エステルおよび二価アルコールを分離回収することを特
徴とする芳香族ポリエステルからのモノマーの連続製造
方法である。
続的に抜出された反応生成物を、反応器の温度よりも低
温、反応器の圧力よりも低圧、または反応器の温度・圧
力よりも低温・低圧のオリゴマー分離器に導入し、析出
するオリゴマー成分を反応器に戻す請求項1項の記載の
芳香族ポリエステルからのモノマーの連続製造方法であ
る。
から芳香族二価カルボン酸エステルを冷却晶析するた
め、抜出し生成物と反応器へ供給する一価アルコールと
の熱交換を行い冷却する請求項1または2記載の芳香族
ポリエステルからのモノマーの連続製造方法である。
ステルが、使用済みPETボトルを回収しこれを粉砕し
たもので、本質的にその粉砕品をそのまま使用する請求
項1〜3のいずれか1項記載の芳香族ポリエステルから
のモノマーの連続製造方法である。
縮する残さ(たとえば、金属分、灰分および副反応生成
物など)を間欠的に反応器底部の抜出しラインより系外
に抜出す請求項1〜4のいずれか1項記載の芳香族ポリ
エステルからのモノマーの連続製造方法である。
て、使用済みPETボトルを回収しこれを粉砕したもの
で、本質的にその粉砕品をそのまま使用する。すなわ
ち、金属分、灰分、PET以外の樹脂、ラベル用接着剤
およびラベル等が混入している回収PETボトルを高度
な分別、洗浄操作を行わずに、そのまま反応原料とする
ことができる。
コール(メタノール)は反応器に連続供給し、反応器内
の液層レベルは一定に保ち、メタノールの超臨界条件で
PETとメタノールを反応させる。生成する芳香族二価
カルボン酸ジメチル(テレフタル酸ジメチル)と二価ア
ルコール(エチレングリコール)をメタノールとともに
連続抜出しを行う。
の全量が、メタノールに飽和溶解した状態で抜出せるメ
タノール量を流通させる。
温、反応器の圧力よりも低圧、または反応器の温度・圧
力よりも低温・低圧のカラムに導入し、析出するオリゴ
マー成分を反応器に戻すことで、モノマーのみを下流の
精製工程に送り、高純度のモノマーを得る。
モノマーを晶析するため、抜出し生成物を冷却する際、
その抜出し生成物と反応器へ供給する一価アルコールと
の熱交換を行い冷却することで、エネルギーコストの低
減を図る。
の実施の形態を参照しながらさらに詳説する。
チレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタ
レート(PEN)等が包含される。回収PETボトルは
薬剤洗浄や超音波洗浄なしで、破砕物として分解反応に
供することができる。粉砕PETは、加熱器2を備えた
溶融タンク1で加熱溶融させ、定量ポンプ3にて反応器
4に供給される。
ンプ6により抜出したメタノールは、ライン7の熱交換
器8において、抜出し生成物との熱交換を行った後、反
応温度まで昇温させ、反応器4底部まで挿入されたノズ
ルより反応器4内に供給され、常時メタノールの流通状
態とする。
度で512.6〜673K、好ましくは523〜653
Kに加熱する。また圧力は3〜30MPa、好ましくは
5〜25MPaの圧力となるよう圧力制御弁9にて制御
する。この芳香族ポリエステルと超臨界メタノールとの
反応により芳香族二価カルボン酸ジメチルと二価アルコ
ールが生成する。反応器4内の被処理原料である芳香族
ポリエステルとメタノールの重量比は、芳香族ポリエス
テル中に含まれる芳香族二価カルボン酸1モル当たり、
10モル以上、好ましくは40モル以上の割合である。
反応当量は2モルであるが反応生成物の系外への抜出し
には、メタノール量を過剰にすることが好ましく、メタ
ノールが40モル以上の割合では、反応生成物のほぼ全
量をメタノールに溶解させたかたちで抜出すことが可能
となる。
臨界メタノール相に溶解し、反応器4上部の超臨界相に
連結した抜出しライン10より、圧力調整弁9を介し
て、空塔や充填塔などからなるオリゴマー分離器11に
導入する。
度よりも5〜100℃、好ましくは10℃から40℃低
温にするか、または反応器4の圧力よりも0.1〜4M
Pa、好ましくは0.2〜2MPa低圧とするか、或い
は反応器4の温度・圧力よりも上記のごとく低温・低圧
とし、析出するオリゴマ一成分を返送ポンプ12により
昇圧したうえで反応器4に戻すことで、モノマーのみを
熱交換器8および圧力制御弁13を介して、下流のフラ
ッシュタンク14内へ抜出す。
ステルは、定量ポンプ3にて送液することでレベルを一
定に保つ。原料の芳香族ポリエステルには金属分、灰
分、PET以外の樹脂、ラベル用接着剤およびラベル等
が混入しているため、反応器4中の芳香族ポリエステル
層の金属分、灰分、不純物濃度は反応時間の経過ととも
に増加し、抜出し生成物中の不純物の濃度も増加傾向と
なる。そこで、反応器4内で濃縮した金属分、灰分、不
純物の抜出し操作を行うことが、製品純度を確保する上
で好ましい。
典型的なエステル交換反応であり、一定の温度、圧力条
件で一定の平衡組成を示すが、反応生成物がメタノール
とともに抜出されることにより、平衡組成は生成物側に
シフトして分解反応を促進することができる。
を増大させるため、メタノール量を増加させると、メタ
ノールの昇温のためのエネルギーコストが増加する。そ
こでオリゴマー分離塔11の下流で反応器4への供給メ
タノールと熱交換を行うことが好ましい。熱交換を行っ
た反応生成物はフラッシュタンク14に導入され、フラ
ッシュタンク14では浮遊固体微粉末をフィルター15
により除去しつつ、凝縮しきれない蒸気状の成分を冷却
コイル16で液化し、メタノール回収タンク17に回収
する。
収され、図示しない蒸留や晶析等の分離操作により、芳
香族二価カルボン酸ジメチルと二価アルコールを高濃度
で回収することができる。回収タンク17にて回収した
メタノールはライン18を介して反応器4へ返送する。
なお、符号19は保温材を示す。
より更に詳細に説明する。
のオートクレーブに、灰分10ppm、残留ラベル成分
60ppmを含む回収PETフレーク品を溶融させて1
000g仕込み、メタノールを連続供給し、反応器の圧
力が8.1MPaとなるよう反応器上部のメタノール相
の連続抜出しを行った。
う随時PETを供給し、また、抜出し分解生成物中への
不純物の混入をさけるため、24時間に一回、反応器中
のPETと不純物をボトムの抜出しラインより抜出し
た。また、反応器から抜出した反応生成物は573K、
7.0MPaに保たれたオリゴマー分離塔に導入され、
析出・分離して塔底で回収されたオリゴマーは、反応器
にリサイクルした。
応生成物は熱交換器でフィードメタノールと熱交換さ
れ、フラッシュタンクで回収した。メタノール流通量を
分解生成物であるテレフタル酸ジメチル1モル当り42
モル流通させることで、フラッシュタンクから回収され
た反応生成物を分離・精製することにより、1時問当り
1270gのテレフタル酸ジメチルと、406gのエチ
レングリコールとが得られた。このテレフタル酸ジメチ
ルの分析を行ったところ、純度99%以上、灰分は1p
pm以下であった。
のオートクレーブに、実施例で用いたものと同様の灰分
10ppm、ラベル60ppmを含む回収PETフレー
ク品を溶融させて1000g仕込み、メタノールを連続
供給し、反応器の圧力が8.1MPaとなるよう反応器
上部のメタノール相を連続抜出しをした。
う随時PETを供給した。また、反応器から抜出した反
応生成物はフラッシュタンクで回収した。メタノール流
通量を分解生成物であるテレフタル酸ジメチル1モル当
り10モル流通させることで、フラッシュタンクから回
収された反応生成物を分離・精製することにより、1時
間当り306gのテレフタル酸ジメチルと、98gのエ
チレングリコールとが得られた。このテレフタル酸ジメ
チルの分析を行ったところ、オリゴマーを含みモノマー
純度としては95%であった。また、灰分は40ppm
であった。さらに反応器への供給メタノールの昇温のた
めの電力消費量が、熱交換をした場合に比較して20%
増加した。
料を選ばず、連続操作が可能であり、生産性がきわめて
高いものとなる。
る。
タノールタンク、6…メタノール供給ポンプ、8…熱交
換器、9…圧力制御弁、11…オリゴマー分離器、12
…返送ポンプ、13…圧力制御弁、14…フラッシュタ
ンク、16…冷却コイル、17…メタノール回収タン
ク。
Claims (5)
- 【請求項1】芳香族ポリエステルを超臨界一価アルコー
ルと反応させて芳香族二価カルボン酸エステルおよび二
価アルコールを得る方法において、 芳香族ポリエステルおよび一価アルコールを反応器内へ
連続的に供給するとともに、前記反応器内を一価アルコ
ールの超臨界条件に保持しながら、前記芳香族ポリエス
テルと超臨界一価アルコールとを反応させ、その反応に
より生成した芳香族二価カルボン酸エステルおよび二価
アルコールを、前記一価アルコールに芳香族二価カルボ
ン酸エステルが飽和溶解の状態で反応器から連続的に抜
出し、 この抜出した反応生成物から芳香族二価カルボン酸エス
テルおよび二価アルコールを分離回収することを特徴と
する芳香族ポリエステルからのモノマーの連続製造方
法。 - 【請求項2】前記反応器より連続的に抜出された反応生
成物を、反応器の温度よりも低温、反応器の圧力よりも
低圧、または反応器の温度・圧力よりも低温・低圧のオ
リゴマー分離器に導入し、析出するオリゴマー成分を反
応器に戻す請求項1項の記載の芳香族ポリエステルから
のモノマーの連続製造方法。 - 【請求項3】前記抜出し生成物から芳香族二価カルボン
酸エステルを冷却晶析するため、抜出し生成物と反応器
へ供給する一価アルコールとの熱交換を行い冷却する請
求項1または2記載の芳香族ポリエステルからのモノマ
ーの連続製造方法。 - 【請求項4】前記芳香族ポリエステルが、使用済みペッ
トボトルを回収しこれを粉砕したもので、本質的にその
粉砕品をそのまま使用する請求項1〜3のいずれか1項
記載の芳香族ポリエステルからのモノマーの連続製造方
法。 - 【請求項5】前記反応器内に濃縮する残さを間欠的に反
応器底部の抜出しラインより系外に抜出す請求項1〜4
のいずれか1項記載の芳香族ポリエステルからのモノマ
ーの連続製造方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP21448999A JP3447623B2 (ja) | 1999-07-29 | 1999-07-29 | 芳香族ポリエステルからのモノマーの連続製造方法 |
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Publications (2)
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (1)
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| WO2025173524A1 (ja) * | 2024-02-14 | 2025-08-21 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ポリエステルの分離方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000178375A (ja) | 1998-12-15 | 2000-06-27 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 重縮合系ポリマーの分解処理装置および分解処理方法 |
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-
1999
- 1999-07-29 JP JP21448999A patent/JP3447623B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2000178375A (ja) | 1998-12-15 | 2000-06-27 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 重縮合系ポリマーの分解処理装置および分解処理方法 |
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