JPH0813785B2 - エステル化方法 - Google Patents

エステル化方法

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JPH0813785B2
JPH0813785B2 JP22888587A JP22888587A JPH0813785B2 JP H0813785 B2 JPH0813785 B2 JP H0813785B2 JP 22888587 A JP22888587 A JP 22888587A JP 22888587 A JP22888587 A JP 22888587A JP H0813785 B2 JPH0813785 B2 JP H0813785B2
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esterification
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tpa
oligomer
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隆一 村重
雄二郎 松山
勝朗 久世
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Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006Controlling or regulating processes

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は,エステル化の方法に関する。さらに詳しく
は,テレフタル酸とアルキレングリコールとからポリエ
ステルを製造するに際し,該テレフタル酸とアルキレン
グリコールとから,ビス(β−ヒドロキシアルキル)テ
レフタレートを主成分とする所定のエステル化率のオリ
ゴマーを製造する方法に関する。
(従来の技術) ポリエステルは,物理的および化学的諸特性に優れる
ため,繊維,フィルム,各種プラスチック成型品など種
々の用途に利用されている。特に代表的なポリエステル
であるポリエチレンテレフタレートの利用価値は高い。
ポリエチレンテレフタレートは,通常,工業的にはテレ
フタル酸(以下,TPAとする)をエチレングリコール(以
下,EGとする)によりエステル化し,得られるビス(β
−ヒドロキシエチル)テレフタレート(BHET)を主成分
とするオリゴマーをさらに重縮合させる直接重合法によ
り調製される。このような方法により均質でかつ優れた
品質のポリマーを製造するためには,TPAとEGとのエステ
ル化反応の条件を調節することにより,上記BHETを主成
分とするオリゴマーの品質を所定の状態に保つ必要があ
る。オリゴマーの品質としては,例えばTPAのエステル
化率が挙げられる。上記反応においては,通常TPAは90
%以上の割合でエステル化される。しかし,例えばこの
エステル化率が変動すると,重合工程へ供給される各成
分(BHET,TPA,EG,副生成物など)の比率が変化し,その
結果,重合工程における粘土,圧力,温度などの各種条
件が変動する。そのため,安定した条件下で重合反応を
行うことができない。例えば,副反応の進行により反応
混合物中のジエチレングリコールや得られるポリマー中
のCOOH基含量が変化する。そして最終的には安定した品
質(酸価,色調,熱安定性など)のポリエステルが得ら
れない。
所定の品質の上記オリゴマーを調製し,その結果均質
で高品質のポリエステルを得るため,通常,上記反応工
程においては,エステル化反応の途中であるいはエステ
ル化反応が完了した時点でオリゴマーのサンプリングを
行い,その品質がチェックされている。例えば,該サン
プリングにより得られる試料は,該オリゴマーの末端カ
ルボキシル基を測定することによりエステル化度が定量
される。このようにして得られた値をもとにエステル化
の反応条件(反応温度,反応圧力,原料の混合比など)
が設定され,あるいは反応途中で上記反応条件が変更さ
れる。しかし,反応混合物のサンプリングを行いそれを
分析するには,ある程度の時間を必要とするため,現に
行っているエステル化反応の条件を変更して再設定し,
安定した品質のオリゴマーを得るのは難しい。上記分析
の操作が繁雑であるという欠点もある。このような事柄
は生産能力の大きなプラントを運転する場合に特に大き
な問題となり,最終製品であるオリゴマーのコストアッ
プにもつながる。
上記エステル化反応の状況をチェックする別の方法が
特開昭55−79349号公報に開示されている。この公報に
開示されたテレフタル酸のエステル化方法においては,
反応器の気相に存在するガスを採取して凝縮し,その屈
折率を測定することによりエステル化率を求めている。
このような方法を採用すると,上記オリゴマーの末端カ
ルボキシル基を定量する方法よりは容易にオリゴマーの
品質(エステル化度)を知ることができる。しかし,ガ
スを凝縮するという工程を必要とするため操作法が繁雑
である。
(発明が解決しようとする問題点および作用) 本発明は上記従来の欠点を解決するものであり,その
目的とするところは,ポリエチレンテレフタレートなど
のポリアルキレンテレフタレートを製造するときに,該
ポリマーのプレポリマーであるビス(β−ヒドロキシア
ルキル)テレフタレートを主成分とするオリゴマーを所
定の品質で製造するためのエステル化方法を提供するこ
とにある。本発明の他の目的は,上記オリゴマーの品質
を速やかに検知し,その結果により反応条件を設定し該
オリゴマーを安定した品質で得ることの可能なエステル
化方法を提供することにある。
(問題点を解決するための手段および作用) 本発明のエステル化方法は,テレフタル酸をアルキレ
ングリコールによりエステル化したビス(β−ヒドロキ
シアルキル)テレフタレートを主成分とするオリゴマー
を調製するエステル化方法であって,該エステル化を行
う反応器の気相部に存在するガスのアルキレングリコー
ルと水との混合比をガスクロマトグラフにより検知し,
その結果に応じて該エステル化の反応条件を調整するこ
とを特徴とする。
本発明方法は,例えば第1図のシステムを用いて具体
化される。このシステムは,アルキレングリコール(A
G)貯槽1,混合槽2,第1エステル化反応装置3,第2エス
テル化反応装置4,および重縮合装置5を有する。AG貯槽
1には,AGを供給するためのAG供給槽(図外)がポンプ1
2および制御弁11を介して接続されている。AGを貯留す
るAG貯槽1はポンプ13を介して,AGと後述のTPAとを混合
するための混合槽2に連結され,混合槽2には図外のテ
レフタル酸(TPA)供給槽が液面計21を介して接続され
ている。混合槽2は,ポンプ22を介して,TPAをエステル
化するための第1エステル化反応装置3に,そして,該
エステル化反応装置3はポンプ33を介して第2エステル
化反応装置4に連結されている。第1エステル化反応装
置3および第2エステル化反応装置4はそれぞれ該エス
テル化反応装置3および4を加熱するための加熱ジャケ
ット31および41を有し,それぞれの反応装置3および4
には,該装置内のガスを採取するサンプリング装置32お
よび42を介して該ガスの成分を測定するガスクロマトグ
ラフ30および40がそれぞれ接続されている。さらにこれ
らの反応装置3および4には該装置内のガスを分留する
ための精留塔300が接続し,該精留塔300はAG貯槽に接続
される。上記第2エステル化反応装置4は,ポンプ43を
介して加熱ジャケット51を有する重縮合装置5に連結さ
れている。
本発明方法を,アルキレングリコール(AG)とテレフ
タル酸(TPA)とからポリアルキレンテレフタレートを
製造する工程を例に挙げ,上記装置を用いて説明する。
まず,図外のAG供給槽からポンプ12により制御弁11を介
して,AGがAG貯留に送られる。AGはポンプ13により混合
槽2に送られる。他方,図外のTPA供給槽からTPAが混合
槽2に送られる。混合槽2内のスラリーの液面は制御弁
21により検知され,AGおよびTPAの流量が制御される。AG
のTPAに対する仕込量のモル比は,1〜3のモル比が採用
される。混合槽2内のAGおよびTPA混合物は,ポンプ22
を介して第1エステル化反応装置3に送られる。
第1エステル化反応装置では加熱ジャケット31,図外
の圧力調整器などにより適当な反応条件にセットされ
る。ある程度エステル化の行われた反応混合物は,ポン
プ33を介して,さらに第2エステル化反応装置4に送ら
れる。エステル化反応装置については,ここでは第1お
よび第2エステル化装置の2機が直列に連結されている
が,反応条件を設定することにより,1期の装置のみでエ
ステル化を行うことも可能である。エステル化の反応温
度は,通常220〜280℃,好ましくは240〜270℃,そして
圧力は常圧〜15気圧である。
エステル化反応装置3,4内部の気相部に存在するガス
は,サンプリング装置32および42によりそれぞれ採取さ
れ,オンラインでガスクロマトグラフ30および40に送ら
れて,その成分が分析される。反応装置に存在するガス
は,主としてエステル化反応により生じる水と原料のAG
との混合物であり,さらに,反応条件によっては生成物
であるビス(β−ヒドロキシアルキル)テレフタレート
(BHAT),触媒,アルデヒド,各種添加剤などを含有す
る。このガスの成分,特にAGと水との混合比は,エステ
ル化反応の進行状態を示す鋭敏な指標である。本発明方
法では,これをオンラインで検出することができるた
め,エステル化の種々の条件(温度,圧力,AGの仕込
量,流量など)を素早く再調整することが可能である。
その結果,エステル化があらかじめ設定した条件から外
れることなく行われ得る。このようにして,ビス(β−
ヒドロキシアルキル)テレフタレートを主成分とし,所
望のエステル化率で品質の安定したオリゴマーが調製さ
れる。
第1および第2エステル化反応装置3および4内のガ
スは,精留塔300に導かれ,水,アルデヒドなどの低沸
点成分が分離され塔頂から除去される。AGはAG貯槽1に
回収される。エステル化反応装置4で生成するオリゴマ
ーは,ポンプ43により重縮合装置5に送られる。重縮合
装置5においては反応温度が加熱ジャケット51により所
定の温度に設定され,オリゴマーの重縮合反応が行われ
る。オリゴマーは所定のエステル化率で安定した品質を
有するため,重縮合反応により安定した高品質のポリマ
ー(ポリアルキレンテレフタレート)が得られる。
(実施例) 以下に本発明を実施例により説明する。
実施例 第1図に示すシステムを用いてEGとTPAとによりエス
テル化反応を行い,さらに重縮合反応によりポリエステ
ルの調製を行った。
まず図外のEG凝縮液貯槽からポンプ12を介してEGをAG
貯槽1に供給した。AG貯槽1に設けられた液面計(図
外)によりEG滞留量が所定の量となるように,EGの流量
を制御弁11により調整した。次に,TPAを図外のTPA供給
槽から混合槽2へ17.3kg/hrの割合で供給し,他方,上
記AG貯槽1からはEGを6.1kg/hrの割合で混合槽2へ供給
した。混合槽2ではEGとTPAとをスラリー状に混合し
た。このスラリーをポンプ22により33.4kg/hrの割合で
第1エステル化反応装置3に供給した。この装置3内で
は,温度260℃,常圧,および滞留時間5時間でエステ
ル化反応を行い,反応混合物をポンプ33により第2エス
テル化反応装置4に供給した。この装置4内では,温度
265℃,常圧,および平均滞留時間2時間でエステル化
反応を行った。エステル化が進行するにつれて生ずる反
応ガスをサンプリング装置32および42でそれぞれ採取
し,ガスクロマトグラフ30および40(ポラパック−Q社
製;熱伝導度検出型ガスクロマトグラフ)でそれぞれ分
析を行った。それによりEG供給量,TPA供給量,反応温度
などを制御した。第2エステル化反応装置4で得られる
オリゴマーをポンプ43により重縮合反応装置5に供給
し,常法に従って重縮合を行った。得られたポリエチレ
ンテレフタレートを極限粘度は0.62,レジンカラーb値
は4.0,そしてジエチレングリコール(DEG)含量は1.35
%であり,安定した高品質のポリエステルが得られた。
比較例 ガスクロマトグラフによる分析,およびその分析結果
に基づいたエステル化反応の条件を調節しなかったこと
以外は実施例1と同様である。得られたポリエステルの
品質は極めて優れている場合もあったが,再現性がな
く,品質のバラツキが大きく実用的ではなかった。ポリ
エステルの極限粘度は0.58〜0.63,レジンカラーb値は
3.6〜6.5,そしてDEG含有量は1.35〜3.27%であった。
(発明の効果) 本発明方法により,ポリエチレンテレフタレートなど
のポリアルキレンテレフタレートを製造するときに,該
ポリマーのプレポリマーであるビス(β−ヒドロキシア
ルキル)テレフタレートを主成分とするオリゴマーを安
定した所望の品質で製造することが可能となる。その結
果,高品質のポリアルキレンテレフタレートが安定して
製造される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を採用してポリエステルを製造する
システムの一例を示す概略図である。 1……アルキレングリコール貯槽,2……混合槽,3……第
1エステル化反応装置,4……第2エステル化反応装置,5
……重縮合装置,30,40……ガスクロマトグラフ,32,42…
…サンプリング装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】テレフタル酸をアルキレングリコールによ
    りエステル化しビス(β−ヒドロキシアルキル)テレフ
    タレートを主成分とするオリゴマーを調製するエステル
    化方法であって,該エステル化を行う反応器の気相部に
    存在するガスのアルキレングリコールと水との混合比を
    ガスクロマトグラフにより検知し,その結果に応じて該
    エステル化の反応条件を調整することを特徴とする,エ
    ステル化方法。
JP22888587A 1987-09-11 1987-09-11 エステル化方法 Expired - Lifetime JPH0813785B2 (ja)

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