JPH10316747A - ポリエチレンテレフタレートの製造方法及び製造装置 - Google Patents

ポリエチレンテレフタレートの製造方法及び製造装置

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JPH10316747A JP12826797A JP12826797A JPH10316747A JP H10316747 A JPH10316747 A JP H10316747A JP 12826797 A JP12826797 A JP 12826797A JP 12826797 A JP12826797 A JP 12826797A JP H10316747 A JPH10316747 A JP H10316747A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の反応に必要な反応器を最少限とし、反
応に必要な撹拌消費動力を最少とするポリエチレンテレ
フタレートの連続製造方法を得ることである。 【解決手段】ポリエステルの製造装置として、エステル
化反応器、初期重合反応器、最終重合反応器の3缶と
し、エステル化反応器と初期重合反応器には外部撹拌動
力源を持たない反応器とし、最終重合反応器は横形一軸
式の低速回転型の反応器とすることにより達成される。 【効果】必要最小限の反応器構成により、最少のエネル
ギーコストで品質の良いポリエステル重合物を効率良く
生産することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリエチレンテレ
フタレ−ト、ポリブチレンテレフタレート等のポリエス
テル系高分子の連続製造方法および装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、ポリエチレンテレフタレ−ト等の
重縮合系高分子の製造方法としては原料としてテレフタ
ル酸とエチレングリコールをエステル化のために適当な
割合で混合槽に入れ、ポンプによりエステル化反応槽へ
送る。このエステル化工程は撹拌翼付きの撹拌槽を2か
ら3個直列に配置し、副反応物としてでる水を蒸留塔で
分離する。次に前重合工程として立形撹拌槽や横形の撹
拌槽が複数台設置されさらに最終重合工程として横形の
撹拌槽が設置されている。これらの重合工程の槽には副
反応物として出るエチレングリコールを除去するために
コンデンサーが設置され、減圧雰囲気で運転される。従
来のポリエステル製造工程では反応槽の数が4から6缶
あり、それぞれの反応槽には撹拌翼とその動力源が装備
され、また副反応物を分離除去するための蒸留塔やコン
デンサーが設置されている。さらに重合工程は減圧雰囲
気で運転されるために真空手段はべつの装置によって操
作しなければならず、製造装置の運転には高額の維持費
と装置経費を必要としている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の問題は高分子
量ポリエステルの生産のための公知の方法を改善したも
のであり、装置全体の効率を向上し、工場設備のエネル
ギー節約により経済的に操作するものである。
【0004】本発明の目的は、上記従来技術を改善し、
必要最小限の反応器構成により、最少のエネルギーで品
質の良い重合物を効率良く反応させる連続重縮合装置及
び連続重縮合方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的は、エステル化
工程、前重合工程、最終重合工程をそれぞれ一槽とし、
撹拌動力を必要とする槽は最終重合工程のみとすること
によって達成される。
【0006】
【発明の実施の形態】図1に本発明の一実施例を示す。
図1は本発明をポリエチレンテレフタレートの連続製造
プロセスの装置講成図である。工業的なポリエステルの
製造方法として、直接エステル化法が、経済的に非常に
有利であるので、最近では直接エステル化方法が多く採
用されている。図において1はポリエチレンテレフタレ
ートの原料であるTPA(テレフタル酸)とEG(エチ
レングリコール)を所定の割合で混合、撹拌する原料調
整槽である。製造プロセスの中にはこの段階で重合反応
触媒や安定剤、色調調整剤などの添加物を加える場合が
ある。重合反応触媒としてはアンチモン、チタン、ゲル
マニウム、錫、亜鉛、等の金属化合物があげられ、使用
する触媒の種類や組み合わせにより、反応速度が異なる
だけでなく、生成するポリエステルの色相及び熱安定性
が異なることが良く知られている。さらにこれらの反応
は触媒の存在化で高温で長時間行われるために種々の副
反応が伴い、重合物が黄色に着色したり、ジエチレング
リコール(DEG)の含有量や末端カルボキシル基濃度
が適正値以上に増加して、ポリエステルの融点及び強度
の低下などの物理的性質が低下したりする。このような
問題点を改良するために新しい触媒の開発が試みられて
いるが、現在最も多く工業的に使用されているアンチモ
ン化合物、特に三酸価アンチモンが価格や性能面で優れ
ている。しかし、この触媒を用いても生成したポリエス
テル重合物の着色は避けられない。このために安定剤と
して燐系安定剤(例えばトリメチルホスフェート、トリ
フェニルホスフェート)を併用して改善している。ま
た、別の製造プロセスにおいては重合触媒や安定剤の投
入位置を工夫して品質を安定させている。通常のプロセ
スでは触媒の量は200から400ppmを安定剤の量
は50から200ppmを用いるのが好ましい。以上の
ように調整された原料はエステル化反応槽3へ原料を供
給する供給ライン2を経由して行く。エステル化反応槽
(第1反応器)3の外周部には処理液を反応温度に保つ
ためにジャケット構造(図示せず)になっており液の内
部には液の加熱手段として多缶式熱交換機4が設置され
外部からの熱源により処理液を加熱し、自然循環により
内部の液を循環しながら反応を進行させる。ここで最も
望ましい反応器の型はエステル化反応を自己の反応によ
り生成する副反応物の蒸発作用を利用して反応器内の処
理液を自然循環させるカランドリア型が望ましい。この
形の反応器は外部の撹拌動力源を必要としないため装置
構成が単純でしかも撹拌軸の軸封装置も不要となり反応
器の制作コストが安価となる利点がある。このような反
応器の一例として特願平8−249769に示す様な装
置が望ましい。しかし、本発明においてこの装置を限定
するものではなくプロセス上の理由から撹拌翼を持った
反応器を使用しても差し支えない。第1反応器におい
て、反応により生成する水は水蒸気となり、気化したE
G蒸気と気相部5を形成する。このときの推奨すべき反
応条件としては温度は240度から280度で加圧条件
が望ましい。気相部5のガスはその上流側に設けられた
精留塔(図示せず)により水とEGとに分離され、水は
系外に除去され、EGは再び系内に戻される。本発明の
利点としてエステル化工程を一つの反応器で処理するこ
とにより精留塔の数を一つにすることが可能となり、精
留塔の制作経費だけでなく配管やバルブの数制御装置の
数などを削減でき大幅な装置コストの低減となる。エス
テル化反応槽3で所定の反応時間経過した処理液は所定
のエステル化率に到達し、連絡管6により初期重合槽
(第2反応器)7に供給される。このとき処理液は熱交
換器8により所定の反応温度に加熱され重縮合反応を行
い重合度を上昇させる。このときの反応条件としては2
70度から290度で圧力は266Paから133Pa
で重合度20から40程度まで反応させる。本実施例で
示した初期重合槽は撹拌翼を持たない反応器を用いて説
明しているがこの反応器を限定するものではない。しか
し、初期重合段階においては反応は重合反応速度が反応
の速度の律束となっている段階であり反応に必要な熱量
を十分に供給すれば反応は順調に進行していく。この観
点から処理液は撹拌翼で不必要な撹拌作用を受ける必要
はなく重縮合反応によって生成するEGが系外に離脱す
るだけでよい。このような操作に最適な反応器としては
特願平8−233855に示す様な装置が望ましい。反
応により発生するEGは減圧雰囲気に保たれた気相部9
で気化し、その上流側に設けられたコンデンサーで凝縮
した後に系外へ排出される。本発明の利点として初期重
合工程を一つの反応器で処理することによりコンデンサ
ーの数を一つにすることが可能となり、コンデンサーの
制作経費だけでなく配管やバルブの数制御装置の数など
を削減でき大幅な装置コストの低減となる。初期重合槽
(第2反応器)7で所定の反応時間を経過した処理液は
連絡管10により最終重合機(第3反応器)11に供給
される。最終重合機では中心部に撹拌軸の無い撹拌翼1
2により良好な表面更新作用を受けながらさらに重縮合
反応を進め重合度を上昇させ目的の重合度のポリマーを
製造する。最終重合機(第3反応器)として最適な装置
としては日本国出願特許、特願平8−233857に記
載の装置が表面更新性能、消費動力特性が最も優れてい
る。また、処理液の粘度範囲が広いので従来、2槽に分
割したりして処理していたものを一台の装置で可能とな
り大幅な装置コストの低減となる。
【0007】以上の装置構成においてポリエチレンテレ
フタレートを製造すると従来の装置構成と比較して、反
応器の数が減少しているために装置の経費が節約出来る
のと装置数の減少に伴い装置に付随する蒸留塔やコンデ
ンサーを減少させ、それらを連結する配管や計装部品や
バルブ類を大幅に節約できると共に真空源や熱媒装置等
のユーティリチィ関係費が大幅に低下するのでランニン
グコストが安くなる利点がある。
【0008】
【発明の効果】本発明によれば、ポリエステルの連続製
造設備をエステル化工程、前重合工程、最終重合工程の
3つの反応器とすることにより、装置全体の効率を向上
し、工場設備のエネルギー節約により経済的に操作する
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すポリエチレンテレフタ
レートの連続製造プロセスの装置構成図である。
【符号の説明】
1…原料調整槽、2…原料供給ライン、3…エステル化
反応槽、4…熱交換器、5…気相部、6…連絡管、7…
初期重合槽、8…熱交換器、9…気相部、10…連絡
管、11…最終重合機、12…撹拌翼、13…ポリマ
ー、14…撹拌動力源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 宙夫 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 小田 親生 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芳香族ジカルボン酸またはその誘導体とグ
    リコール類とを反応させて、平均重合度3から7以下の
    オリゴエステルまたはポリエステルを製造する第1反応
    器、該成生物を重縮合させて、平均重合度20から40
    の低重合物を製造する第2反応器、該低重合物をさらに
    重縮合させ、平均重合度90から180まで重縮合させ
    高分子量ポリエステルを製造する第3反応器とを用いて
    ポリエステルを製造する方法において、第1反応器と第
    2反応器のうち少なくとも一つ以上の反応器は外部動力
    源による撹拌機能を持たない反応器であることを特徴と
    するポリエステルの連続製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の第3反応器において、反応
    器は横形の円筒状容器本体長手方向の一端下部及び他端
    下部にそれぞれ被処理液の入口及び出口を有し、本体の
    上部に揮発物の出口を持ち、本体内部の長手方向に本体
    の内側に近接して回転する撹拌ロータを設けた装置と
    し、本体内部の撹拌ロータが処理液の粘度に応じて複数
    個の撹拌翼ブロックで構成され、撹拌ロータの中心部に
    回転シャフトを持たない撹袢翼をもった反応器であるこ
    とを特徴とするポリエステルの連続製造方法。
  3. 【請求項3】芳香族ジカルボン酸またはその誘導体とグ
    リコール類とを反応させて、平均重合度3から7以下の
    オリゴエステルまたはポリエステルを製造する第1反応
    器、該成生物を重縮合させて、平均重合度20から40
    の低重合物を製造する第2反応器、該低重合物をさらに
    重縮合させ、平均重合度90から180まで重縮合させ
    高分子量ポリエステルを製造する第3反応器とを用いて
    ポリエステルを製造する方法において、第3反応器は横
    形の円筒状容器本体長手方向の一端下部及び他端下部に
    それぞれ被処理液の入口及び出口を有し、本体の上部に
    揮発物の出口を持ち、本体内部の長手方向に本体の内側
    に近接して回転する撹拌ロータを設けた装置とし、本体
    内部の撹拌ロータが処理液の粘度に応じて複数個の撹拌
    翼ブロックで構成され、撹拌ロータの中心部に回転シャ
    フトを持たない撹袢翼をもった反応器であることを特徴
    とするポリエステルの連続製造方法。
  4. 【請求項4】請求項1、2または3記載のポリエステル
    の連続製造方法において、原料である芳香族ジカルボン
    酸またはその誘導体とグリコール類とのモル比が1:
    1.05〜1:2.0の範囲で供給し、第1反応器の温
    度は240度〜285度、圧力は大気圧から3×105
    Pa、第2反応器の温度は250度〜290度、圧力は
    大気圧から133Pa、第3反応器の温度は270度〜
    290度、圧力は200から13.3Paの範囲で運転
    することを特徴とするポリエステルの連続製造方法。
  5. 【請求項5】請請求項1、2または3記載のポリエステ
    ルの連続製造方法において、第3反応器の撹袢翼の回転
    数範囲を0.5rpmから10rpmとすることを特徴
    とするポリエステルの連続製造方法。
  6. 【請求項6】請求項1、2または3記載のポリエステル
    の連続製造方法において、第1反応器、第2反応器、第
    3反応器の合計反応時間が4から8時間の間で運転する
    ことを特徴とするポリエステルの連続製造方法。
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