JPH11302366A - 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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JPH11302366A
JPH11302366A JP11645498A JP11645498A JPH11302366A JP H11302366 A JPH11302366 A JP H11302366A JP 11645498 A JP11645498 A JP 11645498A JP 11645498 A JP11645498 A JP 11645498A JP H11302366 A JPH11302366 A JP H11302366A
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reactor
polyester
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polymerization
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JP11645498A
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English (en)
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Hidekazu Nakamoto
英和 中元
Susumu Harada
原田  進
Yasunari Sase
康成 佐世
Michio Suzuki
宙夫 鈴木
Chikao Oda
親生 小田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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、ポリエチレ
ンナ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
質の良いボトル用の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。また、触媒や安定剤の組み合わせにおいては後述
する途中添加装置によりエステル化工程を終了後に投入
する場合もある。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EG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。連絡管6には途
中添加装置16が設けられる場合がある。この装置はエ
ステル化反応に寄与しない重合触媒や安定剤、添加剤等
をプロセスに投入するためのもので、この装置は投入物
の種類に応じて複数台設置される。さらに、添加後のプ
ロセス液中の分散性を向上させるためにスタチックミキ
サやラインミキサーを取り付ける場合もある。この後、
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270度から295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12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8−2
33857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】以下、本発明の実施例を説明するとエチレ
ングリコールと高純度テレフタル酸のモル比が1.7に
なるように調整したスラリー槽に重合触媒として三酸価
アンチモンを300ppm、安定剤としてトリメチルリ
ン酸を100ppm投入し、生産量80kg/hの処理
量で運転した。この時の各反応器の運転条件はエステル
化反応温度285℃、圧力50kPa、滞留時間2時
間、初期重合の第2反応器の反応温度288℃、圧力
2.4kPa、滞留時間1時間、最終重合の第3反応器
の反応温度282℃、圧力0.13kPa、滞留時間1
時間であった。生産したポリマーの極限粘度は0.63
(dl/g)、酸価は33(当量/トン)、色相はハン
ター法によりポリマーチップを日本電色工業(株)製S
E−2000により測定した結果、L=58.6,b=
1.74を得た。この結果は従来の5缶法プロセスで製
造したポリマーと同等の品質である。
【0008】以上の装置構成においてボトル用のポリエ
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。
【0009】
【発明の効果】本発明によれば、ボトル用のポリエステ
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、15…途中添加投入ライン、1
6…途中添加装置。
───────────────────────────────────────────────────── 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
    器と、該成生物を重縮合させて、平均重合度20から4
    0の低重合物を製造する第2反応器と、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、上記第1反応器および第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
    いように構成し、ボトル成形用のポリエステルを製造す
    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記載のポリエステルの連続製造方
    法において、上記第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構成される製造装置を用いてボトル
    成形用のポリエステルを製造す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】請求項1または2記載のポリエステルの連
    続製造方法において、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、前記第1反応器の温度は240
    度〜295度、圧力は大気圧から3×10Pa、前記
    第2反応器の温度は250度〜295度、圧力は大気圧
    から133Pa、前記第3反応器の温度は270度〜2
    95度、圧力は200から13.3Paの範囲で運転し
    てボトル成形用のポリエステルを製造することを特徴と
    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、前記第3反応器の撹袢翼の回
    転数範囲を0.5rpmから10rpmとしてボトル成
    形用のポリエステルを製造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、前記第1反応器、第2反応
    器、第3反応器の合計反応時間が3から8時間の間で運
    転してボトル成形用のポリエステルを製造することを特
    徴とするポリエステルの連続製造方法。
  6. 【請求項6】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
    器と、該成生物を重縮合させて、平均重合度20から4
    0の低重合物を製造する第2反応器と、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反応器とから
    なり、上記第1反応器および第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
    ないように構成し、ボトル成形用のポリエステルを製造
    することを特徴とするポリエステルの連続製造装置。
JP11645498A 1998-04-27 1998-04-27 ポリエチレンテレフタレートの製造方法及び製造装置 Pending JPH11302366A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104403091A (zh) * 2014-11-18 2015-03-11 浙江古纤道新材料股份有限公司 一种聚酯生产装置及工艺

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104403091A (zh) * 2014-11-18 2015-03-11 浙江古纤道新材料股份有限公司 一种聚酯生产装置及工艺
CN104403091B (zh) * 2014-11-18 2017-02-22 浙江古纤道新材料股份有限公司 一种聚酯生产装置及工艺

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