聚酯的制造装置及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于制造聚酯的装置及方法。
【背景技术】
[0002]I, 4- 丁二醇为可通过与琥珀酸或其衍生物缩聚而制造聚琥珀酸丁二醇酯、通过与对苯二甲酸或其衍生物缩聚而制造聚对苯二甲酸丁二醇酯、通过与己二酸或其衍生物以及对苯二甲酸或其衍生物缩聚而制造聚(己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯)的二醇。
[0003]作为合成聚琥珀酸丁二醇酯的方法，已知有例如使琥珀酸或其衍生物和1，4- 丁二醇进行酯化反应后，将得到的酯在高真空环境下进行加热及搅拌，由此进行酯交换反应(缩聚)这样的方法。在酯化反应工序中，使琥珀酸的羧基或其衍生物的末端基与1，4_ 丁二醇的羟基在规定的温度及压力进行酯化反应，由此生成在末端具有羟基的低聚物。在缩聚反应工序中，在催化剂存在下，通过酯交换反应和作为其副产物的1，4-丁二醇的减压脱挥来进行高分子化及高粘度化。因此，需要将系统维持为高温，并且满足越往后段真空度越提高这样的减压条件的工艺。此时，为了蒸馏除去存在于反应物的表层的脱离成分，进行机械的搅拌，充分地增大副产物的蒸发表面积、及从反应液内部至蒸发表面的副产物的移动速度(表面更新速度)。
[0004]关于合成聚对苯二甲酸丁二醇酯及聚(己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯)的方法，也同样地在酯化反应之后进行缩聚。
[0005]在缩聚反应工序中，通过在减压环境下加热搅拌酯，聚合物分子链通过酯交换反应而生长。此时，通过减压，作为副产物的1，4-丁二醇被脱挥除去，由此使反应进展。然而，存在以下问题:低分子量低聚物伴随1，4- 丁二醇而飞散，附着于排气系统的配管及冷凝器的内壁等，由此堵塞排气系统，使缩聚反应器的真空度变差，阻碍酯交换反应的进展。
[0006]针对这样的问题，作为(专利文献I)，已知有在缩聚反应工序的排气系统中设置以1，4-丁二醇蒸气驱动的喷射器及其下游侧设置冷凝器，进一步设置连接于冷凝器的热井罐这样的方法。
[0007]根据(专利文献I)中记载的方法，可冲走排气系统的工艺飞散物。然而，1，4-丁二醇的熔点由于为20°C，因此，例如在常温的减压环境下容易凝固。因此，若不在适当的温度条件下，则利用喷射器使其流入的1，4-丁二醇凝固，反而有可能促进排气系统的堵塞。另外，(专利文献I)中记载的技术的主要目的在于分离排气系统中所含的THF等溶剂，工艺飞散物回收至热井罐的物质未进行再利用，未得到原料收率的改善。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:特许第3812564号公报
【发明内容】
[0011]发明所要解决的课题
[0012]本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，抑制因在使用1，4- 丁二醇作为原料的聚琥珀酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯及聚(己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯)等脂肪族聚酯的制造过程中产生的排气中的工艺飞散物引起的排气系统的堵塞，高效地回收工艺飞散物并作为原料进行再利用，由此提高工艺的原料收率。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]本发明人等进行了潜心研宄，结果发现，通过在排气系统中具备设定为规定温度的湿式冷凝器及热井，能够解决上述课题，完成了发明。即，本发明的聚酯的制造装置的特征在于，具备用于生成1，4-丁二醇的酯的酯化反应器和连接于该酯化反应器的缩聚反应器，在缩聚反应器的排气系统中具备使用将液温设为20°C?100°C的含有1，4-丁二醇的制冷剂的湿式冷凝器和连接于该湿式冷凝器的将液温设为20°C?100°C的热井。
[0015]发明效果
[0016]根据本发明的聚酯的制造装置及方法，能抑制因在聚酯的制造过程中生成的工艺飞散物引起的排气系统的堵塞，进而，能高效地回收工艺飞散物并作为原料进行再利用，因此，能提高工艺的原料收率。另外，上述以外的课题、构成及效果通过以下的实施方式的说明来明确。
【附图说明】
[0017]图1为表示本发明涉及的聚酯的制造装置的一实施方式的图。
[0018]图2为表示本发明涉及的聚酯的制造装置的一实施方式的图。
[0019]图3为表示本发明涉及的聚酯的制造装置的一实施方式的图。
[0020]图4为表示喷淋型湿式冷凝器的图。
[0021]图5为表示支架型湿式冷凝器的图。
[0022]图6为表示组合支架型及喷淋型而成的湿式冷凝器的图。
[0023]图7为表示本发明涉及的聚酯的制造装置的一实施方式的图。
[0024]图8为表示本发明涉及的聚酯的制造装置的一实施方式的图。
[0025]图9为表示本发明涉及的聚酯的制造装置的一实施方式的图。
[0026]图10为表示本发明涉及的聚酯的制造装置的一实施方式的图。
[0027]图11为表示本发明涉及的聚酯的制造装置的一实施方式的图。
[0028]图12为表示本发明涉及的聚酯的制造装置的一实施方式的图。
[0029]图13为表示本发明涉及的聚酯的制造装置的一实施方式的图。
[0030]图14为表示本发明涉及的聚酯的制造装置的一实施方式的图。
【具体实施方式】
[0031]以下，基于实施方式更详细地说明本发明，但本发明的范围不限定于此。
[0032]图1表示本发明涉及的聚酯的制造装置的一例。在此，为了便利，对使用该装置制造聚琥珀酸丁二醇酯的情况进行说明。另外，制造聚对苯二甲酸丁二醇酯的情况除使用对苯二甲酸代替琥珀酸作为原料以外，也可通过使用与以下的制造装置同样的装置来制造。
[0033]聚琥珀酸丁二醇酯可使用图1所示那样的装置来制造。但是，并不限定于此，也可在不脱离本发明的主旨的范围利用其他的装置来进行。
[0034]本发明涉及的制造装置主要具备琥珀酸供给装置1、1，4- 丁二醇供给装置2、原料浆料制备槽4、原料浆料贮槽6、送液装置8、酯化反应器9、初期缩聚反应器11、中间缩聚反应器13及最终缩聚反应器15。
[0035]在原料浆料制备槽4中，通过混合由琥珀酸供给装置I及1，4- 丁二醇供给装置2分别供给的琥珀酸及1，4-丁二醇来制备原料浆料。在本发明中，也可以将琥珀酸以外的二羧酸成分少量供给于原料浆料制备槽4。作为上述琥珀酸以外的二羧酸成分，可以举出:苹果酸等羟基羧酸等。上述琥珀酸以外的二羧酸成分的供给量相对于琥珀酸为0.075mol%?
0.125mol%左右，优选为0.lmol%左右。所供给的1，4-丁二醇的量还根据期望的聚琥珀酸丁二醇酯的物性而不同，但通常相对于琥珀酸I摩尔为1.02摩尔?1.5摩尔左右，优选为1.03摩尔?1.2摩尔左右。在原料浆料制备槽4中，为了确保原料浆料的流动性，也可以对槽进行加热。加热温度为25°C?150°C，优选为50°C?100°C。
[0036]在原料浆料贮槽6中贮存由原料浆料制备槽4供给的原料浆料，供给于酯化反应器9。在原料浆料贮槽6中，为了确保原料浆料的流动性，也可以对槽进行加热。加热温度为25°C?150°C，优选为50°C?100°C。在原料浆料贮槽6中，为了抑制原料浆料中所含的琥珀酸的沉降，可以使用与向酯化反应器9送液原料浆料的管线独立的循环管线上所设置的送液装置8使原料浆料以琥珀酸的沉降速度以上的流速循环。作为这样的送液装置，可以使用本技术领域中通常使用的装置。例如可以:齿轮泵、柱塞泵等。
[0037]在酯化反应器9中，使由原料浆料贮槽6供给的原料浆料在规定的温度及压力进行酯化反应，生成琥珀酸和1，4-丁二醇的酯。酯化反应器9中的反应温度为140°C?250°C，优选为145°C?245°C左右。在低于140°C的温度时，反应速度慢而缺乏实用性。另夕卜，在超过250°C的温度时，生成的酯有担心热分解。压力通常在常压进行。该酯化反应可实施直到酯的酸值为30以下、优选为15以下、进一步优选为10以下。另外，酯化反应可在催化剂的存在下进行。作为催化剂，可使用现有公知的催化剂，例如可使用包含选自由元素周期表IA族、IIIA族、IV族、IIB族及VA族构成的组中的金属或金属化合物的催化剂。其中，优选使用辛酸锡等锡系化合物或三氧化锑等锑系化合物。催化剂的使用量相对于琥珀酸为 100ppm ?3000ppm，优选为 1500ppm ?2500ppm。
[0038]作为酯化反应器9中的加热方法，可以使用在本技术领域中通常使用的方法，例如有在反应器外周部设置热介质的套管，通过反应器壁面并通过传热来加热反应液的方法、或通过反应器内部的传热管(盘管)并通过传热进行加热的方法等，这些方法可以单独使用或组合使用。作为酯化反应器9，可利用在通过酯化制造聚酯时通常使用的反应装置。作为这样的反应装置，例如可以举出:备有具有垂直旋转轴的搅拌叶片(例如桨叶片、螺旋带叶片等)的纵型搅拌槽等。由酯化反应器9排出的馏出液也可以流入于设置于酯化反应器9上部的蒸馏塔16，回收高沸点馏分中所含的1，4- 丁二醇，使其回流至原料浆料制备槽4等进行再使用。或者，如图2所示，也可以省略蒸馏塔16而设置冷凝器41，使馏出液流入于湿式冷凝器或者热井或其两者。
[0039]在初期缩聚反应器11中，将由酯化反应器9供给的酯在规定的温度及压力进行缩聚反应，生成在末端具有羟基的预聚物。初期缩聚反应器11中的反应温度为140°c?250°C，优选为145°C?245°C左右。在低于140°C的温度时，反应速度慢而缺乏实用性。另夕卜，在超过250°C的温度时，生成的预聚物有担心热分解。压力通常在低压(例如5T0rr?200Torr左右)下进行。缩聚反应通常在催化剂的存在下进行。催化剂可单独使用或组合使用2种以上的催化剂。作为催化剂，