JP3899340B2 - Method for producing polybutylene terephthalate - Google Patents
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Description
本発明は、ポリブチレンテレフタレートの製造方法に関する。詳しくは、本発明は、エステル化またはエステル交換化反応時の転化率の安定化およびポリブチレンテレフタレート中に混入する異物量の安定化を図り、安定した生産が出来る様に改良されたポリブチレンテレフタレートの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing polybutylene terephthalate. More specifically, the present invention relates to an improved polybutylene terephthalate that can stabilize production by stabilizing the conversion rate during esterification or transesterification and stabilizing the amount of foreign matter mixed in polybutylene terephthalate. It relates to the manufacturing method.
熱可塑性ポリエステル樹脂の中で代表的なエンジニアリンブプラスチックであるポリブチレンテレフタレート樹脂は、成形加工の容易さ、機械的物性、耐熱性、耐薬品性、保香性、その他の物理的、化学的特性に優れていることから、自動車部品、電気・電子部品、精密機器部品などに広く使用されている。 Polybutylene terephthalate resin, a typical engineering plastic among thermoplastic polyester resins, is easy to mold, mechanical properties, heat resistance, chemical resistance, aroma retention, other physical and chemical properties Because of its excellent characteristics, it is widely used in automobile parts, electrical / electronic parts, precision equipment parts, and the like.
ポリブチレンテレフタレートは、原料がテレフタル酸の場合はエステル化反応、原料がテレフタル酸ジアルキルの場合にはエステル交換反応を経て製造され、最近は品質安定化、生産効率向上、エネルギー効率向上の面から連続的に原料を供給し、連続的にエステル化またはエステル交換反応を行い、後工程も連続的に行ういわゆる連続重合法が注目される様になってきた。 Polybutylene terephthalate is produced through an esterification reaction when the raw material is terephthalic acid, and transesterification when the raw material is dialkyl terephthalate. Recently, it has been continuously used to stabilize quality, improve production efficiency, and improve energy efficiency. In particular, a so-called continuous polymerization method in which raw materials are continuously supplied, esterification or transesterification reaction is continuously performed, and subsequent steps are also continuously attracting attention.
ところが、エステル化反応またはエステル交換反応の転化率(エステル化反応の場合はエステル化率、エステル交換反応の場合にはエステル交換率)が低いまま、高温、高真空の後工程(重縮合工程)に送られると、未反応のモノマーが移送配管中のバルブやポンプに閉塞したり、重縮合反応槽のベント系に揮散し配管の閉塞などを誘発するだけでなく、回収1,4−ブタンジオール、テトラヒドロフラン(THF)等の汚染を招くという問題があった。したがって、こういった観点からはエステル化反応またはエステル交換反応槽出口での転化率は高い方が好ましく、一般的には90%以上になるまで反応させる条件が選択されている。 However, a high-temperature, high-vacuum post-process (polycondensation process) while the conversion rate of the esterification reaction or transesterification reaction (esterification rate in the case of esterification reaction, transesterification rate in the case of transesterification reaction) remains low. The unreacted monomer clogs the valves and pumps in the transfer piping and volatilizes in the vent system of the polycondensation reaction tank to induce clogging of the piping, etc., as well as recovering 1,4-butanediol. In addition, there was a problem of causing contamination with tetrahydrofuran (THF) and the like. Therefore, from this point of view, it is preferable that the conversion rate at the outlet of the esterification reaction or transesterification reaction tank is high, and generally the reaction conditions are selected until 90% or more.
転化率を上げる方法としては、反応時間を長くとる方法の他、触媒濃度や反応温度を上げる方法が知られており、例えば、高触媒濃度、高温、低圧力の条件下でのエステル化反応が提示されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、この方法では、高い温度と高い触媒濃度が副反応の増大を招き結果的に製品ポリマーの品質を低下させたり、1,4−ブタンジオールのTHFへの転化を招き原料原単位が低下するという問題があった。更に低い圧力設定は、留出液として系外に払い出される1,4−ブタンジオールの増大を招き、設備が過大になる等の問題も抱えていた。 As a method for increasing the conversion rate, a method for increasing the catalyst concentration and the reaction temperature as well as a method for increasing the reaction time are known. For example, an esterification reaction under conditions of high catalyst concentration, high temperature and low pressure is performed. (For example, refer to Patent Document 1). However, in this method, a high temperature and a high catalyst concentration lead to an increase in side reactions, resulting in a decrease in the quality of the product polymer, or a conversion of 1,4-butanediol to THF, resulting in a decrease in raw material unit. There was a problem. The lower pressure setting has also caused problems such as an increase in 1,4-butanediol discharged out of the system as a distillate and excessive equipment.
一方、1,4−ブタンジオールとテレフタル酸のモル比を規定し、有機チタン化合物の濃度を該モル比を使用して算出した値以下に抑えることによって、触媒由来の異物生成を抑制する方法が提案されているが(例えば、特許文献2参照)、この技術の根幹は有機チタン化合物濃度を低く設定したがために生じる触媒活性の低下を有機スズ化合物で補おうというものであり、特許文献1に見られた高触媒濃度に基づく問題点は何ら解決されていないという問題があった。また、特許文献1に比べると低い反応温度設定は、結果的にエステル化反応時間の増大を招いており、生産性の観点からも大幅な改良が求められていた。 On the other hand, there is a method for suppressing the generation of foreign substances derived from a catalyst by regulating the molar ratio of 1,4-butanediol and terephthalic acid and suppressing the concentration of the organic titanium compound to a value calculated using the molar ratio. Although it has been proposed (see, for example, Patent Document 2), the basis of this technique is to compensate for the decrease in catalytic activity caused by setting the concentration of the organic titanium compound low with the organic tin compound. There is a problem that the problem based on the high catalyst concentration seen in the above is not solved at all. Moreover, the reaction temperature setting lower than that of Patent Document 1 results in an increase in the esterification reaction time, and a significant improvement has been demanded from the viewpoint of productivity.
この様に、ポリブチレンテレフタレート製造時のエステル化またはエステル交換反応段階で転化率を上げるために様々な工夫がされてきたが、反応温度を上げると、エステル化またはエステル交換反応速度が上昇する一方で副反応速度もそれ以上に上昇するというジレンマがあり、金属化合物触媒を増加させると、製品中の異物が増えたり製品の熱安定性が低下するというジレンマがあった。 As described above, various attempts have been made to increase the conversion rate in the esterification or transesterification reaction stage in the production of polybutylene terephthalate. However, when the reaction temperature is increased, the esterification or transesterification rate increases. In addition, there is a dilemma that the side reaction rate increases more than that, and there is a dilemma that when the metal compound catalyst is increased, foreign substances in the product increase or the thermal stability of the product decreases.
また、低い反応圧力設定は水などの反応生成物を系外に取り除くという観点からは有効なものの、同時に未反応1,4−ブタンジオールの揮発も促すため、反応系中に存在する1,4−ブタンジオールが減少し、転化率を維持するためには更に多くの1,4−ブタンジオールを供給する必要があり、結果的に1,4−ブタンジオールのTHF化などの副反応やエネルギーロスを招いていた。また、特にテレフタル酸を原料とする直接重合法においては、従来の方法では、金属化合物触媒に基づく異物が生成しやすいという問題もあった。 Although a low reaction pressure setting is effective from the viewpoint of removing reaction products such as water from the system, it also promotes volatilization of unreacted 1,4-butanediol. -To reduce butanediol and maintain the conversion rate, it is necessary to supply more 1,4-butanediol, resulting in side reactions such as THF conversion of 1,4-butanediol and energy loss. Was invited. In particular, in the direct polymerization method using terephthalic acid as a raw material, the conventional method has a problem that foreign substances based on the metal compound catalyst are easily generated.
ところで、連続重合法で製造されるポリブチレンテレフタレートの異物を低減し、品質を安定化させ様とした場合には、初期のエステル化反応(またはエステル交換反応)の転化率(エステル化率またはエステル交換率)を安定させる必要があるが、特に、高温、低圧力の条件では、1,4−ブタンジオールや水、THF等の蒸発が激しく、生成した蒸気を凝縮させて1,4−ブタンジオールを分離し、特許文献1や特許文献2に示されている様に、単に原料テレフタル酸成分に対する1,4−ブタンジオールのモル比を規定して、反応器に戻すだけでは、反応系中の1,4−ブタンジオールの濃度を厳密に制御することが困難となり、その結果、転化率の変動が大きくなることがあった。 By the way, when reducing the foreign matter of polybutylene terephthalate produced by the continuous polymerization method and stabilizing the quality, the conversion rate (esterification rate or esterification rate) of the initial esterification reaction (or transesterification reaction) The exchange rate is required to be stabilized. In particular, under the conditions of high temperature and low pressure, 1,4-butanediol, water, THF, and the like evaporate vigorously, and the generated vapor is condensed to 1,4-butanediol. As shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, simply specifying the molar ratio of 1,4-butanediol to the raw terephthalic acid component and returning it to the reactor, It became difficult to strictly control the concentration of 1,4-butanediol, and as a result, the fluctuation of the conversion rate was sometimes increased.
すなわち、周知の通り、ポリブチレンテレフタレートの製造においては、テレフタル酸またはテレフタル酸ジアルキルに対して過剰の1,4−ブタンジオールが使用され、エステル化反応またはエステル交換反応においては1,4−ブタンジオールが蒸発する。そこで、一般的な製造プロセスにおいては、反応槽から発生する1,4−ブタンジオールガスを凝集回収し、副生する軽沸成分と分離した後に反応槽に循環するため、反応槽に精留塔が接続されている。ところが、高温、減圧などの条件下では反応槽から発生する1,4−ブタンジオールガス量の変動が大きく、これにより、上記の1,4−ブタンジオールの循環量が若干の時間的遅れをもって変動する。その結果、反応槽内に供給されるテレフタル酸の量が一定に制御されているにも拘わらず、テレフタル酸と1,4−ブタンジオールのモル比が変動する。 That is, as is well known, in the production of polybutylene terephthalate, an excess of 1,4-butanediol is used relative to terephthalic acid or dialkyl terephthalate, and 1,4-butanediol is used in the esterification reaction or transesterification reaction. Evaporates. Therefore, in a general production process, 1,4-butanediol gas generated from the reaction vessel is agglomerated and recovered, separated from by-product light boiling components and then circulated to the reaction vessel. Is connected. However, the amount of 1,4-butanediol gas generated from the reaction vessel varies greatly under conditions such as high temperature and reduced pressure, and as a result, the amount of 1,4-butanediol circulated varies with a slight time delay. To do. As a result, the molar ratio of terephthalic acid and 1,4-butanediol varies despite the fact that the amount of terephthalic acid supplied into the reaction vessel is controlled to be constant.
この際、一般的に行われている還流制御の様に、凝集1,4−ブタンジオールの液量を一定にする様に、1,4−ブタンジオールの循環量を変化させる様な制御を行うと、転化率(エステル化率)の変動を招き、場合によっては、1,4−ブタンジオールガス発生の変動と凝集1,4−ブタンジオールの液量変動の位相差によって、変動が増幅される結果となり、品質の不安定さを招く。 At this time, control is performed such that the circulation amount of 1,4-butanediol is changed so that the liquid amount of the aggregated 1,4-butanediol is constant, as in the general reflux control. In some cases, the fluctuation of the conversion rate (esterification rate) is caused, and in some cases, the fluctuation is amplified by the phase difference between the fluctuation of 1,4-butanediol gas generation and the liquid volume fluctuation of the aggregated 1,4-butanediol. This results in instability of quality.
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、エステル化またはエステル交換化反応時の転化率の安定化およびポリブチレンテレフタレート中に混入する異物量の安定化を図り、安定した生産が出来る様に改良されたポリブチレンテレフタレートの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to stabilize the conversion rate during the esterification or transesterification reaction and to stabilize the amount of foreign matter mixed in the polybutylene terephthalate. An object of the present invention is to provide a process for producing polybutylene terephthalate which is improved so that production is possible.
本発明者らは、1,4−ブタンジオールの循環量の制御に関して特別の方法を採用するならば、上記の目的を容易に達成し得るとの知見を得、本発明の完成に至った。 The present inventors have obtained the knowledge that the above-mentioned object can be easily achieved if a special method is employed for controlling the circulation amount of 1,4-butanediol, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明の第1の要旨は、エステル化反応槽にて、金属化合物の存在下、テレフタル酸と、テレフタル酸に対し過剰の1,4−ブタンジオールとを連続的に供給してエステル化反応を行う行程を有するポリブチレンテレフタレートの製造方法において、単位時間当たりにエステル化反応槽に供給されるテレフタル酸と1,4−ブタンジオールのモル比(1,4−ブタンジオールのモル数/テレフタル酸のモル数)を一定に保つよう制御することを特徴とするポリブチレンテレフタレートの製造方法に存する。 That is, the first gist of the present invention is to provide esterification by continuously supplying terephthalic acid and excess 1,4-butanediol to terephthalic acid in the presence of a metal compound in an esterification reaction vessel. In the process for producing polybutylene terephthalate having a process for carrying out the reaction, the molar ratio of terephthalic acid and 1,4-butanediol supplied to the esterification reaction tank per unit time (number of moles of 1,4-butanediol / terephthalate) The present invention resides in a method for producing polybutylene terephthalate, characterized in that the number of moles of acid is controlled to be constant.
そして、本発明の第2の要旨は、エステル交換反応槽にて、金属化合物の存在下、テレフタル酸ジアルキルと、テレフタル酸ジアルキルに対し過剰の1,4−ブタンジオールとを連続的に供給してエステル交換反応を行う行程を有するポリブチレンテレフタレートの製造方法において、単位時間当たりにエステル交換反応槽に供給されるテレフタル酸ジアルキルと1,4−ブタンジオールのモル比(1,4−ブタンジオールのモル数/テレフタル酸ジアルキルのモル数)を一定に保つよう制御することを特徴とするポリブチレンテレフタレートの製造方法に存する。 The second gist of the present invention is to continuously supply dialkyl terephthalate and excess 1,4-butanediol to dialkyl terephthalate in the presence of a metal compound in a transesterification reactor. In the method for producing polybutylene terephthalate having a step of performing a transesterification reaction, the molar ratio of dialkyl terephthalate and 1,4-butanediol supplied to the transesterification reaction tank per unit time (moles of 1,4-butanediol) Number / mole number of dialkyl terephthalate) is controlled to be kept constant.
本発明によれば、エステル化またはエステル交換化反応時の転化率の安定化およびポリブチレンテレフタレート中に混入する異物量の安定化を図り、安定した生産が出来る様に改良されたポリブチレンテレフタレートの製造方法が提供される。 According to the present invention, the conversion of polybutylene terephthalate improved so that stable conversion can be achieved by stabilizing the conversion rate during esterification or transesterification and stabilizing the amount of foreign matter mixed in polybutylene terephthalate. A manufacturing method is provided.
以下、本発明につき詳細に説明する。本発明におけるポリブチレンテレフタレートとは、テレフタル酸単位および1,4−ブタンジオール単位がエステル結合した構造を有する高分子であり、ジカルボン酸単位の50モル%以上がテレフタル酸単位から成り、ジオール成分の50モル%以上が1,4−ブタンジオール単位から成るものを言う。全ジカルボン酸単位の内のテレフタル酸単位が占める割合は、通常70モル%以上、好ましくは80モル%以上、更に好ましくは95モル%以上である。一方、ジオール単位の内の1,4−ブタンジオール単位が占める割合は、通常70モル%以上、好ましくは80モル%以上、更に好ましくは95モル%以上である。テレフタル酸単位または1,4−ブタンジオール単位が50モル%より少ないとポリブチレンテレフタレートの結晶化速度が低下し、成形性の悪化を招く。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. The polybutylene terephthalate in the present invention is a polymer having a structure in which a terephthalic acid unit and a 1,4-butanediol unit are ester-bonded, and 50 mol% or more of dicarboxylic acid units are composed of terephthalic acid units. That whose 50 mol% or more consists of a 1, 4- butanediol unit is said. The proportion of terephthalic acid units in all dicarboxylic acid units is usually 70 mol% or more, preferably 80 mol% or more, more preferably 95 mol% or more. On the other hand, the proportion of 1,4-butanediol units in the diol units is usually 70 mol% or more, preferably 80 mol% or more, more preferably 95 mol% or more. When the amount of terephthalic acid units or 1,4-butanediol units is less than 50 mol%, the crystallization rate of polybutylene terephthalate is lowered, and the moldability is deteriorated.
本発明において、テレフタル酸以外のジカルボン酸成分は、特に制限されず、例えば、フタル酸、イソフタル酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’−ベンゾフェノンジカルボン酸、4,4’−ジフェノキシエタンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルスルホンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸などを挙げることが出来る。 In the present invention, the dicarboxylic acid component other than terephthalic acid is not particularly limited. For example, phthalic acid, isophthalic acid, 4,4′-diphenyldicarboxylic acid, 4,4′-diphenyletherdicarboxylic acid, 4,4′-benzophenone. Aromatic dicarboxylic acids such as dicarboxylic acid, 4,4′-diphenoxyethanedicarboxylic acid, 4,4′-diphenylsulfone dicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3- Aliphatic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, aliphatic dicarboxylic acids such as malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid and sebacic acid I can list them.
上記のジカルボン酸成分は、ジカルボン酸として又はジカルボン酸のアルキルエステル、好ましくはジアルキルエステルとして反応に供与することが出来、ジカルボン酸とジカルボン酸アルキルエステルの混合物として使用してもよい。ジカルボン酸アルキルエステルのアルキル基は、特に制限されないが、アルキル基が長いとエステル交換反応時に生成するアルキルアルコールの沸点の上昇を招いて反応液中から揮発せず、結果的に末端停止剤として働いて重合を阻害するため、通常、炭素数4以下のアルキル基であり、好ましくはメチル基である。 The above dicarboxylic acid component can be donated to the reaction as a dicarboxylic acid or as an alkyl ester of a dicarboxylic acid, preferably a dialkyl ester, and may be used as a mixture of a dicarboxylic acid and a dicarboxylic acid alkyl ester. The alkyl group of the dicarboxylic acid alkyl ester is not particularly limited. However, if the alkyl group is long, the alkyl alcohol produced during the transesterification reaction will increase in boiling point and will not evaporate from the reaction solution, resulting in the end-stopper acting as a result. In order to inhibit polymerization, it is usually an alkyl group having 4 or less carbon atoms, preferably a methyl group.
本発明において、1,4−ブタンジオール以外のジオール成分は、特に制限されず、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ジブチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール等の脂肪族ジオール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,1−シクロヘキサンジメチロール、1,4−シクロヘキサンジメチロール等の脂環式ジオール、キシリレングリコール、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン等の芳香族ジオール等を挙げることが出来る。 In the present invention, the diol component other than 1,4-butanediol is not particularly limited. For example, ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, polypropylene glycol, polytetra Methylene glycol, dibutylene glycol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, aliphatic diols such as 1,8-octanediol, 1,2-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanediol , 1,1-cyclohexanedimethylol, 1,4-cyclohexanedimethylol and other alicyclic diols, xylylene glycol, 4,4′-dihydroxybiphenyl, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, bis ( 4 Aromatic diols such as hydroxyphenyl) sulfone and the like.
本発明においては、さらに、乳酸、グリコール酸、m−ヒドロキシ安息香酸、p−ヒドロキシ安息香酸、6−ヒドロキシ−2−ナフタレンカルボン酸、p−β−ヒドロキシエトキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸、アルコキシカルボン酸、ステアリルアルコール、ベンジルアルコール、ステアリン酸、安息香酸、t−ブチル安息香酸、ベンゾイル安息香酸などの単官能成分、トリカルバリル酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、没食子酸、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール等の三官能以上の多官能成分などを共重合成分として使用することが出来る。 In the present invention, a hydroxycarboxylic acid such as lactic acid, glycolic acid, m-hydroxybenzoic acid, p-hydroxybenzoic acid, 6-hydroxy-2-naphthalenecarboxylic acid, p-β-hydroxyethoxybenzoic acid, alkoxycarboxylic acid, etc. Monofunctional components such as acid, stearyl alcohol, benzyl alcohol, stearic acid, benzoic acid, t-butylbenzoic acid, benzoylbenzoic acid, tricarbaric acid, trimellitic acid, trimesic acid, pyromellitic acid, gallic acid, trimethylolethane Trifunctional or polyfunctional components such as trimethylolpropane, glycerol and pentaerythritol can be used as the copolymerization component.
本発明のポリブチレンテレフタレートの、フェノール/テトラクロルエタン(重量比1/1)の混合溶媒を使用して30℃で測定した固有粘度は、通常0.5〜1.5dL/g、好ましくは0.6〜1.4dL/g、更に好ましくは0.7〜1.3dL/gである。固有粘度が0.5dL/g未満であると、成形品の機械的強度が不十分となるおそれがある。固有粘度が1.5dL/gを超えると、溶融粘度が高くなり、流動性が悪化して、成形性が不良となるおそれがある。 The intrinsic viscosity of the polybutylene terephthalate of the present invention measured at 30 ° C. using a mixed solvent of phenol / tetrachloroethane (weight ratio 1/1) is usually 0.5 to 1.5 dL / g, preferably 0. .6 to 1.4 dL / g, more preferably 0.7 to 1.3 dL / g. If the intrinsic viscosity is less than 0.5 dL / g, the mechanical strength of the molded product may be insufficient. When the intrinsic viscosity exceeds 1.5 dL / g, the melt viscosity is increased, the fluidity is deteriorated, and the moldability may be deteriorated.
ポリブチレンテレフタレートの製造方法は、ジカルボン酸を主原料として使用するいわゆる直接重合法と、ジカルボン酸ジアルキルを主原料として使用するエステル交換法とに大分される。前者は初期のエステル化反応で水が生成し、後者は初期のエステル交換反応でアルコールが生成するという違いがあるが、原料の入手安定性、留出物の処理の容易さ、原料原単位の高さ、また、本発明による改良効果という観点からは直接重合法が好ましい。 The production method of polybutylene terephthalate is roughly divided into a so-called direct polymerization method using a dicarboxylic acid as a main raw material and a transesterification method using a dialkyl dicarboxylate as a main raw material. The former has the difference that water is produced in the initial esterification reaction, and the latter produces alcohol in the initial transesterification reaction, but the availability of raw materials, ease of distillate treatment, The direct polymerization method is preferred from the viewpoint of height and the improvement effect of the present invention.
直接重合法の一例としては、テレフタル酸を主成分とする前記ジカルボン酸成分と1,4−ブタンジオールを主成分とする前記ジオール成分とを原料調製槽で混合しスラリーとし、単数または複数のエステル化反応槽内で、金属化合物の存在下に、通常180〜260℃、好ましくは200〜245℃、更に好ましくは210〜235℃の温度、また、通常10〜133kPa、好ましくは13〜101kPa、更に好ましくは60〜90kPaの圧力下で、通常0.5〜5時間、好ましくは1〜4時間で連続的にエステル化反応させる。得られるエステル化反応生成物としてのオリゴマーの数平均分子量は、通常300〜3000、好ましくは500〜1500である。 As an example of the direct polymerization method, the dicarboxylic acid component containing terephthalic acid as a main component and the diol component containing 1,4-butanediol as a main component are mixed in a raw material preparation tank to form a slurry, and one or a plurality of esters In the chemical reaction tank, in the presence of a metal compound, the temperature is usually 180 to 260 ° C., preferably 200 to 245 ° C., more preferably 210 to 235 ° C., and usually 10 to 133 kPa, preferably 13 to 101 kPa, The esterification reaction is preferably carried out continuously under a pressure of 60 to 90 kPa, usually for 0.5 to 5 hours, preferably 1 to 4 hours. The number average molecular weight of the oligomer as the obtained esterification reaction product is usually 300 to 3000, preferably 500 to 1500.
次いで、上記のオリゴマーを重縮合反応槽に移送し、単数または複数の重縮合反応槽内で、金属化合物の存在下に、好ましくは連続的に、通常210〜280℃、好ましくは220〜265℃の温度、通常27kPa以下、好ましくは20kPa以下、更に好ましくは13kPa以下の減圧下で、攪拌下に、通常2〜10時間、好ましくは2〜5時間で重縮合反応させる方法が挙げられる。 Next, the above oligomer is transferred to a polycondensation reaction tank, and in the presence of a metal compound, preferably continuously in the presence or absence of a metal compound in one or a plurality of polycondensation reaction tanks, usually 210 to 280 ° C, preferably 220 to 265 ° C. And a method of performing a polycondensation reaction under stirring under a reduced pressure of usually 27 kPa or less, preferably 20 kPa or less, more preferably 13 kPa or less, usually for 2 to 10 hours, preferably 2 to 5 hours.
また、重縮合反応により得られた樹脂は、通常、重縮合反応槽の底部からポリマー抜き出し、ダイに移送されてストランド状に成形され、水冷されながら又は水冷後、カッターで切断されてペレット状、チップ状などの粒状体とされる。 In addition, the resin obtained by the polycondensation reaction is usually extracted from the bottom of the polycondensation reaction tank, transferred to a die and shaped into a strand, while being cooled with water or after being cooled with water, and then cut with a cutter to form a pellet, It is a granular material such as a chip.
一方、エステル交換法の一例としては、テレフタル酸のジアルキルエステルを主成分とする前記ジカルボン酸エステル成分と1,4−ブタンジオールを主成分とする前記ジオール成分とを原料混合槽で混合し、単数または複数のエステル化反応槽内で、金属化合物の存在下に、通常110〜260℃、好ましくは140〜245℃、更に好ましくは180〜220℃の温度、また、通常10〜133kPa、好ましくは13〜120kPa、更に好ましくは60〜101kPaの圧力下で、通常0.5〜5時間、好ましくは1〜3時間で連続的にエステル交換反応させる。得られるエステル交換反応生成物としてのオリゴマーの分子量は、通常300〜3000、好ましくは500〜2000である。 On the other hand, as an example of the transesterification method, the dicarboxylic acid ester component mainly composed of a dialkyl ester of terephthalic acid and the diol component mainly composed of 1,4-butanediol are mixed in a raw material mixing tank. Alternatively, in a plurality of esterification reaction vessels, in the presence of a metal compound, the temperature is usually 110 to 260 ° C., preferably 140 to 245 ° C., more preferably 180 to 220 ° C., and usually 10 to 133 kPa, preferably 13 The transesterification is carried out continuously under a pressure of ˜120 kPa, more preferably 60 to 101 kPa, usually for 0.5 to 5 hours, preferably 1 to 3 hours. The molecular weight of the oligomer as the obtained transesterification product is usually 300 to 3000, preferably 500 to 2000.
次いで、上記のオリゴマーを重縮合反応槽に移送し、単数または複数の重縮合反応槽内で、金属化合物の存在下に、好ましくは連続的に、通常210〜280℃、好ましくは220〜265℃の温度、通常27kPa以下、好ましくは20kPa以下、更に好ましくは13kPa以下の減圧下で、攪拌下に、通常2〜12時間、好ましくは3〜10時間で重縮合反応させる方法が挙げられる。 Next, the above oligomer is transferred to a polycondensation reaction tank, and in the presence of a metal compound, preferably continuously in the presence or absence of a metal compound in one or a plurality of polycondensation reaction tanks, usually 210 to 280 ° C, preferably 220 to 265 ° C And a method of performing a polycondensation reaction under stirring under a reduced pressure of usually 27 kPa or less, preferably 20 kPa or less, more preferably 13 kPa or less, usually for 2 to 12 hours, preferably 3 to 10 hours.
本発明の改良効果は、エステル化反応またはエステル交換反応を1,4−ブタンジオールの沸点以上の温度で行う場合に大きい。1,4−ブタンジオールの沸点は、反応の圧力に依存するが、101.1kPa(大気圧)では230℃、50kPaでは205℃である。 The improvement effect of the present invention is great when the esterification reaction or transesterification reaction is carried out at a temperature equal to or higher than the boiling point of 1,4-butanediol. The boiling point of 1,4-butanediol depends on the reaction pressure, but is 230 ° C. at 101.1 kPa (atmospheric pressure) and 205 ° C. at 50 kPa.
エステル化またはエステル交換反応触媒には、金属化合物が使用され、中でもチタン化合物が好適に使用される。チタン化合物の具体例としては、例えば、酸化チタン等の無機チタン化合物、テトラメチルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート等のチタンアルコラート、テトラフェニルチタネート等のチタンフェノラート等が代表的なものとして挙げられ、中でも有機チタン化合物が好ましく、特にはテトラブチルチタネートが好ましい。 As the esterification or transesterification reaction catalyst, a metal compound is used, and among these, a titanium compound is preferably used. Specific examples of titanium compounds include inorganic titanium compounds such as titanium oxide, titanium alcoholates such as tetramethyl titanate, tetraisopropyl titanate, and tetrabutyl titanate, titanium phenolates such as tetraphenyl titanate, and the like. Of these, organic titanium compounds are preferred, and tetrabutyl titanate is particularly preferred.
チタンの他に、スズを触媒として使用してもよい。スズは、通常、スズ化合物として使用され、その具体例としては、ジブチルスズオキサイド、メチルフェニルスズオキサイド、テトラエチルスズ、ヘキサエチルジスズオキサイド、シクロヘキサヘキシルジスズオキサイド、ジドデシルスズオキサイド、トリエチルスズハイドロオキサイド、トリフェニルスズハイドロオキサイド、トリイソブチルスズアセテート、ジブチルスズジアセテート、ジフェニルスズジラウレート、モノブチルスズトリクロライド、トリブチルスズクロライド、ジブチルスズサルファイド、ブチルヒドロキシスズオキサイド、メチルスタンノン酸、エチルスタンノン酸、ブチルスタンノン酸などが挙げられる。 In addition to titanium, tin may be used as a catalyst. Tin is usually used as a tin compound, and specific examples thereof include dibutyltin oxide, methylphenyltin oxide, tetraethyltin, hexaethylditin oxide, cyclohexahexylditin oxide, didodecyltin oxide, triethyltin hydroxide. , Triphenyltin hydroxide, triisobutyltin acetate, dibutyltin diacetate, diphenyltin dilaurate, monobutyltin trichloride, tributyltin chloride, dibutyltin sulfide, butylhydroxytin oxide, methylstannic acid, ethylstannic acid, butylstannic acid Is mentioned.
また、チタンの他に、酢酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、マグネシウムアルコキサイド、燐酸水素マグネシウム等のマグネシウム化合物、酢酸カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、カルシウムアルコキサイド、燐酸水素カルシウム等のカルシウム化合物の他、三酸化アンチモン等のアンチモン化合物、二酸化ゲルマニウム、四酸化ゲルマニウム等のゲルマニウム化合物、マンガン化合物、亜鉛化合物、ジルコニウム化合物、コバルト化合物、正燐酸、亜燐酸、次亜燐酸、ポリ燐酸、それらのエステルや金属塩などの燐化合物、水酸化ナトリウム、安息香酸ナトリウム等の反応助剤を使用してもよい。 In addition to titanium, magnesium compounds such as magnesium acetate, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, magnesium oxide, magnesium alkoxide, magnesium hydrogen phosphate, calcium acetate, calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium oxide, calcium alkoxide In addition to calcium compounds such as calcium hydrogen phosphate, antimony compounds such as antimony trioxide, germanium compounds such as germanium dioxide and germanium tetroxide, manganese compounds, zinc compounds, zirconium compounds, cobalt compounds, orthophosphoric acid, phosphorous acid, hypochlorous acid Reaction aids such as phosphoric acid, polyphosphoric acid, phosphorus compounds such as esters and metal salts thereof, sodium hydroxide and sodium benzoate may be used.
前記の触媒や反応助剤は、エステル化反応(又はエステル交換反応)が複数の槽からなる場合は分割添加してもよく、また、続く重縮合反応の段階で追添加してもよい。 The catalyst and reaction aid may be added in portions when the esterification reaction (or transesterification reaction) consists of a plurality of tanks, or may be added in the subsequent polycondensation reaction.
本発明において、エステル化またはエステル交換反応で使用される金属化合物の量は、特に制限されないが、テレフタル酸成分1molに対し、金属原子として、通常5〜2000μmol、好ましくは50〜1000μmol、更に好ましくは100〜500μmol、特に好ましくは100〜300μmolである。金属化合物が多すぎると、副反応を促進し異物も増加する傾向が見られ、更には、最終的に得られるポリマーの熱安定性を悪化させる。金属化合物が少なすぎると、反応速度が低下し、所望の分子量のポリブチレンテレフタレートが得られないだけでなく、1,4−ブタンジオールのTHFへの転化率が高くなる傾向がある。これらの金属量は、湿式灰化などの方法でポリマー中の金属を回収した後、原子発光、原子吸光、Induced Coupled Plasma(ICP)等の方法を使用して測定することが出来る。 In the present invention, the amount of the metal compound used in the esterification or transesterification reaction is not particularly limited, but is usually 5 to 2000 μmol, preferably 50 to 1000 μmol, more preferably as a metal atom with respect to 1 mol of the terephthalic acid component. 100 to 500 μmol, particularly preferably 100 to 300 μmol. When there are too many metal compounds, the side reaction is promoted and foreign substances tend to increase, and further, the thermal stability of the finally obtained polymer is deteriorated. When the amount of the metal compound is too small, not only does the reaction rate decrease and polybutylene terephthalate having a desired molecular weight cannot be obtained, but the conversion of 1,4-butanediol to THF tends to increase. The amount of these metals can be measured using a method such as atomic emission, atomic absorption, or Inducted Coupled Plasma (ICP) after recovering the metal in the polymer by a method such as wet ashing.
本発明においては、エステル化反応槽またはエステル交換反応槽における各成分の供給態様として、特定の態様、すなわち、1,4−ブタンジオールの少なくとも一部をテレフタル酸とは独立にエステル化反応槽(又はエステル交換反応槽)に供給し、テレフタル酸とは独立にエステル化反応槽(又はエステル交換反応槽)に供給される1,4−ブタンジオールの内10重量%以上を反応槽の液相部に供給し、金属化合物の10重量%以上をテレフタル酸とは独立に反応槽の液相部に供給する態様を採用するのが好ましい。 In the present invention, as a supply mode of each component in the esterification reaction tank or the transesterification reaction tank, a specific mode, that is, at least a part of 1,4-butanediol is converted into an esterification reaction tank (independent of terephthalic acid) ( Or 10% by weight or more of 1,4-butanediol supplied to the esterification reaction tank (or transesterification reaction tank) independently of terephthalic acid. It is preferable to employ a mode in which 10% by weight or more of the metal compound is supplied to the liquid phase part of the reaction tank independently of terephthalic acid.
上記の特定態様の採用により、エステル化またはエステル交換化反応時の転化率を上げ、異物を低減し、1,4−ブタンジオールの副反応による損失を防ぐことが出来る。その上で、本発明に従い、エステル化またはエステル交換化反応時の転化率の安定化およびポリブチレンテレフタレート中に混入する異物量の安定化を図り、安定した生産を行うことが出来る。 By adopting the above specific embodiment, the conversion rate during the esterification or transesterification reaction can be increased, foreign matters can be reduced, and loss due to side reaction of 1,4-butanediol can be prevented. In addition, according to the present invention, it is possible to stabilize the conversion rate during the esterification or transesterification reaction, stabilize the amount of foreign matter mixed in the polybutylene terephthalate, and perform stable production.
上記の反応槽の液相部とは、エステル化反応槽またはエステル交換反応槽中の気液界面の液相側を示し、反応槽の液相部に供給するとは、配管などを使用して金属化合物が反応器の気相部を経由せずに直接液相部分に供給されることを表す。 The liquid phase part of the reaction tank indicates the liquid phase side of the gas-liquid interface in the esterification reaction tank or the transesterification reaction tank. To supply the liquid phase part of the reaction tank, use a pipe or the like. This means that the compound is supplied directly to the liquid phase part without going through the gas phase part of the reactor.
また、上記の金属化合物は溶媒などに溶解させたり希釈させたりせずに直接エステル化反応槽またはエステル交換反応槽の反応槽の液相部に供給することも出来るが、供給量を安定化させ、反応器の熱媒ジャケット等からの熱による変性などの悪影響を軽減するためには、1,4−ブタンジオール等の溶媒で希釈することが好ましい。この際の濃度は、適宜決められるが、一般的には金属化合物の溶液またはスラリー全体に対する金属化合物濃度として、通常0.01〜20重量%、好ましくは0.05〜10重量%、更に好ましくは0.08〜8重量%である。 In addition, the above metal compound can be directly supplied to the liquid phase part of the reaction tank of the esterification reaction tank or the transesterification reaction tank without being dissolved or diluted in a solvent or the like, but the supply amount is stabilized. In order to reduce adverse effects such as heat denaturation from the heat medium jacket of the reactor, it is preferable to dilute with a solvent such as 1,4-butanediol. The concentration at this time is determined as appropriate, but generally the metal compound concentration relative to the metal compound solution or the entire slurry is generally 0.01 to 20% by weight, preferably 0.05 to 10% by weight, more preferably 0.08 to 8% by weight.
中でも、異物低減の観点から、金属化合物が0.01〜20重量%(好ましくは1〜10重量%)の1,4−ブタンジオール溶液として供給され、かつ、当該溶液中の水分濃度が0.05〜1.0重量%であることが好ましい。また、金属化合物または金属化合物溶液は、劣化防止、析出防止、異物抑制の点から、テレフタル酸またはテレフタル酸ジアルキルとは独立に供給する1,4−ブタンジオールと混合して供給することが好ましい。 Among these, from the viewpoint of reducing foreign matters, the metal compound is supplied as a 1,4-butanediol solution of 0.01 to 20% by weight (preferably 1 to 10% by weight), and the water concentration in the solution is 0.00. It is preferable that it is 05-1.0 weight%. In addition, the metal compound or the metal compound solution is preferably mixed and supplied with 1,4-butanediol supplied independently from terephthalic acid or dialkyl terephthalate from the viewpoint of preventing deterioration, preventing precipitation, and suppressing foreign matter.
前記の特定態様においては、エステル化反応またはエステル交換反応に使用する金属化合物の内、一部はテレフタル酸またはテレフタル酸ジアルキルとは独立に反応槽の液相部に供給しなくてもよいが、その場合の金属化合物の供給方法としては、(イ)金属化合物単独で反応器気相部を経由して供給する方法、(ロ)金属化合物を1,4−ブタンジオールと混合して気相部を経由して供給する方法、(ハ)金属化合物と、テレフタル酸またはテレフタル酸ジアルキルと、1,4−ブタンジオールとを混合して気相部または液相部から供給する法などが挙げられる。金属化合物は、異物低減の観点から、テレフタル酸またはテレフタル酸ジアルキルとは反応器に供給する前に混合しない方が好ましい。 In the specific embodiment, some of the metal compounds used in the esterification reaction or transesterification reaction may not be supplied to the liquid phase part of the reaction tank independently of terephthalic acid or dialkyl terephthalate. As a method for supplying the metal compound in that case, (a) a method in which the metal compound is supplied alone via the gas phase part of the reactor, and (b) a gas phase part obtained by mixing the metal compound with 1,4-butanediol. And (c) a method in which a metal compound, terephthalic acid or dialkyl terephthalate, and 1,4-butanediol are mixed and supplied from a gas phase part or a liquid phase part. From the viewpoint of reducing foreign substances, the metal compound is preferably not mixed with terephthalic acid or dialkyl terephthalate before being supplied to the reactor.
ポリブチレンテレフタレートの製造は、通常、複数の反応槽を使用し、好ましくは2〜5の反応槽を使用して順次分子量を増大させていくが、本発明の製造方法に係わるエステル化反応工程またはエステル交換反応工程は、複数の反応槽を使用する場合においては初期の原料テレフタル酸成分が供給される反応槽で行われる工程である。所定の分子量のポリエチレンテレフタレートを得るには、エステル化反応またはエステル交換反応に引き続き、重縮合反応が行われる。 The production of polybutylene terephthalate usually uses a plurality of reaction vessels, preferably 2 to 5 reaction vessels, and sequentially increases the molecular weight. However, the esterification reaction step according to the production method of the present invention or The transesterification reaction step is a step performed in a reaction vessel to which an initial raw material terephthalic acid component is supplied when a plurality of reaction vessels are used. In order to obtain polyethylene terephthalate having a predetermined molecular weight, a polycondensation reaction is performed following the esterification reaction or transesterification reaction.
重縮合反応触媒としては、エステル化またはエステル交換反応時に添加した金属化合物を引き続いて重縮合反応触媒として使用することとして新たな金属化合物の添加を行わなくてもよいし、前記の金属化合物を更に添加してもよく、その際の使用量は、特に制限されないが、多すぎると、前記の様な問題が起こるため、テレフタル酸成分1molに対し、通常1000μmol以下、好ましくは500μmol以下、更に好ましくは400μmol以下である。また、エステル化反応時またはエステル交換反応時に添加した金属化合物とは異なる、例えば、三酸化二アンチモン等のアンチモン化合物、二酸化ゲルマニウム、四酸化ゲルマニウム等のゲルマニウム化合物などを新たに添加してもよい。 As the polycondensation reaction catalyst, the metal compound added during the esterification or transesterification reaction may be used as a polycondensation reaction catalyst, and no new metal compound may be added. The amount used in this case is not particularly limited, but if it is too much, the above-mentioned problems occur. Therefore, it is usually 1000 μmol or less, preferably 500 μmol or less, more preferably, relative to 1 mol of the terephthalic acid component. 400 μmol or less. Further, for example, an antimony compound such as antimony trioxide, a germanium compound such as germanium dioxide, germanium tetroxide, or the like, which is different from the metal compound added during the esterification reaction or transesterification reaction, may be newly added.
また、前記のエステル化反応、エステル交換反応、重縮合反応において、前記の金属化合物の他に、正燐酸、亜燐酸、次亜燐酸、ポリ燐酸、それらのエステルや金属塩などの燐化合物、水酸化ナトリウム、安息香酸ナトリウム、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物などの反応助剤、2,6−ジ−t−ブチル−4−オクチルフェノール、ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3’,5’−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕等のフェノール化合物、ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ペンタエリスリチル−テトラキス(3−ラウリルチオジプロピオネート)等のチオエーテル化合物、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト等の燐化合物などの抗酸化剤、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、モンタン酸やモンタン酸エステルに代表される長鎖脂肪酸およびそのエステル、シリコーンオイル等の離型剤など、他の添加剤を存在させてもよい。 Further, in the esterification reaction, transesterification reaction, and polycondensation reaction, in addition to the above metal compounds, phosphoric compounds such as orthophosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, polyphosphoric acid, their esters and metal salts, water Reaction aids such as alkali metal or alkaline earth metal compounds such as sodium oxide, sodium benzoate, magnesium acetate, calcium acetate, 2,6-di-t-butyl-4-octylphenol, pentaerythrityl-tetrakis [3- Phenol compounds such as (3 ′, 5′-t-butyl-4′-hydroxyphenyl) propionate], dilauryl-3,3′-thiodipropionate, pentaerythrityl-tetrakis (3-laurylthiodipropionate) Thioether compounds such as triphenyl phosphite, tris (nonylphenyl) phosphite Antioxidants such as phosphorus compounds such as tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite, paraffin wax, microcrystalline wax, polyethylene wax, long chain fatty acids represented by montanic acid and montanic acid ester, and the like Other additives such as release agents such as esters and silicone oils may be present.
また、エステル化またはエステル交換反応槽としては、公知のものが使用でき、縦型攪拌完全混合槽、縦型熱対流式混合槽、塔型連続反応槽などの型式の何れであってもよく、また、単数槽としても、同種または異種の槽を直列させた複数槽としてもよい。中でも、攪拌装置を有する反応槽が好ましく、攪拌装置としては、動力部、軸受、軸、攪拌翼から成る通常のタイプの他、タービンステーター型高速回転式攪拌機、ディスクミル型攪拌機、ローターミル型攪拌機などの高速回転するタイプも使用することが出来る。 In addition, as the esterification or transesterification reaction tank, known ones can be used, and any of types such as a vertical stirring complete mixing tank, a vertical heat convection mixing tank, a tower type continuous reaction tank, etc. Also, a single tank or a plurality of tanks in which the same kind or different kinds of tanks are connected in series may be used. Among them, a reaction tank having a stirring device is preferable, and as a stirring device, a turbine stator type high-speed rotating stirrer, a disk mill type stirrer, a rotor mill type stirrer in addition to a normal type including a power unit, a bearing, a shaft, and a stirring blade. A type that rotates at high speeds can also be used.
攪拌の形態にも制限はなく、反応槽の上部、下部、横部などから直接に反応槽中の反応液を攪拌する通常の攪拌方法の他、反応液の一部を反応器の外部に配管などで持ち出してラインミキサ−等で攪拌し、反応液を循環させる方法も採ることが出来る。 There is no limitation on the form of stirring, and in addition to the usual stirring method of stirring the reaction solution in the reaction tank directly from the top, bottom, side, etc. of the reaction tank, a part of the reaction solution is piped outside the reactor. It is also possible to take the reaction liquid and circulate the reaction liquid by stirring with a line mixer or the like.
攪拌翼の種類も公知のものが選択でき、具体的には、プロペラ翼、スクリュー翼、タービン翼、ファンタービン翼、デイスクタービン翼、ファウドラー翼、フルゾーン翼、マックスブレンド翼などが挙げられる。 Known types of stirring blades can be selected, and specific examples include propeller blades, screw blades, turbine blades, fan turbine blades, disk turbine blades, fiddler blades, full-zone blades, and Max blend blades.
本発明において、直接重合法の場合には、テレフタル酸と、1,4−ブタンジオールとのモル比が下式を満たすことが好ましい。 In the present invention, in the case of the direct polymerization method, the molar ratio of terephthalic acid and 1,4-butanediol preferably satisfies the following formula.
中でも、BM/TM=2.0〜4.0、更には2.5〜3.8、特には2.7〜3.5が好ましい。BM/TMが1.6より小さいと、転化率が低下し、4.5より大きいと、熱効率が低下するだけでなく、THF等の副生物が増大する傾向にある。 Among them, BM / TM = 2.0 to 4.0, more preferably 2.5 to 3.8, and particularly preferably 2.7 to 3.5. When BM / TM is smaller than 1.6, the conversion rate is lowered, and when it is larger than 4.5, not only the thermal efficiency is lowered, but also by-products such as THF tend to increase.
一方、エステル交換法の場合には、テレフタル酸ジアルキルと、1,4−ブタンジオールとのモル比が下式を満たすことが好ましい。 On the other hand, in the case of transesterification, the molar ratio of dialkyl terephthalate and 1,4-butanediol preferably satisfies the following formula.
中でも、BM/DM=1.1〜1.8、更には1.2〜1.5が好ましい。BM/DMが1.1より小さいと、転化率が低下し、2.5より大きいと、熱効率が低下するだけでなく、THF等の副生物が増大する傾向にある。 Especially, BM / DM = 1.1-1.8, Furthermore, 1.2-1.5 are preferable. When BM / DM is smaller than 1.1, the conversion rate decreases, and when it is larger than 2.5, not only the thermal efficiency decreases but also by-products such as THF tend to increase.
前記の特定態様においては、反応槽に供給される1,4−ブタンジオールとは、原料スラリー又は溶液として、テレフタル酸またはテレフタル酸ジアルキルエステルと共に供給される1,4−ブタンジオールの他、これらとは独立に供給する1,4−ブタンジオール(以後、当該1,4−ブタンジオールを「別供給1,4−ブタンジオール」と称することがある)、金属化合物の溶媒として使用される1,4−ブタンジオール等、反応槽外部から反応槽内に入る1,4−ブタンジオールの総和である。 In the specific embodiment, the 1,4-butanediol supplied to the reaction vessel is, in addition to 1,4-butanediol supplied together with terephthalic acid or terephthalic acid dialkyl ester, as a raw slurry or solution. 1,4-butanediol supplied independently (hereinafter, the 1,4-butanediol may be referred to as “separately supplied 1,4-butanediol”), 1,4 used as a solvent for metal compounds -Total of 1,4-butanediol, such as butanediol, which enters the reaction vessel from the outside of the reaction vessel.
また、前記の特定態様においては、「別供給1,4−ブタンジオール」の内、30重量%以上、更には50重量%以上、特には80重量%以上を反応槽の液相部に戻すことが好ましく、90重量%以上が最適である。反応槽の液相部に直接戻す「別供給1,4−ブタンジオール」が10重量%未満では、エステル化またはエステル交換化反応時の転化率の改良効果が見られず、副反応が増大し、異物が多くなる傾向にある。 In the specific embodiment, 30% by weight or more, further 50% by weight or more, particularly 80% by weight or more of “separately supplied 1,4-butanediol” is returned to the liquid phase part of the reaction vessel. 90% by weight or more is optimal. If “separately supplied 1,4-butanediol” returned directly to the liquid phase part of the reaction vessel is less than 10% by weight, the conversion effect during the esterification or transesterification reaction is not seen, and side reactions increase. There is a tendency for foreign matter to increase.
本発明で言う反応槽の液相部とは、エステル化反応槽またはエステル交換反応槽中の気液界面の液相側を示し、反応槽の液相部に戻すとは、配管などを使用して「別供給1,4−ブタンジオール」が気相部を経由せずに直接液相部分に供給されることを表す。 The liquid phase part of the reaction tank referred to in the present invention indicates the liquid phase side of the gas-liquid interface in the esterification reaction tank or the transesterification reaction tank, and returning to the liquid phase part of the reaction tank uses piping or the like. This means that “separately supplied 1,4-butanediol” is directly supplied to the liquid phase portion without passing through the gas phase portion.
本発明の特徴は、前述の様なポリブチレンテレフタレートの製造方法において、単位時間当たりにエステル化反応槽(又はエステル交換反応槽)に供給されるテレフタル酸(又はテレフタル酸アルキル)と1,4−ブタンジオールのモル比を一定に保つよう制御する点にある。斯かるモル比制御の手段は、特に制限されないが、カスケード制御が好ましい。 A feature of the present invention is that, in the method for producing polybutylene terephthalate as described above, terephthalic acid (or alkyl terephthalate) supplied to an esterification reaction tank (or transesterification reaction tank) per unit time and 1,4- It is in the point which controls so that the molar ratio of butanediol may be kept constant. The means for controlling the molar ratio is not particularly limited, but cascade control is preferable.
上記のカスケード制御の好適な一例としては、エステル化反応槽(又はエステル交換反応槽)から留出する1,4−ブタンジオール含有ガス成分を精留塔にて1,4−ブタンジオールが主成分である高沸成分と低沸成分とに分離する工程を設け、且つ、当該工程の精留塔には、分離された高沸成分を当該精留塔に循環するラインと、当該循環ラインから分岐され且つ反応槽へ高沸成分を供給するラインと、当該循環ラインから分岐され且つ系外へ高沸成分を排出する抜出しラインとを設け、前記の精留塔の塔底液面が一定となる様に、抜出しラインからの高沸成分の排出量を調節する方法が挙げられる。その具体例は後述の図1によって説明する。 As a suitable example of the above cascade control, 1,4-butanediol is a main component of 1,4-butanediol-containing gas component distilled from the esterification reaction tank (or transesterification reaction tank) in the rectification column. Provided with a step of separating the high boiling component and the low boiling component, and the rectifying column of the step includes a line for circulating the separated high boiling component to the rectifying column, and a branch from the circulation line. And a line for supplying high-boiling components to the reaction tank and an extraction line branched from the circulation line and discharging high-boiling components to the outside of the system, so that the liquid level at the bottom of the rectification column is constant. Similarly, there is a method of adjusting the discharge amount of the high boiling component from the extraction line. A specific example will be described with reference to FIG.
また、上記のカスケード制御の好適な他の一例としては、エステル化反応槽から留出する1,4−ブタンジオール含有ガス成分を精留塔にて1,4−ブタンジオールが主成分である高沸成分と低沸成分とに分離する工程を設け、且つ、当該工程の精留塔には、分離された高沸成分を当該精留塔に循環するラインと、当該循環ラインから分岐され且つ反応槽へ高沸成分を供給するラインと、当該循環ラインから分岐され且つ系外へ高沸成分を排出する抜出しラインとを設け、当該循環ラインには高沸成分を滞留させるタンクを設け、当該タンクの液面が一定となる様に、抜出しラインからの高沸成分の排出量を調節する方法が挙げられる。その具体例は後述の図2によって説明する。 In addition, as another preferred example of the cascade control described above, a 1,4-butanediol-containing gas component distilled from the esterification reaction tank is used in a rectification column to increase the amount of 1,4-butanediol as a main component. A process for separating the boiling component and the low boiling component is provided, and the rectifying column of the process is divided into a line for circulating the separated high boiling component to the rectifying column, and a reaction branched from the circulation line. A line for supplying high boiling components to the tank and an extraction line for branching out from the circulation line and discharging the high boiling components to the outside of the system are provided, and a tank for retaining the high boiling components is provided in the circulation line. A method of adjusting the discharge amount of the high boiling component from the extraction line so that the liquid level of the liquid is constant. A specific example will be described with reference to FIG.
本発明における前述のモル比制御は、所謂「Rate up」又は「Rate down」の際における条件変更の過渡期においても行うのが好ましい。すなわち、生産量の変更などを行う場合には、テレフタル酸成分の供給量を増加させて、1,4−ブタンジオールの循環量を増加させないと、上記のモル比が低下し、転化率の低下を招く。一方、テレフタル酸成分の供給量を減少させて、1,4−ブタンジオールの循環量を減少させないと、上記のモル比が上昇し、転化率は上昇するが、THF発生などの副反応の増大やエネルギーの損失を招く。そこで、条件変更の過渡期においてもその変更に追従させ、エステル化反応槽またはエステル交換反応槽に供給されるテレフタル酸またはテレフタル酸ジアルキルと1,4−ブタンジオールとのモル比が一定になる様に制御する。 The above-described molar ratio control in the present invention is preferably performed even in a transition period of condition change during so-called “Rate up” or “Rate down”. That is, when changing the production amount or the like, if the supply amount of the terephthalic acid component is increased and the circulation amount of 1,4-butanediol is not increased, the above molar ratio is lowered and the conversion rate is lowered. Invite. On the other hand, if the supply amount of the terephthalic acid component is decreased and the circulation amount of 1,4-butanediol is not decreased, the above molar ratio increases and the conversion rate increases, but side reactions such as generation of THF increase. And incurs energy loss. Therefore, in the transition period of the condition change, the change is followed so that the molar ratio of terephthalic acid or dialkyl terephthalate and 1,4-butanediol supplied to the esterification reaction tank or transesterification reaction tank becomes constant. To control.
上記の反応槽へ供給される高沸成分(1,4−ブタンジオールが主成分である高沸成分)は、前記の特定態様における「別供給1,4−ブタンジオール」の一部または全部に相当するが、特に、「再循環1,4−ブタンジオール」と称することがある。なお、上記の低沸成分とは、水やアルコール、THF等の成分である。 The high-boiling component (high-boiling component mainly composed of 1,4-butanediol) supplied to the reaction tank is part or all of the “separately supplied 1,4-butanediol” in the specific embodiment. Although it corresponds, it may be referred to as “recycled 1,4-butanediol” in particular. In addition, said low boiling component is components, such as water, alcohol, and THF.
そして、本発明において、反応槽へ供給される高沸成分(「別供給1,4−ブタンジオール」)の温度は、通常50〜220℃、好ましくは100〜200℃、更に好ましくは150〜190℃である。温度が高過ぎると、THFの副生量が多くなる傾向にあり、低過ぎると、熱負荷が増すためエネルギーロスを招く傾向がある。 In the present invention, the temperature of the high boiling point component ("separately supplied 1,4-butanediol") supplied to the reaction vessel is usually 50 to 220 ° C, preferably 100 to 200 ° C, more preferably 150 to 190. ° C. If the temperature is too high, the amount of by-product of THF tends to increase. If the temperature is too low, the heat load increases, so that energy loss tends to be caused.
本発明においては、反応槽から発生する1,4−ブタンジオールガスを凝集回収し、副生する軽沸成分と分離した後に反応槽に循環する。そして、前記の特定の制御手段により、1,4−ブタンジオールの反応槽に対する循環量の変動を抑制し、単位時間当たりにエステル化反応槽(又はエステル交換反応槽)に供給されるテレフタル酸(又はテレフタル酸アルキル)と1,4−ブタンジオールのモル比を一定に保つよう制御する。なお、反応槽に循環される1,4−ブタンジオールと異なり、反応槽への供給量が特に変動することのないテレフタル酸(又はテレフタル酸アルキル)の反応槽への供給方法は、特に制限されないが、そのモル比が一定の1,4−ブタンジオールスラリー(又は溶液)として一定量でエステル化反応槽に供給する方法が好ましい。 In the present invention, 1,4-butanediol gas generated from the reaction tank is agglomerated and recovered, separated from the by-product light boiling component, and then circulated into the reaction tank. And by the said specific control means, the fluctuation | variation of the circulation amount with respect to the reaction tank of 1, 4- butanediol is suppressed, and the terephthalic acid (or transesterification reaction tank) supplied per unit time (or transesterification reaction tank) Alternatively, the molar ratio of alkyl terephthalate) to 1,4-butanediol is controlled to be constant. In addition, unlike 1,4-butanediol circulated in the reaction tank, the method of supplying terephthalic acid (or alkyl terephthalate) to the reaction tank, in which the supply amount to the reaction tank does not particularly vary, is not particularly limited. However, a method of supplying a constant amount of 1,4-butanediol slurry (or solution) with a constant molar ratio to the esterification reactor is preferable.
以下、添付図面に基づいて本発明の好ましい実施態様を説明する。図1及び図2は、前述の特定の供給態様を含む、本発明の好ましい態様の説明図である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 are illustrations of preferred embodiments of the present invention, including the specific delivery modes described above.
図1において、原料のテレフタル酸は、通常、原料混合槽(図示せず)で1,4−ブタンジオールと混合され、原料供給ライン(1)からスラリーの形態で反応槽(A)に供給される。テレフタル酸ジアルキルエステルの場合は、通常、1,4−ブタンジオールとは混合されずに反応槽(A)に供給される。一方、チタン触媒は、好ましくは触媒調整槽(図示せず)で1,4−ブタンジオールの溶液とした後、触媒供給ライン(3)から供給される。図1では再循環1,4−ブタンジオールの供給ライン(2)に触媒供給ライン(3)を連結し、両者を混合した後、反応槽(A)の液相部に供給する態様を示した。 In FIG. 1, terephthalic acid as a raw material is usually mixed with 1,4-butanediol in a raw material mixing tank (not shown), and supplied to the reaction tank (A) in the form of slurry from the raw material supply line (1). The In the case of terephthalic acid dialkyl ester, it is usually supplied to the reaction vessel (A) without being mixed with 1,4-butanediol. On the other hand, the titanium catalyst is preferably supplied from a catalyst supply line (3) after being made into a solution of 1,4-butanediol in a catalyst adjustment tank (not shown). FIG. 1 shows a mode in which the catalyst supply line (3) is connected to the recycle 1,4-butanediol supply line (2), and both are mixed and then supplied to the liquid phase part of the reaction tank (A). .
反応槽(A)から留出するガスは、留出ライン(5)を経て精留塔(C)で高沸成分と低沸成分とに分離される。通常、高沸成分の主成分は1,4−ブタンジオールであり、低沸成分の主成分は、直接重合法の場合は水およびテトラヒドロフラン、エステル交換法の場合は、アルコール、テトラヒドロフラン、水である。 The gas distilled from the reaction tank (A) is separated into a high-boiling component and a low-boiling component in the rectifying column (C) through the distillation line (5). Usually, the main component of the high boiling point component is 1,4-butanediol, and the main component of the low boiling point component is water and tetrahydrofuran in the case of the direct polymerization method, and alcohol, tetrahydrofuran and water in the case of the transesterification method. .
精留塔(C)で分離された高沸成分は抜出ライン(6)から抜き出され、ポンプ(D)を経て、一部は供給ライン(2)から反応槽(A)に循環され、一部は供給ライン(7)から精留塔(C)に戻される。また、余剰分は抜出ライン(8)から外部に抜き出される。一方、精留塔(C)で分離された軽沸成分はガス抜出ライン(9)から抜き出され、コンデンサ(G)で凝縮され、凝縮液ライン(10)を経てタンク(F)に一時溜められる。タンク(F)に集められた軽沸成分の一部は、抜出ライン(11)、ポンプ(E)及び供給ライン(12)を経て精留塔(C)に戻され、残部は、抜出ライン(13)を経て外部に抜き出される。コンデンサ(G)はベントライン(14)を経て排気装置(図示せず)に接続されている。反応槽(A)内で生成したオリゴマーは、抜出ポンプ(B)及び抜出ライン(4)を経て抜き出される。 The high boiling component separated in the rectification column (C) is extracted from the extraction line (6), passed through the pump (D), and partly circulated from the supply line (2) to the reaction tank (A), A part is returned from the feed line (7) to the rectification column (C). Further, the surplus is extracted outside from the extraction line (8). On the other hand, the light boiling components separated in the rectification column (C) are extracted from the gas extraction line (9), condensed in the condenser (G), and temporarily passed through the condensate line (10) to the tank (F). Accumulated. Part of the light boiling components collected in the tank (F) is returned to the rectification column (C) via the extraction line (11), the pump (E) and the supply line (12), and the remainder is extracted. It is extracted outside through the line (13). The condenser (G) is connected to an exhaust device (not shown) via a vent line (14). The oligomer produced | generated within the reaction tank (A) is extracted through an extraction pump (B) and an extraction line (4).
図1に示す工程においては、供給ライン(2)に触媒供給ライン(3)が連結されているが、両者は独立していてもよい。また、原料供給ライン(1)は反応槽(A)の液相部に接続されていてもよい。 In the process shown in FIG. 1, the catalyst supply line (3) is connected to the supply line (2), but both may be independent. Moreover, the raw material supply line (1) may be connected to the liquid phase part of the reaction vessel (A).
図1に示す工程においては、供給ライン(2)と抜出ライン(8)とにそれぞれ流量制御バルブ(J)と流量制御バルブ(K)とが設けられ、更に、精留塔(C)の液面を検知し、当該検知信号に基づき流量制御バルブ(K)の開度を調節して精留塔(C)の液面を一定に調節するための制御装置(L)が設けられている。精留塔(C)の塔底液面は、反応槽(A)の温度の変動、留出ガス量や留出ガス組成の変動、原料供給量の変動、精留塔(C)の温度変動などにより微少ながら変動するが、図1に示す工程によれば、精留塔(C)の塔底の液面変動により、抜出ライン(8)からの抜出し量が調節され、供給ライン(2)からの再循環量が一定に維持される。 In the process shown in FIG. 1, a flow control valve (J) and a flow control valve (K) are provided in the supply line (2) and the extraction line (8), respectively. A control device (L) for detecting the liquid level and adjusting the opening of the flow control valve (K) based on the detection signal to adjust the liquid level of the rectifying column (C) to be constant is provided. . The liquid level at the bottom of the rectification column (C) is the temperature fluctuation of the reaction tank (A), the fluctuation of the distillate gas amount and the distillate gas composition, the fluctuation of the feed rate, and the temperature fluctuation of the rectification tower (C). 1, the extraction amount from the extraction line (8) is adjusted by the liquid level fluctuation at the bottom of the rectification column (C), and the supply line (2 The recirculation amount from) is kept constant.
図2に示す工程は、図1に示す工程に比し、供給ライン(2)と抜出ライン(8)とにそれぞれ流量制御バルブ(J)と流量制御バルブ(K)とが設けられ、抜出しライン(6)と供給ライン(7)とにそれぞれ高沸成分滞留用のタンク(N)とリボイラー(M)とが設けられ、供給ライン(7)のリボイラー(H)より下流の位置には供給ライン(15)が設けられ、更にタンク(N)の液面を検知し、当該検知信号に基づき流量制御バルブ(K)の開度を調節してタンク(N)の液面を一定に調節するための制御装置(L)が設けられている点で異なる。図2に示す工程は、図1に示す工程と同様の改良効果が奏せられる。図2に示す工程は、制御装置(L)への入力信号として、タンク(N)の液面変動に基づく信号を利用することが出来ることを明らかにしている。 The process shown in FIG. 2 is provided with a flow control valve (J) and a flow control valve (K) in the supply line (2) and the extraction line (8), respectively, compared to the process shown in FIG. A tank (N) and a reboiler (M) for retaining high-boiling components are provided in the line (6) and the supply line (7), respectively, and the supply line (7) is supplied downstream from the reboiler (H). A line (15) is provided to detect the liquid level of the tank (N) and adjust the opening of the flow control valve (K) based on the detection signal to adjust the liquid level of the tank (N) to be constant. Is different in that a control device (L) is provided. The process shown in FIG. 2 has the same improvement effect as the process shown in FIG. The process shown in FIG. 2 reveals that a signal based on the liquid level fluctuation of the tank (N) can be used as an input signal to the control device (L).
なお、本発明において、精留塔(C)に設けられる高沸成分の循環ラインは、抜出ライン(6)及び供給ライン(7)と精留塔(C)の塔底およびポンプ(D)によって構成されており、従って、例えば、供給ライン(2)は、供給ライン(7)から分岐した図1に示す態様に限定されず、タンク(N)から分岐した態様であってもよい。 In the present invention, the high-boiling component circulation line provided in the rectification column (C) includes the extraction line (6), the supply line (7), the column bottom of the rectification column (C), and the pump (D). Therefore, for example, the supply line (2) is not limited to the embodiment shown in FIG. 1 branched from the supply line (7), and may be an embodiment branched from the tank (N).
本発明に使用する重縮合反応槽の型式は、特に制限されず、例えば、縦型攪拌重合槽、横型攪拌重合槽、薄膜蒸発式重合槽などを挙げることが出来る。重縮合反応槽は、1基とすることが出来、また、同種または異種の複数基の槽を直列させた複数槽とすることも出来る。何れの場合も、反応液の粘度が上昇する重縮合の後期は界面更新性とプラグフロー性、セルフクリーニング性に優れた薄膜蒸発機能を有した横型攪拌重合機を選定することが好ましい。 The type of the polycondensation reaction tank used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a vertical stirring polymerization tank, a horizontal stirring polymerization tank, and a thin film evaporation polymerization tank. The number of polycondensation reaction tanks can be one, or a plurality of tanks in which a plurality of tanks of the same or different types are connected in series can be used. In any case, it is preferable to select a horizontal stirring polymerization machine having a thin film evaporation function excellent in interface renewal property, plug flow property, and self-cleaning property in the latter stage of the polycondensation in which the viscosity of the reaction solution increases.
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、実施例および比較例において、評価は以下の様に行った。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In Examples and Comparative Examples, evaluation was performed as follows.
(1)触媒溶液中の水分濃度:
カールフィッシャー水分計(三菱化成(株)製「CA−03」)で求めた。
(1) Water concentration in the catalyst solution:
It was determined with a Karl Fischer moisture meter (“CA-03” manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.).
(2)オリゴマーのエステル化率:
以下の様にして求めた酸価とケン化価を使用して算出した。
[酸価]
オリゴマーをジメチルホルムアミドに溶解させ、0.1NのKOH/メタノール溶液を使用して滴定し求めた。
[ケン化価]
0.5NのKOH/エタノール溶液でオリゴマーを加水分解し、0.5Nの塩酸で滴定し求めた。
(2) Esterification rate of oligomer:
It calculated using the acid value and saponification value which were calculated | required as follows.
[Acid value]
The oligomer was dissolved in dimethylformamide and titrated using a 0.1N KOH / methanol solution.
[Saponification value]
The oligomer was hydrolyzed with a 0.5N KOH / ethanol solution and titrated with 0.5N hydrochloric acid.
(3)オリゴマー中の異物量:
オリゴマー10gをヘキサフルオロイソプロパノール/クロロホルム=2/3(体積比)に10wt%の濃度で溶解させ、孔径5μm、直径47mmのポリテトラフルオロエチレン製メンブレンフィルターで濾過した後、上記の溶媒で十分洗浄し、フィルター上に残った異物を光学顕微鏡で観察し、10μm以上の大きさを持つ異物の数を数えた。
(3) Amount of foreign matter in oligomer:
10 g of the oligomer was dissolved in hexafluoroisopropanol / chloroform = 2/3 (volume ratio) at a concentration of 10 wt%, filtered through a polytetrafluoroethylene membrane filter having a pore diameter of 5 μm and a diameter of 47 mm, and then thoroughly washed with the above solvent. The foreign matters remaining on the filter were observed with an optical microscope, and the number of foreign matters having a size of 10 μm or more was counted.
[実施例1]
図1が本実施例のフローチャートである。テレフタル酸1.00モルに対して、1,4−ブタンジオール2.00モルの割合で調製した60℃のスラリーをスラリー調製槽からライン(1)を通じて、予めエステル化率99%のポリブチレンテレフタレートオリゴマーを充填したマックスブレンド型攪拌機およびバッフルを装備したエステル化反応槽Aに、51.8kg/hとなる様に連続的に供給した。供給量の変動は0.1kg/h以下であった。同時に、ライン(2)から185℃の精留塔Cの塔底成分を15.0kg/hで供給し、流量を固定した。当該流量の変動は0.1kg/h以下であった。一方、ライン(3)から触媒として65℃のテトラブチルチタネートの6.0重量%1,4−ブタンジオール溶液に純水を添加し、水分濃度を0.20重量%とした溶液を0.39kg/hで供給した(テレフタル酸1molに対しチタン原子として460μmol)。当該供給量の変動は0.01kg/h以下であった。
[Example 1]
FIG. 1 is a flowchart of this embodiment. A polybutylene terephthalate having an esterification rate of 99% is prepared in advance from a slurry preparation tank through a line (1) with a slurry at 60 ° C. prepared at a ratio of 2.00 mol of 1,4-butanediol to 1.00 mol of terephthalic acid. The mixture was continuously supplied to an esterification reaction tank A equipped with a max blend type stirrer filled with oligomer and a baffle so as to be 51.8 kg / h. The fluctuation of the supply amount was 0.1 kg / h or less. At the same time, the bottom component of the rectifying column C at 185 ° C. was supplied from the line (2) at 15.0 kg / h, and the flow rate was fixed. The fluctuation of the flow rate was 0.1 kg / h or less. On the other hand, from the line (3), pure water was added to a 6.0 wt% 1,4-butanediol solution of tetrabutyl titanate at 65 ° C. as a catalyst to obtain a 0.39 kg solution having a water concentration of 0.20 wt%. / H (460 μmol as titanium atoms with respect to 1 mol of terephthalic acid). The fluctuation of the supply amount was 0.01 kg / h or less.
エステル化反応槽Aの内温は230℃、圧力は78kPaとし、生成する水とTHF及び余剰の1,4−ブタンジオールを、ライン(5)から留出させ、精留塔Cで高沸成分と低沸成分に分離した。系が安定した後の塔底の高沸成分は、98重量%以上が1,4−ブタンジオールであり、精留塔Cの液面が一定になる様に、液面変動に応じてバルブKを調節し、ライン(8)を通じてその一部を外部に抜き出した。ライン(8)の流量は平均で4.1kg/h、流量の変動±4.0kg/hであった。 The internal temperature of the esterification reaction tank A is 230 ° C. and the pressure is 78 kPa. The generated water, THF, and excess 1,4-butanediol are distilled from the line (5), and the high boiling component in the rectifying column C is obtained. And separated into low boiling components. The high-boiling component at the bottom of the column after the system is stabilized is 98% by weight or more of 1,4-butanediol, so that the liquid level of the rectifying column C is constant, and the valve K is changed according to the liquid level fluctuation. And a part of it was extracted to the outside through the line (8). The flow rate of the line (8) was 4.1 kg / h on average, and the flow rate variation was ± 4.0 kg / h.
この際、外部からエステル化反応槽Aに供給される1,4−ブタンジオールは、ライン(1)経由(原料スラリー)、ライン(2)経由(「再循環1,4−ブタンジオール」)、ライン(3)経由(触媒溶媒)の3種であり、これらの合計の1,4−ブタンジオールと、ライン(1)からスラリーとして供給されるテレフタル酸の単位時間当たりの供給量の比(BM/TM)は3.14mol/molであった。また、その変動は0.01mol/mol以下であった。 At this time, 1,4-butanediol supplied to the esterification reaction tank A from the outside is via line (1) (raw slurry), via line (2) (“recycled 1,4-butanediol”), The ratio of the total amount of 1,4-butanediol and the amount of terephthalic acid supplied as a slurry from the line (1) per unit time (BM) (via the line (3) (catalyst solvent)) / TM) was 3.14 mol / mol. Moreover, the fluctuation | variation was 0.01 mol / mol or less.
一方、低沸成分は塔頂よりガスの形態で抜き出し、コンデンサGで凝縮させ、タンクFの液面が一定になる様にライン(13)より外部に抜き出した。 On the other hand, the low boiling component was extracted from the top of the column in the form of gas, condensed by the condenser G, and extracted from the line (13) to the outside so that the liquid level of the tank F was constant.
また、反応槽Aで生成したオリゴマーはポンプBを使用して一定量抜き出し、反応槽A内液の平均滞留時間が2hrになる様に液面を制御した。抜き出したオリゴマーはライン(4)を通じて、重縮合反応槽(図示せず)へ送った。系が安定した後、2時間毎に12回オリゴマーを採取し、エステル化率と異物量を測定した。その結果、オリゴマーの平均のエステル化率は96.5%であり、標準偏差は0.16であった。また、異物量の平均は27個であり、標準偏差は6.9であった。結果をまとめて表1に示した。 Further, a certain amount of the oligomer produced in the reaction tank A was extracted using the pump B, and the liquid level was controlled so that the average residence time of the liquid in the reaction tank A was 2 hr. The extracted oligomer was sent through a line (4) to a polycondensation reaction tank (not shown). After the system was stabilized, the oligomer was collected 12 times every 2 hours, and the esterification rate and the amount of foreign matter were measured. As a result, the average esterification rate of the oligomer was 96.5%, and the standard deviation was 0.16. The average amount of foreign matter was 27, and the standard deviation was 6.9. The results are summarized in Table 1.
[実施例2]
実施例1において、ライン(2)から反応槽Aに供給する「再循環1,4−ブタンジオール」を5.0kg/hに固定し、ライン(8)から抜き出す凝縮1,4−ブタンジオールの平均流量を4.4kg/h、変動を±4.0kg/hとした以外は、実施例1と同様に行った。実施例1と同様に採取したオリゴマーの平均のエステル化率は94.9%であり、標準偏差は0.36であった。また、異物量の平均は27個であり、標準偏差は6.9であった。結果をまとめて表1に示した。
[Example 2]
In Example 1, “recycled 1,4-butanediol” supplied to the reaction tank A from the line (2) was fixed at 5.0 kg / h, and condensed 1,4-butanediol extracted from the line (8) The same procedure as in Example 1 was performed except that the average flow rate was 4.4 kg / h and the fluctuation was ± 4.0 kg / h. The average esterification rate of the oligomer collected in the same manner as in Example 1 was 94.9%, and the standard deviation was 0.36. The average amount of foreign matter was 27, and the standard deviation was 6.9. The results are summarized in Table 1.
[比較例1]
実施例1において、制御装置LによってバルブJを制御する様に変更された図3に示す装置に変更し、ライン(8)から抜き出す凝縮1,4−ブタンジオールの量は4.1kg/hで固定し、精留塔Cの塔底液面を一定にする様に、当該液面の変動をライン(2)から反応槽Aへ供給する「再循環1,4−ブタンジオール」の量を調節することによって吸収した以外は、実施例2と同様に行った。ライン(2)から反応槽Aに供給する「再循環1,4−ブタンジオール」の平均流量は15.0kg/h、その変動は±4.0kg/hであり、BM/TMの変動は±0.30mol/molであった。実施例1と同様に採取したオリゴマーの平均のエステル化率は95.8%であり、標準偏差は0.70でエステル化率の変動が大きかった。また、異物量の平均は40個であり、標準偏差は32.9で、異物が多く、その個数の変動も大きかった。結果をまとめて表1に示した。
[Comparative Example 1]
In Example 1, it changed into the apparatus shown in FIG. 3 changed so that the valve | bulb J might be controlled by the control apparatus L, and the quantity of the condensed 1, 4- butanediol extracted from a line (8) is 4.1 kg / h. The amount of “recycled 1,4-butanediol” supplied to the reaction tank A from the line (2) is adjusted so that the bottom liquid level of the rectifying column C is fixed and the liquid level fluctuation is fixed. This was performed in the same manner as in Example 2 except that absorption was performed. The average flow rate of “recycled 1,4-butanediol” fed to the reaction tank A from the line (2) is 15.0 kg / h, the fluctuation is ± 4.0 kg / h, and the fluctuation of BM / TM is ± It was 0.30 mol / mol. The average esterification rate of the oligomer collected in the same manner as in Example 1 was 95.8%, the standard deviation was 0.70, and the variation in the esterification rate was large. Further, the average amount of foreign matter was 40, the standard deviation was 32.9, there were many foreign matters, and the number variation was large. The results are summarized in Table 1.
[比較例2]
実施例2において、図3に示す装置に変更し、ライン(8)から抜き出す凝縮1,4−ブタンジオールの量は4.4kg/hで固定し、精留塔Cの塔底液面を一定にする様に、当該液面の変動をライン(2)から反応槽Aへ供給する「再循環1,4−ブタンジオール」の量を調節することによって吸収した以外は、実施例2と同様に行った。ライン(2)から反応槽Aに供給する「再循環1,4−ブタンジオール」の平均流量は5.0kg/h、その変動は±4.0kg/hであり、BM/TMの変動は±0.30mol/molであった。実施例1と同様に採取したオリゴマーの平均のエステル化率は93.0%と低く、標準偏差は1.02でエステル化率の変動が大きかった。また、異物量の平均は114個であり、標準偏差は71.7で、異物が多く、その個数の変動も大きかった。結果をまとめて表1に示した。
[Comparative Example 2]
In Example 2, the apparatus is changed to the apparatus shown in FIG. 3, the amount of condensed 1,4-butanediol extracted from the line (8) is fixed at 4.4 kg / h, and the bottom liquid level of the rectifying column C is kept constant. As in Example 2, except that the fluctuation in the liquid level was absorbed by adjusting the amount of “recycled 1,4-butanediol” supplied to the reaction tank A from the line (2). went. The average flow rate of “recycled 1,4-butanediol” supplied to the reaction tank A from the line (2) is 5.0 kg / h, the fluctuation is ± 4.0 kg / h, and the fluctuation of BM / TM is ± It was 0.30 mol / mol. The average esterification rate of the oligomers collected in the same manner as in Example 1 was as low as 93.0%, the standard deviation was 1.02, and the variation in the esterification rate was large. In addition, the average amount of foreign matter was 114, the standard deviation was 71.7, there were many foreign matters, and the number variation was large. The results are summarized in Table 1.
[実施例3]
実施例1におけるスラリーの供給量を12時間かけて徐々に増やし51.8kg/hから57.0kg/hとなる様にした。また、同時にテレフタル酸1molに対しチタン原子が460μmol一定になる様に、触媒溶液の供給量を調節し、BM/TMの変動が0.01mol/mol以下になる様に、ライン(2)から供給する「再循環1,4−ブタンジオール」の量を調節した。その他の条件は実施例7と同様とし、1時間毎に12回オリゴマーを採取して、そのエステル化率および異物量を測定した。その結果、オリゴマーの平均のエステル化率は96.0%であり、標準偏差は0.16であった。
[Example 3]
The amount of slurry supplied in Example 1 was gradually increased over 12 hours from 51.8 kg / h to 57.0 kg / h. At the same time, the supply amount of the catalyst solution is adjusted so that the titanium atom is constant at 460 μmol with respect to 1 mol of terephthalic acid, and supplied from the line (2) so that the fluctuation of BM / TM becomes 0.01 mol / mol or less. The amount of “recycled 1,4-butanediol” was adjusted. The other conditions were the same as in Example 7. The oligomer was sampled 12 times every hour, and the esterification rate and the amount of foreign matter were measured. As a result, the average esterification rate of the oligomer was 96.0%, and the standard deviation was 0.16.
[比較例3]
実施例1において、ライン(2)から供給する「再循環1,4−ブタンジオール」の量を15.0kg/hと一定にしたまま、実施例1と同様にスラリーと触媒溶液の供給量を増加させた。実施例1と同様に測定したオリゴマーの平均のエステル化率は95.0%であり、標準偏差は0.95であった。また、12時間後のエステル化率は94.5%と低かった。
[Comparative Example 3]
In Example 1, with the amount of “recycled 1,4-butanediol” supplied from the line (2) kept constant at 15.0 kg / h, the amount of slurry and catalyst solution supplied was the same as in Example 1. Increased. The average esterification rate of the oligomer measured in the same manner as in Example 1 was 95.0%, and the standard deviation was 0.95. Further, the esterification rate after 12 hours was as low as 94.5%.
1:原料供給ライン
2:供給ライン
3:触媒供給ライン
4:抜出ライン
5:留出ライン
6:抜出ライン
7:供給ライン
8:抜出ライン
9:ガス抜出ライン
10:凝縮液ライン
11:抜出ライン
12:供給ライン
13:抜出ライン
14:ベントライン
15:回収ライン
16:バイパスライン
17:抜出ライン
A:反応槽
B:抜出ポンプ
C:精留塔
D、E:ポンプ
F、N:タンク
G:コンデンサ
H:リボイラ
J、K:バルブ
L:制御装置
N:タンク
L1:抜出ライン
L3、L5:抜出ライン
L2、L4、L6:ベントライン
a:第1重縮合反応槽
d:第2重縮合反応槽
k:第3重縮合反応槽
c、e、m:抜出用ギヤポンプ
f:フィルター
g:ダイスヘッド
h:回転式カッター
1: Raw material supply line 2: Supply line 3: Catalyst supply line 4: Extraction line 5: Distillation line 6: Extraction line 7: Supply line 8: Extraction line 9: Gas extraction line 10: Condensate line 11 : Extraction line 12: Supply line 13: Extraction line 14: Vent line
15: Recovery line 16: Bypass line 17: Extraction line A: Reaction tank B: Extraction pump C: Rectification tower D, E: Pump F, N: Tank G: Condenser H: Reboiler J, K: Valve L: Control device N: tank L1: extraction line L3, L5: extraction lines L2, L4, L6: vent line a: first polycondensation reaction tank d: second polycondensation reaction tank k: third polycondensation reaction tank c , E, m: gear pump for extraction f: filter g: dice head h: rotary cutter
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