聚酯的制造方法及制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供能从反应体系中迅速地除去脱水缩合反应中生成的水的聚酯制造装置及制造方法，具备：酯化反应器，使1,3-丙二醇和二羧酸发生脱水缩合反应而生成聚合物，同时使含有所述脱水缩合反应中生成的脱离水的挥发性成分脱挥；多个聚合反应器，使聚合物彼此进行缩聚反应而使聚合度增加，同时使含有所述缩聚反应中生成的脱离生成物的挥发性成分脱挥；湿式冷凝器，通过使所述脱离水冷凝，同时将冷凝成分及非冷凝成分分别排出；减压装置，将所述酯化反应器设为负压气氛；在所述酯化反应器具有的挥发性成分出口连接所述湿式冷凝器具有的挥发性成分入口，在所述湿式冷凝器具有的非冷凝成分出口的后段连接所述减压装置。

【技术实现步骤摘要】
聚酯的制造方法及制造装置
本专利技术涉及聚酯的制造方法及制造装置。
技术介绍
作为合成纤维素材具有优异的特性的聚对苯二甲酸丙二醇酯为1，3-丙二醇和对 苯二甲酸聚合而成的聚酯。作为其工业制法，已知有使用熔融缩聚法连续合成的方法。 在该方法中，首先，通过使连续供给的原料1，3-丙二醇和对苯二甲酸在催化剂存 在下进行脱水缩合反应，生成末端具有羟基的低聚合度的低聚物。 然后，通过使生成的低聚物彼此在高温且减压的无溶剂的反应条件下进行缩聚反 应而生成酯聚合物，进而通过继续酯聚合物彼此的缩聚反应最终制造分子量2万左右的适 于纤维用途的聚对苯二甲酸丙二醇酯。 由于生成聚合物的这些脱水缩合反应及缩聚反应均为平衡反应，因此，为了使聚 合高效地进行，需要使脱离的成分脱挥而从反应体系中除去。 关于这样的要求，在专利文献1中提出了一种在通过在聚酯聚合催化剂的存在下 使二官能羧酸的二羟基酯或其聚合性低分子量低聚物聚合而产生更高聚合度（DP)的生成 物的大气压下的连续方法中使用不活泼气体从体系中除去该聚合的副生成物的方法。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特许第3287572号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题 在聚酯的制造中，存在如下问题：若通过二醇和二羧酸的反应而生成的水滞留在 反应体系中，则妨碍作为平衡反应的脱水缩合反应的进行，产生有害的热分解物，或所制造 的聚酯的品质变差。另外，脱水缩合反应中生成的水有时与反应体系中所添加的催化剂接 触而使其失活，有时需要在后段的缩聚反应中再添加催化剂。而且，在通过再添加来增加催 化剂的情况下，所制造的聚酯的热稳定性等变差，导致在制造聚酯薄膜时产生针孔。因此， 寻求一种从反应体系中迅速地除去脱水缩合反应中生成的水的方法。 然而，在减压下通过熔融聚合法连续地制造聚酯的装置中，若如专利文献1那样 使用不活泼气体，则为了使其适于高温且减压的缩聚反应的反应条件需要非常大的成本， 制造效率也有可能降低。 因此，本专利技术的目的在于，提供在减压下通过熔融聚合法连续地制造聚酯的制造 装置及制造方法中，能够从反应体系中迅速地除去脱水缩合反应中生成的水的聚酯制造装 置及制造方法。 用于解决课题的手段 解决了所述课题的本专利技术提供聚酯制造装置，其特征在于，具备：酯化反应器，使 1，3-丙二醇和二羧酸发生脱水缩合反应而生成聚合物，同时使含有所述脱水缩合反应中生 成的脱离水的挥发性成分脱挥；多个聚合反应器，使聚合物彼此进行缩聚反应而使聚合度 增加，同时使含有所述缩聚反应中生成的脱离生成物的挥发性成分脱挥；湿式冷凝器，通过 使所述脱离水冷凝，同时将冷凝成分及非冷凝成分分别排出；以及减压装置，将所述酯化反 应器设为负压气氛；在所述酯化反应器所具有的挥发性成分出口连接所述湿式冷凝器所具 有的挥发性成分入口，在所述湿式冷凝器所具有的非冷凝成分出口的后段连接所述减压装 置。 专利技术效果 根据本专利技术，能够提供可从反应体系中迅速地除去脱水缩合反应中生成的水的聚 酯制造装置及制造方法。 【附图说明】 图1是表示本实施方式涉及的制造装置的概略构成的图； 图2是表示湿式冷凝器的形态的概略图； 图3是表示第一变形例涉及的制造装置的概略构成的图； 图4是表示第二变形例涉及的制造装置的概略构成的图； 图5是表示第三变形例涉及的制造装置的概略构成的图。 【具体实施方式】 以下，参照附图对本专利技术的聚酯制造装置及制造方法的实施方式详细地进行说 明。 图1是表示本实施方式涉及的制造装置的概略构成的图。 本实施方式的聚酯制造装置100为以作为二醇的1，3-丙二醇和作为二羧酸的对 苯二甲酸为原料，制造作为聚酯的一种的聚对苯二甲酸丙二醇酯的装置。 本实施方式涉及的制造装置中所实施的制造方法为通过熔融缩聚法连续地合成 聚酯的方法，为包含通过在负压气氛下在催化剂存在下使连续供给的原料1，3-丙二醇和 对苯二甲酸进行脱水缩合反应，生成末端具有羟基的低聚合度的低聚物的酯化工序和使酯 聚合物彼此在高温且减压的无溶剂的反应条件下进行缩聚反应而使聚合度增大的缩聚工 序而成的方法。缩聚工序中包含通过使酯化工序中生成的低聚物彼此进行缩聚反应而生成 较低聚合度的酯聚合物的工序及通过使所生成的较低聚合度的酯聚合物彼此进行缩聚反 应而生成更高聚合度的酯聚合物的工序这样的多个阶段的反应工序。 在本实施方式的制造装置中，这样的阶段性聚合反应通过在以越往后段真空度越 增大的方式控制的反应器中实施，能够连续地制造分子量增大至2万前后的适于纤维用途 的聚对苯二甲酸丙二醇酯。 如图1所示，本实施方式涉及的聚酯制造装置100主要具备原料供给装置1、2 ;原 料混合槽10 ;原料贮存槽20 ;酯化反应器30 ;初期聚合反应器40 ;中间聚合反应器50及最 终聚合反应器60串联连接而成的反应体系。 在反应体系中所具备的各反应器中，进行作为平衡反应的缩合反应（脱水缩合反 应或缩聚反应），并且为了促进各反应而进行脱离生成物的脱挥。 在本实施方式涉及的制造装置中，特别是谋求通过在低于大气压的负压气氛下运 转来进行酯化工序的酯化反应器30,使脱水缩合反应中生成的水积极地脱挥，减少滞留在 反应体系中的水造成的影响。 予以说明，聚合反应器的数量未必限定于3个，可以根据制造的聚酯的聚合度进 行加减。例如可以以初期聚合反应器及最终聚合反应器两段构成聚合反应器。另外，可以 以四段以上构成聚合反应器。 反应体系中所具备的各反应器30、40、50、60分别与独立的排气体系连接。 排气体系担负回收或废弃反应器中脱挥的挥发性成分的作用，并且有助于形成各 反应器的压力条件，主要组合冷凝器31、32、41、42、51、52、61、62 ;减压装置33、43、53、63 ; 除害装置34、44、54、64而构成。 在本实施方式涉及的制造装置中，由于在负压气氛下进行酯化工序，因此，与在常 压下运转的情况相比，更大量的挥发性成分从酯化反应器30中排出。因此，在酯化反应器 30所具有的挥发性成分出口连接构成排气体系的湿式冷凝器。 参照图1对本实施方式涉及的制造装置的构成进行说明。 原料供给装置1、2为将所制造的聚酯的原料即作为二醇的1，3-丙二醇和作为二 羧酸的对苯二甲酸供给到反应体系中的装置。 原料供给装置1由供给粉末状的固体即对苯二甲酸的粉末进料器等构成，原料供 给装置2由供给较低粘度的液体即1，3-丙二醇的贮存槽构成。 作为原料供给的1，3-丙二醇和对苯二甲酸的比率可以根据要制造的聚对苯二甲 酸丙二醇酯的聚合度适当调整。其中，在后述的酯化工序中，1，3-丙二醇和对苯二甲酸有时 发生环化反应而产生失去反应性的官能团的环状的酯，因此，优选相对于1摩尔的对苯二 甲酸供给1. 02?1. 5摩尔，优选1. 03?1. 2摩尔左右的1，3-丙二醇。 原料供给装置1供给的对苯二甲酸投入到原料混合槽10中，原料供给装置2中所 贮存的1，3-丙二醇由送液泵11供给到原料混合槽10中。 原料混合槽10为具备混合液体的二醇和固体粉末状的二本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚酯制造装置，其特征在于，具备：酯化反应器，使1,3‑丙二醇和二羧酸发生脱水缩合反应而生成聚合物，同时使含有所述脱水缩合反应中生成的脱离水的挥发性成分脱挥；多个聚合反应器，使聚合物彼此进行缩聚反应而使聚合度增加，同时使含有所述缩聚反应中生成的脱离生成物的挥发性成分脱挥；湿式冷凝器，通过使含有1,3‑丙二醇而成的制冷剂接触来使所述脱离水冷凝，同时将冷凝成分及非冷凝成分分别排出；以及减压装置，将所述酯化反应器设为负压气氛；在所述酯化反应器所具有的挥发性成分出口连接所述湿式冷凝器所具有的挥发性成分入口，在所述湿式冷凝器所具有的非冷凝成分出口的后段连接所述减压装置。

【技术特征摘要】
2013.04.22 JP 2013-0897331. 聚酯制造装置，其特征在于，具备： 酯化反应器，使1，3-丙二醇和二羧酸发生脱水缩合反应而生成聚合物，同时使含有所 述脱水缩合反应中生成的脱离水的挥发性成分脱挥； 多个聚合反应器，使聚合物彼此进行缩聚反应而使聚合度增加，同时使含有所述缩聚 反应中生成的脱离生成物的挥发性成分脱挥； 湿式冷凝器，通过使含有1，3-丙二醇而成的制冷剂接触来使所述脱离水冷凝，同时将 冷凝成分及非冷凝成分分别排出；以及 减压装置，将所述酯化反应器设为负压气氛； 在所述酯化反应器所具有的挥发性成分出口连接所述湿式冷凝器所具有的挥发性成 分入口， 在所述湿式冷凝器所具有的非冷凝成分出口的后段连接所述减压装置。2. 如权利要求1所述的聚酯制造装置，其特征在于，还具备： 湿式冷凝器，通过使含有1，3-丙二醇而成的制冷剂接触来使所述脱离生成物冷凝，同 时将冷凝成分及非冷凝成分分别排出；以及 热井，贮存所述冷凝成分的水解液； 所述湿式冷凝器与所述聚合反应器连接， 所述湿式冷凝器所具有的冷凝成分出口与所述热井连接。3. 如权利要求1所述的聚酯制造装置，其特征在于，还具备贮存所述冷凝成分的水解 液的热井， 所述湿式冷凝器所具有的冷凝成分出口与所述热井连接。4. 如权利要求2所述的聚酯制造装置，其特征在于，使脱离水冷凝的所述湿式冷凝器 的...

【专利技术属性】
技术研发人员：上川将行，近藤健之，冈宪一郎，松尾俊明，佐世康成，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP