(57)【要約】【課題】  高い収率でポリエステルをモノマー化する。【解決手段】  第一反応部と第二反応部と圧力を制御するための圧力制御手段と反応溶媒に抽出されない非抽出物を排出するための排出口とを含み、該第一反応部が、ポリエステル原料導入口と、反応溶媒導入口と、ポリエステル原料と反応溶媒を加熱するための加熱手段と、該ポリエステル原料と該反応溶媒を反応させ、低分子量化されたポリエステルとモノマーを反応溶媒に抽出する接触手段と、該低分子量化されたポリエステルとモノマーを抽出した反応溶媒の導出口を含み、該第二反応部が、該低分子量化されたポリエステルとモノマーを抽出した反応溶媒の導入口と、該低分子量化されたポリエステルとモノマーを抽出した反応溶媒を加熱する加熱手段と、該低分子量化されたポリエステルとモノマーを含む反応溶媒を整流する整流手段と、モノマーを含有する反応溶媒の導出口とを含むモノマー化反応容器。【選択図】        図１
2005289826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応溶媒中においてポリエステルをモノマー化するためのモノマー化反応容器であって、第一反応部と第二反応部と圧力を制御するための圧力制御手段と反応溶媒に抽出されない非抽出物を排出するための排出口とを含み、
該第一反応部が、ポリエステル原料導入口と、反応溶媒導入口と、ポリエステル原料と反応溶媒を加熱するための加熱手段と、該ポリエステル原料と該反応溶媒を反応させ、低分子量化されたポリエステルとモノマーを反応溶媒に抽出する接触手段と、該低分子量化されたポリエステルとモノマーを抽出した反応溶媒の導出口を含み、
該第二反応部が、該低分子量化されたポリエステルとモノマーを抽出した反応溶媒の導入口と、該低分子量化されたポリエステルとモノマーを抽出した反応溶媒を加熱するための加熱手段と、該低分子量化されたポリエステルとモノマーを含む反応溶媒を整流するための整流手段と、モノマーを含有する反応溶媒の導出口とを含むモノマー化反応容器。
【請求項２】
前記整流手段が、管束である請求項１に記載のモノマー化反応容器。
【請求項３】
前記整流手段が、ハニカム構造体である請求項１に記載のモノマー化反応容器。
【請求項４】
前記整流手段が、バッフルである請求項１に記載のモノマー化反応容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエステルのリサイクル、特に、ポリエステルからモノマーを回収するためのポリエステルのモノマー化反応容器に関する。より具体的には、ポリエステルと反応溶媒との反応により低分子量化されたポリエステルとモノマーを該反応溶媒に抽出し、該低分子量化されたポリエステルを高い収率でモノマーにまで分解することができるモノマー化反応容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ポリエステルのリサイクルにおいて、ポリエステルの重合を解いて、いったんモノマー化して、再度重合を行うことが試みられるようになっている。これは、廃棄された樹脂から異物を取り除いて、そのまま再利用するマテリアルリサイクルといわれる方法では、再生品の品質があまりよくないことに鑑み、樹脂を化学変換し、原料にまで戻し、精製した後に再合成するケミカルリサイクルが行われるようになっているものである。このケミカルリサイクルは、システムが複雑になるが、物性に優れた再生品が得られる。
【０００３】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ボトルといったポリエステル製品のケミカルリサイクルの代表的な方法としては、高温メタノール蒸気を利用したメタノリシス法、超臨界状態のメタノールを利用したメタノリシス法、超臨界水（３７４℃、２１８気圧）を用いてＰＥＴを解重合してテレフタル酸（ＰＴＡ）を直接得る方法などが知られている。
【０００４】
特許文献１、２、３、４、５には、それぞれ、ＰＥＴボトルなどのポリエステルを超臨界状態または亜臨界状態のメタノールと接触させることによるポリエステルのモノマー化方法が開示されている。また、特許文献６には、このようなポリエステルをモノマー化するための反応容器および方法が記載されている。特許文献６に記載の反応容器は、ポリエステル原料と反応溶媒を連続的に反応させ、少ない量の反応溶媒を用いて、高い収率でポリエステルのモノマー化を実現することができるものである。
【特許文献１】特開２００２−０８６４４８号公報
【特許文献２】特開２００３−３００９２９号公報
【特許文献３】特開２００３−３００９１６号公報
【特許文献４】特開２００３−３００９１５号公報
【特許文献５】特開２００３−０６４２２０号公報
【特許文献６】特開２００３−０４９０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、さらに高い収率でポリエステルをモノマー化することができるポリエステルのモノマー化反応容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、反応溶媒中においてポリエステルをモノマー化するためのモノマー化反応容器であって、第一反応部と第二反応部と圧力を制御するための圧力制御手段と反応溶媒に抽出されない非抽出物を排出するための排出口とを含み、該第一反応部が、ポリエステル原料導入口と、反応溶媒導入口と、ポリエステル原料と反応溶媒を加熱するための加熱手段と、該ポリエステル原料と該反応溶媒を反応させ、低分子量化されたポリエステルとモノマーを反応溶媒に抽出する接触手段と、該低分子量化されたポリエステルとモノマーを抽出した反応溶媒の導出口を含み、該第二反応部が、該低分子量化されたポリエステルとモノマーを抽出した反応溶媒の導入口と、該低分子量化されたポリエステルとモノマーを抽出した反応溶媒を加熱するための加熱手段と、該低分子量化されたポリエステルとモノマーを含む反応溶媒を整流するための整流手段と、モノマーを含有する反応溶媒の導出口とを含む。
【０００７】
前記整流手段が、管束であることが好ましい。
【０００８】
前記整流手段が、ハニカム構造体であることが好ましい。
【０００９】
前記整流手段が、バッフルであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の効果として、モノマー化反応容器の第二反応部において、反応溶媒と低分子量化されたポリエステルとの反応混合物を整流し、均一に流すことができる。すなわち、第二反応部で反応混合物の偏流が生ずることを防ぎ、反応混合物の第二反応部内での滞留時間を確保して、モノマー収率を上げることができる。かかるモノマー化反応容器は、容量の小さい容器で、かつ少ない反応溶媒量で、短時間でポリエステル分解反応を実施することができるため、ＰＥＴボトルやＰＥＴ繊維などのケミカルリサイクルにおいて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のモノマー化反応容器においてモノマー化する対象となるポリエステル樹脂は、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンブチレンテレフタレート（ＰＥＢＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンジメチルテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などの廃品が挙げられる。もっとも代表的な適用例は、ＰＥＴボトルの再生である。その他、写真用フィルムに代表されるＰＥＴフィルム、磁気テープに代表されるＰＥＴテープ、ポリエステル繊維として使用されるＰＥＴ繊維、カップ、トレー、透明包装などに利用されるＰＥＴシートなども処理することができる。
【００１２】
本発明のモノマー化反応容器において利用することができるモノマー化工程は、特に限定されるものではないが、超臨界状態又は亜超臨界状態においてポリエステル樹脂をメタノール、エタノールやエチレングリコールといった反応溶媒と反応させて、カルボン酸ジメチル若しくはカルボン酸ジエチルと、ジヒドロキシ化合物（二価アルコール）を得る方法を好適に利用できる。好ましい具体例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）をメタノールの超臨界状態又は亜超臨界状態（好ましくは、反応温度２５０〜３５０℃、反応圧力６〜２５ＭＰａ）においてメタノールと反応させて、エチレングリコール（ＥＧ）とテレフタル酸ジメチル（ＤＭＴ）とを得ることができる。得られたＤＭＴは、さらに別工程（図示していない）にて高純度テレフタル酸（ＰＴＡ）に加水分解することができる。
【００１３】
ＰＥＴのメタノールを用いた解重合においては、特開２０００−２１８１６７号公報に記載のあるように、必要に応じて、チタン、亜鉛、マンガン、スズ、コバルト、鉛、カドミウム、マグネシウム、カルシウム、セリウムの弱酸性塩、アルコキシド、酸化物、塩化物、硫化物、硫酸塩、リン酸塩およびそれらの混合物から選ばれる金属化合物を含んでなる解重合触媒を利用することができる。しかし、超臨界状態又は亜臨界状態のメタノールを用いる場合には、一般に解重合触媒を用いる必要はなく、この点からＰＥＴの解重合に超臨界状態又は亜臨界状態のメタノールを用いることが好ましい。
【００１４】
解重合反応の反応温度と反応圧力は、対象となるポリエステルの種類、解重合触媒の有無や種類、反応時間等によって異なる。反応温度や反応圧力が低すぎると反応が不充分となる場合がある。反応温度が高すぎるとポリエステルの熱劣化等が生ずる場合がある。所定の反応温度や反応圧力とするためには、加熱手段や圧力制御手段（バルブ等）が用いられるが、特に限定されず、通常の手段を用いることができる。第一反応部の加熱手段と第二反応部の加熱手段は、別個に設けても同一のものを併用してもよい。ポリエステルの解重合としては、一般的には、例えば２５０〜４００℃で圧力１〜３０ＭＰａが挙げられるが、ＰＥＴを超臨界状態のメタノールで解重合する好ましい条件は、２５０〜３５０℃で、６〜２５ＭＰａである。
【００１５】
特開平１１−１００３３６号公報にあるように、ポリエステル樹脂廃棄物を加溶媒分解してモノマー化する際に、ポリエステルの加溶媒分解による分解生成物をポリエステル樹脂廃棄物の溶媒として用いる方法を採用することもできる。例えば、ポリエステル原料がＰＥＴである場合は、分解生成物であるモノマーを溶媒として再循環することが好ましい。即ち、ＰＥＴをＤＭＴ又はＥＧに溶解して低粘度の溶液として導入することが取り扱いの点から好ましい。
【００１６】
本発明のモノマー化反応容器は、ポリエステル原料と反応溶媒を反応させ、モノマーや低分子量化されたポリエステルを反応溶媒に抽出する第一反応部と、反応溶媒中に抽出された低分子量化されたポリエステルをモノマー化する第二反応部を含む。第一反応部と第二反応部は、一体化されたものであってもそれぞれ別個に設ける態様であってもよい。例えば、第二反応部を別置きにしてもよい。第一反応部の形状は、タンク状が一般的だが、特に限定されるものではなく、チューブ状やらせん状、チューブの集合体であってもよい。第一反応部の形態は、具体的には特開２００３−０４９０２０号に記載の形態であってよいが、これらには限定されない。第二反応部の形状は、筒状（管状）が一般的だが、特に限定されるものではなく、低分子量化されたポリエステルをモノマー化する反応に十分な容積を備えるものであればよい。
【００１７】
第一反応部は、ポリエステル原料と反応溶媒の接触面積を増加し接触効率を高めるため、接触手段として好ましくは充填材を含む。充填材としては、気液又は液液の接触装置に用いられる公知のものを使用でき、例えば重油と水を接触させて有効成分を取り出す接触装置に用いられる充填材と同様なものを用いることができる。充填材の具体例としては、ＳＵＳ等からなるパイプ、ラシヒリング、ベルルサドル、テラレット等が挙げられる。
【００１８】
第二反応部は、反応溶媒に抽出された低分子量化されたポリエステルを更に分解する箇所である。第二反応部には、整流手段が設けられる。整流手段は、低分子量化されたポリエステルと反応溶媒との反応混合物を、第二反応部の導入口から、導出口まで均一に導く流路を形成するものである。これは、反応混合物が、偏流を生ずることがないようにするためである。本発明のモノマー化反応容器において、反応溶媒は超臨界状態または亜臨界状態であるため、反応溶媒自体の拡散係数が大きく、それに伴い溶解した低分子量化されたポリエステルの拡散が大きくなる。かつ、第二反応部での対流を生じやすい。このような性質を持つため、第二反応部の体積を大きくするとショートパス等の原因となる偏流等が起こりやすく、その結果反応混合物の滞留時間分布に幅が生じ、低分子量化されたポリエステルが十分にモノマーにまで分解する前に第二反応部から導出されるものの割合も大きくなる。第二反応部に整流手段を設けることで、このような偏流をなくし、結果的にモノマー化反応の収率を上げることができる。
【００１９】
整流手段としては、例えば、第二反応部に充填された複数の管からなる管束が挙げられる。これは、第二反応部が、筒状のモノマー化反応容器であって、反応混合物を第一反応部から導く導入口が第二反応部の底部に形成されており、第二反応部の頂部に排出口が形成されている場合に好ましい形態である。この場合、複数の管は、筒状の第二反応部に、管の軸が筒の側面に平行になるように設けることができる。第一反応部から導入される反応混合物は、複数の管に均一に入り、第二反応部の頂部に設けられた導出口へと導かれる。その間に、低分子量化されたポリエステルが分解してモノマーになり、第二反応部の導出口から排出されることで、反応混合物の滞留時間を均一化し、十分なモノマー収量を得ることができる。
【００２０】
管束以外の整流手段としては、例えば、ハニカム状の構造体、バッフルなどが挙げられるが、これらには限定されない。
【００２１】
反応溶媒に抽出されうるポリエステルの分子量は、使用する反応溶媒やポリエステルの種類により異なる。低分子量化されたポリエステルとは、ポリエステルと反応溶媒との反応により分解されて、反応溶媒に溶解可能となったポリエステルであり、例えば、オリゴマー（「化学大辞典」、東京化学同人社発行、１９８９年によれば、構成単位をＭとすれば(Ｍ)nで表され、ｎ＝２〜２０の低重合体をいう。）と考えられる。例えば、ＰＥＴの解重合の場合には、分解前の原料の重合度が一般に９０〜１４０程度であり、ＰＥＴの抽出量や抽出できるＰＥＴ分子量の範囲の点で好ましい超臨界状態のメタノールを用いると、少なくとも重合度３以下のものが超臨界状態のメタノールに抽出することを確認している。
【００２２】
用いるポリエステル原料と反応溶媒との重量比は、それぞれの流速や反応温度、接触面積等に依存して変化するため一般化することが困難であるが、通常１：０．３から１：１０の範囲、好ましくは１：３から１：７の範囲である。反応溶媒の量が少なすぎるとポリエステルの分解が不充分であり、反応溶媒の量が多すぎると反応容器の容積を大きくすることが必要となり、反応溶媒の回収の負担も大きくなる。なお、ＰＥＴ原料の反応溶媒として超臨界状態又は亜臨界状態のメタノールを用いると、その反応性の高さと抽出できる低分子量化されたＰＥＴ量やモノマー量の高さから、反応溶媒の使用量を更に低減できる。
【００２３】
第一反応部と第二反応部の容積は、使用するポリエステル原料と反応溶媒の重量比や接触効率等に依存して変化し、各使用条件で最適化することが好ましい。第一反応部は、ポリエステル原料と反応溶媒の滞留時間として好ましくは１〜３０分間を用いることができる容積とする。なお、ＰＥＴの場合、反応性の高い超臨界状態又は亜臨界状態のメタノールを用いれば、短い滞留時間でも高いモノマーの収率を得ることができる。第二反応部は、反応溶媒に抽出された低分子量化されたポリエステルをモノマー化するのに充分なスペースとすることが好ましい。第一反応部と第二反応部の容積比は、好ましくは１：０．０５から１：２、さらに好ましくは１：０．５から１：２であり、例えば１：１等が挙げられる。
【００２４】
また、本発明において反応溶媒に抽出されない非抽出物は、排出口から排出される。非抽出物としては、未分解物、ポリエステルの重合に用いられた触媒、異物などが挙げられる。このうち未分解物は、反応溶媒と反応させる前のポリエステル原料に添加することが好ましい。ポリエステル溶液を低粘度化し反応容器への送液を容易にすることができ、更にモノマーの収率を高め、廃棄物量を低減することができるからである。また、反応溶媒に抽出されずに排出された非抽出物のうち触媒や異物は、必要に応じてろ過などの工程を経て除去される。なお、反応溶媒に抽出されずに排出されたポリエステル原料とともに、例えば、ＰＥＴの場合には、分解生成物のＤＭＴとＥＧのいずれか又は両方を添加してもよい。再循環する未分解物の量は、ＰＥＴの場合には、排出される全量でも一部でもよいが、反応溶媒と反応させる前のＰＥＴ原料の１００重量部に対して、分解生成物のＤＭＴ、ＥＧを含めて、１０〜１００重量部であることが好ましい。この範囲が好ましいのは、これ以上循環量が大きくなると設備が大きくなり経済性を悪化する可能性があるからである。非抽出のポリエステルの一部又は全量を溶媒として再循環することにより、半分解物であるポリエステルの量が減り、モノマーの収率が高くなる。そのため、廃棄物量が少なくなる。また、ＰＥＴ溶解槽の溶解液が低粘度化できる。
【００２５】
本発明の反応溶媒は、第一反応部に導入されるが、更に第二反応部に添加したり、第一反応部における反応の進行途中に添加することができる。ポリエステルの分解反応は平衡反応であるため、反応溶媒を添加することにより、平衡を生成物側にシフトさせる効果があるからである。第二反応部に添加する場合には、整流手段の導入口の部分に添加することができる。
【００２６】
本発明によれば、第二反応部において、第一反応部から導出された、反応溶媒に低分子量化されたポリエステルが溶けている混合物の流れが、整流手段によって均一化される。そのため、モノマー化が進行しておらず、第二反応部における滞留時間が不十分なままで第二反応部から排出される低分子量化されたポリエステルの量を低減することができ、モノマー収率が向上する。
【００２７】
以下に、図面を参照して本願発明による反応容器とその周辺のモノマー化工程の形態例を示す。ここでは、ポリエステルの例としてＰＥＴを取り上げ、ＤＭＴを用いてＰＥＴを溶解して、反応容器に投入する場合について説明するが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。本発明は、広く、超臨界状態又は亜臨界状態において反応溶媒中でポリエステルをモノマー化する方法に用いることができる装置を提供するものである。
【００２８】
本発明の形態例は、高温高圧の反応溶媒中においてポリエステルをモノマー化するためのモノマー化反応容器であって、第一反応部と第一反応部の上方に設けた第二反応部を含み、第一反応部が、上部にポリエステル原料導入口と低分子量化されたポリエステルとモノマーを抽出した反応溶媒の導出口を備え、下部に反応溶媒導入口と非抽出物排出口を備え、更にポリエステル原料と反応溶媒を接触させ、低分子量化されたポリエステルとモノマーを反応溶媒に抽出する接触手段を備え、第二反応部が、下部に低分子量化されたポリエステルとモノマーを抽出した反応溶媒の導入口を備え、導入口から導出口へ向かって均一に反応溶媒および低分子量化されたポリエステルを整流するための整流手段を備えた、反応溶媒中に抽出された低分子量化されたポリエステルをモノマー化する空間と、モノマーを含有する反応溶媒の導出口を備えるポリエステルのモノマー化反応容器に関する。ポリエステル導入口と反応溶媒導入口とが、ポリエステル原料と反応溶媒を互いに向き合う方向で導入できるように設けられ、第二反応部が反応溶媒の導入方向の下流に設けられるため、反応溶媒中に抽出された低分子量化されたポリエステルを第二反応部でモノマー化することができる。
【００２９】
本発明のモノマー化反応容器を用いたＰＥＴのモノマー化を、図１に基づき説明する。原料の再生用ＰＥＴフレークがホッパ１０１に蓄えられる。このホッパ１０１からＰＥＴフレークが溶解器１０２に供給されるが、このとき、ＰＥＴの分解生成物であるＤＭＴが溶解器１０２の上流にライン１０３を通じて供給される。このようにしてＤＭＴを供給することは必要ではないが、ＤＭＴにＰＥＴを溶解することでＤＭＴによる反応を促進する効果があり、また生成されたばかりの熱いＤＭＴを用いることにより熱効率も改善される。さらには、必要に応じて、生成されたＥＧをこの溶解器１０２に加えることもでき、それにより反応効率が向上することが分かっている（特開２０００−７２７２０号公報参照）。
【００３０】
この溶解ＰＥＴ混合物をポンプ１０４により昇圧し、加熱装置１０５により加熱して、反応容器１１０にその原料導入口１１１から送り込む。メタノールタンク１０６からのメタノールを加熱昇圧装置１０９により加熱昇圧して、メタノール導入口より反応容器１１０に送り込む。ここでは、加熱したメタノールの代わりに、ＥＧを精製分離する過程で出るメタノール蒸気を用いることもできる。その後、反応容器１１０の第一反応部１１２において、モノマー化の反応が始まる。ここで、メタノールは超臨界状態にあっては液相（超臨界相）あるいは亜臨界状態においては気相にあり、溶解ＰＥＴ混合物は液相状態にある。このような２相系で反応が進行しているので、第一反応部１１２には充填材１１３を配置することが好ましい。第一反応部１１２においては、超臨界状態が維持されていることが好ましいが、高温高圧の亜臨界状態であってもよい。生成されたＤＭＴ（モノマー）及び低分子量化されたポリエステルはメタノールに抽出され、第二反応部１１４に送られる。第二反応部１１４では、メタノールに溶解した低分子量化されたポリエステルの反応混合物が、管束などの整流手段１１８を均一に流れながら、低分子量化されたポリエステルはさらに分解されＤＭＴとなる。なお、図１では整流手段１１８として管束を用いた物を例示しているが、本発明は特定の整流手段に限定されるものではない。メタノールとモノマー（ＤＭＴ、ＥＧ）の混合物は、反応容器１１０の外へと導出口１１７から取り出す。また、反応容器１１０の底部の排出口１１６からは、メタノールに抽出されなかった金属化合物などの不純物や未分解ポリエステルなどの残滓を取り出すことができる。
【００３１】
反応容器から取り出されたメタノールとモノマーの混合物（ＤＭＴ、ＥＧ、ＢＨＥＴ等）は、分離塔１２０において、ＥＧに富んだ低沸成分とＤＭＴに富んだ高沸成分とに分けられる。低沸成分は、ＥＧ精製塔１３０において、高純度のＥＧとメタノールとに分けられる。高沸成分はＤＭＴ精製塔１４０において、更に高沸点の不純物成分と、メタノールなどを含む低沸成分と、高純度ＤＭＴとに分けられる。ＤＭＴ精製塔塔頂から取り出された低沸成分は、ＥＧ精製塔１３０へと供給される。また、精製ＤＭＴの一部はライン１０３を通って、ＰＥＴフレークの溶解に用いられることは上述の通りである。また、（図示していない）加水分解工程においてこの精製ＤＭＴを加水分解することによりＥＧと共にＰＥＴの合成に使われる高純度テレフタル酸（ＰＴＡ）を得ることができる。
【００３２】
第一反応部１１２では、下部から液相又は気相として導入される反応溶媒中に低分子量化されたポリエステルが抽出されるため、反応生成物に比べて相当に過剰な量の反応溶媒が存在することとなる。その結果、モノマー化の平衡反応は、反応生成物の側に大きく進むことになる。
【００３３】
なお、反応容器１１０の底部にたまる不純物である金属や紙片、砂などの固形物と、未分解のオリゴマーや熱変性物などの液体は、残渣として、排出口１１６から取り出される。
【００３４】
本発明の形態例によれば、二段構造の反応容器を用いて、第一反応部で分解・低分子量化され反応溶媒に抽出された反応中間体を、次いで第二反応部において、整流手段により均一に流して反応溶媒中にて更にモノマーにまで分解する二段階反応構造により、ポリエステル分解効率及び目的生成物であるモノマー収率を高めることが可能となる。また、ポリエステルからモノマーまでの分解を二段階に分割して反応させることにより、ポリエステル溶解液滞留時間の短縮化を図ることができる。これにより、液滞留部（第一反応部）の省容量化が可能となることから、反応容器全体の省容量化及び重量低減が可能となる。更に、対向流にすることにより目的生成物を反応溶媒に同伴させて回収できるため、未分解物と目的生成物の分別回収が可能となり、プラントの後工程である分離工程への負荷を低減することが可能となる。
【００３５】
次に、本発明のモノマー化反応容器の一部である第二反応部１１４と整流手段１１８の形態例を、図面を挙げてさらに詳細に説明する。以下に示す形態例は、第二反応部の特徴のみについて説明するものである。したがって、本発明にかかるモノマー化反応容器全体の特徴は、上記形態例に記載の通りであり、以下においては説明を省略するが、同様の構造であり、同様の作用をするものである。
【００３６】
第一形態例による第二反応部の断面図を図２に、第二反応部の紙面に垂直な方向の断面図を図３に例示する。第二反応部の第一形態例によれば、第二反応部１１４ａに、整流手段として外径と長さが同一の複数の管１１８ａが均一に配置されている。複数の管はそれぞれが接触しないように、間隔をあけて設置されている。これは、通常のシェル＆チューブ型熱交換器における管束と同形状でよいため製作が容易であるといった利点があるためである。しかし、本発明は、複数の管が接触しないように設けられている形態には限定されない。
【００３７】
管束の菅の外径ｒは、１０．５ｍｍ〜２６７．４ｍｍとすることが好ましく、１５．９ｍｍ〜６５ｍｍとすることがさらに好ましい。しかし、これらの値は例示であり、実際には、本発明のモノマー化反応容器１１０の処理量や全体の設計事項に適合するように、当業者が適宜決定することができる。特に、図１の様に第一反応部と第二反応部が同じ管型反応器にある場合、所定の処理量において、第一反応部の液分散が均一、第二反応部の滞留時間が所定の時間となる、第二反応部の流速をある一定範囲内に収める、等の設計事項に適合するように、適切なチューブ長さ及び反応器外径/チューブ径比を決定することができる。
【００３８】
整流手段となる管１１８ａは、ＳＵＳ材から製造することができるが、これらには限定されない。反応溶媒に対する耐食性を有し、かつ/及び、反応に悪影響を及ぼさないような性質を有する材料を用いて適宜製造することができる。
【００３９】
図２及び図３に示す第一形態例において、低分子量化されたポリエステルと反応溶媒との反応混合物は下方から上方へと流れる。この過程で、反応混合物は、複数の管１１８ａに均一に分かれて流れていき、第二反応部１１４ａの上方に設けられる導出口（図示せず）に導かれる。このとき、反応混合物はショートパスなどの偏流を起こすことがないため、十分な滞留時間を確保し、第二反応部１１４ａの導出口に達するまでに均一にモノマーにまで分解することができる。
【００４０】
整流手段を管束とする第一の実施形態による第二反応部１１４ａを有するモノマー化反応容器は、特に構造が簡単で製作が容易であるという利点がある。
【００４１】
第二形態例による第二反応部の断面図を図４に、第二反応部の紙面に垂直な方向の断面図を図５に例示する。第二反応部の第二形態例によれば、第二反応部１１４ｂに、整流手段としてハニカム構造体１１８ｂが設けられている。なお、図４及び図５は、第二反応部１１４ｂに設けられたハニカム構造体１１８ｂを模式的に示したものである。したがって、必ずしも、第二反応部１１４ｂの壁部とハニカム構造体１１８ｂとのあいだに図５にみられるような隙間が生ずるように設けられているものではなく、図面のとおりに設計されているものでもない。
【００４２】
図５に示すハニカム構造体１１８ｂにおいては、各々の六角形の内部が流路であり、六角形の内部を、低分子量化されたポリエステルと反応溶媒との反応混合物が流れるようになっている。図に示すように、第二反応部１１４ｂが筒状で、整流手段がハニカム構造体１１８ｂの場合には、図５に示す六角形の相当直径が１０．５ｍｍ〜２６７．４ｍｍであることが好ましく、１５．９ｍｍ〜６５ｍｍであることがさらに好ましい。
【００４３】
ハニカム構造体１１８ｂは、ＳＵＳ材から製造することができるが、これらには限定されない。反応溶媒に対する耐食性を有し、かつ/及び、反応に悪影響を及ぼさないような性質を有する材料を用いて適宜製造することができる。
【００４４】
図４及び図５に示す第二形態例においても、低分子量化されたポリエステルと反応溶媒との反応混合物は下方から上方へと流れる過程で、ハニカム構造体１１８ｂに均一に分かれて流れていく。そして、反応混合物はショートパス等の原因となる偏流等を生ずることなく、十分な滞留時間を確保し、第二反応部１１４ｂの導出口に達するまでに均一にモノマーにまで分解される。これにより、モノマー収率を向上させることができる。
【００４５】
整流手段をハニカム構造体１１８ｂとすることは、特に管束の場合の様なデッドスペースもできず、第二反応部の容積を有効に利用でき、第二反応部自体の容積も小さくできるという利点がある。
【００４６】
図６に、第三形態例による第二反応部の概念図（斜視図）を示す。第三形態例では、第二反応部１１４ｃ全体に整流手段として複数のじゃま板（バッフル）１１８ｃが設けられている。本実施形態において、じゃま板１１８ｃは、円形じゃま板と環状じゃま板とから構成さる。そして、円形じゃま板と環状じゃま板とが交互に、第二反応部における反応混合物の移動方向と垂直に取り付けられている。環状のじゃま板の外径は、筒状の第二反応部１１４ｃの直径と同一であってよく、内径が円形じゃま板の直径と同一であってよい。このようなじゃま板は、ＳＵＳ材から製造することができる。円形じゃま板は、環状じゃま板とサポートロッドによって固定し、取り付けることができる。
【００４７】
そして、低分子量化されたポリエステルと反応溶媒との反応混合物が第二反応部１１４ｃの下方から導入されると、反応混合物は、図中に矢印で示されるように環状のじゃま板と円形のじゃま板とによって形成される流路を流れて、第二反応部１１４ｃの上方に設けられる導出口（図示せず）にまで導かれる。
【００４８】
かかる第三形態例では、円形のじゃま板を用いた整流手段について説明したが、欠円じゃま板などの種々のバッフルを用いることによっても反応混合物を整流することができる。
【００４９】
整流手段をじゃま板とすることは、特に他の二形態と比較し第二反応部における重量を軽減できる、また、製作が最も容易という利点がある。
【００５０】
上記第一形態例から第三形態例に示される構成の第二反応部１１４を、任意の形態の第一反応部と組み合わせて本発明のポリエステルのモノマー化反応容器１１０とすることで、容量が小さい反応容器であっても短時間で、かつ高い収率でポリエステルをモノマー化することができる。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明を実施例及び比較例に基づき説明する。ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を、温度３００℃で圧力１５ＭＰａにおいて、超臨界状態メタノールと反応させた。実施例１では、図２に示す管束からなる整流手段を設けた第二反応部を有する反応容器を、実施例２では、図３に示すハニカムからなる整流手段を設けた第二反応部を有する反応容器を、実施例３では、図３に示すバッフルからなる整流手段を設けた第二反応部を有する反応容器を、比較例では第２反応部に整流手段が設けられていない反応容器を用いた。表１に各反応容器におけるポリエチレンテレフタラートの分解条件を、表２にモノマー収率を示す。表２に示すように、実施例１〜３の反応器においては、比較例の反応器と比べてモノマー収率が高いことがわかった。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の活用例として、ＰＥＴのリサイクルプラントにおける使用が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による反応容器とそれを含むモノマー化工程の模式図を示す。
【図２】本発明による反応容器の第二反応部の第一形態例を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明による反応容器の第二反応部の第一形態例を示す模式的な平面図である。
【図４】本発明による反応容器の第二反応部の第二形態例を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明による反応容器の第二反応部の第二形態例を示す模式的な平面図である。
【図６】本発明による反応容器の第二反応部の第三形態例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０１  ＰＥＴフレークホッパ
１０２  溶融器
１０３  ＤＭＴ供給ライン
１０４  ポンプ
１０５  加熱装置
１０６  メタノールタンク
１０９  加熱昇圧装置
１１０  反応容器
１１１  原料導入口
１１２  第一反応部
１１３  充填材
１１４、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ  第二反応部
１１５  メタノール導入口
１１６  排出口
１１７  導出口
１１８、１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ  整流手段
１２０  分離塔（蒸留塔）
１３０  ＥＧ精製塔
１４０  ＤＭＴ精製塔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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