TWI708761B - 製造對苯二甲酸的方法 - Google Patents
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Abstract
製造對苯二甲酸的方法，包含：提供一被滴定液，此被滴定液為水；將對苯二甲酸二鈉水溶液以及一酸性滴定液加入被滴定液中，以形成對苯二甲酸晶體及一滴定終點溶液；以及分離對苯二甲酸晶體與滴定終點溶液。
Description
本發明係關於製造對苯二甲酸的方法。
聚酯具有優異的機械強度及化學安定性，因此已廣泛地應用於各種用途。然而，由於不同產品的成份組成皆不同，添加物也不同，因此增加了不同產品中的聚酯回收的難度。
在聚對苯二甲酸乙二酯製品的回收中，其中一個階段是形成對苯二甲酸晶體。然而，目前的技術中，形成的對苯二甲酸晶體的粒徑過小(例如約10微米)，過小的粒徑增加後續加工的難度。一般來說，工業上使用的對苯二甲酸晶體的粒徑需要大於30微米，才能有較好的加工品質。因此，亟需一種新穎的對苯二甲酸的製造方法，以解決上述問題。
根據本揭露的一態樣，製造對苯二甲酸的方法，包含：提供一被滴定液，此被滴定液為水；將對苯二甲
酸二鈉水溶液以及一酸性滴定液加入被滴定液中，以形成對苯二甲酸晶體及一滴定終點溶液；以及分離對苯二甲酸晶體與滴定終點溶液。
根據本發明一或多個實施方式，在將對苯二甲酸二鈉水溶液以及酸性滴定液加入被滴定液中的過程中，被滴定液的pH值為1.0-3.5。
根據本發明一或多個實施方式，將對苯二甲酸二鈉水溶液以及酸性滴定液加入被滴定液中，被滴定液之溫度介於50℃-90℃。
根據本發明一或多個實施方式，滴定終點溶液的pH值為1.0-3.5。
根據本發明一或多個實施方式，在將對苯二甲酸二鈉水溶液以及酸性滴定液加入被滴定液中之前，更包含將一晶種加入被滴定液中。
根據本發明一或多個實施方式，晶種為對苯二甲酸。
根據本發明一或多個實施方式，以對苯二甲酸二鈉的重量為100重量份計，晶種為0.05至0.2重量份。
根據本發明一或多個實施方式，酸性滴定液為稀硫酸水溶液。
根據本發明一或多個實施方式，稀硫酸水溶液的重量百分濃度為10%-50%。
根據本發明一或多個實施方式，對苯二甲酸晶體的中位粒徑Dv50為70-150微米。
100‧‧‧方法
110、120、130‧‧‧步驟
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施方式能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：第1圖繪示根據本發明的某些實施例的製造對苯二甲酸的方法100的流程圖。
第2圖繪示根據本發明實施例1的對苯二甲酸晶體的粒徑分佈圖。
以下揭露提供許多不同實施例，或示例，以建置所提供之標的物的不同特徵。以下敘述之成份和排列方式的特定示例是為了簡化本公開。這些當然僅是做為示例，其目的不在構成限制。舉例而言，元件的尺寸不被揭露之範圍或數值所限制，但可以取決於元件之製程條件與/或所需的特性。
除非內容中有其他清楚的指稱，本文所使用的單數詞包含複數的指稱對象。透過參考「一實施例」這樣特定的指稱，在至少其中之一的本揭露的實施例中，表示一種特定的特徵、結構或特色，因此在各處的「在一實施例」，這樣的片語透過特別的指稱出現時，並不需要參考相同的實施方式，更進一步，在一或多實施方式中，這些特別的特徵、結構、或特色可以依合適的情況相互組合。
本發明提供一種製造對苯二甲酸的方法。請參
考第1圖，其繪示根據本發明的某些實施例的製造對苯二甲酸的方法100的流程圖。
請參考步驟110，提供被滴定液，其中被滴定液為水。此處的「被滴定液為水」指的是被滴定液包含水或是被滴定液實質上由水所組成。換句話說，在某些實施例中，被滴定液可以包含水以外的成份。
在一些實施例中，可以將晶種加入被滴定液中。藉由加入結構規則的晶體，溶液裡的分子不需要太依賴隨機流動，即可容易地進行交互作用。在溶液中，溶質結晶產生出晶格的相變化被稱為成核。換句話說，加入晶種的效果就是縮短了結晶過程中的成核時間。因此，加入晶種可以使後續步驟更容易形成對苯二甲酸晶體，且形成的對苯二甲酸晶體的粒徑也會較大。在一些實施例中，此晶種可以為對苯二甲酸。換句話說，可以藉由加入少許商用對苯二甲酸，使得整體製程速度加快，生成的對苯二甲酸晶體品質更佳。
接著請參考步驟120，將對苯二甲酸二鈉水溶液以及酸性滴定液加入被滴定液中，以形成對苯二甲酸晶體及滴定終點溶液。值得注意的是，在此步驟中，對苯二甲酸二鈉水溶液及酸性滴定液係同時分別加入被滴定液中。在一些實施例中，係使用兩台蠕動幫浦將對苯二甲酸二鈉水溶液及酸性滴定液分別注入被滴定液中。詳細而言，本發明係採用雙柱滴定法。
在一些實施例中，對苯二甲酸二鈉水溶液包含純水以及對苯二甲酸二鈉。在某些實施例中，對苯二甲酸二
鈉水溶液的重量百分率為2wt%-10wt%，例如3wt%、5wt%、7wt%或9wt%。
在一些實施例中，在對苯二甲酸二鈉水溶液以及酸性滴定液加入被滴定液的過程中，被滴定液的pH值維持在1.0-3.5，例如1.5、2.0、2.5或3.0。在一些實施例中，可以先將酸性滴定液加入被滴定液中，待被滴定液的pH值為1.0-3.5時，再將對苯二甲酸二鈉水溶液以及酸性滴定液加入被滴定液中，同時調控被滴定液的pH值為1.0-3.5。本發明藉由控制被滴定液的pH值在上述範圍，以形成品質較佳的對苯二甲酸晶體，例如粒徑較大的對苯二甲酸晶體。由於本發明使用雙柱滴定法，因此可以更精確的控制被滴定液的pH值。在某些實施例中，滴定終點溶液的pH值為1.0-3.5，例如1.5、2.0、2.5或3.0。需了解的是，此處的滴定終點指的是將反應物(對苯二甲酸二鈉)反應完的狀況。若在滴定過程中，被滴定液的pH值低於1.0或高於3.5，或滴定終點溶液的pH值低於1.0或高於3.5，則生成的對苯二甲酸晶體的純度較低。
本發明的對苯二甲酸二鈉水溶液(鹼性)以及酸性滴定液(酸性)的流速及濃度需要互相搭配，以使被滴定液的pH值維持在特定範圍。舉例來說，對苯二甲酸二鈉水溶液的流速為每分鐘5-10毫升，例如每分鐘6毫升、7毫升、8毫升或9毫升。酸性滴定液的流速為每分鐘1-5毫升，例如每分鐘2毫升、3毫升或4毫升。上述的流速僅為例示性的，根據對苯二甲酸二鈉水溶液及酸性滴定液的使用量以及酸
性滴定液的種類而有不同。在大規模量產時，對苯二甲酸二鈉水溶液及酸性滴定液的流速可達每分鐘數公升。在一些實施例中，上述的滴定完成時間為約1-8小時，例如2小時、3小時、4小時、5小時、6小時或7小時。若滴定完成時間小於1小時，則形成的對苯二甲酸晶體的粒徑較小。若滴定完成時間大於8小時，則使得整體製程的時間過長，影響生產效率。
值得注意的是，若滴定過程中，被滴定液的pH值超出上述的範圍，例如大於3.5或低於1.0，則形成的對苯二甲酸晶體的粒徑較小。
此外，在一些實施例中，可以在50℃-90℃下將對苯二甲酸二鈉水溶液以及酸性滴定液加入被滴定液，例如60℃、70℃或80℃。在一些實施例中，將對苯二甲酸二鈉水溶液以及酸性滴定液加入被滴定液時，被滴定液的溫度為50℃-90℃，例如60℃、70℃或80℃。藉由控制滴定的溫度在上述範圍，亦可以使形成的對苯二甲酸晶體品質更佳，例如粒徑較大的對苯二甲酸晶體。
在一些實施例中，酸性滴定液可以為稀硫酸水溶液。在某些實施例中，此稀硫酸水溶液的重量百分濃度可以為10%-50%，例如20%、30%或40%。
請參考步驟130，分離對苯二甲酸晶體與滴定終點溶液。由於對苯二甲酸晶體難溶於滴定終點溶液，因此可以使用任何固液分離的方法。在一些實施例中，可以使用重力過濾或減壓過濾(即利用重力或減壓方式輔助進行過
濾)。
在一些實施例中，對苯二甲酸晶體的中位粒徑Dv50為70-200微米。在一些實施例中，對苯二甲酸晶體的中位粒徑Dv50大於70微米，例如75微米、80微米、85微米或90微米。如前述，一般來說，工業上使用的對苯二甲酸晶體的粒徑需要大於30微米，才能有較好的加工品質。因此，本發明形成的對苯二甲酸晶體可以直接用於後續的加工應用，不需要額外的再結晶等步驟。在一些實施例中，對苯二甲酸晶體的中位粒徑Dv50小於150微米，例如140微米、130微米、120微米、110微米或100微米。
以下例示性描述本發明的一些實施例及比較例。需了解的是，以下的實施例係例示性的，因此並不意欲限制本發明的實施方式。
實施例1
將50克對苯二甲酸二鈉(Alfa AesarTM,99+%)加入1000克純水中，以形成對苯二甲酸二鈉水溶液。另外，配製60克的40%稀硫酸溶液，並準備800克的純水作為被滴定液。之後，在上述純水(被滴定液)中加入0.05克對苯二甲酸，並在50℃-90℃下使用攪拌機緩慢攪拌。將對苯二甲酸二鈉水溶液以及稀硫酸溶液滴入被滴定液中，並以蠕動幫浦控制對苯二甲酸二鈉水溶液以及稀硫酸溶液的滴定流速。對苯二甲酸二鈉水溶液的流速為每分鐘8毫升，稀硫酸的流速為每分鐘1.5-3.5毫升，使得被滴定液的pH值維持在1.0-3.5。在滴定期間，對苯二甲酸緩慢析出。滴定
終點係為對苯二甲酸二鈉水溶液用完的時候。之後，以抽氣過濾的方式分離對苯二甲酸與被滴定液，並使用雷射粒徑分析儀量測粒徑。
比較例1
將50克對苯二甲酸二鈉(Alfa AesarTM,99+%)以及0.05克對苯二甲酸加入1000克純水中，以形成對苯二甲酸二鈉水溶液。另外，配製60克的40%稀硫酸溶液。之後，在60℃下使用攪拌機緩慢攪拌對苯二甲酸二鈉水溶液(被滴定液)。將稀硫酸溶液滴入被滴定液中，並以蠕動幫浦控制稀硫酸溶液的滴定流速。稀硫酸的流速為每分鐘0.3毫升。在滴定期間，對苯二甲酸緩慢析出。當被滴定液的pH值為1.0-3.5時，即達到滴定終點。之後，以抽氣過濾的方式分離對苯二甲酸與被滴定液，並使用雷射粒徑分析儀量測粒徑。
以下表1為上述實施例1及比較例1生成的對苯二甲酸晶體的Dv10、Dv50、Dv90以及過濾完成時間，其中Dv10代表10%的對苯二甲酸晶體之直徑小於或等於此值，Dv50代表50%的對苯二甲酸晶體之直徑小於或等於此值，Dv90代表90%的對苯二甲酸晶體之直徑小於或等於此值。
從表1可以發現，實施例1的中位粒徑Dv50為75.5微米，遠大於比較例1的中位粒徑Dv50，顯示本發明的方法確實可以獲得粒徑較大的對苯二甲酸晶體。再者，由Dv10、Dv50及Dv90可以了解實施例1的粒徑分佈較為集中，而比較例1的粒徑分佈較為分散。在後續的應用上，粒徑分佈過廣會導致加工上的困難。因此，本發明的方法形成的對苯二甲酸晶體有利於後續的加工。
此外，實施例1的過濾完成時間僅須比較例1的過濾完成時間的一半。由於比較例1形成的對苯二甲酸晶體的粒徑較小，導致過濾時生成的濾餅密度較高，因而影響了過濾完成時間。相較於比較例1，使用本發明的方法可以使粒徑提昇將近兩倍，在同樣過濾量下，過濾時間縮短約52%。
值得注意的是，實施例1在滴定過程中pH值維持在1.0-3.5。然而，比較例1的被滴定液係為對苯二甲酸二鈉水溶液，因此初始為偏鹼性(例如pH值為約8)，隨著酸性滴定液滴入，pH值下降至1.0-3.5，達到滴定終點。從實施例1與比較例1之間可以了解，滴定過程中的pH值對於對苯二甲酸晶體的粒徑有一定程度的影響。
請參考第2圖，其繪示根據本發明實施例1的對苯二甲酸晶體的粒徑分佈圖。在第2圖中，曲線為累積百分比，對應左側的縱軸。長條圖為各粒徑的百分比，對應右側的縱軸。從第2圖可以發現，本發明的對苯二甲酸晶體的粒徑分佈類似於高斯分佈，有利於後續加工。此外，實施例1
的對苯二甲酸晶體有將近40%的粒徑大於100微米，大幅增加對苯二甲酸晶體的可用性。
本發明提供的製造對苯二甲酸的方法，可以大幅提昇形成的對苯二甲酸晶體的粒徑，使得製作出來的對苯二甲酸晶體可以直接用於後續加工。值得注意的是，本發明採用雙柱滴定法，將對苯二甲酸二鈉溶液及酸性滴定液分別加入被滴定液中，因此可以精確的控制滴定過程的被滴定液的pH值。由於滴定過程的pH值維持在特定範圍，因此形成的對苯二甲酸晶體的中位粒徑可以大於75微米。
雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技術者，在不脫離本揭露之精神與範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧方法
110、120、130‧‧‧步驟
Claims (9)
- 一種製造對苯二甲酸的方法，包含：提供一被滴定液，該被滴定液為水；將對苯二甲酸二鈉水溶液以及一酸性滴定液加入該被滴定液中，以形成對苯二甲酸晶體及一滴定終點溶液，其中在將該對苯二甲酸二鈉水溶液以及該酸性滴定液加入該被滴定液中的過程中，該被滴定液的pH值為1.0-3.5；以及分離該對苯二甲酸晶體與該滴定終點溶液。
- 如請求項1所述之製造對苯二甲酸的方法，其中將該對苯二甲酸二鈉水溶液以及該酸性滴定液加入該被滴定液中，該被滴定液之溫度為50℃-90℃。
- 如請求項1所述之製造對苯二甲酸的方法，其中該滴定終點溶液的pH值為1.0-3.5。
- 如請求項1所述之製造對苯二甲酸的方法，在將該對苯二甲酸二鈉水溶液以及該酸性滴定液加入該被滴定液中之前，更包含將一晶種加入該被滴定液中。
- 如請求項4所述之製造對苯二甲酸的方法，其中該晶種為對苯二甲酸。
- 如請求項4所述之製造對苯二甲酸的方 法，其中以該對苯二甲酸二鈉水溶液的對苯二甲酸二鈉的重量為100重量份計，該晶種為0.05至0.2重量份。
- 如請求項1所述之製造對苯二甲酸的方法，其中該酸性滴定液為稀硫酸水溶液。
- 如請求項7所述之製造對苯二甲酸的方法，其中該稀硫酸水溶液的重量百分濃度為10%-50%。
- 如請求項1所述之製造對苯二甲酸的方法，其中該對苯二甲酸晶體的中位粒徑Dv50為70-150微米。
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