CH684697A5

CH684697A5 - A method of continuously crystallizing and polycondensing polyester material.

Info

Publication number: CH684697A5
Application number: CH17993A
Authority: CH
Inventors: Arthur Dr Ruf; Edwin Boller; Martin Mueller
Original assignee: Buehler Ag
Priority date: 1993-01-21
Filing date: 1993-01-21
Publication date: 1994-11-30
Also published as: WO1994017122A1

Description

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CH 684 697 A5 CH 684 697 A5

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Kristallisieren und Polykondensieren von Polyestermaterial nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a method for the continuous crystallization and polycondensation of polyester material according to the preamble of patent claim 1.

Es ist hinlänglich bekannt, Polyester-, bzw. Polyamidmaterial in zwei Verfahrensabschnitten kontinuierlich zu kristallisieren und nachfolgend in fester Phase zu polykondensieren. In einem stationären Betrieb erfolgt zunächst eine ein- und/oder zweistufige Kristallisation bei Temperaturen von 120°C bis 190°C und Verweilzeiten von bis zu mehreren Stunden. Zur Vermeidung von Verklebungen lehrt die EP-A 379 684 als besonders vorteilhafte Anordnung die Führung des Materials durch hintereinander geschaltete Wirbelbetten. Das einen weitgehend einheitlichen Kristallinitätsgrad aufweisende Material wird anschliessend in einem Vorerhitzer erhitzt, getrocknet und teilweise poiymerisiert, wobei die erforderliche Temperatur oberhalb der Oxi-dationstemperatur des Materials liegt. Von daher findet dieser Vorgang in einer Schutzgasatmosphäre statt. Das vorkristallisierte Material muss vor dem Eintritt in den Reaktor auf ca. 200°C bis 225°C im Kern erhitzt und getrocknet werden. Die Verweilzeit im Reaktor beträgt wiederum mehrere Stunden. Hierbei werden Oberflächentemperaturen bis ca. 230°C erreicht, was bereits oberhalb des Schmelzpunktes liegt, vgl. z.B. EP-B 85 643. Dies wiederum führt, neben Klebrigkeitserscheinungen und Agglomeration zu thermooxidativen Schädigungen des Materials bei der thermischen Festphasenbehandlung. It is well known to continuously crystallize polyester or polyamide material in two process stages and subsequently to polycondense in the solid phase. In a stationary operation, there is first a one and / or two-stage crystallization at temperatures from 120 ° C to 190 ° C and residence times of up to several hours. To avoid sticking, EP-A 379 684 teaches, as a particularly advantageous arrangement, the guiding of the material through fluidized beds connected in series. The material, which has a largely uniform degree of crystallinity, is then heated in a preheater, dried and partially polymerized, the required temperature being above the oxidation temperature of the material. Therefore, this process takes place in a protective gas atmosphere. The pre-crystallized material must be heated to about 200 ° C to 225 ° C in the core and dried before entering the reactor. The residence time in the reactor is again several hours. Surface temperatures of up to approx. 230 ° C are reached, which is already above the melting point, cf. e.g. EP-B 85 643. This in turn leads, in addition to stickiness and agglomeration, to thermooxidative damage to the material during thermal solid phase treatment.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile des Standes der Technik ein Verfahren zum kontinuierlichen Kristallisieren und Polykondensieren von Polyestermaterial so auszubilden, dass Verklebungen des Polyestermaterials infolge exothermer Abläufe vermieden werden. The invention is therefore based on the object, while avoiding the disadvantages of the prior art, to design a process for the continuous crystallization and polycondensation of polyester material in such a way that sticking of the polyester material as a result of exothermic processes is avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in einer an sich bekannten Verfahrensführung, wie sie z.B. in der EP-A 379 684 offenbart wird, nach dem Austritt des Materials aus dem Vorerhitzer und vor dem Eintritt in den Reaktor das Material einer Zwischenkühlung unterworfen wird. Bei einer solchen Verfahrensführung mit stationärem Gleichgewicht wird das Material im Vorerhitzer von einer Ausgangstemperatur von beispielsweise 120—190°C auf ca. 220°C im heissen Gasstrom erhitzt und in einer ca. dreistündigen Verweildauer vollständig durchgewärmt. Hierbei wird ein Kristallinitätsgrad von ca. 50% erreicht. Beim Übertritt des Materials in den Reaktor und weiterer Durchströmung mit heissem Gas führen bei der bekannten Verfahrensführung exotherme Vorgänge im dichtgepackten Materialstrom zu Verklebungen und oxida-tiven Schädigungen des Materials. Es wurde nun gefunden, dass diese Nachteile durch eine Zwischenkühlung des Materials vermeidbar sind. Die Abkühlung erfolgt, in Abhängigkeit vom verwendeten Polyestermaterial um ca. 5°C gegenüber der erreichten Endtemperatur im Vorerhitzer, um ein Erreichen oder gar Überschreiten einer kritschen According to the invention, this object is achieved in that, in a process procedure known per se, as is e.g. in EP-A 379 684 discloses that the material is subjected to intermediate cooling after the material has left the preheater and before it has entered the reactor. In such a process with steady-state equilibrium, the material is heated in the preheater from an initial temperature of, for example, 120-190 ° C. to approximately 220 ° C. in a hot gas stream and completely warmed up in a period of approximately three hours. A degree of crystallinity of approximately 50% is achieved here. When the material passes into the reactor and hot gas flows through it, in the known process, exothermic processes in the densely packed material flow lead to sticking and oxidative damage to the material. It has now been found that these disadvantages can be avoided by intercooling the material. The cooling takes place, depending on the polyester material used, by approx. 5 ° C compared to the final temperature reached in the preheater in order to reach or even exceed a critical one

Oberflächentemperatur (Beginn des Aufschmelzens) zu verhindern. To prevent surface temperature (start of melting).

Die Verweilzeit im Reaktor beträgt in bekannter Weise 7-15 Stunden. Erreicht wird ein Kristallinitätsgrad von etwa 53%. Anschliessend folgt eine übliche Kühlung des Materials, um die Lagerfähigkeit zu gewährleisten. The residence time in the reactor is 7-15 hours in a known manner. A degree of crystallinity of about 53% is achieved. This is followed by conventional cooling of the material to ensure that it can be stored.

Eine solch einfache Verfahrensweise war aus dem Stand der Technik nicht voraussehbar, wurde doch vielmehr eine eingeschränkte Verfahrensweise und eine mögliche oxidative Schädigung bewusst in Kauf genommen (DE-AS 2 558 730, DE-OS 2 642 102) oder es wurden zusätzliche Verfahrensschritte und Substanzen vorgeschlagen (z.B. US-PS 4 130 551, DE-OS 2 124 203). Such a simple procedure was not foreseeable from the prior art, but rather a restricted procedure and possible oxidative damage were consciously accepted (DE-AS 2 558 730, DE-OS 2 642 102) or additional process steps and substances were used proposed (e.g. US-PS 4 130 551, DE-OS 2 124 203).

Des weiteren ermöglicht die erfindungsgemässe Verfahrensführung eine höhere Anwendungsvarianz und einen erhöhten Durchsatz an Gas und Polyestermaterial. Materialwechsel und Prozessänderung einer SSP-Anlage können wesentlich vereinfacht werden. Furthermore, the procedure according to the invention enables a higher application variance and an increased throughput of gas and polyester material. Material changes and process changes in an SSP system can be significantly simplified.

Neben dem vorgenannten ist in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung auch eine Verfahrensführung mit instationärer Fahrweise möglich. Hierzu erfolgt die Vorerhitzung des Materials in an sich bekannter Weise in wenigen Minuten in einem Gasstrom von hoher Temperatur, wobei jedoch keine totale Durchwärmung eintreten darf. Erreicht wird ein Kristallinitätsgrad von ca. 45%. In addition to the above, in another embodiment of the invention, a process control with an unsteady driving style is possible. For this purpose, the material is preheated in a manner known per se in a few minutes in a gas stream of high temperature, but no total heating may occur. A degree of crystallinity of approx. 45% is achieved.

Die weiterführende Behandlung im Reaktor mit nachfolgender Kühlung lässt wiederum einen Kristallinitätsgrad von ca. 53% erreichen, jedoch bei höherer Exothermie. Further treatment in the reactor with subsequent cooling in turn allows a degree of crystallinity of approx. 53% to be achieved, but with higher exothermicity.

Das erfindungsgemässe Verfahren soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben werden. In einer Anordnung gemäss EP-A 379 684, bestehend aus zwei hintereinander geschalteten Wirbelbetten, wird das Polyestermaterial in einem Fluidisiergasstrom, beispielsweise Luft, erhitzt. Das erste Wirbelbett ist ein sprudelndes Wirbelbett mit Mischcharakteristik, in dem das Material bei einer mittleren Verweildauer von max. 60 Minuten auf 160°C erwärmt wird. Dem folgt als zweites Wirbelbett ein Fliessbett mit Kolbenströmungscharakteristik, mit einer Erwärmung auf ca. 170°C, bei einer Mindestverweildauer von 2-25 Minuten. Damit ist eine störungsfreie und vollständige Kristallisation selbst von klebrigem Material gewährleistet, es wird ein agglomeratfreies Granulat von einheitlichem Kristallisationsgrad erhalten. The method according to the invention will be described in more detail below using an exemplary embodiment. In an arrangement according to EP-A 379 684, consisting of two fluidized beds connected in series, the polyester material is heated in a fluidizing gas stream, for example air. The first fluidized bed is a bubbling fluidized bed with mixed characteristics, in which the material with an average residence time of max. Is heated to 160 ° C for 60 minutes. This is followed by a fluidized bed with piston flow characteristics as the second fluidized bed, with heating to approx. 170 ° C, with a minimum residence time of 2-25 minutes. This ensures trouble-free and complete crystallization, even of sticky material, and agglomerate-free granules with a uniform degree of crystallization are obtained.

Nach dem Kristallisationsvorgang wird das Polyestermaterial in einen Vorerhitzer eines SSP-Reak-tors eingebracht und in einem Zeitraum von ca. drei Stunden auf eine Temperatur von ca. 215°C, max. 230°C mittels eines heissen Inertgasstroms (Stickstoff) erhitzt. Nach dem Passieren der Vorheizzone wird das Polyestermaterial von durchschnittlich erreichten 217°C auf ca. 210°C zwischengekühlt, um eine Überhitzung (Überschreitung des Schmelzpunktes) und oxidative Schädigung des Materials im nachfolgenden Reaktor zu vermeiden. After the crystallization process, the polyester material is introduced into a preheater of an SSP reactor and in a period of about three hours to a temperature of about 215 ° C, max. 230 ° C heated by means of a hot stream of inert gas (nitrogen). After passing through the preheating zone, the polyester material is intercooled from an average of 217 ° C to approx. 210 ° C to avoid overheating (exceeding the melting point) and oxidative damage to the material in the subsequent reactor.

Im Reaktor, beschrieben z.B. in der EP-A 379 684, erfolgt eine Nachkondensation des Materials in fester Phase bei einer Temperatur von weniger als 217°C und einer Verweildauer von 7-10 In the reactor, e.g. in EP-A 379 684, the material is post-condensed in the solid phase at a temperature of less than 217 ° C. and a residence time of 7-10

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Stunden. Nachfolgend wird das fertige Granulat auf eine Temperatur von weniger als 50°C gekühlt, um dessen Lagerfähigkeit zu sichern. Hours. The finished granulate is then cooled to a temperature of less than 50 ° C to ensure its shelf life.

Claims

1. A process for the continuous crystallization and solid-phase polycondensation of polyester material by crystallizing the starting material, subsequent preheating of the pre-crystallized material and polycondensation at 205 ° C to 230 ° C in the solid phase and subsequent cooling, characterized in that the polyester material after passing through the preheater is subjected to intermediate cooling before entering the reactor.

2. The method according to claim 1, characterized in that the intermediate cooling takes place depending on the polyester material to a temperature below a critical surface temperature (start of melting) of the polyester material.

3. Process according to claims 1 and 2, characterized in that the polyester material is cooled relative to the preheater temperature, preferably by at least 5 ° C.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the preheating of the polyester material is carried out by a transient short-term preheating of only a few minutes and at a sufficiently high temperature.

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