DD224041A1 - Verfahren zur aufarbeitung von reaktionsnebenprodukten bei der polyesterherstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von Reaktionsnebenprodukten bei der Polyesterherstellung. Ziel und Aufgabe ist es, die mit den Vorpoly- und Polykondensationsbrueden anfallenden Feststoffe und Alkandiole durch Destillation zurueckzugewinnen und dabei unter Beibehaltung der Qualitaet den energetischen und materialoekonomischen Aufwand zu senken sowie lange Reinigungszyklen der Bruedensysteme zu gewaehrleisten. Die Aufgabe wird derart geloest, dass die in der ersten Vorpolykondensationsstufe gebildeten Brueden dampffoermig in die Destillationsstufe geleitet werden, ohne dass zwischen der Vorpolykondensationsstufe und Destillationsstufe ein wesentliches Druckgefaelle besteht und dass die in den anderen Vorpoly- und Polykondensationsstufen anfallenden Brueden nach ihrer Kondensation in fluessiger Form ebenfalls in die Destillationsstufe geleitet und gemeinsam mit den dampffoermigen Brueden aus der ersten Vorpolykondensationsstufe destilliert werden. Dabei betraegt das Mengenverhaeltnis von dampffoermig zu fluessig in die Destillationsstufe eingeleiteter Brueden maximal 5:1.

Description

pestillationsstufe eingeleiteten Teilströme maximal 5: !,vorzugsweise 2:1 bis 4:1. In der Destillationsstufe erfolgt unter Vakuum, dessen Höhe vom erforderlichen Druck in der ersten Vorpolyfcondensationsstufe abhängig ist, eine Trennung derVorpoly- und Polykondensationsbr.üden. Die destillative Aufarbeitung erfolgt in Wasser und leichtsiedende Bestandteile, die den Kopf der Destillationsstufe gemeinsam dampfförmig verlassen und in mit Feststoff angereichertem flüssigen Alkandiol, das sich im Sumpf der Destillationsstufe sammelt. Der Wärmeinhalt des Kopfproduktes wird dazu genutzt, die aus den anderen Vorpoly- und Polykondensationsstufen stammenden kondensierten Brüden vor Eintritt in die Destillationsstufe vorzuwärmen.

Durch die gemeinsame Destillation von dampfförmigen und flüssigen Brüden wird ein günstiger Stoff-und Wärmeaustausch und ein guter Trenneffekt bei der Destillation gewährleistet.

Das Sumpfprodukt, in dem die Feststoffe in gelöster Form vorliegen, wird an geeigneter Stelle wieder in den Produktionsprozeß

zurückgeführt. . " ·

Ausführungsbeispiel

Bei der kontinuierlichen Herstellung von 100kg/h Polyäthylenterephthalat aus Terephthalsäure und Äthyjenglykol gelangte das Veresterungsprodukt in die 3stufige Vorpolykondensation und anschließend in die Polykondensationsstufe. Der erste Vorpolykondensationsreaktor war über die Brüdenieitung mit einer Destillationskolonne direkt verbunden. Mit Hilfe einer Vakuumeinrichtung, die mit der Destillationskolonne in Verbindung stand, wurde im ersten Vorpolykondensationsreaktor ein Druck von 13,3kPa aufrechterhalten. Der Druck in der Destillationskolonne betrug 10,7kPa und war damit nur unwesentlich geringer als der Druck im ersten Vorpolykondensationsreaktor. Die im ersten Vorpolykondensationsreaktor gebildeten Brüden,, die in einer Menge von 7,09kg/h anfielen und eine Zusammensetzung von 77% Äthylenglykol, 20% Wasser und 3% Feststoff besaßen, wurden dampfförmig mit einer Temperatur von 87°C in die Destillationskolonne eingeleitet. Die in den nachfolgenden beiden Vorpolykondensationsreaktoren und dem anschließenden Polykondensationsreaktor bei weiteren Druckabstufungen gebildeten Reaktionsbrüden wurden aus den Reaktoren abgeleitet, kondensiert und gesammelt. Dieses Brüdengemisch, das in einer Menge von 2,56kg/h und einer Zusammensetzung von 92,6% Äthylenglykol, 5,5% Wasser und 1,9% Feststoff vorlag, wurde durch einen Wärmeaustausch mit dem Kopfprodukt der Destillationskolonne von 21⁰C auf 43°C erwärmt. Nach weiterer Wärmezufuhr auf eine Temperatur von 115°C wurden die flüssigen Brüden in die Destillationskolonne des ersten Vorpolykondensationsreaktors eingespeist und zusammen mit den dampfförmig in die Kolonne eingeleiteten Brüden des ersten Vorpolykondensationsreaktors destilliert. Dabei betrug das Verhältnis dampfförmig zu flüssig in die Kolonne eingespeister Brüden 2,77:1. Es wurde ein günstiger Stoff- und Wärmeaustausch und ein guter Trenneffekt bei der Destillation erreicht. Das Ko pfp rod ukt besaß einen Anteil von 0,6% Äthylenglykol. Das Sumpfprodukt, bestehend aus Äthylenglykol mit den gelösten Feststoffen, wurde der Terephthalsäure-Äthylenglykol-Paste wieder zugesetzt. .

Claims (4)

1. -1- 263 032

   Erfindungsansprüche: .

   1. Verfahren zur Aufarbeitung von Reaktionsnebenprodukten bei der Polyesterherstellung, wobei die erste Vorpolykondensationsstufe direkt mit einer Destillationsstufe in Verbindung steht und darüber mittels einer Vakuumeinrichtung evakuiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Vorpolykondensationsstufe gebildeten Brüden dampfförmig mit einer Temperatur, die größer als 70^GC ist, in die Destillationsstufe geleitet werden, ohne daß

   . zwischen der Vorpolykondensationsstufe und Destillationsstufe ein wesentliches Druckgefälle besteht und daß die in den anderen Vorpoly- und Polykondensationsstufen anfallenden Brüden nach ihrer Kondensation in flüssiger Form mit einer Temperatur von 40 bis 170°C ebenfalls in die Destillationsstufe geleitet und gemeinsam mit den dampfförmigen Brüden aus der ersten Vorpolykondensationsstufe destilliert werden, wobei das Mengenverhältnis von dampfförmig zu flüssig in die Destillationsstufe eingeleiteten Brüden maximal 5:1 beträgt.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der flüssig in die Destillationsstufe geleiteten Brüden vorzugsweise größer als 100⁰C ist.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis von dampfförmig zu flüssig in die Destillationsstufe eingeleiteten Brüden vorzugsweise 2:1 bis 4:1 beträgt.
4. 4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in flüssiger Form in die Destillationsstufe eingeführten Brüden zuvor durch den Wärmeinhalt des Kopfproduktes erwärmt werden.

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von Reaktionsnebenprodukten bei der Herstellung von Polyestern aus Dicarbonsäuren oder deren esterbildenden Derivaten und Diolen. Es ist beispielsweise anwendbar bei der Herstellung von Polyäthylenterephthalat aus Terephthalsäure oder Dimethylterephthalat und Äthylenglykol oder bei der Herstellung von Polybutylenterephthalat.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Aus den US-PS 2793235 und US-PS 3376353 ist es bekannt, die in der Vorpoly- und Polykondensation anfallenden kondensierbaren Reaktionsnebenprodukte einer Totalkondensation zu unterwerfen, um sie anschließend einer destillativen Aufarbeitung zu unterziehen, mit dem Ziel des Wiedereinsatzes von destilliertem Alkandiol in den Produktionsprozeß. Nachteilig bei dieser Verfahrensweise sind der relativ hohe technische und vor allem energetische Aufwand sowie die ungenügende Materialökonomie durch die bei diesem Prozeß auftretenden Feststoffverluste.

   In der DE-AS 1128657 wird vorgeschlagen, den Dampfraum des Reaktionsgefäßes mit einer Trennsäule und anschließender Vakuumpumpe zu verbinden, wobei die Stufen der Trennsäule derart beheizt sind, daß sämtliche vom verdampfenden Glykol mitgerissenen monomeren und oligomeren Bestandteile zurückfließen, ohne daß im Sumpf der Kolonne noch flüssiges Glykol festzustellen ist. Diese Verfahrensweise hat den entscheidenden Nachteil, daß sie schwer beherrschbar ist und daß in den Kolonnensumpf und damit in den Kondensationsreaktor flüssiges Glykol zurückfließen kann, was den Polyesterkettenaufbau hemmen und somit einen Kapazitätsverlust bedeuten würde.

   Der gleiche Nachteil gilt auch für den in der DD-PS 153975 beschriebenen Lösungsweg, bei dem unmittelbar über dem Brüdenaustrittsstutzen ein Sprühkondensator mit einer Ableit-, Kondensations- und Umlenkplatte (AKU-Platte)^ installiert ist. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Brüden aus der Vorkondensationsstufe nach deren Totalkondensation direkt wieder in den Produktionsprozeß zurückzuführen.

   Aus der DD-PS 114588 ist ein Verfahren zur Rückgewinnung des Glykols durch destillative Trennung des aus der Veresterungszone ausgetretenen Dampfgemisches bekannt. Hierbei werden die aus der Veresterung stammenden Brüden, die unter einem Druck stehen, der größer oder gleich dem Atmosphärendruck ist, über Druckregelventile in eine beigestellte Destillationskolonne entspannt, bei einem Vakuum von 50 bis 400 Torr einer destillativen Trennung unterzogen und das schwersiedende Flüssigkeitsgemisch, das vorwiegend aus Glykol besteht, wieder in den Produktionsprozeß zurückgeführt. Auf Grund des vorhandenen Druckgefälles zwischen den Veresterungsreaktoren und der Destillationskolonne und der damit vorhandenen voneinander unabhängigen Systeme ist diese Verfahrensweise in der Verfahrensstufe der Veresterung problemlos anwendbar. Für die Verfahrensstufen der Vorpoly- und Polykondensation ist dieser Lösungsweg nicht geeignet, da die in den einzelnen Kondensationsreaktoren anfallenden Brüden mit einem unterschiedlichen Vakuum beaufschlagt sind und zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Vakuums in den einzelnen Reaktoren nicht in die Destillationskolonne entspannt werden können, zumal die Polykondensationsreaktoren zum Teil mit einem niedrigeren Druck beaufschlagt sind als die Destillationskolonne.

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist die Senkung des energetischen und materialökonomischen Aufwandes bei der Herstellung von Polyestern unter Beibehaltung der Qualität sowie der Gewährleistung langer Reinigungszyklen der Brüdensysteme von Polyesteranlagen.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit den Vorpoly- und Polykondensationsbrüden bei der Polyesterherstellung anfallenden Feststoffe und Alkandiole durch Destillation zurückzugewinnen und dabei den energetischen und materialökonomischen Aufwand zu senken.

   Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die erste Vorpolykondensatiansstufe direkt mit einer unter Vakuum befindlichen Destillationsstufe in Verbindung steht und somit das Alkandiol-Wasser-Gemisch ohne Zwischenkondensation rektifiziert wird. Dabei wird das in der ersten Vorpolykondensationsstufe erforderliche Vakuum über eine mit der Destillationsstufe in Verbindung stehenden Vakuumeinrichtung erzeugt, wobei die in der ersten Vorpolykondensationsstufe gebildeten Brüden dampfförmig mit einer Temperatur, die größer als 70°C ist, in die Destillationsstufe geleitet werden/ohne daß zwischen beiden ein wesentliches Druckgefälle besteht. Die in den anderen Vorpoly- und Polykondensationsstufen anfallenden Brüden werden nach ihrer Kondensation in flüssiger Form mit einer Temperatur von 40 bis 170⁰C, vorzugsweise größer als 100⁰C, ebenfalls in die Destillationsstufe geleitet und gemeinsam mit den dampfförmigen Brüden der ersten Vorpolykondensationsstufe destilliert. Dabei beträgt das Mengenverhältnis von dampfförmig zu flüssig der in die