DD229415A1

DD229415A1 - Verfahren zum herstellen von polyethylenterephthalat

Info

Publication number: DD229415A1
Application number: DD26996684A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Heidrich; Horst Kuehnel; Guenter Herrbach; Werner Klatt; Henning Krueger
Original assignee: Guben Chemiefaserwerk
Priority date: 1984-11-28
Filing date: 1984-11-28
Publication date: 1985-11-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Polyethylenterephthalat aus Terephthalsaeure und Ethylenglykol. Das Ziel der Erfindung ist die Verbesserung des Verweilzeitverhaltens des Ruehrkesselreaktors und gleichzeitig eine Leistungserhoehung der Gesamtanlage. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, bei dem die Terephthalsaeure-Ethylenglykol-Suspension derart in die erste Veresterungsstufe eingebracht wird, dass Gassenbildung in der Reaktionsmasse ausgeschlossen ist. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe durch ein Verfahren geloest, bei dem die pumpfaehige Terephthalsaeure-Ethylenglykol-Suspension unmittelbar vor Eintritt in den Veresterungsreaktor mit soviel Ethylenglykol versetzt wird, bis ein Molverhaeltnis zwischen 1:2 und 1:3 erreicht ist und in dieser Form mittels einer Verteilereinrichtung auf die Oberflaeche der Reaktionsmasse verteilt wird. Die Anwendung der Erfindung erfolgt im Veresterungsprozess des Polyesterseidenherstellers.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zum Herateilen von Polyethylenterephthalat

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herateilung von Polyethylenterephthalat durch Veresterung von Terephthalaäure und Ethylenglykol im kontinuierlich arbeitenden Rlihrkeaael und nachfolgende Polykondensation dea erhaltenen Veresterungsproduktes.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der DD 113558 wird ein Verfahren zum Herstellen von Polyethylenterephthalat beschrieben, bei dem in einem Mischer unter Zugabe eines Polykondensationskatalyaatora eine pumpfähige Suspension aus Terephthalsäure und Ethylenglykol im Molverhältnis 1:1,4 hergestellt und diese Suspension kalt in den ersten von zwei aufeinanderfolgenden kontinuierlich arbeitenden Reaktoren eingespeist wird, in denen die Veresterung zu einem Qligomerengeaiisch erfolgt· Die im wesentlichen aus Wasser und Ethylenglykol bestehenden Brüden beider Reaktoren werden einer De-

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stillationskolonne zugeführt und in die Hauptbestandteile Wasser und Ethylenglykol getrennt. Das Ethylenglykol aus dem Sumpf der Kolonne wird teilweise dem Mischer und teilweise dem ersten Veresterungsreaktor zugeführt zum Gewährleisten des bei den vorhandenen Reaktionsbedingungen erforderlichen Molverhältnisses von 1:2,5 von !Terephthalsäure zu Ethylenglykol.

Von Nachteil bei diesem Verfahren ist, daß sich die Suspension aus Terephthalsäure und Ethylenglykol nur in einem engen Bereich des Molverhältnisses pumpfähig herstellen läßt. Zu steife Paste läßt sich sehr schlecht fördern und führt zu Verstopfungen der Rohrleitung. -Bei dünner Suspension besitzen die Förderpumpen eine sehr hohe Lässigkeit, außerdem besteht die Gefahr, daß die Suspension beim Fördern in ihre Bestandteile Terephthalsäure und Ethylenglykol zerfällt. Das Ergebnis sind Klumpenbildung und Förderstörungen. Zum Gewährleisten des zur Reaktion erforderlichen Molverhältnisses muß deshalb Ethylenglykol in den Veresterung sreaktor nachgespeist werden.

Ein weiterer Uachteil des Verfahrens liegt darin, daß die Paste beim Eintragen in den Veresterungsreaktor als kompakter Strahl in die Reaktionsmasse eintaucht. Durch den großen Dichteunterschied zwischen der schaumigen Reaktionsmasse und der kalten Suspension löst sich der Strahl im Reaktionsprodukt nur ungenügend auf. Teile der Suspension erreichen kompakt den Boden des Reaktors und die darin enthaltene Terephthalsäure kann ungelöst den Reaktor verlassen. Damit werden die nachfolgenden Reaktoren höher belastet. Bei ungünstiger Reaktionsführung kann ungelöste Terephthalsäure bis zum Polykondensationsteil gelangen und die Qualität des Endproduktes entscheidend beeinflussen.

Desweiterea ist nach der DE 1795215 ein Verfahren zur Direktveresterung von Terephthalsäure und Glykol bekannt, bei dem ein kalter Schlamm der Ausgangsstoffe unter die Oberfläche des niedermolekularen Polyesterreaktionsproduktes des ersten Veresterungsreaktors eingeleitet wird« Von Nachteil bei diesem Verfahren ist, daß die Konvektion des reagierenden Produktes nicht ausreicht, den Schlamm in genügender Feinheit aufzulösen· In beiden Verfahren werden energieintensive Rührer eingesetzt, die durch zusätzliches kräftiges Scheren den Schlamm der Ausgangsstoffe im Reaktionsprodukt verteilen, um ein Absetzen der Terephthalsäure zu verhindern.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Verbesserung des Verweilzeitverhaltens der Schmelze im Rührkesselreaktor bei gleichzeitiger Leistungserhöhung der Gesamtanlage.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, mit dessen Hilfe die Suspension von Terephthalsäure und Ethylenglykol derart in die erste Veresterungsstufe eingetragen wird, daß die Suspension gleichmäßig auf die Oberfläche der Reaktionsmasse verteilt wird und nicht unter Gassenbildung zum Reaktorboden durchbrechen kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Förderleitung für die Suspension aus Terephthal-

säure und Ethylenglvkol im Reaktor in einer Verteilereinrichtung endet. Als Verteiler können je nach gewünschter Verteilungsform handelsübliche herkömmliche Bauteile wie Vollkegeldüaen, Hohlkegeldüsen, Lochblende, perforierte Rohre u. ä. verwendet werden·

Überraschend wurde gefunden, daß durch Zugabe von heißem Ethylenglykol zur Suspension kurz vor der Verteilereinrichtung eine wesentliche Verbesserung der Verteilerwirkung und daait auch des Verweilzeitverhaltens der Reaktionsmasse iss Vereaterungareaktor erreicht werden kann.

Terephthalsäure aad Bthylenglykol werden unter Zugabe eines Polykondensationskatalysators in einem Mischer zu einer pumpfähigen- Suspension vorzugsweise im Molverhältnis 1:1,2 bx3 1:1,7 intensiv gemischt· Die Suspension wird kontinuierlich dem ersten Reaktor einer zweistufigen Veresterungsanlage zugespeist· Hier erfolgt die Veresterung bei einer Temperatur von 250 bis 260 ⁰C und einem Druck von 0,1 bis 0,3 MPa (Ü) bis zu einem Umsatz von 90 bis 95 %. In der zweiten Stufe wird die Reaktionsmasse bei 255 bis 265 ⁰C und atmosphärischem Druck bis zum Umsatz von 97 bis 99 % nachvereatert. Die Reaktionsbrüden beider Reaktoren, hauptsächlich bestehend aus Ethylenglykol und Wasserdampf, werden einer Rektifikationskolonne zugeleitet· Hier erfolgt das Trennen in Ethylenglykol und Wasser. Das im Sumpf der Kolonne anfallende Ethylenglykol wird mit Sumpftemperatur der Suspension aus Terephthalsäure und Ethylenglykol in einer solchen Menge zugegeben, daß in der Suspension und der ersten Veresterungaatufe ein wirksames Molverhältnis.'von 1:2,5 von Terephthalsäure zu Ethylenglykol entsteht. Die Vereinigung der beiden Stoffströme erfolgt unmittelbar vor der ersten Veresterungsstufe am

Zulauf zu der Verteilereinrichtung. Ein Zerfallen der Suspension in ihre Grundstoffe ist damit nioht mehr möglich. Als Mischvorrichtung können beispielsweise statische Mischer bekannter Bauart oder andere geeignete Rohrmischer eingesetzt werden. Unmittelbar nach der Vereinigung wird die Suspension Über die Verteilereinrichtung in den ersten Veresterungsreaktor eingetragen und auf die Oberfläche der Reaktionsmasse gleichmäßig verteilt.

Gegenüber bekannten Verfahren weist die erfindungsgemäße O^! Lösung folgende technisch-ökonomischen Vorteile auf: Die Suspension wird sofort über die Oberfläche in die Reaktionsmasse eingemischt· Gassenbildung und Durchschlagen der kalten Paste zum Reaktorboden ist ausgeschlossen. Der Wärmeinhalt des Sumpfglykols der Rektifikationskolonne wird zum Vorwärmen der kalten Suspension genutzt. Damit wird die Aufheizzeit im Reaktor kurzer und die Veresterunga· reaktion setzt bei der frisch eingespeisten Suspension eher ein·

Der Anteil ungelöster Terephthalsäure im Ausgangsprodukt der ersten Veresterungsstufe wird stark reduziert, damit steigt die Kapazität der zweiten Veresterungsstufe. Die Beeinflussung der Qualität des Endproduktes durch ungelöste Terephthalsäure wird auf ein Minimum reduziert. Dem ersten Veresterungsreaktor wird zur Reaktion ein Ausgangsprodukt in der erforderlichen Zusammensetzung vorgelegt· Ein zusätzliches Mischen im Reaktor ist nicht erforderlich.

Die Suspension aus Terephthalsäure und Ethylengiykol kann im Mischer in einer pumpfähigen stabilen Zusammensetzung hergestellt werden.

Die Erfindung ist kostengünstig mit einfachen technischen Mitteln zu realisieren.

- 6 Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel nachstehend näher erläutert werden. Pig. 1 zeigt ein Schema des erfind ungsgemäßen "Verfahrens.

I650 kg/h Terephthalsäure und 863 kg/h Ethylenglykol, entsprechend einem Molverhältnis 1:1,4, werden unter Zugabe des Polykondensationskatalysators und eines Mattierungsmittels im Mischer 1 kontinuierlich zu einer pumpfähigen stabilen Suspension vermischt. Die Pumpe 2 drückt die Suspension über die Mischvorrichtung 3 und die Verteilereinrichtung 4 in den ersten Veresterungsreaktor 5. Als Verteilereinrichtung wurde eine Hohlkegeldüse eingesetzt, die die Suspension im Hohlkreis auf die Oberfläche des Reaktorinhaltes verteilt. Die Suspension wird sofort gleichmäßig untergemischt. Im Reaktor 5 erfolgt bei 259 ⁰C und einem Druck von 0,2 MPa (Ü) die Veresterung bis zu einem Umsatz von 94 %· Das Produkt wird weiterverestert im Reaktor 6 bei einer Temperatur von 265 ⁰C und atmosphärischem Druck bis zu einem Umsatz von 98 %» Die Brüden aus den Reaktoren 5 und 6 werden in der Rektifikationskolonne 7 getrennt. Das im Sumpf der Kolonne anfallende Ethylenglykol wird mittels Pumpe 8 wieder dem Anfang des Prozesses zugeführt. Dabei werden 678 kg/h Ethylenglykol zu der in die Mischvorrichtung 3 eingebrachten Suspension zugemischt, wobei ein wirksames Molverhältnis von 1:2,5 von Terephthalsäure zu Ethylenglykol in der Suspension entsteht, wobei in der Suspension eine Temperatur von 50 ⁰C erzielt wird. Diese Menge Ethylenglykol ist auch notwendig zum Einstellen des im Reaktor 5 erforderlichen wirksamen Molverhältnisses von 1:2,5 von Terephthalsäure zu Ethylenglykol. Das überschüssige Ethylenglykol aus dem Sumpf der Kolonne wird

über einen Zwischenbehälter 9 dem Mischer 1 zugeführt. Im Ausgangsprodukt von Reaktor 5 konnte keine ungelöste Terephthalsäure festgestellt werden· Im Reaktor 6 konnte im Vergleich zur Fahrweise ohne Verteilereinrichtung die Verweilzeit um 10 % gesenkt werden.

Das Veresterungsprodukt aus Reaktor 6 wurde in weiteren, vier Reaktionsstufen, bei sinkendem Druck und steigender Temperatur zu einem Polyethylenterephthalat mit einer spezifischen Viskosität von 850 (gemessen in einer Lösung von Phenol/Tetrachlorethan im Verhältnis 3:2 bei 25 ⁰C) weiterverarbeitet. Die aus diesem Material hergestellte Polyesterseide zeigte sehr gute Verarbeitungseigenschaften·

Claims

-B-Erfindungsanspruch

Verfahren zum Herstellen von Polyethylenterephthalat durch Veresterung von Terephthalsäure und Ethylenglykol in einem Medium des niedermolekularen Glykolesters der Terephthalsäure, wobei die Reaktionskomponenten in Form einer pumpfähigen Suspension der Veresterung zugeführt werden und anschließende Vor- und Polykondensation des Reaktionsgemisches gekennzeichnet dadurch, daß die pusapfähige Suspension, in welcher Terephthalsäure und Ethylenglykol ia Molverhältnis 1:2,5 vorliegen, vor Eintritt in das Reaktionsmedium mit einer solohen Menge Ethylenglykol versetzt wird, bis ein wirksames Molverhältnis zwischen Terephthalsäure und Ethylenglykol von 1:2,5 erreicht ist und diese Suspension dann mittels einer Verteilereinrichtung auf die Oberfläche der Reaktionsmasse gleichmäßig verteilt wird.

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