DD247579A3 - Verfahren zur herstellung von polybutylenterephthalat - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Aufbereitung aller bei der Herstellung von Polybutylenterephthalat anfallenden Brueden beschrieben, bei dem die nutzbaren Hauptkomponenten voneinander getrennt und das Butandiol ohne weitere Reinigung in den Prozess zurueckgefuehrt wird. Das neue Verfahren benoetigt keine separate Bruedenaufbereitung und bildet vom apparativen Aufwand und vom Energieverbrauch her ein oekonomisches Optimum. Die Zielstellung wird dadurch erreicht, dass in nur einer Rektifizierkolonne, die dem Syntheseteil zugeordnet ist, alle Bruedenstroeme gemeinsam destilliert und in drei Stoffstroeme, Tetrahydrofuran in Form seines Methanolazeotrops, technisches Methanol und Butandiol, aufgetrennt werden, wobei der Energieverbrauch durch dampffoermiges Einspeisen der Umesterungsbrueden minimiert wird und das Butandiol in einer solchen Qualitaet anfaellt, die die sofortige Rueckfuehrung in den Syntheseprozess gestattet. Anwendungsgebiet sind Syntheseanlagen fuer Polybutylenterephthalat.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Verfahren betrifft die Regenerierung der bei der kontinuierlichen Herstellung von Polybutylenterephthalat aus Dimethylterephthalat und Butandiol durch Umesterung und Polykondensation anfallenden Brüden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der kontinuierlichen Herstellung von Polybutylenterephthalat aus Dimethylterephthalat und Butandiol fallen in jeder Prozeßstufe Brüden an, die aus ökonomischen Gründen aufbereitet werden müssen. So entweichen in der Verfahrensstufe Umesterung Reaktionsmethanolund in den Verfahrensstufen der Polykondensation Butandiol als Brüden, jeweils vermischt mit zahlreichen Produkten von Nebenreaktionen.

In der Regel wird das Butandiol nach entsprechender Reinigung im Prozeß selbst wieder eingesetzt, während das Methanol zu einem verkaufsfähigen Produkt aufbereitet wird.

Für die Reinigung der Brüden sind einige technische Lösungen bekannt, so z.B. die im JA-PS 7512006 beschriebene.

Allen technischen Lösungen gemeinsam ist die Erweiterung der Syntheseanlage für Polybutylenterephthalat um eine Regenerierungsanlage für die Brüden, die infolge ihres apparativen Aufwandes und des erhelblichen Energieverbrauchs das Gesamtverfahren ökonomisch stark belastet.

Es sind auch Lösungsvorschläge bekannt, die versuchen, diesen Nachteil zu verringern.

In der DE-OS 2539249 wird vorgeschlagen, das Butandiol der Polykondensationsbrüden ohne Reinigung wieder als Ausgangsmaterial einzusetzen. Dieses Verfahren kann nicht risikofrei übernommen werden, da durch diese Art der Kreislauffahrweise die Verunreinigungen sich im Reaktionssystem anreichern und Qualität und Ausbeute des Endproduktes herabsetzen.

(Vgl. Kolarov et. al. Plast Massy, 1976, Heft 6, S. 66)

In der DE-OS 2557580 wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das Butandiol aus den Umesterungsbrüden mit einer Destillation abgetrennt und wieder eingesetzt wird. Nachteilig ist, daß in der Umesterung nur ein kleiner Teil des gesamten Brüden-Butandiols anfällt, d. h. die Hauptmenge wird nicht in den Prozeß zurückgeführt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die in den Brüden der Polybutyienterephthalatsynthese enthaltenen Hauptbestandteile mit einem Minimum an Aufwand zu reinigen und das Butandioi komplett in den Syntheseprozeß zurückzuführen. Die Reinigung soll dabei so weit gehen, daß das mit dem rückgeführten Butandiol erzeugte Polybutylenterephthalat keinerlei Qualitätsnachteile aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die bei der Polybutylenterephthalatsynthese anfallenden Brüden ohne separate Aufarbeitungsanlage in ihre Hauptkomponenten zu zerlegen und das dabei erhaltene Butandiol in den Prozeß der Polybutylenterephthalatherstellung zurückzuführen. Die thermische Energie der Brüden soll dabei mit genutzt werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Umesterungs- und die Polykondensationsbrüden einer kontinuierlich arbeitenden, den Umesterungsreaktoren beigestellten Rektifizierkolonne zugeführt und dort in Butandiol sowie leichtersiedende Bestandteile getrennt werden, von denen das Butandiol aus dem Kolonnensumpf in den ersten Umesterungsreaktor zurückläuft. Die Umesterungsbrüden werden der Kolonne gasförmig, die Polykondensationsbrüden flüssig zugeführt. Wie sich herausstellte, können mit Hilfe dieser Kolonne die Brüden in drei Stoffströme zerlegt werden:

1. Wiedereinsetzbares Butandiol

2. Technisches Methanol

3. Tetrahydrofuran in Form seines Methanolazeotrops

Das Butandiol verläßt die Kolonne am Sumpf.

Das Methanol reichert sich in der Untersäule an und kann von dort als dampfförmiger Seitenstrom entnommen werden. Das Tetrahydrofuranazeotrop bildet das Destillat. Wie sich überraschender Weise zeigte, finden sich alle, die Butandiolqualität beeinflussenden Komponenten zusammen mit dem Methanol im Seitenstrom. Hierzu gehören y-Butyrolacton, Hydroxybuten und Methoxybutöxytetrahydrofuran.

Die vorwiegend aus Methanol bestehenden Brüden der Umesterung einer Polybutylenterephthalatanlage werden dampfförmig einer Rektifizierkolonne zugeführt. Die Zulaufstelle liegt bei normaler Brüdenzusammensetzung bei etwa einem Drittel von der gesamten Kolonnenhöhe unterhalb des Kolonnenkopfes. In unmittelbarer Nähe, in der Regel ein bis zwei Böden höher, werden

die verflüssigten Polykondensationsbrüden eingespritzt. In der Kolonne wird je nach der gewünschten Reinheit und den Einlaufzusammensetzungen ein Rücklaufverhältnis zwischen 15 und 50 eingestellt. Am Sumpf wird die Kolonne mittels Umlaufverdampfer beheizt. Bei etwa drei Viertel der Kolonnenhöhe, vom Kopf aus gesehen, bildet sich in der Dampfphase ein tetrahydrofuranfreies Maximum der Methanolkonzentration. An dieser Stelle wird der Seitenstrom entnommen. Das vor allem mit den Polykondensationsbrüden eingespritzte Butandiol passiert die Kolonne von der Einspritzstelle bis zum Sumpf, ohne selbst destilliert zu werden. Es findet aber ein intensiver Stoffaustausch mit den Leichtsiedern der Umesterungsbrüden statt. Dabei wird der Hauptteil der Verunreinigungen aus dem Butandiol ausgetrieben. Als Kopfdruck wählt man zweckmäßiger Weise ein leichtes Vakuum. Bei einem Kopfdruck von 3OkPa erhält man ca. 19O⁰C Sumpftemperatur und damit schonende thermische Bedingungen für das Butandiol. Günstig ist dabei auch, daß zur Beheizung noch Wasserdampf verwendet werden kann. Am Kopf stellen sich ca. 31 °C ein.

Am Kopf dieser Kolonne stellt sich ein annähernd dem Azeotrop Tetrahydrofu ran/Methanol entsprechendes Gemisch mit einem Tetrahydrofu rangehalt von 57 bis60Gew.-%ein. Im Seitenstrom fällttechnisches Methanol mit mindestens 96 Gew.-% Methanol an. Daneben sind darin enthalten Wasser und die aus dem Butandiol ausgewaschenen Spurenkomponenten wie V-BUtYrOIaCtOn, Hydroxybuten und Methoxybutoxytetrahydrofuran. Der in den Ausgangsbrüden vor allem störende Tetrahydrofurangehalt des Methanols ist von ca. 4Gew.-% je nach Fahrweise stark reduziert, beispielsweise bei einem Rücklaufverhältnis von 20 auf 0,2Gew.-%, bei einem Rücklaufverhältnis von 35 auf 0,003 Gew.-%. Am Sumpf fällt Butandiol mit einer Reinheit von mehr als 99,5Gew.-%an, das direkt in die Umesterung zurückgeführt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß es ohne separate Aufbereitungsanlage die Isolierung der wesentlichen Brüdenkomponenten gestattet und energieökonomisch arbeitet. Die Hauptkomponente, das Butandiol, kann ohne selbst destilliert zu werden, dem Prozeß der Polybutylenterephthalatsynthese wieder als vollwertiger Rohstoff zugeführt werden.

Ausführungsbeispiel

Aus einer Polybutylenterephthalatsyntheseanlage gelangen 15,7 kg/h Umesterungsbrüden mit einer Zusammensetzung von 3,6Gew.-% Tetrahydrofuran, 92,4% Methanol, 2,9% Wasser und 1% Butandiol mit einer Temperatur von 180bis200°C dampfförmig in eine nahe der Umesterung aufgestellte Rektifizierkolonne auf deren 8. Boden, vom Kolonnenkopf aus gezählt. Die Kolonne besitzt 25 Austauschböden und arbeitet mit einem Kopfdruck von 3OkPa. Gleichzeitig werden 17,6 kg/h Polykondensationsbrüden mit einer Zusammensetzung von 2,7 Gew.-% Tetrahydrofuran, 16,8% Methanol, 1 % Wasser und 79,5% Butandiol sowie Spuren von γ-Butyrolacton, Hydroxybuten und Methoxybutoxytetrahydrofuran auf dem 7. Boden eingespritzt. Die Kolonne arbeitet mit einem Rücklaufverhältnis von 29. Als Kopf produkt werden 1,7 kg/h mit einer Zusammensetzung von 60Gew.-% Tetrahydrofuran und 40% Methanol abgezogen. Aus der Dampfphase des 20. Bodens wird ein Seitenstrom von 17,5kg/h mit einer Zusammensetzung von 0,01 Gew.-% Tetrahydrofuran, 96,5% Methanol, 3,44% Wasser, 0,05% Butandiol sowie Spuren von γ-Butyrolacton, Hydroxybuten und Methoxybutoxytetrahydrofuran entnommen. Als Sumpf produkt erhält man 14,1 kg/h Butandiol mit einer Reinheit von 99,8 Gew.-%, das der Umesterung wieder zugeführt wird. Die Kopftemperatur der Kolonne beträgt 31⁰C und die Sumpftemperatur 19O⁰C.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zur Aufbereitung der Brüden der Polybutylenterephthalatsynthese aus Butandiol und Dimethylterephthalat sowie zur Rückführung des hierin enthaltenen Butandiols in die Synthese, gekennzeichnet dadurch, daß die Umesterungs- und die Polykondensationsbrüden einer kontinuierlich arbeitenden Kolonne zugeführt werden und dort in Methanol, das Tetrahydrofuran/Methanol-Azeotrop und Butandiol, welches aus dem Kolonnensumpf in den Umesterungsreaktor zurückläuft, getrennt werden.
2. 2. Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Umesterungsbrüden dampfförmig und die Polykondensationsbrüden flüssig der Kolonne zugeführt werden.
3. 3. Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß man zur Produktschonung diese Kolonne bei leichtem Vakuum betreibt.