DD269296A3

DD269296A3 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von polyalkylenterephthalat

Info

Publication number: DD269296A3
Application number: DD30784287A
Authority: DD
Inventors: Harald Eckhardt; Brigitta Otto; Hartmut Liehr; Knut Wuntke
Original assignee: Engels Chemiefaserwerk Veb
Priority date: 1987-10-12
Filing date: 1987-10-12
Publication date: 1989-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polyalkylenterephthalat. Die Erfindung betrifft die Veresterung von Dicarbonsaeuren und Diolen, vorzugsweise von Terepthalsaeure und Aethylenglykol oder Butylenglykol. Das Verfahren ist in der chemischen Industrie bei der Herstellung von Polyaethylenterephthalat oder Polybutylenterephthalat anwendbar. Durch die erfindungsgemaesse Einstellung der Reaktionsparameter bei der Veresterung von Terephthalsaeure mit Aethylenglykol wird der Wasserabtrieb aus der Veresterungsphase entscheidend beguenstigt, so dass Veresterungsprodukte sowohl mit hohem Umsatzgrad als auch mit hohem mittleren Polykondensationsgrad erhalten werden, die sich mit geringem apparativen, materialoekonomischen und energetischen Aufwand zu Polykondensaten weiterverarbeiten lassen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Veresterung bei der Herstellung von Polyalkylenterephthalat aus Dicarbonsäuren und Diolen, vorzugsweise aus Terephthalsäure und Äthylenglykol oder Butylenglykol. Das Verfahren ist in der chemischen Industrie bei der Herstellung von Polyethylenterephthalat odor Polybutylenterephthalat anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Löc jngen

Bei der Herstellung von Polyestern ist es bekannt, zur Erzielung hoher Veresterungsgrade die Veresterung unter Dn ckabsenkung (DE-OS 2711331, DE-OS 2338824, DE-OS 2414122) und Temperaturanhebung (DD-PS 206558) oder unter Druckanstieg (DE-OS 2403607) durchzuführen.

Während bei der Veresterung untor Druckanstieg Produkte mit hohen Veresterungsgraden erhalten werden, ist der mittlere Polykondensationsgrad nach Abschluß der Veresterung gering, wodurch erhöhte apparative und energetische Aufwendungen in den nachfolgenden Kondensationsstufen notwendig werden.

Die bekannten Verfahrensweisen zur Veresterung unter Druckabsenkung bei gleichzeitiger Temperaturanhebung weisen keine optimalen Verhältnisse auf, die geeignet sind, sowohl Produkte mit hohem Veresterungsgrad als auch hohem mittlerem Polykondonsationsgrad bereits nach der Veresterung zu erhalten.

Diese Zielstellung soll mit einem kombinierten Veresterungs- und Polykondensationsverfahren durch die Steuerung des ungebundenen Alkandiolgehaltes im Veresterungsprodukt erreicht werden (DD-PS 235458).

Zur Opt mierung der Veresterungsreaktion bei der diskontinuierlichen Herstellung von Polyestern wurde vorgeschlagen, die Veresterung unter grudueller Temperatureinwirkung in Abhängigkeit des Veresterungsgrades durchzuführen (EP-PA 104815), die Abführung der Reaktionsnebenprodukte in Abhängigkeit von der Reaktionszeit gemäß eines vorgegebenen Modells vorzunehmen (EP-PA 104814) und den Wassergehalt im Veresterungsprodukt auf maximal 100ppm einzustellen (EP-PA 104813). Diese Verfahrensweise ist jedoch nur im diskontinuierlichen Regime praktizierbar und nicht auf den kontinuierlichen Veresterungsprozeß übertragbar. Außerdem werden lange Veresterungszeiten (EP-PA 104814, Beispiel 1) und hohe energetische und apparative Aufwendungen (EP-PA 104813) benötigt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Veresterungsprodukten mit einem hohen Veresterungsgrad und hohem mittlerem Polykondensationsgrad bereits nach der Veresterung für einen verbesserten Verlauf der Polykondensationsreaktion.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Reaktionsfcrtschritt in der Veresterungsphase zugunsten der Polyveresterungsreaktion zu verschieben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgab« dadurch gelöst, daß bei der kontinuierlichen Herstellung von Polyalkylenterephthalat aus Dicarbonsäuren und Alkandiolen durch Siufenweise Veresterung im Temperaturbereich von T₀ = 533KbisT₍ = 548Kundim Druckbereich von po = 0,25MPa (Cl) bis p, = 0,04MPa(U) von der ersten bis zur letzten Veresterungsstufe der Wassergehalt im Veresterungsprodukt zwischen 0,01 und 0,08Ma.-% und in der Dampfphase auf das 500- bis 50fache, bezogen auf die

Konzentration im Veresterungsprodukt, eingestellt wird. Das geschieht dadurch, daß in einer Reakiorxaskade schrittweise Temperaturerhöhungen in einem Differenzbereich |ΔΤ| = 3-15K mit Druckorniedrigunger in einem üifferenzbereich|Ap| = 0,1-0,21 MPa umgekehrt proportional so kombiniert werden, daß der Quotient der Absolutwerte

JM

_30bis70 JL- _b(Jträgt.

MPa

_{= = 30bis70}

|Δρ| Ipo-PiI MPa,

T₀ ist die Produkttemperatur in der ersten und T₁ in der letzten sowie p₀ der Systemdruck in der erston und pi in dor letzten Veresterungsstufp. Dabei erreichen die im Veresterungsprodukt gebundenen Hydroxylondgruppen einen Wert von maximal 1600μ Äqu/g. Die Reaktionszeit in der Veresterung beträgt mindestens 30 und höchstens 50%, bezogen auf die Gesamtreaktionszeit. Durch die erfindungsgemäße Einstellung der Reaktionsparameter wird der Wiisserabtrieb bei der Veresterung entscheidend

begünstigt, so daß Veresterungsprodukte sowohl mit hohem Umsatzgrad als auch mit hohem mittlerem Polykondensationsgraderhülten werden, die sich mit geringem apparativem, matorial-ökonomischem und energetischem Aufwand zu Polykondensatenweiteive-arbeiten lassen.

Ausführungsbeispiel

Terephthalsäure und Äthylenglykol wurden in einom molaren Verhältnis von 1:1,67 unter Zugabe von Antimontrioxid als Polykondensationskatalysator in einer zweistufigen Veresterungskaskade kontinuierlich verestert. Dabei wurde nach dei ersten Veresterungsstufe ein Wassergehalt von 0,08Ma.-% und nach der zweiten Veresterungsstufe von 0,03 Ma.·% im Veresterungsp'odukt eingestellt. Die Einstellung des Wassergehaltes erfolgte durch die Anwendung einer schrittweis, ι, umgekehrt proportionalen Temperaturerhöhung im Verhältnis zur Druckerniodngung von 47,6 K/MPe von der ersten zur zweiten Veresterungsstufe gemäß fc'gender Beziehung:

|ΔΤ| ₌ IT₀-TiI ₌ J536K-546K| |10K| K

|Δρ| Ipo-PiI (0,25MPa(U)-0,04MPa(U)] |0,21MPaf" '' MPa ,

wobei T₀ die Produkttemperatur in der ersten und Ti in der zweiten sowie p₀ den Systemdruck in der ersten und p, in der zweiten

Veresterungsstufe darstellen. Mit dem angewendeten Verhältnis von Temperaturerhöhung zu Druckerniedrigun j wurde gleichzeitig in der Dampfphase ein Wassergehalt von 0,37g/g Veresterungsprodukt, d. h. aem 463fachen, bezogen auf die Wasserkonzentration im Veresterungsprodukt, in der ersten Veresterungsstufe eingestellt. In der zweiten Veresterungsstufe betrug der Wassergehalt in

der Dampfphase 0,017 g/g Veresterungsprodukt, was dem 57fachen der Wasserkonzentration im Vsresterungsproduktentsprach.

Die nach der Veresterung im Veresterungsprodukt gebundenen Hydroxylendgruppen wiesen im Mittel einen Wert von

1098uÄqu/pauf.

Die Reaktionszeit in der Veresterungskaskade betrug 180 Minuten, was einem Anteil der Veresterung, bezogen auf die Gesamlreaktionszeit, einschließlich Polykondensation von 47% entsprach. Mit der gezielten Einstellung des Wassergehaltes und den gebundenen Hydroxylondgruppen im Veresterungsprodukt durch die Anwendung der beschriebenen Temperaturerhöhung und Druckabstufung wurde ein Veresterungsprodukt mit einem Umsatzgrad von 97% und einem mittleren Polykondensationsgrad von Pn = 7,1 erhalten, der sich in der anschließenden Kondensation mit geringem apparativem, energetischem und materialökonomischem Aufwand iu einem qualitativ

hochwertigen Polyäthylenterephthalat weitarverarbeitan ließ.

Claims

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polyalkylenterephthalat aus Dicarbonsäuie und Alkandiolen durch stufenweise Veresterung im Temperaturbereich von T₀ = 533K bis T, = 548K und im Druckbereich von Po = 0,25MPa (Ü) bis P₁ - 0,04MPa(Cl) von der ersten bis zur letzten Vorosterungsstufc, ' tdurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt im Veresterungsprodukt zwischen 0,01 und 0,08 Ma.-% und in der Dampfphase auf das 500- bis 50fache, bezogen auf die Konzentration im Veresterungsprodukt, eingestellt wird, indem in einer Reaktorkaskade schrittweise Temperaturerhöhungen in einem Differenzbereich |ΔΤ| = 3-15K mit Druckerniedrigungen in einem Differenzbereich |Δρ| - 0,1-0,21 MPa umgekehrt proportional so kombiniert werden, daß der Quotient der Absolutwerte

T₀-T,

= 30bis70 ^K

Po- Pi MPa

beträgt, worin T₀ die Produkttemperatur in der ersten und Ti in der letzten sowio p₀ den Systemdruck in der ersten und pi in der letzten Veresterungsstufe darstellen, die im Veresterungsprodukt gebundenen Hydroxylendgruppen einen Wert von maximal 1600pÄqu/g erreichen und die Reaktionszeit in der Veresterung mindestens 30% und höchstens 50%, bezogen auf die Gesamtreaktionszeit, beträgt.