DD269296A3 - METHOD FOR CONTINUOUS PRODUCTION OF POLYALKYLENEPEPHTHALATE - Google Patents

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DD269296A3
DD269296A3 DD30784287A DD30784287A DD269296A3 DD 269296 A3 DD269296 A3 DD 269296A3 DD 30784287 A DD30784287 A DD 30784287A DD 30784287 A DD30784287 A DD 30784287A DD 269296 A3 DD269296 A3 DD 269296A3
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DD30784287A
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Harald Eckhardt
Brigitta Otto
Hartmut Liehr
Knut Wuntke
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Engels Chemiefaserwerk Veb
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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.The invention relates to a process for the continuous production of polyalkylene terephthalate. The invention relates to the esterification of dicarboxylic acids and diols, preferably of terephthalic acid and ethylene glycol or butylene glycol. The process is applicable in the chemical industry in the production of polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate. By adjusting the reaction parameters according to the invention in the esterification of terephthalic acid with ethylene glycol, the water output from the esterification phase is decisively promoted, so that esterification products are obtained both with a high degree of conversion and with a high average degree of polycondensation, resulting in polycondensates with low equipment, materialoekonomischen and energy costs can be further processed.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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.The invention relates to the esterification in the preparation of polyalkylene terephthalate from dicarboxylic acids and diols, preferably from terephthalic acid and ethylene glycol or butylene glycol. The process is applicable in the chemical industry in the production of polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate.

Charakteristik der bekannten technischen Löc jngenCharacteristic of the known technical 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.In the production of polyesters, it is known to achieve high degrees of esterification esterification under Dn ckabsenkung (DE-OS 2711331, DE-OS 2338824, DE-OS 2414122) and temperature increase (DD-PS 206558) or under pressure increase (DE-OS 2403607 ).

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.While in the esterification untor pressure increase products are obtained with high degrees of esterification, the average degree of polycondensation after completion of the esterification is low, whereby increased equipment and energy costs in the subsequent condensation stages are necessary.

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.The known procedures for esterification under pressure reduction with simultaneous temperature increase have no optimal conditions, which are suitable to obtain both products with high degree of esterification and high average Polykondonsationsgrad already after esterification.

Diese Zielstellung soll mit einem kombinierten Veresterungs- und Polykondensationsverfahren durch die Steuerung des ungebundenen Alkandiolgehaltes im Veresterungsprodukt erreicht werden (DD-PS 235458).This objective is to be achieved by a combined esterification and polycondensation by controlling the unbound alkanediol in the esterification product (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.To optimize the esterification reaction in the batchwise preparation of polyesters, it has been proposed to carry out the esterification under ambient temperature influence as a function of the degree of esterification (EP-PA 104815), to carry out the removal of the reaction by-products as a function of the reaction time in accordance with a predetermined model (EP-PA 104814) ) and to adjust the water content in the esterification product to a maximum of 100 ppm (EP-PA 104813). However, this procedure is practicable only in the discontinuous regime and not transferable to the continuous esterification process. In addition, long esterification times (EP-PA 104814, Example 1) and high energy and equipment expenses (EP-PA 104813) are required.

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.The aim of the invention is the production of esterification products having a high degree of esterification and a high average degree of polycondensation already after the esterification for an improved course of the polycondensation reaction.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Reaktionsfcrtschritt in der Veresterungsphase zugunsten der Polyveresterungsreaktion zu verschieben.The object of the invention is to shift the reaction step in the esterification phase in favor of the polyesterification reaction.

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 dieAccording to the invention, this object is achieved by the fact that in the continuous production of polyalkylene terephthalate from dicarboxylic acids and alkanediols by esterification in the temperature range from T 0 = 533KbisT ( = 548Kundim pressure range from po = 0.25MPa (Cl) to p, = 0.04MPa ( U) from the first to the last esterification stage, the water content in the esterification between 0.01 and 0.08Ma .-% and in the vapor phase to the 500- to 50-fold, based on the

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 AbsolutwerteConcentration in the esterification product, is set. This happens because in a reeakiorxaskade stepwise temperature increases in a difference range | ΔΤ | = 3-15K with pressure reducer in a difference range | Ap | = 0.1-0.21 MPa are inversely proportional combined so that the quotient of the absolute values

JMJM

30bis70 JL- b(Jträgt. 30 to 70 JL b .

MPaMPa

= = 30bis70= = 30 to 70

|Δρ| Ipo-PiI MPa,| 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 letztenT 0 is the product temperature in the first and T 1 in the last and p 0 the system pressure in the erston and pi in dor last Veresterungsstufp.Veresterungsstufp. Dabei erreichen die im Veresterungsprodukt gebundenen Hydroxylondgruppen einen Wert von maximal 1600μ Äqu/g. DieThe hydroxyl-bonded groups bound in the esterification product reach a maximum value of 1600 μ eq / g. The Reaktionszeit in der Veresterung beträgt mindestens 30 und höchstens 50%, bezogen auf die Gesamtreaktionszeit.Reaction time in the esterification is at least 30 and at most 50%, based on the total reaction time. Durch die erfindungsgemäße Einstellung der Reaktionsparameter wird der Wiisserabtrieb bei der Veresterung entscheidendDue to the adjustment of the reaction parameters according to the invention, the heat output in the esterification becomes crucial

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.favors so that esterification products are both high-conversion as well as high average Polykondensationsgraderhülten that can work with little apparatus, matorial-economical and energy costs to Polykondensatenweite- work.

Ausführungsbeispielembodiment

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:Terephthalic acid and ethylene glycol were continuously esterified in a molar ratio of 1: 1.67 with the addition of antimony trioxide as the polycondensation catalyst in a two-stage esterification cascade. In this case, after the first esterification stage, a water content of 0.08% by weight and, after the second esterification stage, of 0.03% by mass in the esterification product were established. The adjustment of the water content was carried out by the application of a stepwise, inversely proportional increase in temperature in relation to the Druckerniodngung of 47.6 K / MPe from the first to the second esterification stage according to the following relationship:

|ΔΤ| = IT0-TiI = J536K-546K| |10K| K | ΔΤ | = IT 0 -TiI = J536K-546K | | 10K | K

|Δρ| Ipo-PiI (0,25MPa(U)-0,04MPa(U)] |0,21MPaf" '' MPa ,| 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 zweitenwhere T 0 is the product temperature in the first and Ti in the second and p 0 the system pressure in the first and p, in the second

Veresterungsstufe darstellen.Represent esterification stage. Mit dem angewendeten Verhältnis von Temperaturerhöhung zu Druckerniedrigun j wurde gleichzeitig in der Dampfphase einWith the applied ratio of temperature increase to depressurization at the same time in the vapor phase Wassergehalt von 0,37g/g Veresterungsprodukt, d. h. aem 463fachen, bezogen auf die Wasserkonzentration imWater content of 0.37 g / g esterification product, d. H. 463 times, based on the water concentration in the Veresterungsprodukt, in der ersten Veresterungsstufe eingestellt. In der zweiten Veresterungsstufe betrug der Wassergehalt inEsterification product, discontinued in the first esterification stage. In the second esterification stage, the water content was in

der Dampfphase 0,017 g/g Veresterungsprodukt, was dem 57fachen der Wasserkonzentration im Vsresterungsproduktentsprach.the vapor phase 0.017 g / g esterification product, which was 57 times the water concentration in the esterification product.

Die nach der Veresterung im Veresterungsprodukt gebundenen Hydroxylendgruppen wiesen im Mittel einen Wert vonThe hydroxyl end groups bound in the esterification product after esterification had on average a value of

1098uÄqu/pauf.1098uÄqu / P up.

Die Reaktionszeit in der Veresterungskaskade betrug 180 Minuten, was einem Anteil der Veresterung, bezogen auf dieThe reaction time in the esterification cascade was 180 minutes, which corresponds to a proportion of the esterification, based on the Gesamlreaktionszeit, einschließlich Polykondensation von 47% entsprach.Total reaction time, including polycondensation of 47% corresponded. Mit der gezielten Einstellung des Wassergehaltes und den gebundenen Hydroxylondgruppen im Veresterungsprodukt durch dieWith the targeted adjustment of the water content and the bound hydroxyl groups in the esterification by the Anwendung der beschriebenen Temperaturerhöhung und Druckabstufung wurde ein Veresterungsprodukt mit einemApplication of the described temperature increase and pressure gradation was an esterification product with a Umsatzgrad von 97% und einem mittleren Polykondensationsgrad von Pn = 7,1 erhalten, der sich in der anschließendenTurnover of 97% and an average degree of polycondensation of Pn = 7.1 obtained in the subsequent Kondensation mit geringem apparativem, energetischem und materialökonomischem Aufwand iu einem qualitativCondensation with little equipment, energetic and material-economic costs iu a high

hochwertigen Polyäthylenterephthalat weitarverarbeitan ließ.high-grade polyethylene terephthalate weitarverarbeitan let.

Claims (1)

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 AbsolutwerteProcess for the continuous preparation of polyalkylene terephthalate from dicarboxylic acid and alkanediols by stepwise esterification in the temperature range from T 0 = 533K to T, = 548K and in the pressure range from Po = 0.25MPa (Ü) to P 1 - 0.04MPa (Cl) of the first to the last stage of pre-esterification, characterized in that the water content in the esterification product is adjusted to between 0.01 and 0.08% by mass and in the vapor phase to 500 to 50 times, based on the concentration in the esterification product, in one Reactor cascade gradual temperature increases in a differential range | ΔΤ | = 3-15K with pressure decreases in a difference range | Δρ | - 0.1-0.21 MPa are inversely proportional combined so that the quotient of the absolute values T0-T,T 0 -T, = 30bis70 K = 30 to 70 K Po- Pi MPaPo- 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.in which T 0 represents the product temperature in the first and Ti in the last sowio p 0 the system pressure in the first and pi in the last esterification stage, the hydroxyl end groups bound in the esterification product reach a maximum value of 1600pÄqu / g and the reaction time in the esterification at least 30% and not more than 50% of the total reaction time.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001000705A1 (en) * 1999-06-29 2001-01-04 Basf Aktiengesellschaft Method for the continuous production of polybutyleneterephthalate from terephthalic acid and butanediol

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WO2001000705A1 (en) * 1999-06-29 2001-01-04 Basf Aktiengesellschaft Method for the continuous production of polybutyleneterephthalate from terephthalic acid and butanediol

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