DD300026A7

DD300026A7 - Process for the joint workup of solids-containing Brüdendämpfe from the esterification and solids-containing vapor condensate from the polycondensation and / or pre-polycondensation in the continuous polyethylene terephthalate production

Info

Publication number: DD300026A7
Application number: DD33913790A
Authority: DD
Original assignee: Engels Chemiefaserwerk Veb
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1992-05-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gemeinsamen Aufarbeitung von feststoffhaltigen Bruedendaempfen aus der Veresterung und feststoffhaltigem Bruedenkondensat aus der Polykondensation und/oder Vorpolykondensation bei der kontinuierlichen Polyethylenterephthalatherstellung aus Terephthalsaeure und Ethylenglykol in einer Ventilbodenkolonne. Erfindungsgemaesz wird das Bruedenkondensat aus der Polykondensation und/oder Vorpolykondensation beim jeweiligen Systemdruck in den Kolonnensumpf eingespeist und durch Veraenderung der Druck- und Temperaturverhaeltnisse in der Ventilbodenkolonne ein Wassergehalt im Kolonnensumpf von weniger als 2 * eingestellt, so dasz mindestens 90 * der im Sumpfprodukt enthaltenen Oligomere bei Raumtemperatur in geloester Form vorliegen.{Chemiefaserherstellung; Polyethylenterephthalat; Ventilbodenkolonne; Kolonnensumpfprodukt; Bruedendaempfe, feststoffhaltig; Bruedenkondensat, feststoffhaltig}The invention relates to a process for the joint workup of solids containing Bruedendaempfen from the esterification and solids-containing Bruedenkondensat from the polycondensation and / or pre-polycondensation in the continuous polyethylene terephthalate production of terephthalic acid and ethylene glycol in a valve tray column. Erfindungsgemaesz the Bruedenkondensat from the polycondensation and / or pre-polycondensation at the respective system pressure is fed into the column bottom and adjusted by changing the pressure and Temperaturverhaeltnisse in the valve plate column, a water content in the column bottom of less than 2 *, so dasz at least 90 * of the oligomers contained in the bottom product at room temperature in geloester form. {Synthetic fiber production; polyethylene terephthalate; Valve tray column; Still bottoms; Bruedendaempfe, containing solids; Brued condensate, containing solids}

Description

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bei der Herstellung von Polyester ist es bekannt, die bei der Veresterung, Vorpolykondensation und Polykondensation anfallenden flüchtigen Reaktionsnebenprodukte für einen Wiedereinsatz destillativ aufzuarbeiten.In the production of polyester, it is known to work up the volatile reaction by-products obtained in the esterification, pre-polycondensation and polycondensation by distillation for reuse.

Eine destillative Aufarbeitung von Brüdendämpfen nach vorheriger teilweiser oder totaler Kondensation und zum Teil nach aufwendiger Isolierung oder Abscheidung oligomerer Feststoffe ist in den US-PS 2793235, US-PS 3376353 und DD-PS 131 753 beschrieben worden.A distillative workup of Brüdendämpfe after prior partial or total condensation and in part after extensive isolation or separation of oligomeric solids has been described in US-PS 2793235, US-PS 3376353 and DD-PS 131 753.

Entsprechend DD-PS 224041 wurde ein Aufbereitungsverfahren für Reaktionsnebenprodukte der Polyethylenterephthalatherstellung vorgeschlagen, bei dem die erste Vorpolykondensationsstufe direkt mit einer Destillationskolonne in Verbindung steht und darüber mit einer Vakuumeinrichtung evakuiert wird und die Brüden dieser ersten Vorpolykondensationsstufe dampfförmig gemeinsam mit den zuvor kondensierten Brüden der nach folgenden Vorpoly- und Polykondensationsstufen auf den Einlaufboden der Kolonne eingespeist und destilliert werden. Eine gemeinsame Aufbereitung von Umesterungs- und Polykondensationsbrüden und Rückführung des darin enthaltenen Butandiols bei der Polybutylenterephthalat-Synthese wird mit der DD-PS 247579 vorgeschlagen, wobei Umesterungsbrüden dampfförmig in die Kolonne auf dem 8. Boden, vom Kolonnenkopf aus gezählt, und Polykondensationsbrüden flüssig einen Boden weiter oberhalb in die Kolonne eingespeist werden.According to DD-PS 224041, a treatment process for reaction by-products of polyethylene terephthalate production has been proposed in which the first pre-polycondensation is directly connected to a distillation column and evacuated over it with a vacuum device and the vapors of this first Vorpolykondensationsstufe in vapor form together with the previously condensed vapors of the following Vorpoly - And polycondensation stages are fed to the inlet bottom of the column and distilled. A common treatment of transesterification and polycondensation and recirculation of the butanediol contained in the polybutylene terephthalate synthesis is proposed in DD-PS 247579, wherein transesterification vapors vapor in the column on the 8th floor, counted from the top of the column, and polycondensation liquid a floor be fed further above in the column.

Beiden vorgenannten Verfahrensweisen haftet der entscheidende Nachteil an, daß es durch das Einspeisen der flüssigen Polykondensationsbrüden in geringer Entfernung vom Kolonnenkopf zu einem verstärkten Ausfällen deren den Brüden enthaltenen Oligomere auf den Kolonnenböden kommt, insbesondere in der Obersäule durch den im hohen Wassergehalt der eingespeisten Brüden ungelösten Feststoff anteil. Das führt zu einer Verringerung des Wirkungsgrades der Destillationskolonne, zu erhöhten energetischen Aufwendungen und zu erhöhten Materialverlusten bei der Destillation.Both of the abovementioned procedures have the decisive disadvantage that, due to the feeding of the liquid polycondensation vapor at a short distance from the top of the column, increased precipitation of the oligomers contained in the vapor on the column bottoms occurs, in particular in the top column due to the solids undissolved in the high water content of the fed vapors proportion of. This leads to a reduction in the efficiency of the distillation column, to increased energy costs and to increased material losses during the distillation.

Mit den bekannten Verfahrensweisen zur gemeinsamen Aufarbeitung flüssiger dampfförmiger Brüden wird das Problem der Aufarbeitung feststoff haltiger Reaktionsnebenprodukte aus der Veresterung und Polykondensation in einer Destillationskolonne nicht zufriedenstellend gelöst.With the known procedures for joint workup of liquid vapor vapors, the problem of working up solids-containing reaction by-products from the esterification and polycondensation in a distillation column is not satisfactorily solved.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines geeigneten Aufbereitungsverfahrens für feststoffhaltige Reaktionsnebenprodukte aus der Veresterung, Vorpoly- und Polykondensation bei der Herstellung von Polyethylenterephthalat, das sich durch einen geringen apparativen, energetischen und materialökonomischen Aufwand und den Wiedereinsatz des rückgewonnenen, qualitativ hochwertigen Ethylenglykols auszeichnet.The aim of the invention is to provide a suitable treatment process for solids-containing reaction by-products from the esterification, Vorpoly- and polycondensation in the production of polyethylene terephthalate, which is characterized by a low equipment, energy and material economics effort and the reuse of the recovered, high quality ethylene glycol.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Aufbereitung feststoffhaltiger Brüdendämpfe aus der Veresterung und von feststoff haltigem Brüdenkondensat aus der Poly- und/oder Vorpolykondensation gemeinsam in einer Ventilbodenkolonne unter minimalem Kostenaufwand und hohem Trenneffekt durchzuführen.The invention is based on the object, the treatment of solids containing Brüdendämpfe from the esterification and solids-containing vapor condensate from the poly- and / or pre-polycondensation together in a valve tray column with minimal cost and high separation effect.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der gemeinsamen Aufarbeitung von feststoffhaltigen Brüdendämpfen aus der Veresterung und von feststoffhaltigem Brüdenkondensat aus der Polykondensation und/oder Vorpolykondensation, das einen Mengenanteil von maximal 50Ma.-%, bezogen auf die Veresterungsbrüdenmenge, einen Wassergehalt bis zu 50 Ma.-% und einen Oligomerengehalt bis zu 5Ma.-%, bezogen auf die Poly- und/oder Vorpolykondensationsbrüdenkondensatmenge, sowie eine Temperatur von 100 bis 150K unterhalb der Siedetemperatur des Ethylenglykols beim jeweiligen Systemdruck in der Kolonne aufweist, bei der kontinuierlichen Polyethylenterephthalatherstellung in einer Ventilbodenkolonne durch Einleiten feststoffhaltiger Veresterungsbrüden und deren Aufarbeitung in bekannter Weise bei einem unterhalb oder gleich Atmosphärendruck herrschenden Systemdruck dadurch gelöst, daß das Brüdenkondensat aus der Polykondensation und/oder Vorpolykondensation beim jeweiligen Systemdruck in der Kolonne dort unterhalb der Oberfläche des Kolonnensumpfproduktes eingespeist wird, wo der Druck an der Eintrittsstelle im Kolonnensumpf gegenüber dem innerhalb der Kolonne herrschenden Systemdruck um mindestens 1OkPa höher ist. Die Einspeisung des Brüdenkondensates erfolgt in den außenliegenden Produktumlauf zwischen Kolonne und Verdampfer derart, daß unter Ausnutzung der Temperaturtriebkraft eine sofortige Dampfblasenbildung des im Brüdenkondensat enthaltenen Wassers, verbunden mit einem verbesserten Stoff- und Wärmeaustausch, bei gleichzeitiger Erhöhung des energetischen Wirkungsgrades des Umlaufverdampfers durch die Entspannung erfolgt.According to the invention, the object of the joint workup of solids-containing Brüdden fumes from the esterification and solids-containing vapor condensate from the polycondensation and / or pre-polycondensation, a proportion of not more than 50Ma .-%, based on the Veresterungsbrüdenmenge, a water content up to 50 wt .-% and an oligomer content up to 5Ma .-%, based on the poly- and / or Vorpolykondensationsbrüdenkondensatmenge, and a temperature of 100 to 150K below the boiling point of ethylene glycol at the respective system pressure in the column, in the continuous polyethylene terephthalate production in a valve tray column by introducing solids-containing Veresterungsbrüden and their work-up in a known manner at a system pressure below or equal to atmospheric pressure achieved in that the vapor condensate from the polycondensation and / or pre-polycondensation at the respective system pressure in the column dor t is fed below the surface of the column bottom product, where the pressure at the entry point in the column bottom is higher by at least 10 kPa compared to the system pressure prevailing inside the column. The feed of the vapor condensate takes place in the outer product circulation between the column and evaporator such that taking advantage of the temperature driving force immediate vapor bubble formation of the water contained in the vapor condensate, combined with an improved mass and heat exchange, while increasing the energy efficiency of the circulation evaporator takes place by the relaxation ,

Durch den verbesserten Stoff- und Wärmeaustausch gehen dabei die zuvor im Brüdenkondensat vorhandenen ungelösten Oligomereim Kolonnensumpfproduktin Lösung über und werden im Kolonnensumpf zurückgehalten und gelangen so mit den aus dem Kolonnensumpf aufsteigenden Dämpfen nicht auf die einzelnen Böden der Kolonne.As a result of the improved material and heat exchange, the undissolved oligomers previously present in the vapor condensate pass into solution in the column bottom product and are retained in the bottom of the column and thus do not reach the individual bottoms of the column with the vapors rising from the bottom of the column.

Durch die gezielte Wasserverdampfung aus dem Poly- und/oder Vorpolykondensationsbrüdenkondensat wird infolge der erhöhten Dampfblasenbildung ein verbesserter Stoff- und Wärmeaustausch im Kolonnensumpf und insbesondere in der Untersäule erreicht, der bei Einhaltung eines Temperaturabfalls vom Kolonnensumpf bis zum Boden unmittelbar oberhalb des Einlaufesder dampfförmigen Veresterungsbrüden in die Kolonne von 55 bis 7OK und vom Boden unmittelbar oberhalb des Einlaufes der dampfförmigen Veresterungsbrüden bis zum Kolonnenkopf von 15 bis 30K auch in der Obersaule der Kolonne zu einem verbesserten Verhältnis von Dampf zu Flüssigkeit führt. Dadurch wird die Löslichkeit der Oligomere auf den Kolonnenböden erhöht, was trotz des hohen Oligomerengehaltes in den aufzuarbeitenden Veresterungsbrüden ein stabiles Trennverhalten der Kolonne gewährleistet.Due to the targeted evaporation of water from the poly- and / or Vorpolykondensationsbrüdenkondensat an improved mass and heat exchange in the column bottom and in particular in the sub-column is achieved by maintaining a temperature drop from the bottom of the column to the bottom immediately above the inlet of the vaporous Veresterungsbrüden in the Column from 55 to 7OK and from the bottom immediately above the inlet of the vaporous esterification vapor to the top of the column from 15 to 30K in the upper column of the column leads to an improved ratio of vapor to liquid. As a result, the solubility of the oligomers is increased on the column bottoms, which ensures a stable separation behavior of the column despite the high content of oligomers in the esterification vapors to be worked up.

Erfindungsgemäß wird dabei im Kolonnensumpf ein Wassergehalt von weniger als 2 Ma.-% eingestellt, wobei mindestens 90 Ma.-% der im Sumpfprodukt enthaltenen Oligomere bei Raumtemperatur gelöst sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur gemeinsamen Aufbereitung feststoffhaltiger Veresterungsbrüdendämpfe und feststoffhaltigem Poly- und/oder Vorpolykondensat werden die Reaktionsnebenprodukte unter energetisch günstigen Bedingungen mit einem geringen Ethylenglykolgehalt im Kopfprodukt der Kolonne zu qualitativ hochwertigem Ethylenglykol im Kolonnensumpf für den Wiedereinsatz im Produktionsprozeß aufbereitet.According to the invention, a water content of less than 2% by weight is set in the bottom of the column, with at least 90% by weight of the oligomers contained in the bottom product being dissolved at room temperature. With the process according to the invention for the combined treatment of solidified esterification steams and solids-containing poly- and / or pre-polycondensate, the reaction by-products are treated under energetically favorable conditions with a low ethylene glycol content in the overhead product of the column to high-quality ethylene glycol in the column bottom for reuse in the production process.

Ausführungsbeispielembodiment

Bei der kontinuierlichen Herstellung von Polyethylenterephthalat aus den Rohstoffen Terephthalsäure und Ethylenglykol in einer Reaktorkaskade wurde das Verfahren zur gemeinsamen Aufbereitung der Reaktionsdämpfe aus der Veresterung und Vorpolykondensation erfindungsgemäß durchgeführt. Dabei wurden die in der Veresterung abgetriebenen Veresterungsdämpfe in einer Menge von 1132,5kg/h in dampfförmigem Zustand einer beigestellten Ventilbodenkolonne mit 13 Böden, die unter einem Vakuum von 5OkPa betrieben wurde, zugeführt und auf den 4. Boden, vom Kolonnensumpf aus gezählt, eingespeist. Die Veresterungsbrüdendämpfe wiesen eine Zusammensetzung von 450kg/h Ethylenglykol, 675kg/h Reaktionswasser und 7,5 kg/h Oligomere auf. Die in der Vorpolykondensation abgetriebenen Brüdendämpfe wurden kondensiert und das Brüdenkondensat in einer Menge von 462 kg/h, was einem Anteil von 41 Ma.-% entsprach, bezogen auf die Veresterungsbrüdenmenge, und mit einer Temperatur von 301 KinsKolonnensumpfprodukt eingespeist, das eine Temperatur von 439 K aufwies. Dabei hatte das in den Kolonnensumpf eingespeiste Vorpolykondensationsbrüdenkondensat eine Zusammensetzung von 270kg/h Ethylenglykol, 180kg/h Reaktionswasser und 12kg/h Oligomere. Das Vorpolykondensationsbrüdenkondensat wurde an einer Stelle im Kolonnensumpf unterhalb der Oberfläche zugeführt, an der der Druck im Kolonnensumpf 72,5kPa betrug. Die Einspeisung des Brüdenkondensates erfolgte in den außenliegenden Produktumlauf zwischen Kolonne und Verdampfer derart, daß unter Ausnutzung der Temperaturtriebkraft eine sofortige Dampfblasenbildung des im Brüdenkondensat enthaltenen Wassers, verbunden mit einem verbesserten Stoff- und Wärmeaustausch bei gleichzeitiger Erhöhung des energetischen Wirkungsgrades des Umlaufverdampfers durch die Entspannung erfolgte. Dabei gingen durch den verbesserten Stoff- und Wärmeaustausch die zuvor im Brüdenkondensat vorhandenen ungelösten Oligomere im Kolonnensumpfprodukt in Lösung über und wurden dort zurückgehalten. Durch die erhöhte Dampfblasenbildung und den verbesserten Stoff- und Wärmeaustausch im Kolonnensumpf wurde zudem bei Einhaltung eines Temperaturabfalls um 61 K von einer Kolonnensumpftemperatur von 439 K bis zum 5. Boden (Boden unmittelbar oberhalb des Einlaufes der dampfförmigen Veresterungsbrüden) mit einer Temperatur von 378K und einem Temperaturabfall um 26K vom 5. Boden bis zum Kolonnenkopf mit einer Temperatur von 352 K die Löslichkeit der Oligomere auf den Kolonnenböden erhöht, so daß trotz der hohen Oligomerenmenge in den aufzuarbeitenden Veresterungsbrüden ein stabiles Trennverhalten der Kolonne gewährleistet war. Im Kolonnensumpf wurde dabei ein Wassergehalt von 0,8Ma.-% (6kg/h) eingestellt.In the continuous production of polyethylene terephthalate from the raw materials terephthalic acid and ethylene glycol in a reactor cascade, the process for the joint preparation of the reaction vapors from the esterification and pre-polycondensation was carried out according to the invention. The esterification vapors removed in the esterification were fed in an amount of 1132.5 kg / h in the vapor state of a provided valve tray column with 13 trays operated under a vacuum of 50 kPa and fed to the 4th tray, counted from the bottom of the column , The esterification broth vapors had a composition of 450 kg / hr of ethylene glycol, 675 kg / hr of reaction water, and 7.5 kg / hr of oligomers. The vapor stripped off in the pre-polycondensation was condensed and the vapor condensate was fed in an amount of 462 kg / h, corresponding to a proportion of 41% by mass, based on the amount of esterification vapor, and at a temperature of 301 Kins-column sump product having a temperature of 439 K showed. The pre-polycondensation vapor condensate fed into the bottom of the column had a composition of 270 kg / h of ethylene glycol, 180 kg / h of reaction water and 12 kg / h of oligomers. The Vorpolykondensationsbrüdenkondensat was fed at a point in the bottom of the column below the surface at which the pressure in the column bottom was 72.5 kPa. The feed of the vapor condensate was carried out in the external product circulation between the column and evaporator such that taking advantage of the temperature drive force an immediate vapor bubble formation of the water contained in the vapor condensate, connected with an improved mass and heat exchange while increasing the energy efficiency of the circulation evaporator by the relaxation. Due to the improved material and heat exchange, the undissolved oligomers previously present in the vapor condensate in the bottom product of the column were converted into solution and retained there. Due to the increased vapor bubble formation and the improved mass and heat exchange in the column bottom was also in compliance with a temperature drop of 61 K from a column bottom temperature of 439 K to the 5th floor (bottom immediately above the inlet of the vaporous Veresterungsbrüden) with a temperature of 378K and a Temperature drop by 26 K from the 5th floor to the top of the column at a temperature of 352 K increases the solubility of the oligomers on the column bottoms, so that a stable separation behavior of the column was ensured despite the high amount of oligomers in the esterification vapors to be worked up. In the bottom of the column a water content of 0.8Ma .-% (6kg / h) was set.

Im Kopf der Kolonne konnte die Konzentration von Ethylenglykol mit 0,05Ma.-% gering gehalten werden. Von den 2,6Ma.-%im Sumpfprodukt enthaltenen oligomeren Feststoffen waren 2,56Ma.-% bei Raumtemperatur gelöst. Mit dem erfindungsgemäß durchgeführten Aufbereitungsverfahren wurde bei geringem Energiebedarf ein qualitativ hochwertiges Ethylenglykol für den Wiedereinsatz bei stabiler Arbeitsweise der Kolonne gewonnen.In the top of the column, the concentration of ethylene glycol with 0.05Ma .-% could be kept low. Of the 2,6Ma .-% contained in the bottom product oligomeric solids 2.56Ma .-% were dissolved at room temperature. With the treatment process carried out according to the invention, a high-quality ethylene glycol was obtained for re-use with stable operation of the column with low energy consumption.

Claims

Process for the joint work-up of solids-containing Brüddendampf from the esterification and solids-containing vapor condensate from the polycondensation and / or pre-polycondensation in 'the continuous polyethylene terephthalate from terephthalic acid and ethylene glycol, wherein the vapor condensate a proportion of not more than 50Ma .-%, based on the Veresterungsbrüdenmenge, a water content to to 50Ma .-% and an oligomer content up to 5 wt .-%, based on the poly and / or Vorpolykondensationsbrüdenkondensatmenge, and a temperature of 100 to 150K below the boiling point of ethylene glycol at the respective system pressure in the column, in a valve tray column through Workup of the esterification broth vapors at a system pressure below or equal to atmospheric pressure and direct recycling of the ethylene glycol distilled in the bottom of the column with the oligomers dissolved therein into the production process, thereby marked eichnet that the vapor condensate from the polycondensation and / or pre-polycondensation at the respective system pressure in the column is fed there below the surface of the column bottom product, where the pressure at the entry point in the bottom of the column opposite the system pressure prevailing inside the column by at least 1OkPa higher, and in the external product circulation between the column and the evaporator such that the ratio of vapor to liquid in the lower and upper column of the column increases while a temperature drop from the bottom of the column to the bottom immediately above the inlet of the vaporous Veresterungsbrüden from 55 to 7OK and from the ground immediately above the inlet of the vaporous esterification vapors up to the top of the column of 15 to 30 K and a water content in the bottom of the column of less than

2% by weight is set.

Field of application of the invention

The invention relates to a process for the joint workup of Brüdendämpfe from the esterification and vapor condensate from the polycondensation and / or prepolycondensation in the continuous production of polyethylene terephthalate from terephthalic acid and ethylene glycol.
The method is applicable to the production of polyester fibers, silk, films and sheets.