DE1128657B

DE1128657B - Vorrichtung zur kontinuierlichen Polykondensation von Diolestern der Terephthalsaeure

Info

Publication number: DE1128657B
Application number: DEV18089A
Authority: DE
Inventors: Dr Anton Watzl; Dipl-Ing Richard Gerlach
Original assignee: Glanzstoff AG
Current assignee: Glanzstoff AG
Priority date: 1960-02-20
Filing date: 1960-02-20
Publication date: 1962-04-26
Also published as: GB915407A; FR1280414A; CH392887A; US3174830A

Description

INTERNAT. KL. C 08 g

DEUTSCHES

PATENTAMT

V 18089IVd/39 c

ANMELDETAG: 20. F E B RU AR 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 26. A P R I L 1962

Es ist bekannt, daß die Herstellung von PoIyäthylenterephthalat in zwei Reaktionsstufen durchgeführt wird. Durch Umesterung von Dimethylterephthalat mit Äthylenglycol erhält man Diglycolterephthalat, welches unter Glycolabspaltung polykondensiert. Aus verschiedenen Gründen werden die beiden Reaktionen — Umesterung und Polykondensation — im allgemeinen in zwei Stufen durchgeführt. Diese beiden Stufen können in einer einzigen Vorrichtung durchgeführt werden. Beispielsweise können Rohrsysteme eingesetzt werden, welche von der Reaktionsmasse nacheinander durchlaufen werden, wobei diese zuerst abwärts, dann wieder aufwärts strömt. Die Temperaturen in den einzelnen Rohren des Systems können so geführt werden, daß sie in Strömungsrichtung ansteigen. Außerdem ist es auch möglich, die bei der Reaktion entstehenden flüchtigen Verbindungen, wie Methanol und Glycol, getrennt abzuführen und gegebenenfalls zu Beginn der Polykondensation einen geeigneten Katalysator zuzusetzen. Um in solchen Vorrichtungen zu einem einheitlichen Polyester zu kommen, ist es selbstverständlich notwendig, die Vorrichtung so zu konstruieren, daß für jede Reaktion genügend Zeit zur Verfügung steht. Es ist klar ersichtlich, daß das Arbeiten mit »vollkontinuierlichen« Vorrichtungen einer sehr genauen Steuerung bedarf.

Ein kontinuierliches Arbeiten, bei welchem gegebenenfalls der entstehende Polyester sofort an die Spinnapparaturen abgegeben werden kann, ist jedoch auch dann möglich, wenn man ein in einer gesonderten Stufe hergestelltes Diglycolterephthalat fortlaufend in eine Polykondensationszone bringt und aus ihr den Polyester abzieht.

Es sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die sich mit der Lösung der bei einem solchen Prozeß auftretenden Probleme beschäftigen. Ein solches Problem ist beispielsweise die Entfernung der bei der Polykondensation abgespaltenen, flüchtigen Bestandteile. Zu Beginn der Reaktion ist die Abspaltung von Glycol besonders heftig. Da die Reaktionsmasse bei der angewandten Temperatur dünnflüssig ist, kann das Glycol leicht entweichen und abgeführt werden. Andererseits jedoch tritt bei diesen erhöhten Temperaturen und vermindertem Druck leicht ein heftiges Schäumen der Reaktionsmasse auf, das als nachteilig anzusehen ist. Je weiter die Umsetzung fortschreitet, um so viskoser wird die Reaktionsmasse und um so schwieriger ist die Entfernung der flüchtigen Produkte. Man kann durch Verwendung von Rührern die Verdampfungsgeschwindigkeit vergrößern. Am besten bewährt haben sich hier Vorrichtung

zur kontinuierlichen Polykondensation von Diolestern der Terephthalsäure

Anmelder:

Vereinigte Glanzstoff-Fabriken A. G., Wuppertal-Elberfeld

Dr. Anton Watzl, Kleinwallstadt/M.,

und Dipl.-Ing. Richard Gerlach, Erlenbach/M., sind als Erfinder genannt worden

nahezu horizontal angeordnete röhrenförmige Gefäße, die durch Überlaufwehre unterteilt sind, in welchen ein oder zwei Fingerrührer bewegt werden. Die Rührer sind fest auf einer einzigen, durch die gesamte Vorrichtung hindurchgehenden Achse montiert und bewegen die in den einzelnen Abteilen befindlichen Anteile der Reaktionsmasse und befördern diese gleichzeitig weiter. Durch geeignete Ausbildung der Rührerfinger und Anordnung der Rührer innerhalb des Reaktionsgefäßes kann man dafür Sorge tragen, daß ständig dünne Schichten der polykondensierenden Reaktionsmasse gebildet werden, aus denen die flüchtigen Bestandteile leicht entweichen können. Außer G₅lycol werden auch Diglycolterephthalat und oligomere Bestandteile verdampft bzw. hochgerissen, die eine anschließende Reinigung des Glycols erforderlich machen und außerdem dem Prozeß verlorengehen. Diese Nachteile treten vor allen Dingen auf, wenn man unter vermindertem Druck arbeitet. Andererseits ist jedoch nur eine solche Arbeitsweise in wirtschaftlich vertretbaren Zeiten interessant.

Schwierigkeiten ergeben sich bei den geschilderten kontinuierlich arbeitenden Vorrichtungen weiterhin dadurch, daß die niedermolekularen Anteile sich in den unbeheizten Rohrleitungen zum Vakuumaggregat in fester Form absetzen und diese Leitungen verstopfen. Dies macht nach relativ kurzen Zeitabständen eine mechanische Reinigung der Vorrichtungsteile erforderlich, so daß sich Unterbrechungen des kontinuierlichen Verfahrens nicht vermeiden lassen.

209 577/440

Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile bzw. Schwierigkeiten bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Polykondensation von Diolestern der Terephthalsäure nicht auftreten, die in bekannter Weise aus einem gegen die Waagerechte leicht geneigten, beheizten Reaktionsgefäß besteht, welches durch Wehre in verschiedene Kammern unterteilt ist, in denen auf einer durchgehenden Achse angeordnete Rührflügel bewegt werden, sowie einer die Austragung des Polyesters bewirkenden Förderschnecke. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine mit dem Dampfraum des Reaktionsgefäßes in Verbindung stehende Trennsäule, über welche das Reaktionsgefäß mit einer Vakuumpumpe verbunden ist.

Während es mit den bekannten Vorrichtungen nicht möglich war, einen kontinuierlichen Betrieb bei zweckdienlichen Vakuumbereichen von 20 bis 10 bzw. 0,5 Torr durchzuführen, gelingt es, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wochenlang ohne Störung zu arbeiten. Die Trennsäule ist mit keramischen Füllkörpern, vorzugsweise mit glasierten Sattelringen, beschickt und in Stufen derart beheizt, daß sämtliche vom verdampfenden Glycol mitgerissenen monomeren und oligomeren Bestandteile zurückfließen, während andererseits am Fuß der Trennsäule kein flüssiges Glycol mehr festzustellen ist. Zweckmäßig wird die Trennsäule so angeordnet, daß die zurückgeleiteten Monomeren bzw. Oligomeren in die erste Kammer des Reaktionsgefäßes zurücklaufen. Die Verwendung glasierter Sattelringe empfiehlt sich, da diese nur punktförmige Berührung miteinander haben, so daß keine toten Räume vorhanden sind, in denen eine Nachkondensation erfolgen kann. Eine solche Nachkondensation zu Polyestern in der Trennsäule würde zu empfindlichen Störungen führen, weil sich die Polyester zwischen den Füllkörpern festsetzen könnten und bei den hohen Temperaturen zersetzt werden. Beim Zurückfließen in den Reaktionsraum wird eine Verfärbung des Polyesters im Reaktionsgefäß hervorgerufen.

Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Polyester zeichnen sich durch gleichmäßig gute physikalische Eigenschaften aus, so daß sie unmittelbar an die Spinnapparaturen abgegeben werden können. Der Abtransport des Polyäthylenterephthalats muß wegen des im Reaktionsgefäß herrschenden Vakuums mittels einer Förderschnecke durchgeführt werden.

An Hand der Zeichnung wird die Vorrichtung erläutert:

Das gegen die Waagerechte leicht geneigte Reaktionsgefäß 2, in welches durch die Zuleitung 1 das Umesterungsprodukt, d. h. Diglykolterephthalat, zugespeist wird, ist mit einem Rührer 3 ausgestattet, welcher auf einer durchgehenden Achse eine Mehrzahl von Rührflügeln aufweist, von denen jeder in einer Kammer des Reaktionsgefäßes läuft. Das Kondensat wird durch eine am Ende des Reaktionsraumes angeordnete Förderschnecke 4 ausgetragen und von der Pumpe 5 durch die Leitung 6 weitertransportiert.

Das Reaktionsgefäß ist weiterhin mit einer Trennsäule? ausgestattet, welche mit Sattelringen beschickt ist. Oberhalb der Trennsäule wird zweckmäßig ein Rückflußkondensator 8 eingesetzt. Während die Monomeren bzw. niedermolekularen Reaktionsprodukte durch die Trennsäule in den Reaktionsraum zurückfließen, wird das Glycol abgeführt. Zweckmäßig umgibt man die Leitung 9 mit einem Kühlmantel, um eine Kondensation des Glycols herbeizuführen. Die Leitung.9 führt zu den Auffanggefäßen für das Glycol und zu einer Vakuumpumpe 10 (nicht dargestellt).

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Polykondensation von Diolestern der Terephthalsäure, bestehend aus einem gegen die Waagerechte leicht geneigten, beheizten Reaktionsgefäß, welches durch Wehre in verschiedene Kammern unterteilt ist, in denen auf einer durchgehenden Achse angeordnete Rührflügel bewegt werden, sowie einer die Austragung des Polyesters bewirkenden Förderschnecke, gekenn zeichnet durch eine mit dem Dampfraum des Reaktionsgefäßes in Verbindung stehende Trennsäule, über welche das Reaktionsgefäß mit einer Vakuumpumpe verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennsäule mit glasierten Sattelringen beschickt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen