DE1520056B2 - Vorrichtung zur umesterung von dimethylterephthalat mit glykol und zur vorpolymerisation der erhaltenen umesterungsprodukte - Google Patents

Description

Durchsatz- und Temperaturverteilung, so wie den geometischen Abmessungen des einzelnen Verweilzeitbodens abhängige Zahl Verweilzeitböden Af₁ — N_x werden ähnlich wie die Böden einer Destillationskolonne übereinander angeordnet, jedoch abweichend von dieser so, daß zwischen dem Umfang des Verweilzeitbodens und dem beheizten Kolonnenmantel H ein Spalt / bleibt, der das ungehinderte Passieren der auf jedem darunterliegenden Verweilzeitboden entstehenden Dämpfe zum Kopf der Kolonne gestattet, ohne daß diese wieder unmittelbar mit dem Produkt in Berührung kommen. Erst am Kopf der Kolonne K wird die Mischung aller von den einzelnen Verweilzeitböden aufsteigenden Dämpfe kondensiert, wobei die unerwünschten Bestandteile Glykol und Dimethylterephthalat von dem frei gewordenen Methanol durch eine auf den Kopf der Kolonne K gesetzte Kolonne üblicher Bauart getrennt werden. Das Glykol und das Dimethylterephthalat fließen zusammen mit dem neu eingesetzten Material dem obersten Boden N₁ des Reaktors zu und bilden dort das zur Reaktion notwendige Ansatzverhältnis Dimethylterephthalat zu Glykol, wobei das Glykol in starkem stöchiometrischen Überschuß vorliegt.

Im Verlauf der Reaktion bzw. in Richtung des Produktflusses verarmt das Produkt immer mehr an Glykol, und zwar in dem Maße, wie das Methanol abgespalten wird. Eine Möglichkeit, das Verhältnis abgedampftes Glykol zu abgespaltenem Methanol zu beeinflussen, besteht nun unabhängig zu diesem Vorgang in der Beeinflussung der Temperaturverteilung längs des Produktflusses durch das Heizmedium.

Damit ist die Möglichkeit gegeben, daß das aus der Umesterungsreaktion entstehende Bis-(2-Hydroxyäthyl)-terephthalat mit Dimethylterephthalat oder sich selbst beliebig oft weiter reagieren kann, da wegen der immer geringer werdenden Glykolkonzentration die Abspaltung von Glykol begünstigt wird.

Während also am Kopf des Reaktors eine reine Umesterungsreaktion in klassischem Sinne stattfindet, ist die Reaktion im Sumpf der Kolonne eine reine Vorpolymerisation. Beide Zonen gehen im vorliegenden Falle kontinuierlich ineinander über, werden also nicht, wie in den bisher bekanntgewordenen Verfahren, streng voneinander getrennt.

Hierdurch wird erreicht, daß die Reaktionszeit sehr stark verkürzt werden kann. Gleichzeitig wird, infolge der im Bereich höherer Temperatur stetig fallenden Konzentration an freiem Glykol, der thermische Abbau des Polyesters weitgehend vermieden und zugleich ein Vorpolymerisat erhalten, das bereits ein so hohes mittleres Molekulargewicht besitzt, daß die im weiteren Verlauf der kontinuierlichen Polyesterherstellung notwendige Vakuumbehandlung praktisch keine verdampfbaren Feststoffe mehr ergibt.

Die gleichen Vorteile ergeben sich, wenn das Reaktionsprodukt, das in einer solchen Vorrichtung unter Normaldruck hergestellt wurde, in einem zweiten Reaktor gleicher Bauart unter Vakuum behandelt wird. In einem solchen Falle kann der Polymerisationsgrad so weit gesteigert werden, bis durch die Konstruktion und das Fließverhalten gegebenen Grenzen der Vorrichtung erreicht sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 lieh hoch, sein Polymerisationsgrad also entsprechend Patentansprüche: niedrig, da die Menge des kondensierenden Glykols von der Wärmebilanz des Verfahrens abhängig ist

1. Vorrichtung zur Umesterung von Dimethyl- und diese im allgemeinen erheblich höhere Glykolterephthalat mit Glykol und Vorpolykondensa- 5 mengen liefert als für die Reaktion erforderlich.

tion der erhaltenen Umesterungsprodukte, die aus Dadurch werden in den Folgestufen eines kontieinem senkrecht stehenden Gehäuse mit überein- nuierlichen Polyesterverfahrens erhebliche Schwierigander angeordneten Böden und gegebenenfalls keiten durch verdampfendes Bis-(2-Hydroxyäthyl) einem heizbaren Kolonnenmantel besteht, da- -terephthalat und Dimethylterephthalat verursacht, durch gekennzeichnet, daß auf den Bö- io da beide Substanzen bei den zur Anwendung gelanden durch Trennbleche fortlaufende, offene Rin- genden Temperaturen noch einen erheblichen Dampfnen gebildet werden, in welchen Rohrschlangen druck besitzen. Zudem berücksichtigt keine der befür die Beheizung so verlegt sind, daß deren kanntgewordenen Vorrichtungen, daß neben einer Achsen den Rinnen folgen, wobei zwischen den großen Ausdampf fläche auch noch eine möglichst Böden und dem Gehäuse ein Spalt bleibt, durch 15 gleichmäßig lange Verweilzeit aller Volumenelemente den Dämpfe aufsteigen können, ohne durch das erforderlich ist, um zu optimalen Produktqualitäten Produkt hindurchdringen zu müssen, sowie da- zu gelangen. Ferner wird es in keiner dieser Vorrichdurch, daß diese Böden Überlaufrohre zur Ab- tungen in einfacher Weise ermöglicht, ein reaktionsleitung der Flüssigkeiten auf den nächst unteren gerechtes Temperaturgefälle zwischen Produkteintritt Boden aufweisen, die so angeordnet sind, daß 20 und -austritt einzustellen.

die Flüssigkeit jeweils wieder dem Anfang der Diese Schwierigkeit läßt sich durch die erfindungsauf diesem Boden vorhandenen Rinne zugeführt gemäße Vorrichtung nicht nur vermeiden, sondern wird. gleichzeitig noch mit einem erheblich geringeren Auf-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- wand an Glykol bei höherem Umesterungsgrad (Umkennzeichnet, daß das Verhältnis der gestreckten 25 satz der Umesterung) unter gleichzeitiger Förderung Länge einer Rinne zu ihrer Breite auf einem der Vorkondensation koppeln. Hierdurch werden Boden mindestens 2, vorzugsweise jedoch größer nicht nur von vornherein geringere Mengen an GIyals 10 ist. kol erforderlich, also die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gesteigert, sondern durch das Fördern der

;— 30 Vorkondensation, die sich ja unter Abspaltung von

Glykol vollzielt, auch zusätzlich das im weiteren Verlauf des Polyesterverfahrens anfallende Abfallglykol

Die bisher bekanntgewordenen Reaktoren zur in seiner Menge ebenfalls stark reduziert.

Durchführung der kontinuierlichen Umesterung von Diese Koppelung beider Reaktionen, der Umeste-

Dimethylterephthalat mit Glykol zum Zwecke der 35 rung und der sich anschließenden Vorkondensation

Herstellung von Polyester bezwecken alle die Her- in einem Reaktor läßt sich erfindungsgemäß dadurch

stellung von möglichst reinem Bis-(2-Hydroxyäthyl) erreichen, daß die Reaktion in einer offenen Rinne

-terephthalat unter Zurückdrängung der Folgereak- ausgeführt wird, die im Gegenstrom zum Fluß des

tion zu Vorkondensat. Reaktionsproduktes mit einem flüssigen Heizmedium,

Es sind zwar Verdampfer bekanntgeworden, z. B. 40 beispielsweise einem Gemisch aus 27% Diphenyl

nach dem deutschen Gebrauchsmustser 1 829 038, und 73 %> Diphenyloxid, beheizt wird. Besonders vor-

die bereits eine . mehrstufige und daher, schonende teilhaft hat sich erwiesen, wenn die Beheizung mittels

Verdampfung ermöglichen. Es ist ferner bekannt, die einer Rohrschlange durchgeführt wird, die innerhalb

Umesterung von Dimethylterephthalat mit Glykol in der offenen Rinne so verlegt ist, daß sie dieser folgt,

einer Destillationskolonne, sowie die anschließende 45 Durch Variation der Menge und der Eintrittstem-

Polykondensation in Reaktoren, wie z. B. dem in der peratur des Heizmediums sowie der konstruktiven

USA.-Patentschrift 2758 915 beschriebenen, durch- Gestaltung der Heizfläche zwischen Heizmedium

zuführen. und Produkt läßt sich über die Länge der Rinne je-

Allen bisher bekanntgewordenen Reaktoren ist je- des beliebige Temperaturfeld sicher und stabil ein-

doch gemeinsam^ daß sie lediglich eine große Ober- 50 stellen.

fläche zum Ausdampfen der bestehenden Nebenpro- Ein Beispiel einer technischen Ausführungsform

dukte, also Methanol und/oder Glykol besitzen, wo- einer solchen Rinne ist in den Prinzipskizzen A b b. 1

bei dieses Ausdampfen durch einen zusätzlich er- und 1 a und A b b. 2 erläutert.

zeugten Mischeffekt unterstützt wird. Dieser wird, A b b. 1 stellt einen Vertikalschnitt durch zwei

wie im Falle des 'deutschen Gebrauchsmusters 55 übereinander angeordnete Verweilzeitböden, Abb. la

1 829 038, durch konstruktive Anordnung der Heiz- eine Aufsicht auf einen Verweilzeitboden dar, der an

elemente, oder, wie im Falle der USA.-Patentschrift der Stellet mit Produkt beaufschlagt wird, welches

2758 915, durch mechanisch bewegte Teile erzeugt. durch die von den Trennblechen B gebildete Rinne in

Auch das an sich einfache Verfahren, Dimethyl- Richtung C fließt und über ein Überlaufrohr D dem terephthalat in einer einfachen Siebbodenkolonne 60 darunter angeordneten Verweilzeitboden wieder an umzuestern, wobei das einzusetzende Diol, meistens Stelle A zufließt. Das Heizmedium wird im Gegen-Glykol, als Dampf zugegeben wird, um einmal die strom hierzu von dem darunterliegenden Boden, dem erforderliche Reaktionstemperatur zu erhalten, zum Verweilzeitboden an der Stelle E zugeführt, fließt beianderen, die sich dabei im Reaktionsprodukt konden- spielsweise durch die Rohrschlange F im Gegenstrom sierenden Anteile zur Umesterung selbst auszunutzen, 65 zu dem Produkt und tritt an der Stelle G in den befriedigt in der Praxis nicht. Gerade bei diesem Ver- nächst höheren Verweilzeitboden über,
fahren ist die Konzentration an nicht umgesetztem Hierdurch ergibt sich beispielsweise der Aufbau Glykol im fertig ausreagierten Produkt außerordent- des gesamten Reaktors nach A b b. 2. Eine beliebige