DE19516886A1 - Verfahren und Anlage zum Rückgewinnen von Ethylen-Glykol in einem Polyethylenterephthalat-Polykondensationsprozeß - Google Patents
Verfahren und Anlage zum Rückgewinnen von Ethylen-Glykol in einem Polyethylenterephthalat-PolykondensationsprozeßInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rückgewinnen von
Ethylen-Glykol (EG) in einem Polyethylenterephthalat
(PET)-Polykondensationsprozeß, wonach Terephthalsäure und
EG reagieren und als Nebenprodukt mit Acetaldehyd und
einer Restmenge EG kontaminiertes Abwasser anfällt.
Bei der PET-Polykondensation verläßt Abwasser mit
Acetaldehyd und einer kleineren Menge des wertvollen
Monomers EG den Kolonnenkopf von Prozeß-Kolonnen. Die
Hauptfunktion der Prozeß-Kolonnen besteht darin, das
Reaktionsprodukt (Abwasser mit Acetaldehyd und EG) aus dem
Prozeß auszuschleusen und das wertvolle Monomer EG rückzu
gewinnen. Um dieses Ziel zu erreichen, weisen die Prozeß-
Kolonnen zahlreiche Kolonnenböden auf und bauen folglich
verhältnismäßig hoch. Ferner werden erhebliche Wärme
energie und Kühlwasser benötigt, um ein die EG-Verluste
minimierendes Rückflußverhältnis zu erreichen. Hinzu
kommt, daß eine Abwasser-Kläranlage erforderlich ist, um
das mit Acetaldehyd und EG kontaminierte Reaktionswasser
bzw. Abwasser zu reinigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
anzugeben, wonach sich EG in einem PET-Polykondensations
prozeß in energiesparender Weise sowie unter Einsparung
von Betriebsmitteln und insbesondere einer sonst üblichen
Kläranlage in umweltschonender Weise rückgewinnen läßt.
Außerdem soll eine Anlage geschaffen werden, die zur
Durchführung dieses Verfahrens besonders geeignet ist und
sich durch einfache und funktionsgerechte Bauweise
auszeichnet.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen
Verfahren dadurch, daß das kontaminierte Abwasser im Wege
einer Umkehrosmose durch Mikrofiltration gereinigt wird,
daß im Zuge dieser Reinigung reines Wasser und von dem
reinen Wasser getrenntes EG anfallen, und daß das EG
wieder dem Polykondensationsprozeß und das reine Wasser
einem anderen Verwendungszweck zugeführt werden. - Diese
Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, daß im Wege der
Umkehrosmose/Mikrofiltration das kontaminierte Abwasser
als Kopfprodukt der Prozeß-Kolonnen gereinigt wird indem
die Moleküle in dem Abwasser infolge ihrer unterschied
lichen Dimensionen in zwei Fraktionen sauber getrennt
werden. Die wertvollen Monomere wie EG aber auch DEG
(Diethylenglykol) werden zwecks Reaktion vollständig
wieder dem Polykondensationsprozeß zugeführt und gehen
nicht verloren. Im übrigen entsteht reines Wasser, so daß
nicht länger eine aufwendige Kläranlage erforderlich ist,
um einerseits das EG von dem Abwasser zu trennen und
andererseits das Abwasser zu reinigen. Ferner erlaubt die
Umkehrosmose eine höhere Konzentration des EG im Kopf
produkt der Prozeß-Kolonnen. Tatsächlich kann die Konzen
tration auf Werte bis zu ca. 5% und mehr ansteigen. Da
durch können der Wärmeenergie- und Kühlwasserbedarf ver
ringert und die Anzahl der Kolonnenböden und folglich die
Bauhöhe der Prozeß-Kolonnen reduziert werden. Ferner ist
die Umkehrosmose in der Lage, nicht nur EG sondern auch
Acetaldehyd mit hoher Trennschärfe von dem Abwasser zu
separieren. In diesem Zusammenhang empfiehlt die
Erfindung, dem sich im Zuge einer Kondensation bildenden
kontaminierten Abwasser in dosierter Menge ein Inertgas,
z. B. Stickstoff, zuzugeben und das Inertgas mit dem
Acetaldehyd einer Abgasverbrennung mit ggf. Wärmerück
gewinnung zuzuführen. Folglich läßt sich das an sich
gesundheitsschädliche Acetaldehyd umweltfreundlich ent
sorgen und kann, da es einen guten Brennwert besitzt,
mittels geringer Inertgas-Dosierung der Wärmerückgewinnung
im Zuge der Abgasverbrennung zugeführt werden. Das durch
die Umkehrosmose aus dem Abwasser in sehr hoher Reinheit
anfallende Wasser kann beispielsweise einem ohnehin
vorhandenen Granulierungssystem zugeführt werden. Die
Granulierung wird normalerweise mit demineralisiertem
Wasser versorgt, welches in eine dafür eigens beige
stellten separaten Anlage unter Aufwendung von
elektrischem Strom und Trinkwasser betrieben wird. Die
Anlage zur Erzeugung von demineralisiertem Wasser und die
in diesem Zusammenhang anfallenden Kosten entfallen nun
mehr, da eben infolge der Umkehrosmose hinreichend reines
Wasser zur Verfügung steht.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden
aufgeführt. So wird das kontaminierte, jedoch von
Acetaldehyd bereits befreite Abwasser vor seiner Umkehr
osmose-Behandlung auf mindestens 50°C bis 60°C herunter
gekühlt, weil die Umkehrosmose nur bei niedrigen
Temperaturen arbeitet.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage, die zur
Durchführung des beanspruchten Verfahrens besonders
geeignet ist. Diese Anlage weist in ihrem grundsätzlichen
Aufbau zumindest
- - einen Veresterungsreaktor,
- - eine dem Veresterungsreaktor nachgeordnete Prozeß- Kolonne,
- - einen der Prozeß-Kolonne nachgeordneten Kondensator,
- - einen von dem Kondensator zu der Prozeß-Kolonne führenden Rücklauf und
- - einen von der Prozeß-Kolonne zu dem Veresterungsreaktor führenden Rücklauf auf.
Diese Anlage ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensa
tor zumindest eine Umkehrosmosestation mit zumindest einem
Mikrofilter und zumindest einer Pumpe zur Druckbeauf
schlagung des den Mikrofilter durchdringenden Abwassers
nachgeordnet ist, und daß von der Umkehrosmosestation ein
EG-Rücklauf zu dem Veresterungsreaktor und ein Rein
wasserabfluß zu einem Verbraucher führen. - Im Rahmen der
Erfindung kann der EG-Rücklauf auch in den ohnehin vor
handenen EG-Rücklauf zwischen der Prozeß-Kolonne und dem
Veresterungsreaktor münden. Vorzugsweise ist zwischen dem
Kondensator und der Umkehrosmosestation ein Kühler für das
Abwasser zwischengeschaltet.
Diese Anlage und das beanspruchte Verfahren ermöglichen
zunächst einmal eine Energie-Einsparung, weil die Rück
laufverhältnisse an dem Kolonnenkopf nicht mehr besonders
hoch sein müssen, da eine präzise Trennung der Substanzen
und insbesondere des EG durch die Umkehrosmose erfolgt.
Die geringeren Rücklaufverhältnisse vermindern den Bedarf
an Wärmeenergie am Kolonnensumpf und den Kühlwasserbedarf
am Kondensator. Ebenso kann die Anzahl der Kolonnenböden
und dadurch die Bauhöhe der Prozeß-Kolonne reduziert
werden. Eine weitere Energie-Einsparung resultiert daraus,
daß das Acetaldehyd nicht länger im Abwasser verbleibt,
sondern seine Verbrennungswärme im Wärmeenergieerzeuger
verwertet und umweltschonend verbrannt wird. Ferner
gelingt eine Einsparung an Rohstoffen, weil der Monomer- bzw.
EG-Verbrauch bis zu 1,5 kg EG pro Tonne PET reduziert
wird. Darüber hinaus entfällt die sonst erforderliche
Anlage zur Erzeugung von demineralisiertem Wasser für das
Granulierungssystem. Denn das im Rahmen des erfindungsge
mäßen Verfahrens im Wege der Umkehrosmose erzeugte reine
Wasser macht den normalerweise zur Erzeugung von deminera
lisiertem Wasser notwendigen Trinkwasserverbrauch über
flüssig. Ebenso kann die sonst übliche Kläranlage ent
fallen, da infolge des erfindungsgemäßen Verfahrens kein
umweltschädliches Abwasser mehr anfällt. Insoweit zeichnet
sich das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs
gemäße zu seiner Durchführung geeignete Anlage durch
ökonomische und ökologische Arbeitsweise aus.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine
Anlage zum Rückgewinnen von EG in einem PET-Polykondensa
tionsprozeß. Diese Anlage weist zumindest einen
Veresterungsreaktor 1 auf, in dem Terephtalsäure und EG
reagieren. Dem Veresterungsreaktor 1 ist eine Prozeß-
Kolonne 2 mit einem Kondensator 3 nachgeordnet, so daß
als Reaktions- bzw. Nebenprodukt mit Acetaldehyd und einer
Restmenge EG kontaminiertes Abwasser anfällt. Von dem
Kondensator 3 führt ein Rücklauf 4 zu dem Kolonnenkopf der
Prozeß-Kolonne 2, um ein bestimmtes Rückflußverhältnis
einhalten zu können. Ferner führt von dem Kolonnensumpf
der Prozeß-Kolonne 2 ein EG-Rücklauf 5 zu dem
Veresterungsreaktor 1. Grundsätzlich können auch mehrere
Veresterungsreaktoren, Prozeß-Kolonnen und Kondensatoren
verwirklicht sein.
Nach dem Ausführungsbeispiel ist dem Kondensator 3
zumindest eine Umkehrosmosestation 6 mit zumindest einem
Mikrofilter 7 und zumindest einer Pumpe 8 für die
Druckbeaufschlagung des den Mikrofilter durchdringenden
Abwassers nachgeordnet. Von der Umkehrosmosestation 6
führt ein EG-Rücklauf 9 zu dem Veresterungsreaktor 1 bzw.
zu dem EG-Rücklauf 5 zwischen der Prozeß-Kolonne 2 und dem
Polykondensationsreaktor 1 oder irgendeine andere Stelle
im Prozeß 12 (z. B. Abtauchbehälter, etc.). Ferner weist
die Umkehrosmosestation 6 einen Reinwasserabfluß 10 auf,
der zu einem Verbraucher führt. Bei diesem Verbraucher
kann es sich um ein Granuliersystem und/oder andere
Verbraucher handeln. Zwischen dem Kondensator 3 und der
Umkehrosmosestation 6 ist ein Kühler 11 für das Abwasser
zwischengeschaltet, um das Abwasser auf ca. 50°/60°C
herunterzukühlen. Diese Abwasserkühlung ist für die
nachfolgende Umkehrosmose erforderlich, die nur bei
verhältnismäßig niedrigen Temperaturen arbeitet.
Claims (7)
1. Verfahren zum Rückgewinnen von Ethylen-Glykol in einem
Polyethylenterephthalat-Polykondensationsprozeß, wonach
Terephthalsäure und Ethylen-Glykol reagieren und als
Nebenprodukt mit Acetaldehyd und einer Restmenge Ethylen-
Glykol kontaminiertes Abwasser anfällt, dadurch
gekennzeichnet, daß das kontaminierte Ab
wasser im Wege einer Umkehrosmose durch Mikrofiltration
gereinigt wird, daß im Zuge dieser Reinigung reines Wasser
und von dem reinen Wasser getrenntes Ethylen-Glykol
anfallen, und daß das Ethylen-Glykol wieder dem Poly
kondensationsprozeß und das reine Abwasser einem anderen
Verwendungszweck zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
dem sich im Zuge einer Kondensation bildenden konta
minierten Abwasser in dosierter Menge ein Inertgas, z. B.
Stickstoff, zuzugeben und das Inertgas mit dem Acetaldehyd
einer Abgasverbrennung mit ggf. Wärmerückgewinnung zuge
führt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das kontaminierte und von Acetaldehyd
befreite Abwasser vor seiner Umkehrosmose-Behandlung auf
mindestens 50°C bis 60°C heruntergekühlt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß das im Zuge der Umkehrosmose entstehende
reine Messer einem Granulationsprozeß zugeführt wird.
5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 4 mit zumindest
- - einem Veresterungsreaktor,
- - einer dem Veresterungsreaktor nachgeordneten Prozeß- Kolonne,
- - einem der Prozeß-Kolonne nachgeordneten Kondensator,
- - einem von dem Kondensator zu der Prozeß-Kolonne führenden Rücklauf und
- - einem von der Prozeß-Kolonne zu dem Veresterungsreaktor führenden Rücklauf,
dadurch gekennzeichnet, daß dem
Kondensator (3) zumindest eine Umkehrosmosestation (6) mit
zumindest einem Mikrofilter (7) und zumindest einer Pumpe
(8) zur Druckbeaufschlagung des den Mikrofilter (7) durch
dringenden Abwassers nachgeordnet ist, und daß von der
Umkehrosmosestation (6) ein EG-Rücklauf (9) zu dem
Veresterungsreaktor (1) bzw. dem Rücklauf (5) zwischen der
Prozeß-Kolonne (2) und dem Polykondensationsreaktor (1)
und ein Reinwasserabfluß (10) zu einem Verbraucher führen.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Kondensator (3) und der Umkehrosmosestation
(6) ein Kühler (11) für das Abwasser zwischengeschaltet
ist.
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