DE19608614A1 - Verfahren zur Aufarbeitung von Dihydroxyverbindungen enthaltenden Rückständen - Google Patents
Verfahren zur Aufarbeitung von Dihydroxyverbindungen enthaltenden RückständenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung
von Dihydroxyverbindungen enthaltenden Rückständen, welche bei
der Herstellung von Polyestern anfallen, wobei man
- (1) in einer ersten Stufe eine Dicarbonsäure oder deren Ester bzw. esterbildende Derivate mit einem molaren Überschuß einer Dihydroxyverbindung verestert bzw. umestert,
- (2) in mindestens einer zweiten Stufe das gemäß (a) erhaltene Veresterungsprodukt polykondensiert,
- (3) die bei den Umsetzungen gemäß (1) und (2) anfallenden Brüden (a) bzw. (b) einer Behandlung zur Rückgewinnung der Ausgangs stoffe unterwirft.
Zur Herstellung von Polyestern, insbesondere Polyalkylen
terephthalaten werden in großem Umfang sogenannte Umesterungs/Po
lykondensationsverfahren ausgeführt, wobei in einer ersten Stufe
eine Veresterung bzw. Umesterung, und in mindestens einer wei
teren Stufe die eigentliche Polykondensation vorgenommen wird
(vgl. Chemiefasern (Textilindustrie 40 (1992), 1058-1062 und
Ullmann′s Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Aufl. Band 19,
S. 61-88).
Am Beispiel der Herstellung von Polybutylenterephthalat aus
Terephthalsäure und Butandiol-1,4 sei dieses Verfahren kurz
erläutert.
In einem ersten Reaktionsraum wird Terephthalsäure mit einem mo
laren Überschuß, vorzugsweise 50-120 mol-%, insbesondere
70-100 mol-%, Butandiol-1,4 verestert, wobei die veresterte Ver
bindung in weiteren Schritten der eigentlichen Polykondensation
unterworfen wird. Die bei der Veresterung anfallenden Brüden wer
den in eine Kolonne überführt, in der die leichtsiedende Bestand
teile THF/Wasser über Kopf abgetrennt und ein Sumpfprodukt,
welches neben überschüssigem Butandiol-1,4 noch geringe Mengen
Oligomere, Polymere und Terephthalsäure enthält, erhalten werden.
Das Veresterungsprodukt wird anschließend polykondensiert, wobei
die Polykondensation bei kontinuierlichen Verfahren zweckmäßiger
weise in mindestens zwei Stufen, einer sogenannten Vorkondensa
tion und Nachkondensation, durchgeführt wird.
Aus wirtschaftlichen Gründen ist es dabei wünschenswert, daß mög
lichst viele der entstehenden Reaktionsprodukte und im Überschuß
vorhandenen Dihydroxyverbindungen weiterbehandelt werden, um z. B.
das Butandiol-1,4 zurückzugewinnen und möglichst wenig Abfall
stoffe zu erzeugen.
In der nicht vorveröffentlichten DE-A 19509957.5 wird ein Verfah
ren zur Aufbereitung der Brüden aus der Polykondensation vorge
schlagen.
Aus der DE-A 43 33 929 ist ein Verfahren zur Rückgewinnung der
Ausgangsstoffe bekannt, wobei zur einfacheren Handhabung der
meist sehr hochviskosen Sumpfprodukte ein Destillationsrückstand
aus dihydroxyhaltigen Verbindungen (sog. "Hex") in die Kolonne
zudosiert wird.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß dieser Rückstand meist
aus der Butandiol- oder Hexandiol-Destillation stammt und somit
nicht überall verfügbar ist.
Da die Brüden neben den Einsatzstoffen und Nebenprodukten auch
oligomere und polymere Polyester enthalten, liegt der pH der Brü
den durch den Gehalt an Carboxylendgruppen unterhalb von 7. Zudem
erfolgt bei der Rückgewinnung eine erneute Fragmentierung, wo
durch neben den bereits vorhandenen Carboxylendgruppen neue
Carboxylendgruppen entstehen. Aus diesen Gründen ist eine Aufbe
reitung der Brüden sehr kostenträchtig, da korrosionsstabile
Edelstahlbehälter eingesetzt werden müssen.
Während der Aufbereitung und der Herstellung der Polyester
bildet sich im erheblichen Ausmaß z. B. THF als Nebenprodukt (bei
1,4-Butandiol als Ausgangsstoff). Da diese Nebenreaktion durch
Säuren katalysiert wird, geht auch bei der Destillationsrückge
winnung 1,4-Butandiol in erheblichen Maße durch THF-Bildung ver
loren.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die
oben geschilderten Nachteile zu verbessern und die Aufarbeitung
der Brüden dahingehend zu verbessern, daß von den darin enthalte
nen Dihydroxyverbindungen der größte Anteil möglichst wirtschaft
lich zurückgewonnen werden kann. Gleichzeitig soll die Produkt
qualität des Polyester erhalten bleiben.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß diese Aufgabe dadurch ge
löst werden kann, daß man die Behandlung zur Rückgewinnung der
Ausgangsstoffe in Gegenwart einer Alkali- oder Erdalkaliver
bindung in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, berechnet als Alka
limetall bzw. Erdalkalimetall bezogen auf den Feststoffgehalt der
Brüden, vornimmt.
Durch die erfindungsgemäße Zugabe von Alkali- bzw. Erdalkaliver
bindungen bei der Brüdenaufbereitung erfolgt eine sogenannte ba
sische Pufferung der Brüden, so daß eine Korrosion der Behälter
nicht mehr möglich ist. Dadurch können wesentlich billigere Nor
malstahlbehälter für diese Zwecke eingesetzt werden. Weiterhin
wird die Nebenproduktbildung z. B. von THF in einem erheblichen
Maß reduziert.
Bei einem pH der Brüden von 7 oder höher liegen zudem kürzere
Fragmente z. B. der polymeren Rückstände vor, so daß zum einen
diese leichter in der Dihydroxyverbindung dispergierbar sind,
d. h. der entstehende Destillationsrückstand ist leichter handhab
bar, da dieser eine niedrigere Viskosität aufweist. Zum anderen
können die Kolonnen erheblich länger ohne Reinigungsarbeiten be
trieben werden (sogenannte größere Standzeiten) und die festen
Rückstände bei der Reinigung leichter aus der Kolonne z. B. mit
Wasser entfernt werden.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann durch die
nach der destillativen Aufbereitung folgende Eindampfvorrichtung
weiteres z. B. Butandiol zurückgewonnen werden, wobei diese Aufar
beitung unabhängig von der Verfügbarkeit des Dihydroxy
verbindungen enthaltenden Rückstandes (HEX) ist.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise in den
Sumpf der Kolonnen A, B oder C bei der Aufbereitung der Brüden
0,5 bis 10, vorzugsweise 1 bis 8 und insbesondere 2,5 bis
6 Gew.-%, berechnet als Alkali- bzw. Erdalkalimetall bezogen auf
den Feststoffgehalt der Brüden, zugesetzt.
Grundsätzlich eignen sich anorganische und organische Verbindun
gen der Alkalimetalle, vorzugsweise von Li, Na, K, besonders be
vorzugt Na-Verbindungen.
Als anorganische Verbindungen der (Erd- )Alkalimetalle, vorzugs
weise des Natriums, kommen beispielsweise die entsprechenden
Silikate, Phosphate, Phosphite, Sulfate oder bevorzugt Carbonate,
Hydrogencarbonate und Hydroxide in Frage.
Zu den organischen Verbindungen der (Erd-)Alkalimetalle, vor
zugsweise des Natriums, gehören die entsprechenden Salze von
(cyclo)aliphatischen, araliphatischen oder aromatischen Carbon
säuren mit vorzugsweise bis zu 30 C-Atomen und vorzugsweise 1 bis
4 Carboxylgruppen. Beispiele hierfür sind: Alkalimetallsalze der
Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Isobutter
säure, Caprylsäure, Stearinsäure, Cyclohexancarbonsäure, Bern
steinsäure, Adipinsäure, Korksäure, 1,10-Decandicarbonsäure,
1,4-Cyclohexandicarbonsäure, Terephthalsäure, 1,2,3-Propantri
carbonsäure, 1,3,5-Cyclohexantricarbonsäure, Trimellithsäure,
1,2,3,4-Cyclopentantetracarbonsäure, Pyromellithsäure, Benzoe
säure, substituierten Benzoesäuren, Dimersäure und Trimersäure
sowie neutrale oder teilneutralisierte Montanwachssalze oder
Montanwachsestersalze (Montanate). Auch Salze mit andersgearteten
Säureresten, wie z. B. Alkali-Paraffin-, Alkali-Olefin- und
Alkali-Arylsulfonate oder auch Phenolate sowie Alkoholate, wie
z. B. Methanolate, Ethanolate, Glykolate, können erfindungsgemäß
eingesetzt werden. Bevorzugt werden Natriumcarbonat, Natrium
hydrogencarbonat, Natriumhydroxid, Natriumsalze von Mono- und
Polycarbonsäuren, insbesondere die aliphatischer Mono- und Poly
carbonsäuren, vorzugsweise solchen mit 2 bis 18 C-Atomen, ins
besondere mit 2 bis 6 C-Atomen und bis zu vier, vorzugsweise bis
zu zwei Carboxylgruppen, sowie Natriumalkoholate mit vorzugsweise
2 bis 15, insbesondere 2 bis 8 C-Atomen verwendet. Beispiele
besonders bevorzugter Vertreter sind Natriumacetat, Natrium
propionat, Natriumbutyrat, Natriumoxalat, Natriummalonat,
Natriumsuccinat, Natriummethanolat, Natriummethanolat, Natrium
glykolat. Ganz besonders bevorzugt ist Natriummethanolat, welches
besonders vorteilhaft in einer Menge von 2,5 bis 6 Gew.-%, be
rechnet als Na, bezogen auf den Feststoffgehalt der Brüden, ein
gesetzt wird. Es können auch Gemische verschiedener (Erd-)Alkali
metall -Verbindungen eingesetzt werden.
Das (Erd-)Alkalimetall oder die (Erd-)Alkalimetallverbindung kann
je nach Aufarbeitungsmethode in mindestens eine Kolonne A, B oder
C zugegeben werden. Selbstverständlich kann die Zugabe auch auf
alle Kolonnen verteilt erfolgen, wobei eine Zudosierung gleicher
Mengen in jede Kolonne bevorzugt ist.
Nachstehend sei das erfindungsgemäße Verfahren wiederum am Bei
spiel der Herstellung von Polybutylenterephthalat erläutert unter
Hinweis auf die Abbildungen; es sei jedoch nochmals betont , daß
es entsprechend auch für die Herstellung anderer dem Fachmann be
kannter Polyester geeignet ist.
Zunächst werden Terephthalsäure und Butandiol-1,4 (letzteres in
150 bis 220 mol-%, vorzugsweise 70 bis 100 mol-% Überschuß) in an
sich bekannter Weise bei Temperaturen im Bereich von 150 bis
220°C, und Drücken im Bereich von 0,7 bis 2,0 bar für einen Zeit
raum von 150 bis 300, vorzugsweise von 200 bis 280 Minuten mit
einander umgesetzt, wobei eine Veresterung stattfindet und ent
stehendes THF (Tetrahydrofuran) zusammen mit überschüssigem
Butandiol (BD) und geringen Mengen oligomerer und polymerer
Verbindungen sowie Restmengen Terephthalsäure mit den Brüden (a)
in eine Kolonne A überführt werden. Der Ort der Zugabe liegt vor
zugsweise in der Mitte oder im unteren Teil der Kolonne.
Die Stufe (1) des Verfahrens ist in den Abbildungen als ein
Verfahrensschritt dargestellt. Bevorzugt wird die Stufe (1) in
mindestens vier Verfahrensschritte aufgeteilt, wobei diese aus
einem Mischreaktor für Lösungsmittel, Katalysator etc. und minde
stens drei Rührreaktoren aufgebaut sind.
Das Veresterungsprodukt der Stufe (1) des Verfahrens wird in min
destens einer zweiten Stufe (2) polykondensiert. Diese Polykon
densation wird in an sich bekannter Weise bei Temperaturen von
240°C bis 270°C und vermindertem Druck von 0,3 bis 200 mbar über
einen Zeitraum von 60 bis 200, vorzugsweise 70 bis 180 Minuten
durchgeführt. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der
Stufe (2) ist eine Aufteilung in zwei Verfahrensschritte, wobei
zunächst eine sogenannte Vorkondensation und anschließend eine
Nachkondensation vorgenommen wird.
In Abb. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform zur Rückgewinnung
der Ausgangsstoffe dargestellt, wobei man die in Stufe (1) anfal
lenden Brüden (a) in mindestens eine Kolonne A überführt und die
leicht siedenden Bestandteile der Brüden (a) über Kopf abtrennt
und das Sumpfprodukt in die Stufe (1) zurückführt und die in der
Stufe (2) anfallenden Brüden (b) in mindestens eine Kolonne B
überführt und die leicht siedenden Bestandteile über Kopf ab
trennt und das Sumpfprodukt aus der Kolonne B austrägt und dieses
anschließend in mindestens einer Kolonne C einer weiteren Behand
lung zur Rückgewinnung der Dihydroxyverbindung unterwirft.
Abb. 2 stellt ein weiteres bevorzugtes Verfahren zur Aufarbeitung
der Brüden dar, wobei man die in Stufe (1) anfallenden Brüden (a)
und einen Teil der Brüden (b₁) der Stufe (2) des Verfahrens in
mindestens eine Kolonne A zusammenführt und die leicht siedenden
Bestandteile der Brüden in der Kolonne A über Kopf abtrennt und
das Sumpfprodukt, welches überwiegend die überschüssigen Di
hydroxyverbindungen sowie oligomere und polymere Reaktionspro
dukte enthält, in die Stufe (1) zurückführt und den anderen Teil
der Brüden (b₂) der Stufe (2) des Verfahrens in mindestens eine Ko
lonne B überführt und die leicht siedenden Bestandteile der Brü
den über Kopf abtrennt und das Sumpfprodukt aus der Kolonne B
austrägt und dieses anschließend in mindestens einer Ko
lonne C einer weiteren Behandlung zur Rückgewinnung der
Dihydroxyverbindung unterwirft.
Durch die Aufteilung der Brüden aus der Polykondensation, wobei
vorzugsweise die Brüden (b₁) aus der Vorkondensation und die Brü
den (b₂) aus der Nachkondensation stammen, kann auf verfahrens
technisch einfache Art und Weise eine Rückführung des überschüs
sigen Diols in die Veresterung erfolgen. Das Verfahren ist da
durch wirtschaftlicher und kostengünstiger, wobei die Produkt
qualität des Polyesters erhalten bleibt.
Abb. 3 stellt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfah
rens dar, wobei man die in den Stufen (1) und (2) anfallenden
Brüden (a) und (b) in mindestens eine Kolonne A überführt und
die leicht siedenden Bestandteile über Kopf abtrennt und an
schließend das Sumpfprodukt aus der Kolonne A austrägt und dieses
in mindestens einer Kolonne C einer weiteren Behandlung zur Rück
gewinnung der Dihydroxyverbindung unterwirft.
In der Kolonne A oder B des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das
leichtsiedende THF/Wasser über Kopf abgetrennt und diese leicht
siedenden Bestandteile anschließend einer Rückgewinnung der
Ausgangsstoffe (Trennung THF von Wasser) unterworfen.
Für den Fall der Herstellung von Polyethylenterephthalat bestehen
die leichtsiedenden Bestandteile im wesentlichen aus Wasser oder
Methanol mit Acetaldehyd; bei der Herstellung von PBT ausgehend
von Dimethylterephthalat aus Methanol und THF. Danach führt man
das Sumpfprodukt, welches überwiegend die überschüssigen
Dihydroxyverbindungen enthält, in die Stufe (1) zurück. Je nach
Größe der Anlage können die Kolonnen A bis C in mehrere Kolonnen
A₁, A₂ bis An oder B₁, B₂ bis Bn sowie C₁, C₂ bis Cn unterteilt
werden.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen gemäß den Abb. 2 und 3 er
folgt die Aufarbeitung der Brüden in der Weise, daß die Brüden
der Stufe (2), welche überwiegend THF, Wasser, überschüssiges
Butandiol und etwas größere Mengen als in den Brüden aus Stu
fe (1) an oligomeren und polymeren Verbindungen sowie Restmengen
Terephthalsäure enthalten, werden entweder anteilig in die Kolon
nen A und B oder gesamt in eine Kolonne A überführt, wobei in
Kolonne A die Brüden aus Stufe (1) des Verfahrens bereits vorlie
gen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Abb. 1 erfolgt die Aufar
beitung separat und die Brüden (b) werden in eine Kolonne B über
führt.
Der Ort der Zugabe liegt vorzugsweise in der Mitte oder im un
teren Teil der Kolonnen. Wie man diese Anteile aufteilt, versteht
sich von selbst, da sich die Aufteilung nach Füllmenge der Kolon
nen und der Qualität der benötigten Einsatzstoffe in der Vereste
rung richtet.
Die leichtsiedenden Bestandteile der Brüden trennt man über Kopf
ab und trägt das Sumpfprodukt aus der Kolonne A und/oder B je
nach Verfahrensweise aus. Anschließend unterwirft man das Sumpf
produkt einer weiteren Behandlung zur Rückgewinnung der Di
hydroxyverbindung. Hierzu trägt man das Sumpfprodukt aus der Ko
lonne A oder B je nach Verfahrensweise in eine Kolonne C aus, ge
gebenenfalls unter Abtrennung der Feststoffe.
Bevorzugt wird in der Kolonne C parallel ein flüssiger Dihydroxy
verbindungen enthaltender Rückstand ("Hex"), wie er beispiels
weise bei der Destillation von Butandiol-1,4 oder Hexandiol-1,6
anfällt, eingeführt. Die Zusammensetzung des Rückstandes unter
liegt an sich keiner besonderen Beschränkung, solange die flüs
sige Form gegeben und keine die Trennung in der Kolonne störenden
Verbindungen enthalten sind. Dies ist bei den Rückständen aus der
Butandiol bzw. Hexandiol-Destillation in aller Regel der Fall.
Der Ort der Zugabe liegt vorzugsweise in der Mitte oder im un
teren Teil der Kolonne, und die Zugabemenge beträgt im allge
meinen 0,03 bis 5 kg pro kg in die Kolonne überführten Sumpf
produkte, vorzugsweise von 0,04 bis 0,1 kg/kg.
Durch die Zugabe dieses Dihydroxyverbindungen enthaltenden Rück
standes bleibt das Sumpfprodukt in der Kolonne C flüssig bzw.
förderbar, und es kann daher auf verfahrenstechnisch einfache
Weise die Dihydroxyverbindung über Kopf und ein wiederum flüssi
ges bzw. förderbares Sumpfprodukt am Boden dieser Kolonne erhal
ten werden, welches einfach der Verbrennung zugeführt werden
kann.
Die Dihydroxyverbindung führt man anschließend aus der Kolonne C
in die Veresterung (Stufe 1) zurück.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungs
gemäßen Verfahrens wird das Sumpfprodukt aus der Kolonne C in
eine Eindampfungsvorrichtung D ausgetragen und die Dihydroxy
verbindung abgetrennt und in die Kolonne C zurückgeführt sowie
aus D der verbleibende Rückstand ausgetragen.
Durch diese bevorzugte Ausführungsform wird weiteres z. B.
1,4-Butandiol zurückgewonnen und die Aufarbeitung des Rückstandes
ohne Zugabe eines Destillationsrückstandes in einfacher und wirt
schaftlicher Form ermöglicht. Ein weiterer Vorteil dieser Vorge
hensweise besteht darin, daß in der Kolonne C die Abtrennung der
Dihydroxyverbindung nicht vollständig erfolgen muß, der Rückstand
nicht so viskos ist und somit handhabbar bleibt.
Der Ort der Zugabe des zurückgewonnenen Butandiols liegt vorzugs
weise im unteren Teil der Kolonne C, insbesondere oberhalb des
Brüdenraums des Kolonnensumpfes der Kolonne C.
Geeignete Eindampfungsvorrichtungen D sind beispielsweise spe
zielle Kolonnen, gerührte Verdampfungsapparate, Extruder, selbst
reinigende Eindampfer oder Scheibenverdampfer.
Die Temperatur der Eindampfungsvorrichtung liegt vorzugsweise
oberhalb des Schmelzpunktes des verbleibenden Rückstandes. Diese
ist abhängig vom Feststoffanteil und der Art des Rückstandes. Für
den Rückstand aus der Polybutylenterephthalat-Herstellung beträgt
die Temperatur üblicherweise 180 bis 250°C, vorzugsweise 190 bis
230°C, bei Rückständen aus der Polyethylenterephthalat-Herstellung
im allgemeinen von 180 bis 280°C, vorzugsweise 190 bis 265°C.
Engt man das Sumpfprodukt in der Vorrichtung D nur bis zu einem
Feststoffgehalt von 30 bis 70%, bezogen auf den Sumpfaustrag
ein, sind niedrigere Temperaturen von 150 bis 220°C in der Vor
richtung D ebenfalls geeignet.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die Ausgangsstoffe
wie Butandiol in einem erheblichen Maße einfach und kostengünstig
zurückgewonnen werden. Gleichzeitig wird der Anteil an Nebenpro
dukten wie THF drastisch verringert.
In einer 3-stufigen Veresterungskaskade wurden bei Temperaturen
von 210-220°C und 2 barbs Druck 35,2 mol Terephthalsäure (TPA)
und 82,7 mol 1,4-Butandiol (BD) umgesetzt. Als Katalysator wurden
30 ppm Ti bezogen auf Polybutylenterephthalat (PBT) als Tetra
butylorthotitanat (TBOT) zugesetzt (Verweilzeit T = 205-260 min
insgesamt).
Das Umsetzungsprodukt wurde mit mindestens 95%igem Umsatz in die
Stufe 2 überführt. Zu Beginn der Vorkondensation wurden 50 ppm Ti
bez. auf PBT als TBOT zugesetzt:
τ = 30-40 min,
T = 240-290°C,
P = 0,8 bar beginnend bis 25 mbar.
τ = 30-40 min,
T = 240-290°C,
P = 0,8 bar beginnend bis 25 mbar.
Nach der Vorkondensation in Stufe 2 wurde das Produkt mit minde
stens 98,5%igem Umsatz in die Nachkondensation der Stufe 2 über
führt. Zu Beginn der Nachkondensation wurden 30 ppm Ti bez. auf
PBT als TBOT zugesetzt.
τ = 90-140 min,
T = 245-265°C,
P = 0,5 bis 2,0 mbar.
τ = 90-140 min,
T = 245-265°C,
P = 0,5 bis 2,0 mbar.
Danach wurde das Produkt PBT mit einer Viskosität η (intrinsisch)
von 0,9-1,3 schmelzflüssig ausgetragen und granuliert.
Die Aufarbeitung des überschüssigen molaren BD erfolgte gemäß der
grundsätzlichen Darstellung gemäß Abb. 2 und der Variation der
Bedingungen gemäß der Tabelle.
Arbeitsweise bei der BD-Rückgewinnung:
Die Brüden der Stufe (1) wurden dampfförmig als Strom (a)
(s. Tab. zu Abb. 2) mit 210-220°C und 2 barabs Druck in Kolonne A
überführt. Am Kopf wurden Wasser und THF abgetrennt. Das Butan
diol wurde in die Stufe (1) zurückgeführt. Das in den Brüden der
Stufe (2) enthaltene Butandiol (Strom b₁+b₂) wurde flüssig mit den
gesamten Brüden dieser Stufe in die Kolonnen A und B zugeführt.
Dabei wurden die Ströme der Vor- und Nachkondensation so auf ge
teilt, daß die Brüden der Nachkondensation der Stufe (2) und ein
Teil der Brüden der Vorkondensation der Stufe (2) flüssig in die
Kolonne B gegeben wurden, während der andere Teil der Brüden der
Vorkondensation der Stufe (2) in die Kolonne A gegeben wurde.
Die Kolonne A wurde unter dem gleichen Druck betrieben wie die
Veresterung der Stufe (1). Die Kolonnen/Apparate B, C, D wurden
unter einem Druck 1 barabs betrieben. Am Kopf der Kolonne B
wurden THF und Wasser abgezogen, das im Sumpf der Kolonne B ent
haltene Butandiol wurde der Kolonne C zugeführt. Am Kopf der
Kolonne C wurde Butandiol abgetrennt. Der Sumpf der Kolonne C wurde
dem Apparat D zugeführt. Dort wurde das Butandiol quantitativ
dampfförmig abgetrennt und in den Brüdenraum über den Sumpf der
Kolonne C zurückgeführt.
Bei der Arbeitsweise gemäß Beispiel 1 wurden 0,1 mol PBT
pro 35,2 mol TPA ausgetragen aus Apparat D. Ohne Apparat D wurde
die gleiche Feststoffmenge aus dem Sumpf der Kolonne C ausgetra
gen.
In der Tabelle 1 zu Abb. 2 sind die BD-Verluste für die verschie
denen Aufarbeitungsvarianten gemäß Beispiel 1 aufgeführt.
Dabei sind die Aufarbeitungsvarianten 1.1. bis 1.5. folgenderma
ßen durchgeführt worden:
- 1.1. Der Destillationsrückstand "Hex" wurde in die Kolonne B gege ben, in einer Gesamtmenge von 3,4 kg/kg Feststoff der in den Brüden b₂ enthalten war (zum Vergleich gemäß DE-A 43 33 929).
- 1.2. Natriummethanolat (30%ig in Methanol) wurde in die Kolonne B gegeben, in einer Menge von 0,05 kg Na/kg Feststoff der in den Brüden b₂ enthalten war.
Außerdem wurde wie unter 1.1. "Hex" zugegeben.
- 1.3. Es wurde Na-methanolat wie unter 1.2., jedoch ohne "Hex"-Zu gabe, zugegeben. Der Sumpf der Kolonne C wurde dem Eindampf apparat D zugeführt. Das BD wurde dampfförmig in den Brüden raum oberhalb des Sumpfes der Kolonne C zurückgeführt. Der Feststoff wurde aus D schmelzflüssig bei 235°C ausgetragen.
- 1.4. Es wurde weder "Hex" noch Na-methanolat zugegeben (zum Ver gleich).
- 1.5. Wie unter 4, nur ohne Apparat D (zum Vergleich).
In einer 3-stufigen Umesterungskaskade wurden bei Temperaturen
von 180-205°C und 1,16 barabs Druck 35,2 mol Dimethylterephthalat
(DMT) und 54,0 mol BD umgesetzt. Als Katalysator wurden zu Beginn
der Reaktion 115 ppm Ti bzw. auf PBT als TBOT zugesetzt und
0,7 mmol Na-methanolat pro kg PBT (Verweilzeit τ = 205-260 min
insgesamt).
Das Umsetzungsprodukt wurde mit mindestens 95%igem Umsatz in die
Stufe 2 überführt. Im ersten Teil der Stufe 2 wurde die Vor
kondensation durchgeführt:
τ = 30-40 min,
T = 240-290°C,
P = 0,8 bar beginnend bis 25 mbar.
τ = 30-40 min,
T = 240-290°C,
P = 0,8 bar beginnend bis 25 mbar.
Nach der Vorkondensation in Stufe 2 wurde das Produkt in die
Nachkondensation der Stufe 2 überführt:
τ = 90-140 min,
T = 245-265°C,
P = 0,5 bis 2,0 mbar.
τ = 90-140 min,
T = 245-265°C,
P = 0,5 bis 2,0 mbar.
Danach wurde das Produkt mit einer Viskosität η (intrinsisch) von
0,9-1,3 schmelzflüssig ausgetragen und granuliert.
Die Aufarbeitung der Brüden erfolgte gemäß der grundsätzlichen
Darstellung gemäß Abb. 1 und der Variation der Bedingungen gemäß
der Tabelle 2.
Die in der Tabelle aufgeführten Aufarbeitungsvarianten 2.1. bis
2.5. wurden analog den unter 1.1. bis 1.5. aufgeführten Bedingun
gen durchgeführt.
Abweichend zu der Aufarbeitung in Beispiel 1 wurden die gesamten
Brüden der Stufe 2 in die Kolonne B gegeben. Im Unterschied zu
Beispiel 1 wird an den Köpfen der Kolonnen A und B MeOH und THF
abgetrennt.
Die Verhältnisse bezüglich Druck, Temperatur, "Hex", Na und Fest
stoffgehalt entsprachen Beispiel 1.1 bis 1.5.
Die Umsetzung erfolgte analog Beispiel 2, mit dem Unterschied,
daß die gesamten Brüden der Stufen 1 und 2 in eine Kolonne A ge
geben werden. Am Kopf dieser Kolonne wurden MeOH und THF abge
trennt. Der Sumpf wurde in Kolonne C überführt. Die weitere Auf
arbeitung erfolgte analog Beispiel 2. Die Erklärungen bezüglich
"Hex", Na, D gelten sinngemäß. Eine Zugabe von "Hex" und/oder Na
methanolat erfolgte in Kolonne A.
Wie in den Beispielen 1 und 2 wurden 3,4 kg "Hex" pro kg Fest
stoff und 0,05 kg Na/kg Feststoff zugegeben (bez. auf Feststoff
in den Brüden a und b).
Die Ergebnisse sind der Tabelle 3 zu entnehmen.
Claims (12)
1. Verfahren zur Aufarbeitung von Dihydroxyverbindungen ent
haltenden Rückständen, welche bei der Herstellung von Poly
estern anfallen, wobei man
- (1) in einer ersten Stufe eine Dicarbonsäure oder deren Ester bzw. esterbildende Derivate mit einem molaren Überschuß einer Dihydroxyverbindung verestert bzw. umestert,
- (2) in mindestens einer zweiten Stufe das gemäß (a) erhaltene Veresterungsprodukt polykondensiert,
- (3) die bei den Umsetzungen gemäß (1) und (2) anfallenden Brüden (a) bzw. (b) einer Behandlung zur Rückgewinnung der Ausgangsstoffe unterwirft,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung zur Rückgewin
nung der Ausgangsstoffe in Gegenwart einer Alkali- oder Erd
alkaliverbindung in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, be
rechnet als Alkalimetall bzw. Erdalkalimetall bezogen auf den
Feststoffgehalt der Brüden, vornimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Alkaliverbindung ein Alkoholat eingesetzt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß als Alkaliverbindung Natrium- oder Kaliummethanolat
oder deren Mischungen eingesetzt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß man die in Stufe (1) anfallenden Brüden (a) und
einen Teil der Brüden (b₁) der Stufe (2) des Verfahrens in
mindestens eine Kolonne A zusammenführt und die leicht sie
denden Bestandteile der Brüden in der Kolonne A über Kopf ab
trennt und das Sumpfprodukt, welches überwiegend die über
schüssigen Dihydroxyverbindungen sowie oligomere und polymere
Reaktionsprodukte enthält, in die Stufe (1) zurückführt und
den anderen Teil der Brüden (b₂) der Stufe (2) des Verfahrens
in mindestens eine Kolonne B überführt und die leicht sieden
den Bestandteile der Brüden über Kopf abtrennt und das
Sumpfprodukt aus der Kolonne B austrägt und dieses anschlie
ßend in mindestens einer Kolonne C einer weiteren Behandlung
zur Rückgewinnung der Dihydroxyverbindung unterwirft.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß man die in Stufe (1) anfallenden Brüden (a) in min
destens eine Kolonne A überführt und die leicht siedenden Be
standteile der Brüden (a) über Kopf abtrennt und das Sumpf
produkt in die Stufe (1) zurückführt und die in der Stufe (2)
anfallenden Brüden (b) in mindestens eine Kolonne B überführt
und die leicht siedenden Bestandteile über Kopf abtrennt und
das Sumpfprodukt aus der Kolonne B austrägt und dieses an
schließend in mindestens einer Kolonne C einer weiteren Be
handlung zur Rückgewinnung der Dihydroxyverbindung unter
wirft.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß man die in den Stufen (1) und (2) anfallenden Brü
den (a) und (b) in mindestens eine Kolonne A überführt und
die leicht siedenden Bestandteile über Kopf abtrennt und an
schließend das Sumpfprodukt aus der Kolonne A austrägt und
dieses in mindestens einer Kolonne C einer weiteren Behand
lung zur Rückgewinnung der Dihydroxyverbindung unterwirft.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich
net, daß die leicht siedenden Bestandteile der Brüden im we
sentlichen aus einer Mischung aus Wasser oder Methanol mit
Tetrahydrofuran oder Acetaldehyd bestehen.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeich
net, daß man dem Sumpfprodukt der Kolonne C bei der weiteren
Behandlung zur Rückgewinnung der Dihydroxyverbindung einen
flüssigen, Dihydroxyverbindungen enthaltenden Rückstand zu
setzt.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeich
net, daß man das Sumpfprodukt der Kolonne C in eine Eindamp
fungsvorrichtung D austrägt, die Dihydroxyverbindung abtrennt
und in die Kolonne C zurückführt sowie den verbleibenden
Rückstand aus trägt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Temperatur der Vorrichtung D oberhalb des Schmelzpunktes des
verbleibenden Rückstandes liegt.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeich
net, daß die zurückgewonnene Dihydroxyverbindung aus der Ko
lonne C in die Stufe (1) des Verfahrens zurückgeführt wird.
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