DE2105017C3

DE2105017C3 - Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Dimethylterephthalat

Info

Publication number: DE2105017C3
Application number: DE2105017A
Authority: DE
Inventors: John Bruce Kingsport Tenn. Windle Iii (V.St.A.)
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1970-02-03
Filing date: 1971-02-03
Publication date: 1980-07-10
Also published as: DE2105017A1; US3839414A; DE2105017B2; CA963476A; FR2078110A5; GB1338773A

Description

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Dimethylterephthalat durch Umsetzung von Terephthalsäure und Methanol in einem erhitzten Reaktor, wobei die dampfförmigen Reaktionsprodukte in eine Rückflußzone innerhalb des Reaktors gelangen, in die anstelle von im Kreislauf geführtem Dimethylterephthalat flüssiges Xylol als Wärmeaustauschmaterial eingeführt wird.

Aus der US-PS 32 27 743 ist ein Verfahren zur Herstellung von Dimethylterephthalat (nachfolgend mit DMT bezeichnet) bekannt, bei dem man eine Aufschlämmung von Terephthalsäure (nachfolgend mit TPA bezeichnet) in Methanol (nachfolgend mit MeOH bezeichnet) in einen Reaktor einführt, in dem vorgelegtes DMT mit TPA unter Bildung von Methylhydrogenterephthalat (nachfolgend mit MHT bezeichnet) umgesetzt wird, das dann mit MeOH unter Bildung von DMTundWassei reagiert.

Bei diesem bekannten Verfahr«.ι wird DMT in den oberen Teil des Reaktors, d. h. in die Rückflußzone eingespeist und kondensiert einei Teil des in dem Reaktor nach oben wandernden und mit dem MHT-Dampf in Berührung gebrachten DMT-Dampfes. Der rohe DMT-Dampf wird zum Zwecke der Weiterverarbeitung aus dem Oberteil des Reaktors oberhalb der Rückflußzone abgezogen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Niederdruckverfahren zur Herstellung von DMT anzugeben, das durch eine verbesserte Wirtschaftlichkeit durch Verminderung der Anlagengröße und der Heizkosten gekennzeichnet ist.

Es wurde gefunden, daß die gestellte Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man bei dem aus der US-PS 32 27 743 bekannten Verfahren anstelle von DMT flüssiges Xylol (ortho-, meta-, para-Xylol oder Mischungen hiervon in jedem beliebigen Mengenverhältnis) als Wärmeaustauschmaterial in die Rückflußzunc des Reaktors einführt. Durch die Einspeisung von Xylol läßt sich die Konzentration an MHT in dem DMT-Dampf herabsetzten und im Reaktor eine zum wirksamen Betrieb ausreichende DMT-Kon/entration aufrechterhalten, unter Reduzierung des Methanol- und Xyloldestillationsaufwandes.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren, wie es im Anspruch gekennzeichnet ist.

Beim Verfahren nach der Erfindung werden somit zur Herstellung von DMT in einen beheizten Reaktor TPA und MeOH eingeführt, unter Bildung von DMT- und MHT-Dämpfen, die in eine Rückflußzone des Reaktors gelangen, in die flüssiges Xylol eingeführt wird, um einen Teil der DMT- und MHT-Dämpfe zu kondensieren. Ferner wird das kondensierte DMT mit dem restlichen MHT-Dampf unter weiterer Kondensation des MHT in Kontakt gebracht.

20 Das beim Verfahren der Erfindung als Wärmeaustauschmaterial verwendete flüssige Xylol weist eine Kombination von Eigenschaften auf, die für das Gesamtverfahren von größter Bedeutung sind. So wird das Xylol unter den Bedingungen des erfindungsgemä-Qen Verfahrens weder thermisch noch chemisch abgebaut, oxidiert oder verestert Seine latente Verdampfungswärme und seine spezifische Wärme sowie sein Molekulargewicht sind derart, daß die erfonJsrliche fraktionierte Destillation und der gewünschte Wärmeaustausch erreicht werden. Sein Dampfdruck und sein Dampf/Flüssigkeits-Gleichgewicht mit DMT sind derart, daß die MeOH-Kolonne bei Atmosphärendruck betrieben werden kann. Sein Dampf/Flüssigkeits-Gleichgewicht gegenüber DMT, MeOH und Wasser als Mehrkomponentensystem ist so, daß eine vorteilhafte Mischung aus Xylol, MeOH und Wasser als Seitenstrom aus der MeOH-Kolonne abgezogen werden kann, so daß Xylol und MeOH in die Kolonne zurückgeführt und das Wasser entfernt werden kann. Das Flüssig/Flüssig-Phasengleichgewicht der aus der MeOH-Kolonne abgezogenen Mischung erlaubt die Entfernung des Wassers durch Abdekantieren. Xylol hat ferner einen ausreichend tiefen Gefrierpunkt, so daß es bei Verwendung von üblichen Wasser- oder Luft-Kondensatoren kondensiert wird und in flüssigem Zustand bleibt. Darüber hinaus siedet es bei einer tieferen Temperatur als das Methyl-p-toluat (nachfolgend als M PT bezeichnet), das Nebenstromprodukt der Xyloldestillationskolonne. Es ist durch Destillation von DMT 'eicht abtrennbar und bildet mit DMT, MPT oder MFB (Methyl-p-formylbenzoat) keine Azeotrope.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei auf das beiliegende schematische Fließdiagramm verwiesen.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung läßt sich eine Vorrichtung verwenden, wie sie in Fig. 1 und 2 der US-PS 32 27 743 dargestellt ist, in der das DMT-Kreislaufsystem durch das erfindungsgemäße Xylol-Kreislaufsyslem ersetzt ist.

Wie in dem Fließdiagramm dargestellt, werden TPA und MeOH durch die Leitungen !2 bzw. 54 in den Aufschlämmtank 10 eingeführt. Die in dem Tank bereitete Aufschlämmung wird dann aus dem Tank 10 mit Hilfe der Pumpe 16 über die I .eitungen 18 und 20 in die Reaktionszoni' 22 des Reaktors 23 überführt, der durch die Bodenheizvorrichtung 24 beheizt wird. Die Beheizung der Reaktionszone 22 erfolgt über die Kreislaufleitungcn 30 und 32. In zweckmäßiger Weise sind in dem obcicn Teil des Reaktors in der Rückflußzone 34 eine Vielzahl von Destillationsböden oder sonstige Strukturelemente angeordnet. Die Reaktionszone 22 kann irgendein übliches inertes Füllmaterial enthalten. Sie kann aber auch Destillationsböden aufweisen, vorzugsweise ist sie jedoch ein hohles Rohr. Die Reaktionszonc 22 und die Rückflußzone 34 können auch in getrennten, miteinander verbundenen Gefäßen vorliegen. Vorzugsweise finden sich diese Zonen jedoch, wie in dem beigefügten Fließdiagramm dargestellt, in einem Gefäß.

Die rohen DMT-, McOH-, Wasser- und Xyloldämpfe werden über die Leitung 36 abgezogen Und in die Methanoldcstiilationskolonne 38 überführt. Aufbau und Arbeitsweise der Kolonne 38 können derart sein, wie in der US-PS 31 03 470 angegeben. Das flüssige Xylol tritt über die Leitung 40 in die Kolonne 38 ein, während das MeOH und das Wasser durch die Leitungen 42 bzw. 44 abgeführt werden. Ein Teil des zurückgewonnenen XyIoIs wird nach der Kondensation über die Leitung 64

in die Rückflußzone 34 des Reaktors zurückgeführt. In die Leitungen 40 und 64 können Ventile eingebaut sein, mit denen der Xylolstrom in die Rückflußzone des Reaktors reguliert werden kann.

Das rohe DMT wird über die Leitung 48 aus der Methanoldestillationskolonne in die Xyloldestillationskolonne 50 eingespeist, aus der Xylol und eine DMT-Fraktion über die Leitungen 52 bzw. 54 abgezogen werden. Aufbau und Arbeitsweise dieser Kolonne 50 können der in Jer US-PS 29 92 168 beschriebenen Xyloldestillationskolonne entsprechen.

Die Kombination der vorliegenden Erfindung mit der in der US-PS 31 03 470 beschriebenen Methanoldestillationskolonne und den in der US-PS 29 92 168 beschriebenen Xyloldestillations- und DMT-Kolonnen läßt sich dadurch erreichen, daß man die Leitung 36 (siehe beigefügtes Fließdiagramm) mit der Leitung 1 des Fließdiagrammes der US-PS 31 03 470, die Leitung 2 des Fließdiagrammes der US-PS 31 03 470 mit der Leitung 12 des Fließdiagrammes der US-PS 29 92 168, die Leitung 5 des Fließdiagrammes der US-PS 29 92 168 mit der Leitung 6 des Fließdiagrammes der US-PR 31 03 470 und die Leitung 64 (siehe beigefügtes Fließdiagramm) mit der Leitung 12 des Fließdiagrammes der US-PS 29 92 168 verbindet.

Die Inhalte der Destillationskolonnen 38 und 50 können leicht erhitzt werden, indem man sie beispielsweise im Kreislauf über die Leitungen 56 bzw. 56' und 60 bzw. 60' durch die Bodenheizvorrichtungen 58 bzw. 58' führt Die Bodenheizvorrichtungen 24, 58 und 58' können in der in der US-PS 32 27 743 angegebenen Art und Weise betrieben werden. Beide Kolonnen 38 und 50 können in an sich bekannter Weise Destillationsböden oder eine Kombination von solchen Böden mit einem inerten Füllmaterial aufweisen. Das durch die Leitung 62 (diese entspricht der Leitung 20 der US-PS 29 92 168) abgezogene DMT stellt das Reaktionsprodukt des Verfahrens nach der Erfindung dar.

Einer der wesentlichen Vorteile der Verwendung von Xylol als irr Kreislauf geführtes Wärmeaustauschmaterial anstelle von DMT ist die etwas geringere Beladung der Methanolkolonne und die überraschend stark herabgesetzte Beladung der Xyloldestillationskolonne. Durch die Beseitigung des DMT-Kreislaufstromes (wie in der US-PS 32 27 743) wird die Menge an durch die Kolonnen im Kreislauf geführtem DMT beträchtlich verringert und infolgedessen können infolge der geringeren Kolonnengröße und der geringeren Kolonnenheizanforderungen beträchtliche Einsparungen erfolgen. In dem beigefügten Fließdiagramm wird das Xylol in einem praktisch geschlossenen System verwendet Das Xylol kann jedoch auch aus jeder der dargestellten Leitungen abgezogen werden, während frisches Xylol von einem anderen Vorratsbehälter zugeführt wird.

In einer Anlage, wie sie in dem Fließdiagramm schematisch dargestellt ist, kann das Verfahren der Erfindung in typischer Weise wie folgt durchgeführt werden:

Pro Stunde werden 100 Gew.-Teile TPA mit 181 Gew.-Teilen MeOII, das pro Stunde 4 Gew.-Teile Xylol und 1 Gew.-Teil Wasser enthält, aufgeschlämmt. Pro Stunde werden dann 281 Teile dieser Aufschlämmung, Beispielsweise bei Raumtemperatur in den unteren Teil des Reaktors eingeführt. Das Mol-Verhältnis von MeOH zu TPA beträgt beispielsweise 10 : 1. Es können jedoch auch amtere Verhältnisse, z. B. von 5 : 1 bis 20 :1 angewandt werden. Die Umsetzung erfolgt bei einer Temperatur von etwa 300°C bei einem Druck von etwa 7,68 kg/cm². Die Temperatur kann jedoch ganz allgemein zwischen etwa 250⁰C und etwa 33O°C liegen. Der Druck sollte unterhalb von 22,1 kg/cm² liegen, d. h. ■i beispielsweise bei etwa 3,11 kg/cm² oder je nach dem Aufbau der Anlage darunter. Die flüssige Reaktionsmischung im oberen Teil der Flüssigkeit im Reaktor besteht neben Verunreinigungen zu etwa 15% aus M HT und zu etwa 85% aus DMT. Fraktionierböden in dem

ίο oberen Teil des Dampfabschnittes des Reaktors verringern den MHT-Gehalt innerhalb desselben auf einen niedrigen Wert.

Im Falle dieses Beispiels werden pro Stunde bei etwa 20⁰C (die Temperatur kann O⁰C oder weniger bis zu

ij 50⁰C oder mehr betragen) etwa 33 Teile Xylol aus der Xyloldestillationskolonne in den Rückflußabschnitt des Reaktors zurückgeführt. In vorteilhafter Weise liegt die Xyloimenge bei etwa 30 bis etwa 50 Gew.-Teilen Xylol pro Stunde, wobei die im Einzelfalle verwendete optimale Menge von verschiedenen Paktoren abhängt, beispielsweise der Temperatur, die· zum Betrieb der Anlage eingestellt wird. Die Wärmezufuhr sowie die anderen Betriebsbedingungen hängen zu einem großen Teil von dem Aufbau der Anlage ab. Die Betriebiietails und die Art und Weise ihrer Berechnung sind dem Fachmann aus den US-PS 29 92 168 und 3103 470 bekannt.

Die in der folgenden Tabelle enthaltenden Daten erläutern die Arbeitsweise der Vorrichtung nach der

jo Erfindung und ermöglichen einen Vergleich mit einer bekannten, vergleichbaren Arbeitsweise. Sämtliche Angaben beziehen sich dabei auf Gew.-Teile pro Stunde.

	Bekanntes	Verfahren
	Verfahren	der Erfin
	mit im	dung mit
	Kreislauf	im Kreislauf
	geführtem	geführtem
	DMT	Xylol
Reaktorbeschickung
TPA (Leitung 12)	10Ü	100
MeOH (Leitung 14)	181	181
Xylol (Leitung 14)	4	4
Wasser (Leitung 14)	1	1
Reaktor-Überkopfströme
(Leitung 36)
DMT	195	139
MeOH	145	145
H,O	24	24
Xy¹;.]	4	33
Einführung von Xylol in	105	46
die MeOl!-Kolonne
(Leitung 40)
Einführung von Xylol in	0	29
den Reaktor (Leitung 64)

Einführung von Rohprodukt
in die Xylolkolonne
(Leitung 48)
DMT

"^r> Xylol

Gewonnenes Xylol-Produkl
(Leitung 62)

195
105

116

139

75

116

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Dimethylterephthalat durch Umsetzung von Terephthalsäure und Methanol in einem erhitzten Reaktor, wobei die dampfförmigen Reaktionspro- ϊ dukte in eine Rückflußzone innerhalb des Reaktors gelangen, in die im Kreislauf geführtes Dimethylterephthalat als Wärmeaustauschmaterial eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rückflußzone anstelle von Dimethylterephthalat flüssiges Xylol eingeführt wird.