EP1720928A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von polyestern und copolyestern - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von polyestern und copolyestern

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EP1720928A1
EP1720928A1 EP04803840A EP04803840A EP1720928A1 EP 1720928 A1 EP1720928 A1 EP 1720928A1 EP 04803840 A EP04803840 A EP 04803840A EP 04803840 A EP04803840 A EP 04803840A EP 1720928 A1 EP1720928 A1 EP 1720928A1
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EP
European Patent Office
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diol
spray nozzles
mixing condenser
mixing
downpipe
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Withdrawn
Application number
EP04803840A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fritz Wilhelm
Stefan Deiss
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Lurgi Zimmer GmbH
Original Assignee
ZiAG Plant Engineering GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C08G63/16—Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C08G63/18—Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings
    • C08G63/181—Acids containing aromatic rings

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for Hersannon of polyesters or copolyesters by esterification of dicarboxylic acids and diols, or by transesterification of dicarboxylic acid esters and diols in multiple reaction pressure stages, Vork 'ondensation the encryption / transesterification product in at least one reaction pressure stage and polycondensation of the precondensation product in at least one Reaction pressure stage, by setting the pressure in the reaction pressure stages for the pre-condensation and polycondensation in the range from 0.2 to 500 mbar and the temperature in the range from 230 to 330 ° C, the vapors formed during the pre-condensation and polycondensation condense in a condensation stage and the resulting diol cooled, returned to the condensation stage and excess diol discharged and fed to the process.
  • the vapors formed in the production of polyethylene terephthalate (PET) from terephthalic acid (TPA) or dimethyl terephthalate (DMT) and ethanediol (EG) contain, in addition to the split diol, low-boiling by-products and degradation products such as water, methanol, actaidehyde, which together with leakage air cause a comparatively high molar proportion of inert, non-condensable constituents in the vapor mixture. These inert components limit the intensity of the heat transfer during the condensation of the vapors.
  • aerosol-like droplets of fine product that are carried in the vapors are deposited in the excess area of the vapor supply line to the cold, non-wetted condensation and / and solidify to form larger deposits which impair trouble-free operation of the condensation system or stable polymer production.
  • US-A-2793235 describes a process for the production of polyester in which the vapors are fed centrally from above to a spray condenser with an unheated conical cover having four spray nozzles and condensate is drawn off centrally below. The remaining vapors are removed from the side and fed to a droplet separator (demister) with wetted wire mesh and a downstream separator (catch pot), which are connected to a common EG circuit with immersion tank, circulation pump and cooler.
  • a droplet separator demister
  • a downstream separator separator
  • an ester-free EG is generated by alkaline ester saponification. This process disadvantageously produces ester compounds; the corresponding disposal of the alkali salts of the TPA involves considerable effort.
  • the mean drop diameter d s of the sprayed diol determined according to SAUTER is 0.5 to 2.5 mm and the mean drop flight duration of the sprayed diol is 0.05 to 0.5 s.
  • the finely divided polymer aggregates are separated off as a sieve residue and / or discharged together with the excess diol from the immersion container of the downpipe.
  • a special embodiment of the invention is that the inner wall of the mixing condenser is completely wetted with a trickle film of recycled diol in order to avoid the sublimation of oligomers and monomers on cold zones of the mixing condenser.
  • the trickle film is amplified or stabilized by the sprayed diol and at the lower edge of the mixing condenser in a vertical closed falling film extending to the funnel wall of the downpipe transferred so that the space for the effect of the sprayed diol extends to the funnel-side end of the falling film.
  • the openings of the spray nozzles located in one plane are offset from those of the adjacent plane on the circumference of the mixing condenser. This measure covers the entire cross-section of the mixing condenser with recirculated diol, so that if one spray nozzle fails locally, a gradual drop in the frequency of drops does not result in gaps.
  • the spray patterns of the spray nozzles in addition to an optimal use of space in the mixing condenser, extensive homogeneity of the diol spray and efficient heat exchange between the hot vapors and the cold diol are achieved.
  • the vapors are cooled more rapidly to the dew point of the diol.
  • the spray patterns formed by the spray nozzles have the shape of a full cone with a scattering angle in the range from 60 to 140 ° and, within the scope of the inventive configuration, those of the spray nozzles located in the upper head-side plane shaped full cones have a scattering angle in the range from 60 to 120 ° and the full cones shaped by the spray nozzles located in the plane below have a scattering angle in the range from 100 to 140 °.
  • the axes of the full cones intersect the vertical axis of the mixing condenser at an angle in the range from 5 to 75 °, while the axes of the full cones formed by the spray nozzles located in the upper head-side plane intersect the vertical axis of the mixing condenser at an angle in the range from 5 to 60 ° and the axes of the voile cones formed by the spray nozzles in the plane below intersect the vertical axis of the mixing condenser at an angle of 50 to 75 °.
  • the full cones formed by the spray nozzles are! circular.
  • the spray nozzles arranged in at least one of the planes on the head side can have the spray pattern of a rectangular full cone.
  • At least three openings of spray nozzles are provided in each of the planes in which recirculated diol is sprayed, the openings of the spray nozzles on one plane being half the central angle between two adjacent spray nozzles on one plane in relation to those of the second plane are staggered.
  • a special embodiment of the device is that the ceiling! of the mixing condenser and the vapor tube arranged in the inlet opening of the cover can be heated.
  • the spray nozzles of the upper head-side level are positioned in the lid, preferably in a heat-insulated manner.
  • the spray nozzles and the liquid pressure nozzle are expediently held via a lance or a vent.
  • the end of the arranged in the lid of the mixing condenser protrudes Vapor tube beyond the inner wall of the lid and has a sharp drip edge, from which polymer strands formed in the vapor tube are passed directly into the spray chamber of the mixing condenser, solidified there to form aggregates of limited size and rinsed out with the diol via the downpipe, collected in the immersion container of the downpipe and from there are removed separately or removed together with excess diol.
  • a ring that is concentric around the outside of the vapor tube is attached to the inner wall of the lid as a drip edge.
  • the foot-side edge of the mixing condenser is provided with a recess diametrically opposite the residual vapor outflow from the annular space existing between the wall of the mixing condenser and the wall of the funnel-shaped extension of the barometrically submerged downpipe.
  • the foot-side edge is provided with whole or section sawtooth profiles.
  • a circumferential ring nozzle is attached to the inside of the mixing condenser in the upper cylindrical edge region.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a mixing condenser with a downstream barometric immersed downpipe
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of the mixing condenser with spray nozzles shown
  • FIG. 3 shows a schematic process flow diagram.
  • the vapors supplied via the pipeline (1) which have a temperature of approx. 280 ° C and contain oligomers and polymers in small quantities, are passed under a vacuum of 1 mbar via the pipeline elbow (2), which is inserted into the heated lid (3 ) of the mixing condenser (4) located vapors merges into the spray chamber (5) of the mixing condenser (4) initiated.
  • the mixing condenser (4) dips with its foot region (6) to form an upwardly closed annular space (7) with a flat cover (8) in a cylindrical section (9) and a frustoconical section (10) adjoining at the bottom.
  • existing funnel (12) connected with a barometric submerged downpipe (1 1).
  • the molten polymer which deposits on the inner wall of the pipe bend (2) flows to the protruding end of the pipe mouth which is designed as a drip edge (27) and drips like streaks into the spray chamber (5) of the mixing condenser (4).
  • the finely divided polymer aggregates solidified in the mixing condenser (4) are passed together with the diol via the frustoconical section (10) of the funnel (12) into the barometric immersed downpipe (11) and with one in the immersion container (28) of the downpipe (1 1) arranged sieve (29) collected.
  • the wall of the mixing condenser (5) is provided with an opening (30), thereby avoiding an uncontrolled direct removal of residual vapors loaded with diol.
  • the height of the diol column in the downpipe (11) depends on the pressure p prevailing in the mixing condenser (4).
  • diol is pumped through the pump (32) Radiator (33) off the immersion tank (28) to the openings (13, 14) of the spray nozzles (17, 18).
  • Condensed diol and fresh diol mixed in from the mist nozzle (24) return through the downpipe (11) to the immersion tank (28). Excess diol is drained off via line (34). Fresh diol is alternatively fed to the immersion tank (28) via line (35).

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Polyestern durch Veresterung oder durch Umesterung, Vorkondensation des Ver-/Umesterungsprodukts und Polykondensation des Vorkondensationsprodukts bei einem Druck von 0.2 bis 500 mbar und einer Temperatur von 230 bis 330 °C werden die bei der Vorkondensation und der Polykondensation gebildeten Brüden kondensiert und das anfallende gekühlte Diol in die Kondensationsstufe zurückgeführt. Zur Verbesserung des Abscheidegrads werden die Brüden in einen bodenlosen Mischkondensator, der unter Bildung eines Ringraums mit seinem Fuß in den oberen trichterförmigen Abschnitt eines barometrisch abgetauchten Fallrohrs eintaucht, geleitet, gekühltes Diol im oberen Abschnitt des Mischkondensators in die Brüden gesprüht, die Brüdenreste über den Ringraum ausgeleitet und die gebildeten Polymeraggregate entfernt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Polyestern und Copolvestern
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Hersteilung von Polyestern oder Copolyestem durch Veresterung von Dicarbonsäuren und Diolen oder durch Umesterung von Dicarbonsäureestem und Diolen in mehreren Reaktionsdruckstufen, Vork'ondensation des Ver-/Umesterungsprodukts in mindestens einer Reaktionsdruckstufe und Polykondensation des Vorkondensationsprodukts in mindestens einer Reaktionsdruckstufe, indem der Druck in den Reaktiondruckstufen für die Vorkondensation und Polykondensation im Bereich von 0.2 bis 500 mbar und die Temperatur im Bereich von 230 bis 330 °C eingestellt, die bei der Vorkondensation und Polykondensation gebildeten Brüden in einer Kondensationsstufe kondensiert und das dabei anfallende Diol gekühlt in die Kondensationsstufe rückgeführt sowie überschüssiges Diol ausgeleitet und dem Prozess zugeführt wird.
Die bei der Herstellung von Polyethylenterephthalat (PET) aus Terephthaisäure (TPA) oder Dimethylterephthalat (DMT) und Äthandiol (EG) im Vakuum gebildeten Brüden enthalten neben dem Spaltdiol noch leichtsiedende Neben- und Abbauprodukte, wie Wasser, Methanol, Actaidehyd, die zusammen mit Leckluft einen vergleichsweise hohen Molanteil inerter nicht kondensierbarer Bestandteile im Brüdengemisch bewirken. Durch diese inerten Bestandteile wird die Intensität des Wärmeübergangs bei der Kondensation der Brüden eingeschränkt. Da die Strömung der Brüden in der Kondensationsanlage laminar ist, erfordert die Abkühlung der Brüden auf den Taupunkt des Diols eine vergleichsweise sehr viel längere Zeit als • die eigentliche Kondensation. Neben den leichtsiedenden Neben- und Abbauprodukten destillieren in begrenztem Umfang auch Monomere und Oligomere, die an kalten Wänden der Kondensationsanlage sublimieren oder sich im Kreislaufdiol lösen. Die gelösten Monomere und Oligomere neigen jedoch dazu, an unterkühlten oder turbulenten Strömungen unterliegenden Wand- und/oder Leitungsbereichen der Kondensationsanlage zu kristallisieren, so dass diese Bereiche die Kühlung des Diols behindern oder beim Einsatz von Spritzdüsen die Leitungen verstopfen. Darüberhinaus lagern sich in den Brüden mitgeführte aerosolartig feine Produkttröpfchen im Übergarigsbereich der Brüdenzuleitung zur kalten, unbenetzten KondensatonΛ/and ab und verfestigen sich zu größeren Ablagerungen, die einen störungsfreien Betrieb der Kondensationsanlage bzw. eine stabile Polymerproduktion beeinträchtigen.
In der US-A-2793235 wird ein Verfahren zur Hersteilung von Polyester beschrieben, bei dem die Brüden einem Sprühkondensator mit unbeheiztem konischen, vier Sprühdüsen aufweisenden Deckel zentral von oben aufgegeben und Kondensat zentral unten abgezogen wird. Die verbleibenden Brüdenreste werden seitlich abgezogen und einem Tröpfchenabscheider (Demister) mit benetzten Drahtgeweben und nachgeschaltetem Abscheider (Catch Pot) zugeführt, die an einem gemeinsamen EG-Kreislauf mit Abtauchbehälter, Umwälzpumpe und Kühler angeschlossen sind. Um ein Verstopfen des Kondensatorsystems mit Oligomeren zu vermeiden, wird ein esterfreies EG durch alkalische Esterverseifung erzeugt. In nachteiliger Weise entstehen bei diesem Verfahren Esterveriuste; die entsprechende Entsorgung der Alkalisalze der TPA ist mit einem beachtlichen Aufwand verbunden. Durch die Zuschaltung von Tröpfchenabscheider mit nachgeschaltetem Abscheider entstehen erhebliche Druck- und Energieverluste. Am kalten Deckel des Sprühkondensators und an den darin angebrachten Düsen resultieren aus Oligomeren bestehende Produktablagerungen, die eine erhöhte Störanfälligkeit des Sprühkondensators verursachen. Gemäß einer zwischenzeitlich in der Fachwelt bekannten Weiterentwicklung ist der Deckel des Sprühkondensators beheizbar und der Deckel wird periodisch mechanisch gereinigt, während Tröpchenabscheider und Abscheider durch einen zweiten Sprühkondensator ersetzt sind. Bei dem in der DE-A-1503688 und der US-A-3468849 beschriebenen Verfahren zur Herstellung von PET soll die Bildung von Rückständen im Kondensator dadurch vermieden werden, dass die Brüden seitlich in den beheizten Kopfbereich eines senkrechten, nach unten offenen Zylinder einströmen, der in ein unbeheiztes, mit einem ersten Kranz von Spritzdüsen ausgestattetes Fallrohr übergeht. Bis zum unteren Ende des beheizten Zylinders ist eine rotierende koaxiale Reinigungswendel geführt. Das untere Ende des Fallrohrs ist unter Bildung eines äußeren Ringraums von einem Zylinder mit Auslaufkonus umgeben. Die restlichen Brüden werden am Ende des Fallrohrs in den äußeren Ringraum umgelenkt und passieren dort einen zweiten Kranz von Spritzdüsen. Die verbleibenden Brüden werden vom oberen Ende des Ringraums an einen nachgeschalteten Verdichter weitergeleitet. Es ist von Nachteil, dass es bei einem solchen Sprühkondensator zur Sublimation von in den Brüden enthaltenen Oligomeren im Übergangsbereich vom beheizten Kopfbereich zum unbeheizten Fallrohr kommen kann. Bei horizontaler Ausrichtung der Spritzdüsen ist die Verweilzeit einzelner Tropfen des Kühlsprühs extrem kurz und das Sprühvolumen klein, so dass die Kühlwirkung eingeschränkt ist. In dem zwischen Fallrohr und dem das Fallrohr umgebenden Zylinder bestehenden äußeren Ringraum ist es technisch schwierig, einen lückenfreien Sprüh zu erzeugen, so dass sich eine optimale Abscheidung und ein von Oligomeren freier Brüdenrest nicht erzielen lassen.
Bekannt ist auch, den Brüdenstrom senkrecht von oben in einen liegenden mit Kreislaufdiol teilweise gefüllten Behälter mit randgängigem Kratzrührwerk einzuleiten, in dem die Brüden vorgereinigt bzw. in einen senkrechten mehrstufigen Fallfiimkondensator umgelenkt und im Gegenstrom zum Waschdiol gekühlt und kondensiert werden. Die restlichen Brüden werden am Kondensatorkopf abgeleitet und einer Vakuumpumpe zugeführt. Abgesehen davon, dass bei diesem Verfahren eine vergleichsweise große Menge an Kreislaufdiol erforderlich ist, bestehen partiell unbenetzte Wandbereiche im Kondensator sowie gesteigerte Strömungswiderstände des Kondensatorsystems, die betriebliche und energetische Nachteile beinhalten. Entscheidendender Nachteil ist jedoch der mechanisch-technische Aufwand.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hohen Abscheidegrad der in den bei dem eingangs beschriebenen Verfahren gebildeten Brüden enthaltenen kondensierbaren Bestandteile in der Kondensationsstufe bei eingeschränkten Druck- und Energieverlusten sowie unter Verzicht auf mechanische Reinigungsapparate zu erreichen.
Gelöst ist diese Aufgabe dadurch, dass in die in den kopfseitigen Bereich eines bodenlosen Mischkondensators, der mit seinem fußseitigen Bereich unter Bildung eines nach oben verschlossenen Ringraums in den oberen, trichterförmig erweiterten Abschnitt eines barometrisch abgetauchten Fallrohrs eintaucht, eingeleiteten Brüden aus auf wenigstens zwei übereinanderliegenden Ebenen im kopfseitigen Bereich des Mischkondensators befindlichen randständigen Öffnungen von Sprüh düsen im Kreislauf geführtes, gekühltes Diol gesprüht wird, die Brüdenreste über den zwischen der Wand des Mischkondensators und der Wand des trichterförmig erweiterten Abschnitts des Fallrohrs bestehenden Ringraum ausgeleitet werden, die im Mischkondensator gebildeten, feinstückigen Polymeraggregate mit dem Diol in das Fallrohr gespült und aus der Kondensationsstufe entfernt werden.
Im Hinblick auf den angestrebten Effekt des versprühten Diols ist es von Vorteil, wenn nach einem weiteren Erfindungsmerkmal der nach SAUTER bestimmte mittlere Tropfendurchmesser ds des versprühten Diols 0,5 bis 2.5 mm und die mittlere Tropfenflugdauer des versprühten Diols 0.05 bis 0.5 s betragen.
Die aus dem Mischkondensator geleiteten Brüdenreste werden im Anschiuss auf einen höheren Druck verdichtet und anteilig weiter kondensiert.
Die feinstückigen Polymeraggregate werden als Siebrückstand abgetrennt und/oder zusammen mit dem überschüssigen Diol aus dem Abtauchbehälter des Fallrohrs ausgeleitet.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Innenwand des Mischkondensators vollständig mit einem Rieselfilm aus rückgeführtern Diol benetzt wird, um die Sublimation von Oligomeren und Monomeren an kalten Zonen des Mischkondensators zu vermeiden. Der Rieselfilm wird durch das versprühte Diol verstärkt bzw. stabilisiert und am unteren Rand des Misch kondensators in einen bis auf die Trichterwand des Fallrohrs reichenden senkrechten geschlossenen Fallfilm überführt, so dass der Raum für die Wirkung des versprühten Diols bis zum trichterseitigen Ende des Fallfilms reicht.
Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind die in einer Ebene befindlichen Öffnungen der Sprühdüsen gegenüber denjenigen der benachbarten Ebene am Umfang des Mischkondensators versetzt angebracht. Durch diese Maßnahme ist der gesamte Querschnitt des Mischkondensators mit rückgeführtem Diol abgedeckt, so dass bei Ausfall einer Sprühdüse örtlich zwar ein gradueller Rückgang der Tropfenhäufigkeit jedoch keine Lücken entstehen. Durch die Überlagerung der Sprühbilder der Sprühdüsen werden neben einer optimalen Raumnutzung des Mischkondensators eine weitgehende Homogenität des Diolsprühs und ein effizienter Wärmetausch zwischen den heißen Brüden und dem kalten Diol erreicht. Infolge einer gesteigerten Tropfendichte des versprühten Diols im oberen Abschnitt des Mischkondensators wird eine beschleunigte Abkühlung der Brüden auf den Taupunkt des Diols erzielt.
Eine Optimierung der vorstehend beschriebenen Wirkungen wird erreicht, wenn nach weiteren Erfindungsmerkmalen die von den Sprühdüsen geformten Sprühbilder die Gestalt eines Vollkegeis mit einem Streuwinkel im Bereich von 60 bis 140 ° aufweisen und im Rahmen der erfinderischen Ausgestaltung die von den in der oberen kopfseitigen Ebene befindlichen Sprühdüsen geformten Vollkegel einen Streuwinkel im Bereich von 60 bis 120 ° und die von den in der Ebene darunter befindlichen Sprühdüsen geformten Vollkegel einen Streuwinkel im Bereich von 100 bis 140 ° besitzen.
Die Achsen der Vollkegel schneiden die senkrechte Achse des Mischkondensators unter einem Winkel im Bereich von 5 bis 75 °, wobei die Achsen der von den in der oberen kopfseitigen Ebene befindlichen Sprühdüsen geformten Vollkegel die senkrechte Achse des Mischkondensators unter einem Winkel im Bereich von 5 bis 60° und die Achsen der von den in der Ebene darunter befindlichen Sprühdüsen geformten Voilkegel die senkrechte Achse des Mischkondensators unter einem Winkel von 50 bis 75 ° schneiden. In der Regel sind die von den Sprühdüsen gebildeten Vollkege! kreisförmig. Alternativ können die in mindestens einer der kopfseitigen Ebenen angeordneten Sprühdüsen das Sprühbild eines rechteckigen Vollkegels besitzen.
Um die Menge des im Kreislauf geführten Diols zu reduzieren, wird im gekrümmten Bereich der Brüdenleitung zum Mischkondensator vor der Rohrmündung in den Mischkondensator nahezu senkrecht im Kreuz-Gleichstrom mit den fallenden Brüden frisches Diol mittels einer Flüssigkeitsdruckdüse, vorzugsweise einer Nebeldüse mit dem Zerstäubungsbild eines Hohlkegels, dessen Achse angenähert koaxial -zur senkrechten Achse des Mischkondensators ausgerichtet ist, mit einem Streuwinkel im Bereich von 15 bis 45 ° zerstäubt. Auf diese Weise wird der überwiegende Teil der Brüden einer zusätzlich beschleunigten Kühlung durch Verdampfen feinster Tröpfchen unterworfen. Ferner wird eine deutliche Abnahme des Bedarfs an Diol erzielt.
Bei dem Mischkondensator sind erfindungsgemäß in den Ebenen, in denen rückgeführtes Diol versprüht wird, wenigstens je drei Öffnungen von Sprühdüsen vorgesehen, wobei die Öffnungen der Sprühdüsen einer Ebene gegenüber denjenigen der zweiten Ebene in der Draufsicht jeweils um den halben Zentriwinkel zwischen zwei benachbarten Sprühdüsen einer Ebene versetzt angeordnet sind.
Eine besondere Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, dass der Decke! des Mischkondensators und das in der Eintrittsöffnung des Deckels angeordnete Brüdenrohr beheizbar sind.
Nach einem besonderen Erfindungsmerkmal sind die Sprühdüsen der oberen kopfseitigen Ebene im Deckel, vorzugsweise wärmeisoliert, positioniert.
Zweckmäßigerweise sind die Sprühdüsen und die Flüssigkeitsdruckdüse über eine Lanze oder ein Ventii gehaltert.
Um Ablagerungen von erstarrendem Polymer an den Austrittsöffnungen der Sprühdüsen unterhalb der Brüdenmündung in den Mischkondensator zu vermeiden, ragt das Ende des in dem Deckels des Mischkondensators angeordneten Brüdenrohrs über die Innenwand des Deckels hinaus und weist eine scharfe Abtropfkante auf, von der aus im Brüdenrohr gebildete Polymersträhnen direkt in den Sprühraum des Mischkondensators geleitet, dort zu begrenzt großen Aggregaten verfestigt und mit dem Diol über das Fallrohr ausgespült, im Abtauchbehälter des Fallrohrs aufgefangen und von dort separat ausgeschleust oder zusammen mit überschüssigem Diol entfernt werden. Alternativ ist auf der Innenwand des Deckels ein außerhalb des Brüdenrohrs konzentrisch umlaufender Ring als Abtropfkante angebracht.
Für das Entfernen der Brüdenreste aus dem Mischkondensator ist es von Vorteil, den fußseitigen Rand des Mischkondensators diametral gegenüber dem Restbrüdenabfluß aus dem zwischen der Wand des Mischkondensators und der Wand der trichterförmigen Erweiterung des barometrisch abgetauchten Fallroh rs bestehenden Ringraum mit einer Ausnehmung zu versehen. Alternativ ist dort der fußseitige Rand mit ganzen oder abschnittsweisen Sägezahnprofilen versehen .
Nach einem zusätzlichen Erfindungsmerkmal ist auf der Innenseite des Mischkondensators im oberen zylindrischen Randbereich eine umlaufende Ringdüse angebracht.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Mischkondensator mit nachgeschaltetem barometrisch abgetauchten Fallrohr, Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf den Mischkondensator mit eingezeichneten Sprühdüsen, Fig. 3 ein schematisches Verfahrensfließbild.
Die über die Rohrleitung (1) zugeführten, eine Temperatur von ca.280 °C aufweisenden, in geringer Menge Oligomere und Polymere enthaltenden Brüden werden bei einem Vakuum von 1 mbar über den Rohrleitungskrümmer (2), der in die in dem beheizbaren Deckel (3) des Mischkondensators (4) befindliche Brüdenmündung übergeht, in den Sprühraum (5) des Mischkondensators (4) eingeleitet. Der Mischkondensator (4) taucht mit seinem fußseitigen Bereich (6) unter Bildung eines nach oben geschlossenen Ringraums (7) mit einer ebenen Abdeckung (8) in einen aus einem zylinderförmigen Abschnitt (9) und einem nach unten sich anschließenden kegelstumpfförmigen Abschnitt (10) bestehenden, mit einem barometrisch abgetauchten Fallrohr (1 1 ) verbundenen Trichter (12) ein. Über die im Deckel (3) und im oberen Bereich des Mischkondensators (4) angebrachten Öffnungen (13,14) von in Hüllrohren (15,16) befindlichen Sprühdüsen (17,18) mit dem Sprühbild von Vollkegeln mit einem Streuwinkel von 85° bzw. 120°, deren Achsen (19,20) die Achse (21 ) des Mischkondensators (4) unter einem Winkel von 25 ° bzw. 65 ° schneiden, wird gekühltes rückgeführtes Diol in die Brüden versprüht. Durch die in dem Rohrleitungskrümmer (2) am Ende eines Hüllrohrs (22) gelegene Öffnung (23) einer Nebeldüse (24) mit dem Zerstäubungsbild eines mit seiner Achse (25) näherungsweise koaxial mit der Achse (21 ) des Mischkondensators (4) ausgerichteten Hohlkegels mit einem Streuwinkei von 35° wird frisches Diol im Kreuz-Gleichstrom mit den Brüden zerstäubt. Die nach der Kondensation übrigbleibenden Brüdenreste werden über den zwischen dem fußseitigen Abschnitt (6) des Mischkondensators (4) und dem zylinderförmigen Abschnitt (9) des Trichters (12) bestehenden Ringraum (7) abgesaugt und über die Rohrleitung (26) ausgeleitet. Das an der Innenwand des Rohrleitungskrümmers (2) sich abscheidende schmelzflüssige Polymer fließt zu dem als Abtropfkante (27) ausgebildeten, überstehenden Ende der Rohrmündung und tropft strähnenartig in den Sprühraum (5) des Mischkondensators (4) ab. Die in dem Mischkondensator (4) verfestigten, feinstückigen Polymeraggregate werden zusammen mit dem Diol über den kegelstumpfförmigen Abschnitt (10) des Trichters (12) in das barometrisch abgetauchte Fallrohr (11 ) geleitet und mit einem in dem Abtauchbehälter (28) des Fallrohrs (1 1 ) angeordneten Sieb (29) aufgefangen. Im der Rohrleitung (26) diametral gegenüberliegenden Randbereich ist die Wand des Mischkondensators (5) mit einer Durchbrechung (30) versehen, womit ein unkontrollierter direkter Abzug von mit Diol beladenen Brüdenresten vermieden wird.
Die Höhe der Diolsäule im Fallrohr (11) hängt von dem in dem Mischkondensator (4) herrschenden Druck p ab. Bei einem äußeren Luftdruck Po im Abtauchbehälter (28) erreicht die Diolsäule der Dichte p im Fallrohr (11 ) eine Differenzhöhe H = [p0 - p]/pg- Über die Kreislaufleitung (31) wird Diol mit der Pumpe (32) über den Kühler (33) aus dem Abtauchbehälter (28) zu den Öffnungen (13,14) der Sprühdüsen (17,18) gefördert. Durch das Fallrohr (11 ) gelangt kondensiertes Diol und aus der Nebeldüse (24) zugemischtes Frischdiol zurück in den Abtauchbehälter (28). Überschüssiges Diol wird über die Leitung (34) abgeleitet. Frisches Diol wird alternativ über die Leitung (35) dem Abtauchbehälter (28) zugeführt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Polyestern oder Copolyestem durch Veresterung von Dicarbonsäuren und Diolen oder durch Umesterung von Dicarbonsäureestem und Diolen in mehreren Reaktionsstufen, Vorkondensation des Ver- /Umesterungsprodukts in mindestens einer Reaktionsstufe und Polykondensation des Vorkondensationsprodukts in mindestens einer Reaktionsstufe, indem der Druck in der Vorkondensations- und in der Polykondensationsstufe im Bereich von 0.2 bis 500 mbar und die Temperatur 230 bis 330 °C eingestellt, die bei der Vorkondensation und Polykondensation gebildeten Brüden in einer Kondensationsstufe kondensiert und das dabei anfallende Dioi gekühlt in die Kondensationsstufe rückgeführt sowie überschüssiges Diol ausgeleitet und dem Prozess zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die in den kopfseitigen Bereich eines bodenlosen Mischkondensators (4), der mit seinem fußseitigen Bereich (6) unter Bildung eines nach oben verschlossenen Ringraums (7) in den oberen, trichterförmig erweiterten Abschnitt (9,10) eines barometrisch abgetauchten Fallrohrs (11 ) eintaucht, eingeleiteten Brüden aus auf wenigstens zwei übereinanderliegenden Ebenen im kopfseitigen Bereich befindlichen randständigen Öffnungen (13,14) von Sprühdüsen (17,18) im Kreislauf geführtes, gekühltes Diol gesprüht wird, die Brüdenreste über den zwischen der Wand des Mischkondensators und der Wand des trichterförmig erweiterten Abschnitts des Fallrohrs bestehenden Ringraum ausgeleitet werden, die im Mischkondensator gebildeten, feinstückigen Poiymeraggregate mit dem Diol in das Fallrohr gespült und aus der Kondensationsstufe entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der nach SAUTER bestimmte mittlere Tropfendurchmesser d s des versprühten Diols im Bereich von 0.5 bis 2.5 mm liegt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Tropfenflugdauer des versprühten Diols 0.05 bis 0.5 s beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Mischkondensator (4) ausgeleiteten Brüdenreste auf einen höheren Druck verdichtet und anteilig weiter kondensiert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die feinstückigen Poiymeraggregate im Abtauchbehälter (28) des Fallrohrs (11 )durch Sieben abgetrennt und/oder zusammen mit dem überschüssigen Diol aus dem Abtauchbehälter (28) ausgeleitet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand des Mischkondensators (4) vollständig mit einem Rieselfilm aus rückgeführtem Diol zur Bildung eines geschlossenen Films benetzt wird.
7. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Polyestern oder Copolyestem durch Veresterung von Dicarbonsäuren und Diolen oder durch Umesterung von Dicarbonsäureestem und Diolen in mehreren Reaktionsstufen, Vorkondensation des Ver-/Umesterungsprodukts in mindestens einer Reaktionsstufe und Polykondensation des Vorkondensationsprodukts in mindestens einer Reaktionsstufe, indem der Druck in der Vorkondensations- und in der Polykondensationsstufe im Bereich von 0.2 bis 500 mbar und die Temperatur im Bereich von 230 bis 330 °C eingestellt, die bei der Vorkondensation und Polykondensation gebildeten Brüden in einer Kondensationsstufe kondensiert und das dabei anfallende Diol gekühlt in die Kondensationsstufe rückgeführt sowie überschüssiges Dioi ausgeleitet und dem Prozess zugeführt wird, wobei in die in den kopfseitigen Bereich eines bodenlosen Mischkondensators (4), der mit seinem fußseitigen Bereich (6) unter Bildung eines nach oben verschlossenen Ringraums (7) in den oberen, trichterförmig erweiterten Abschnitt (12) eines barometrisch abgetauchten Fallrohrs (11 ) eintaucht, eingeleiteten Brüden aus auf wenigstens zwei übereinanderliegenden Ebenen im kopfseitigen Bereich befindlichen randständigen Öffnungen (13,14) von Sprühdüseπ (17,18) im Kreislauf geführtes gekühltes Diol versprüht wird, die Brüdenreste über den zwischen der Wand des Mischkondensators und der Wand (9) des trichterförmig erweiterten Abschnitts des Fallrohrs bestehenden Ringraum ausgeleitet werden, die im Mischkondensator gebildeten, feinstückigen Polymeraggregate mit dem Diol in das Fallrohr gespült und aus der Kondensationsstufe entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Ebene befindlichen Öffnungen (13) der Sprühdüsen (17) gegenüber den Öffnungen (14) der Sprühdüsen (18) der benachbarten Ebene am Umfang des Mischkondensators (4) versetzt angebracht sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Sprühdüsen geformten Sprühbilder die Gestalt eines Vollkegels mit einem Streuwinkel von 60 bis 140 ° besitzen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die von den in der oberen kopfseitigen Ebene befindlichen Sprühdüsen (13) gebildeten Voilkegel einen Streuwinkel im Bereich von 60 bis 120 ° und die von den in der Ebene darunter befindlichen Sprühdüsen (14) gebildeten Vollkegel einen Streuwinkel im Bereich von 100 bis 140 ° besitzen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (19,20) der von den Sprühdüsen (13,14) gebildeten Voilkegel die senkrechte Achse (21) des Mischkondensators (4) unter einem Winkel im Bereich von 5 bis 75 ° schneiden.
1 1.Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (19) der von den in der oberen kopfseitigen Ebene befindlichen Sprühdüsen (13) gebildeten Vollkegel die senkrechte Achse (21) des Mischkondensators (4) unter einem Winkel im Bereich von 5 bis 60 ° und die Achsen (20) der von den in der Ebene darunter befindlichen Sprühdüsen (18) gebildeten Vollkegel die senkrechte Achse des Mischkondensators unter einem Winkel im Bereich von 50 bis 75 ° schneiden.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüsen (17,18) das Sprühbild eines kreisförmigen Vollkegels besitzen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die in einer der kopfseitigen Ebenen angeordneten Sprühdüsen (17) die Sprühbild eines rechteckigen Vollkegels besitzen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im gekrümmten Bereich der Brüdenleitung (2) zum Mischkondensator (4) vor der Rohrmündung eine Flüssigkeitsdruckdüse (24), vorzugsweise eine Nebeldüse, zum Zerstäuben von frischem Diol in die eingeleiteten Brüden mit dem Zerstäubungsbild eines kreisförmigen Hohlkegels mit einem Streuwinkei im Bereich von 15 bis 45 ° angebracht ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Zerstäubungsbilds des Hohlkegels annähernd koaxial zur Achse des Mischkondensators ausgerichtet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ebenen, in denen rückgeführtes Diol versprüht wird, wenigstens je drei Öffnungen (13,14) von Sprühdüsen (17,18) vorgesehen und die in einer Ebene befindlichen Öffnungen von Sprühdüsen gegenüber denjenigen der zweiten Ebene in der Draufsicht jeweils um den halben Zentriwinkel zwischen zwei benachbarten Sprühdüsen einer Ebene versetzt angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis16, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (3) des Mischkondensators (4) und das in der Eintrittsöffnung des Deckels angeordnete Brüdenrohr (2) beheizbar sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die in der obersten kopfseitigen Ebene befindlichen Sprühdüsen (17) im Deckel (3) des Mischkondensators (4), vorzugsweise wärmeisoliert, positioniert sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüsen (17,18) bzw. die Flüssigkeitsdruckdüse (24) über eine Lanze und/oder ein Ventil gehaltert sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des in dem Deckel (3) des Mischkondensators (4) angeordneten Brüdenrohrs (2) über die Innenwand des Deckels hinausragt und eine scharfe Abtropfkante (27) aufweist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand des Deckels (3) des Mischkondensators (4) einen außerhalb des Brüdenrohrs (2) konzentrisch umlaufenden Ring als Abtropfkante aufweist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass diametral gegenüber der Ableitung (26) für die Brüdenreste aus dem Ringraum (7) der fußseitige Rand des Mischkondensators (4) eine Ausnehmung (30) besitzt.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der fußseitige Rand des Mischkondensators (4) ganz oder abschnittsweise mit Sägezahnprofilen versehen ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite des Mischkondensators (4) im oberen zylindrischen Randbereich eine umlaufende Ringdüse angeordnet ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abtauchbehälter (28) des Fallrohrs (11 ) eine Auffangvorrichtung (29), vorzugsweise ein Siebkorb, für die mit dem Diol ausgespülten feinstückigen Polymeraggregate angeordnet ist.
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