KR20100099135A - 폴리에스테르 및 코폴리에스테르의 제조 동안 진공을 발생시키는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리에스테르 및 코폴리에스테르의 생산 동안에 진공을 발생시키는 방법 및 장치에 관한 것으로, 적어도 하나의 에스테르화 또는 에스테르교환 반응 단계 유래의 미정류 증기가 하나 또는 그 이상의 다중응축 단계에서 진공을 발생시키기 위한 가스 제트 펌프의 추진제로 바람직하게 사용되는 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

폴리에스테르 및 코폴리에스테르의 제조 동안 진공을 발생시키는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CREATING VACUUM DURING THE PRODUCTION OF POLYESTERS AND COPOLYESTERS}

본 발명은 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 및 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT) 및 코폴리에스테르의 제조방법, 및 이 방법을 실행하는 장치에 관한 것이며, 더 상세하게는 사용된 반응기 및/또는 압력 범위에서 압력을 감소시켜 진공을 발생시키는 것에 관한 방법 및 장치의 특별한 설계에 관한 것이다.

폴리에스테르 및 코폴리에스테르를 제조하기 위한 다단계 방법 및 장치는 확립되어 있다.

이러한 장치의 대표적인 전형은 예컨대 기본적으로 2개의 에스테르화 반응기와 2개의 다중응축(polycondensation) 반응기로 이루어진다.

PET의 경우에 산 성분 및 알콜 성분인 테레프탈산과 에틸렌 글리콜은 혼합 단위에서 혼합한 뒤, 제1 에스테르화 반응기로 공급한다. PET 제조 시에, 반응은 240 내지 280℃ 및 증가된 압력에서 실시하며, 이어서 정상 압력 하에서 작동하는 제2 에스테르화 반응기에서 본질적으로 밀폐된다.

에스테르화 반응기는 보통 정류 컬럼에 연결되어 있으며, 이 정류 컬럼의 역할은 다량의 배출 증기를 분리하는 것으로, 즉 주로 이월된 단량체 성분으로부터 생긴 물(특히 PET 제조의 경우에 에틸렌 글리콜)을 분리하기 위한 것이다. 정류 컬럼으로부터 상기 제거된 기체성 물은 응축하여 부분적으로 역류로 재공급된다.

에스테르화 반응의 산물은 이어서 추가 올리고머화를 위한 하나 또는 여러 예비다중응축 단계로 처리된다. 원반 고리 반응기가 사용되는 최종 다중응축에 충분한 고 점도는 이러한 방식으로 달성될 수 있다. 응축 반응, 즉 예비다중응축 및 다중응축 및/또는 최종 응축은 진공 집합체를 이용하여 조작되어야 하는 감압 및/또는 진공 하에서 일어난다.

유럽 특허 EP 0244546 B1에는 에스테르화가 2단계 또는 다단계 반응기 구성에서 일어나고, 이어서 다중응축이 적어도 하나의 진공 반응기에서 진공 하에서 일어나는 고분자량의 폴리에스테르를 제조하는 방법이 확립되어 있다. 에스테르화 배출 증기로부터 정류에 의해 추출된 수증기는 1단계 또는 다단계 증기 제트 진공 집합체의 구동 흐름으로 사용될 뿐만 아니라 공정 배출 증기의 응축을 위한 수증기 제트 펌프의 하류에 있는 혼합 응축기에서 액체 형태로 사용된다.

이 방법의 단점은 진공 단계의 배출 증기에 함유된 디올의 일부가 수증기 제트로부터 유입되어 유실된다는 점이다. 이를 부분적으로 보완하기 위해서, 배출 증기의 예비응축을 극히 낮은 온도에서 수행해야 한다. 그 결과, 올리고머의 유실이 증가되고, 이는 파이프구조 및 열교환기를 차단한다.

다중응축 반응기에서 진공의 발생은 EP 0685502 B1에 따라 글리콜 가스 제트 펌프를 통해 일어난다. 글리콜 혼합 응축기는 글리콜 가스 제트 펌프의 하류에 위치하여, 이들을 위한 작동 조건은 글리콜이 배출 증기로부터 가능한 한 완전하게 응축되면서, 낮은 비등 반응에 의한 부산물, 예컨대 물이 가능한 한 멀리까지 기체 상에 남아 있어 마지막 응축 단계에서만 응축되도록 세팅한다. 혼합 응축기에서 응축된 글리콜은, 한편으로는 기화 이후 가스 제트 펌프의 구동 매체로 사용하고, 다른 한편으로는 혼합 응축기에서 응축제로 이용된다. 마지막 단계 유래의 응축물은 추가 세정없이 또는 증류 재처리 이후에 폴리에스테르 제조 공정으로 재공급할 수 있어, 글리콜 순환에서 지나치게 많은 반응 부산물이 수집되는 것을 방지한다. 이러한 종류의 방법의 단점은 증기 제트 펌프의 구동 매체로 사용되는 필수 글리콜 증기를 발생시키기 위해 에너지가 필요하다는 것이다.

폴리에스테르 및 코폴리에스테르의 제조방법은 DE 101 27 147에도 기술되어 있는데, 이 문헌은 오로지 에스테르화에 관한 방법의 부분에 대한 개선에 관한 것이다. 독특한 특징은 개별 에스테르화 단계의 배출 증기 스트림이 합병되어 하나의 분리 컬럼에서 반응 단계마다 연속해서 감소하는 압력의 상황에서 정류된다는 것이다. 마지막 에스테르화 단계의 압력은 정류 컬럼의 압력보다 낮기 때문에, 이 단계에서 나오는 배출 증기는 컬럼의 압력으로 압축해야만 한다. 이것은 압축기, 송풍기, 통풍기를 이용하거나, 또는 증기 제트 펌프의 구동 흐름으로서 미정류 배출 증기(unrectified exhaust vapour)를 이용해서 수행할 수 있다.

본 발명의 목적은 폴리에스테르 및/또는 코폴리에스테르를 제조하기 위해 종래 기술에서 확립된 방법 및 장치를 간소화하고, 경제적 및/또는 생태학적 관점을 향상시키며, 기술적 유연성을 달성하고, 특히 에너지를 절감하기 위한 것이다.

이 목적은 본 발명에 따라, 하나 또는 여러 에스테르화 및 에스테르교환 단계 및 하나 또는 여러 다중응축 단계를 포함하는 여러 방법 단계들로 폴리에스테르 및/또는 코폴리에스테르를 제조하는 방법에 의해 충족되고, 이로써 적어도 하나의 에스테르화 및 에스테르교환 단계 유래의 미정류된 배출 증기가 적어도 부분적으로, 하나 또는 여러 후속 다중응축 단계를 위한 진공의 적어도 한 부분을 발생시키기 위해 사용된다.

이와 관련하여 에스테르화 단계 유래의 배출 증기의 이용이 특히 중요하다. 하지만, 에스테르교환반응 단계 유래의 배출 증기가, 만일 특정 영역에서 이들의 적합성이, 진공 시스템에서 응축하기가 더욱 어려운, 사용된 모 물질의 종류 및 이와 함께 비등점이 낮은 함유물로 처리된다면, 역시 사용될 수 있다.

에스테르화 및 에스테르교환반응에는 각각 확립된 연속 연결된 반응기 및 압력 단계가 각각 사용되어, 이들이 단일 장치에 위치하는지 또는 별도의 단위에 위치하는지는 관계가 없다.

예비다중응축 뿐만 아니라 최종 다중응축 단계는 진공 발생과 관련된 "다중응축 단계"로 이해되어야 한다. 원칙적으로, 이하에 더 상세히 언급되는 방법 특징의 조합 및 장치 특징의 조합은 압력의 감소가 달성되어야 하는 폴리에스테르 제조 방법의 각 부분에서 진공 발생을 위해 사용될 수 있다.

본 방법은, 바람직하게는 폴리에스테르 및 코폴리에스테르의 제조 동안에 각각 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 및 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT)를 다루는 바, 본 발명의 대상은 선형 및 분지형 중합체일 수 있다.

중합체 및 공중합체의 제조 동안에 각 반응기의 온도 및 압력이 각각 에스테르화 반응 또는 에스테르교환 반응으로 다루어지는 지에 따라, 그리고 제조되어야 하는 (공)중합체에 따라 달라져야 한다는 것은 당업자에게 통상적인 지식이다.

예를 들어, PBT 제조의 상황에서 모든 압력 단계는 보통 음의 압력에서 수행되는 반면, PET 및 PTT의 제1 반응 단계는 일반적으로 과압에서 작동된다. 각 반응기에서 사용되어야 하는 압력 및 온도는 당업자에게 공지되어 있고, 다양한 기술 서적, 전문 기사 및 특허 명세서에 상세하게 설명되어 있다(예컨대, Schumann, Heinz-Dieter, "Polyester producing plants: principles and technology"; Die Bibliothek der Technik; Bd 132; 1990).

제조되어야 하는 폴리에스테르에 따라, 다소 상이한 화합물은 "미정류 배출 증기"란 용어로 표시한다. 일반적으로, 정류 컬럼에서 분리하기 전이나 분석하기 전에 에스테르화 반응 및 에스테르교환 반응 단계에서 각각 나타나는 배출 증기는 "미정류 배출 증기"로 이해되어야 한다.

가장 흔하게, 배출 증기는 한편으로는 반응 부산물로부터 에스테르화 반응의 경우에 다량의 물을 함유하고, 다른 한편으로는 에스테르화 반응으로부터 동일한 다량의 알콜 성분을 함유하는 바, 에스테르화 반응에서 단량체로 이용된 2가 알콜은 "알콜 성분"이란 용어로 이해되어야 한다. 이 디올은 확립된 가역 반응에서 분리되는 정상 1가 알콜과 구분되어야 한다.

에스테르화 반응과 달리, 에스테르교환 반응 유래의 배출 증기는 종종 주로 단량체로 이용된 알콜 성분과 에스테르교환 반응 동안 나타나는 전술한 1가 알콜(예, 메탄올)로 이루어진다. 하지만, 당업자에게 공지된 바와 같이, 이들의조성물이 중합체가 제조되어야 하는 방식 및 사용된 모 물질로 처리된다.

대부분의 폴리에스테르 제조 방법의 경우에, 1차 에스테르화 단계의 압력은 0 내지 4bar 초과 압력 사이이다. 결과적으로, 미정류 배출 증기는 가스 제트 펌프의 경제적 작업에 매우 적합한 바, 당업자에게 잘 알려진 방식으로 사용되는 구동 매체의 압력은 스팀 제트 사출기의 설계에 맞게 조정되어야 한다. 압력은 0.5 내지 3.0 bar 범위가 바람직하고, 특히 0.5 내지 2.0 bar 초과 압력 범위가 바람직하다.

전술한 발명의 목적과 관련하여, 이하에 언급되고 설명되는 방법의 실행을 위해 조정된 장치도 중요하다.

이 장치는 특히 하나 또는 여러 에스테르화 반응 및/또는 에스테르교환 반응 단계, 이와 연결된 하나 또는 여러 분리기 및 하나 또는 여러 다중응축 단계를 포함하는 폴리에스테르 및/또는 코폴리에스테르의 제조용 장치로, 이 장치는 에스테르화 및/또는 에스테르교환 단계 사이의 기계적 장치 및 이와 연결된 분리기를 보여주고, 분리기로 흐르는 에스테르화 및/또는 에스테르교환 반응 단계 유래의 미정류 배출 증기의 적어도 일부분의 분지화를 위해, 상기 배출 증기는 결국 진공 발생을 위한 기계적 장치에 연결되어 하나 또는 여러 다중응축 단계로 할당된다.

오로지 수동적인 유동 배출 증기는 '분리기로 흐르는 미정류 배출 증기"란 용어로만 이해해서는 안되고,능동 수송된, 예컨대 펌프주입된 배출 증기도 포함한다.

앞에서 추가 설명된 방법은, 진공의 적어도 일부를 발생시키는데 사용된 미정류 배출 증기가 적어도 2개의 가스 제트 펌프에서 추진제 가스로 이용될 때 특히 유리하다.

따라서, 미정류 배출 증기의 분지화를 위한 기계적 장치가 진공 발생용 기계적 장치에 연결되고 적어도 2개의 가스 제트 펌프를 보유하는 전술한 장치의 설계가 바람직하다.

이와 관련하여 가스 제트 펌프 사용 시의 장점은 이들의 단순한 설계, 관련된 종속성 및 매우 낮은 마모 및 인열성이다. 하지만, 에스테르화 반응 및 에스테르교환 반응 유래의 배출 증기가 상(기체성) 및 온도로 인해 상기 펌프에서 구동 매체 형태의 에너지 운반체로서 직접 사용될 수 있다는 것은 특히 중요하다. 이와 달리, 전기적으로 작동되는 것과 같은 다른 종류의 펌프와 비교했을 때, 가스 제트 펌프는 인화성 물질을 다룰 때의 작업 안정성과 관련해서도 무해하다.

또한, 언급한 방법에서 미정류 배출 증기를 이용하여 배열된 여러 일련의 가스 제트 펌프로 진공의 적어도 일부를 발생시키는 것이 유리하다.

반응 단계의 진행 순서에 따라 감소하는 압력 및/또는 강한 진공은 각 압력 비로 조정된 다수의 일련의 배열된 가스 제트 펌프 및/또는 다단계 가스 제트 펌프를 통해 달성할 수 있다. 반응기의 결정적인 압력, 즉 예컨대 예비응축과 비교했을 때 최종 반응기의 더 낮은 압력은 각 배출 증기의 압축과 관련해서 여러 해결방안을 필요로 한다.

각 반응기 압력으로 정렬된 1 단계 또는 다단계 가스 제트 캐스캐이드는 다양한 배출 증기를 하나의 균등 압력으로 압축시키고 이를 예컨대 하나의 공통 응축 단위로 공급할 수 있도록 사용되는 것이 바람직하다.

언급한 방법들은 특히 진공을 발생시키는데 사용한 미정류 배출 증기가 이어서 분리기로 공급될 때 유리하다.

진공을 발생시키는데 사용된 미정류 배출 증기가, 일반적으로 진공 단계로부터 펌프 주입된 배출 증기와 함께, 즉 바람직하게는 가스 제트 펌프를 통과한 후, 적어도 부분적으로 응축되고(되거나) 후속의 정류 컬럼으로 부분적으로 공급되는 방법의 구조가 중요하다.

진공을 발생시키기 위해 사용한 언급된 미정류 배출 증기의 일부분이 정류 컬럼으로 공급되면, 적어도 하나의 응축기, 바람직하게는 혼합 응축기 및/또는 제트 응축기가 진공 발생 및 정류 컬럼용 장치 사이에 구비된 바람직한 양태를 제공하며, 이는 다른 또는 심지어 여러 다른 응축기로도 동일하게 이루어질 수 있다. 대안적인 응축기의 한 예는 단편표면 열교환기(scraped surface heat exchanger)일 수 있다. 하지만, 분리 컬럼으로의 직접 공급도 배제되지는 않는다.

진공 발생을 위해 사용된 미정류 배출 증기의 일부가 응축을 공급되면, 응축된 배출 증기 비율은 냉각 단위를 통해 흐른 후, 다시 응축기, 바람직하게는 혼합 응축기에서 응축제로 적어도 부분적으로 사용된다. 응축된 배출 증기의 일부는 바람직하게는 냉각 단위로 진입하기 전에 차단하여 유체 형태로 분리 컬럼으로, 바람직하게는 하나 또는 여러 에스테르화 반응기에 연결된 전술한 정류 컬럼으로 인도하는 것이 유리하다.

기계론적으로, 적어도 하나의 응축기가 가스 제트 펌프의 한 부분으로부터 하류에 위치한 전술한 장치의 하나가 바람직하고, 언급한 장치의 하나가 진공 발생용 기계적 장치의 하류에 적어도 하나의 정류 컬럼이 위치하는 것이라면 특히 유리하다.

본 출원에서 설명한 방법과 같은 방법은 또한 진공 발생에 사용된 미정류 배출 증기의 압력이 대략 일정하게 유지될 수 있을 때 특히 중요하다.

진공 발생에 사용된 미정류 배출 증기의 일정 압력은 일정한 가스 제트 펌프 성능이 오로지 대략적으로 일정한 1차 압력에 의해 달성될 수 있기 때문에 가스 제트 펌프의 구동 매체로 사용될 때 바람직하다.

공정 유연성을 달성하기 위해, 제2 시스템은 미정류 배출 증기를 이용하여 진공의 발생을 보충할 수 있다. 이것은 전술한 방법의 하나가 그 다음 구체적으로 방법 단계, 바람직하게는 다중응축 단계, 특히 바람직하게는 최종 다중응축 단계에 필요한 진공의 일부가, 추진제 가스로서 본질적으로 순수한 디올을 이용하는 하나 또는 여러 가스 제트 펌프에 의해 발생된다면 매우 유리하고, 상기 디올은 에스테르화 반응 및 에스테르교환 반응에서 각각 알콜 성분으로 사용된 디올로 다루어지는 것이 바람직하다.

놀랍게도, 이러한 공정 타입이, 예를 들어 용량 변화 및 압력 제어에 의한 것과 같이 매우 유연할 뿐 아니라, 그 외에도, 현저한 에너지적 강점을 부여한다. 실시예2에 설시된 것과 같이 순 글리콜 배출기 시스템(pure glycol ejector system)과 비교해볼 때, 공정에 필요한 열을 5%까지 줄이는 것이 가능할 수 있다.

디올(diol)은 또한 스프레이 응축기에서 응축제로서 상기 두번째 시스템 바람직하게 사용될 수 있다.

디올로 작동되는 상기 두번째 시스템, 즉 에틸렌 글리콜 가스 제트 펌프에서 사용되는 알콜 성분이 상응하는 진공 집합체(aggregate)에서 사용되는 경우, PET의 제조는 에틸렌 글리콜을 취급한다.

따라서, 이는 가스 제트 펌프에서 구동 매체(driving medium)로서 가열된 형태 및 응축기에서 응축제로서 냉각된 형태로, 알콜 성분이 사용되는 순환 시스템을 특별히 차용한다.

알콜 성분은 두번째 시스템의 가스 제트 펌프의 진공 반응기로부터 펌프다운된 배출 증기와 구동 매체 혼합물로 사용되고, 그 후 바람직하게는 역시 알콜 성분에 의해 작동되는 응축기에서 응축되고, 이어서 냉각되며, 회로로 다시 공급되어 응축제로서 다시 사용된다.

응축기에 남아있는 배출 증기의 가스 부분은, 필요한 경우 하나 또는 여러 추가 응축 후에 미정류 배출 증기에 의해 작동되는 진공 집합체로 바람직하게 유인된다. 따라서 응축 온도는 낮은 끓는점의 성분이 기체 상으로 주로 남아있는 방식으로 인도된다.

따라서, 두번째 시스템은 바람직하게는 첫번째 시스템보다 우선되고, 더 높은 진공, 즉 바람직하게는 말단 반응기의 고진공의 발생과 관련된 것인 반면, 첫번째 시스템은 남아있는 더 적은 진공, 즉 도 2에 나타낸 것과 같이 예비다중응축 반응기(pre-polycondensation reactor)의 발생에 사용된다.

상기 언급된 공정은 진공 단계에서 가스 제트 펌프, 즉 반응기와 펌프 사이로 배출 증기를 유도하기 이전에, 배출 증기의 적어도 부분적인 응축이 일어날 때 특히 중요하다. 이에 따라, 응축기는 본 공정과 같은 타입의 수행에 적절한 장치 내에서, 반응 단계 및 가스 제트 펌프 사이에 설치된다.

유연성을 위해, 에스테르화 배출 증기가 작동하지 않을 때(시스템 개시, 고장)할 때 추가적으로 필요한 구동 스팀을 생성하는 연결가능한 증발기를 배출 증기 화합물에 의해 작동되는 순환 시스템이 구비하는 것도 편리하다. 디올 증발기는 대안적으로, 더 크게 설계될 수도 있고, 공급 라인(feeder line)에 의해 두번째 시스템에 연결될 수 있으며, 또는 디올-물 화합물은 공정 컬럼의 증발기에서 배출될 수 있다.

폴리에스테르 제조를 위한 다수의 공정 및 장치에 관한 전문가가 이용가능한 지식을 되풀이하는 어떤 목적도 수반되지 않기 때문에, 상기 언급된 선행 기술의 모든 내용은 본 출원의 일부로 여겨질 수 있다.

도면의 형태인 본 발명의 다음 설명은, 제시된 실시예로서 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
도 1은 예비다중응축 반응기 및 말단 반응기에서 압력을 낮추기 위한 진공 집합체를 개략적으로 도시한 것으로, 미정류 배출 증기를 구동 매체로서 사용하여, 가스 제트 펌프를 작동시킨다.
말단 반응기의 배출 증기는 직접 공급 라인(8)을 통해 공급되거나, 또는 에스테르화 단계(6)의 공급라인에서 미정류 배출 증기를 사용하여 작동되는, 3-단계 가스 제트 펌프, 즉 일련으로 연결된 3개의 가스 제트 펌프(1)의 예비응축 이후에 공급 라인(8)을 통해 공급된다. 중간 응축은, 예를 들어 70mbar 이상의 압력 하의 제트 응축기에서와 같은 세번째 가스 제트 단계 이후에 응축기(2)에서 일어난다. 예비응축 단계로부터의 배출 증기는 가능한 중간 응축 이후에, 공급 라인(7)을 통해 (제트) 응축기(2)의 압력을 일으키는 가스 제트 펌프(1)로 유입된다. 남아있는 낮은 보일러(boiler)는 펌프(10), 바람직하게는 유압 펌프(hydraulic pump) 또는 다른 스팀 제트 펌프에 의해 더욱 응축된다. 응축된 화합물은, 수집 용기(collection container)(12)를 통해 이송되고, 펌프(3)에 의해 일부가 냉각 유닛(5)으로 공급되고, 응축기(2)에서 응축제로서 냉각시킨다. 응축된 배출 증기의 또 다른 부분은 파이프(pipe)(11)를 통해 정류 컬럼(rectification column)으로 공급된다. 상기 컬럼에서, 배출 증기는 주로 물과 디올인 성분으로 나뉜다. 에스테르화 배출 증기의 공급 라인 뿐 아니라 제트 단계 역시 올리고머 침착을 막기 위해 가열한다.
도 2는 각각 두개의 유닛과 시스템으로 구성된 예비다중응축 반응기 및 말단 반응기에서 압력을 낮추기 위한 진공 집합체를 개략적으로 도시한 것으로, 첫번째 유닛의 가스 제트 펌프는 구동 매체로서 알콜에 의해 작동되고, 두번째 유닛의 가스 제트 펌프는 구동 매체로서 미정류 배출 증기에 의해 작동된다.
말단 반응기의 배출 증기는 직접, 또는 공급 라인(8)을 통한 예비응축 이후에, 디올에 의해 작동되며 약 30 내지 40mbar의 압력으로 압축되는 중간 응축 하에 통상적인 2-단계 가스 제트 펌프(1)로 공급된다. 남은 배출 증기는 그 후 에스테르화 단계(6)로부터의 공급 라인을 통해 공급된 미정류 배출 증기에 의해 작동되고, 응축기로 배출 증기 화합물을 인도하는 다른 가스 제트 펌프(1)로 유입된다. 예비응축 단계(7)의 가능한 예비응축 배출 증기 화합물은 동시에, 에스테르화 배출 증기를 사용하여 작동되는 또 다른 가스 제트 펌프(1)에 의해 응축기(2)의 압력을 야기한다. 압축된 배출 증기 화합물은 응축기(2)에서 응축되고, 남은 기체 부분은 그 후 또 다른 가스 제트 펌프에 의해 약 180mbar로 압축된다. 또 다른 응축기(2)를 통과한 후 남은 배출 증기의 기체 부분은 그 후 수봉식 펌프(water ring pump)(10)로 공급된다. 응축기(2)에서 응축된 화합물은 공급라인의 수집 용기(12)를 통해 디올과 물이 분리되는 공정 컬럼(precessing column)(11)으로 공급된다. 디올 수증기의 일차 압력은 압력 조절 밸브(13)를 사용하여 설정한다. 에스테르화 배출 증기의 공급 라인 뿐 아니라, 제트 단계도 올리고머 침착을 막기 위해 가열된다.

본 발명은 아래에서 몇개의 예시적 실시예로 설명되지만, 본 발명은 하기의 예시적 실시예로서 제한되는 것은 아니다.

실시예 1

본 발명에 따라, PET의 제조를 위한 장비 및 공정과 관련하여, 공정은 4개의 반응 압력 단계로 구성되는데, 이는 첫번째 및 두번째 에스테르화 단계, 예비응축 단계 및 말단 반응기 단계이다.

테레프탈산 및 에틸렌 글리콜의 페이스트와 같은 혼합물 뿐 아니라, 이와 더불어 에틸렌 글리콜과 촉매를 첫번째 에스테르화 단계 ES1로 공급한다. 에스테르화 반응은 1800mbar(절대값)의 압력, 268℃의 온도, 약 180분의 노출시간에서 약 92% 전환율로 일어나, 반응중에 나타나는 물이 잉여 글리콜과 함께 수증기 형태로서 배출된다. 두번째 에스테르화 단계에서, 약 97%의 전환율에 이를 때까지 1000mbar, 270℃ 및 약 80분의 노출시간으로 반응을 지속시킨다. 진공 발생을 위해 첫번째 에스테르화 단계의 배출 증기 부분 흐름(partial current)을 분리시킨 후에, 두개의 에스테르화 단계의 배출 증기를 정류탑으로 공급하고, 반응 물은 상층부에서 분리하며, 탑의 섬프(sump)에서 농축된 글리콜을 다시 공정으로 공급한다.

그 후 10mbar, 273℃ 및 약 80분의 노출시간으로 예비응축하여 전환율은 99.5%까지 증가되고 약 4000g/mol의 평균 분자량이 된다. 16000-20000g/mol의 원하는 분자량으로의 증가는 그 후 1mbar, 280℃ 및 약 130분의 노출시간에서 일어난다. 진공 단계의 배출 증기는 제트 응축기로 각각 부분적으로 응축되고, 그 후 도 2에 설명된 진공 시스템으로 공급된다.

말단 반응기의 배출 증기는 먼저, 제트 응축기로 부분적으로 응축되고, 그 후 약 35mbar에서 압축되는 2-단계 글리콜 스팀 제트 배출기로 공급된다.

예비응축 단계의 배출 증기는 제트 응축기의 도움으로 부분적으로 응축되고, 그 후 첫번째 에스테르화 단계의 미정류 배출 증기의 부분 스트림에 의해, 즉 약 47%의 물과 53%의 에틸렌 글리콜의 증기 화합물에 의해 구동되고 예비응축 단계의 남은 배출 증기를 약 80mbar로 압축시키는 스팀 제트 배출기로 공급된다. 비슷하게, 말단 반응기의 남아있는 배출 증기는 에스테르화 스팀 구동성 스팀 제트 배출기에 의해 추가적으로 압축된다. 예비응축 및 말단 반응기의 남은 배출 증기는 이제, 제트 응축기에서 구동 스팀과 함께 부분적으로 응축되고, 스팀 제트 배출기 내의 또 다른 압축 단계에서 180mbar가 되도록 한다. 압축은 중간 응축이 수봉식 펌프에 의해 추가적으로 일어난 후, 상압에서 일어난다. 응축된 배출 증기는 정류 컬럼으로 공급되어 물을 분리시킨다.

실시예 2

선행기술에 따른 비교 공정은 실시예 1과 유사하게 실행되지만, EP0685502B1에 설시된 것과 같이, 에스테르화 단계의 전체 배출 증기가 정류 탑의 섬프로 공급되고, 진공 단계를 위한 진공이 글리콜 배출기에 의해 발생되는 차이가 있다. 예비응축(pre-condensation) 단계의 가수 침전물(hydrous precipitate)을 글리콜과 혼합시켜 올리고머를 방출시키고, 유사하게, 정류 컬럼으로 공급한다.

실시예 1과는 달리, 실시예 2에 따른 공정에서는 약 5%까지의 총 에너지 필요 증가량을 초래한다.

1 가스 제트 펌프(gas jet pump)
2 응축기(condenser)
3 펌프(pump)
4 증발기(evaporator)
5 냉각 유닛(cooling unit)
6 에스테르화/에스테르교환 반응 단계 유래의 미정류 배출 증기의 공급 라인
7 예비응축 단계 유래의 배출 증기의 공급라인
8 말단 반응기 유래의 배출 증기의 공급라인
9 페이스트 침착물로 향하는 파이프
10 진공 펌프, 바람직하게는 수봉식 펌프로 향하는 파이프
11 정류 컬럼/분리 컬럼으로 향하는 파이프
12 수집 용기
13 압력 제어 밸브

Claims (10)

1. 하나 또는 여러 에스테르화 단계 및 에스테르교환 단계 및 하나 또는 여러 다중응축 단계로 이루어지는 여러 방법 단계들에서 폴리에스테르 및/또는 코폴리에스테르를 제조하는 방법으로서, 적어도 하나의 에스테르화 및/또는 에스테르교환 단계 유래의 미정류 배출 증기가 각각 하나 또는 여러 후속 다중응축 단계의 진공의 적어도 일부를 발생시키는데 적어도 부분적으로 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 진공의 적어도 일부를 발생시키는 추진제 가스로서 이용된 미정류 배출 증기가 적어도 2개의 가스 제트 펌프에서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 진공의 적어도 일부가 미정류 배출 증기를 구동 매체로 이용하는 일련의 여러 배열된 가스 펌프에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 진공을 발생시키는데 사용된 미정류 배출 증기가 이어서 분리 컬럼으로 공급되는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 진공을 발생시키는데 사용된 미정류 배출 증기의 압력이 대략 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 방법 단계들에 필요한 진공의 일부가 추진제 가스로서 본질적으로 순수한 디올을 이용하는 하나 또는 여러 가스 제트 펌프에 의해 발생되고, 이것이 에스테르화 반응에서 알콜 성분으로 사용된 디올에 의해 다루어지는 것이 바람직한 것을 특징으로 하는 방법.
7. 하나 또는 여러 에스테르화 및/또는 에스테르교환 반응 단계, 이와 연결된 하나 또는 여러 분리기 및 하나 또는 여러 다중응축 단계를 포함하는 폴리에스테르 및/또는 코폴리에스테르를 제조하기 위한 장치로서, 에스테르화 및/또는 에스테르교환 반응 단계 및 이와 연결된 분리기 사이의 장치가, 분리기로 흐르는 에스테르화 및/또는 에스테르교환 단계 유래의 미정류 배출 증기의 적어도 일부의 분지화를 위한 기계적 장치를 나타내고, 상기 배출 증기는 결과적으로 하나 또는 여러 다중응축 단계에 할당된 진공 발생용 기계적 장치에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제7항에 있어서, 미정류 배출 증기의 분지화를 위한 기계적 장치가 적어도 2개의 가스 제트 펌프를 보유하는 진공 발생용 기계적 장치에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 가스 제트 펌프의 적어도 일부가 응축기의 하류에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 정류 컬럼이 진공 발생용 기계적 장치의 하류에 있는 것을 특징으로 하는 장치.

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