KR840002023B1 - Process for preparing poly(ethylene terephthalate - Google Patents
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Abstract
Description
도면은 본 발명의 방법에 사용되는 장치를 나타내는 계략적인 생산공정 계통도.A schematic production process flow diagram illustrating an apparatus for use in the method of the present invention.
본 발명은 에틸렌 글리콜과 테레프탈산으로부터 섬유 형성 폴리에스테르를 제조하기 위한 연속 직접 에스테르화 및 중합 방법에 관한 것으로, 특히 중합 반응에서 증발된 에틸렌 글리콜의 연속적인 회수 및 재사용에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous direct esterification and polymerization process for preparing fiber forming polyesters from ethylene glycol and terephthalic acid, and in particular to the continuous recovery and reuse of ethylene glycol evaporated in the polymerization reaction.
테레프탈산과 에틸렌 글리콜의 직접 에스테르화를 위한 연속적인 방법은 레이본 3세(Keybourne Ⅲ)의 미합중국 특허 제3,590,072호, 레위스 등(Lewis et al)의 미합중국 특허 제3,676,485호, 베린트 등(Balint et al)의 미합중국 특허 제3,697,579호, 챔프맨(Chapman et al)등의 미합중국 특허 제3,927,982호에 기술되어 있다. 테레프탈 에스테르는 낮은 절대압력조건하에서 축중합에 의해 고분자량 폴리에스테르로 연속적으로 전환된다. 히진스(Higgins)의 미합중국 특허 제3,506,622호는, 테레프탈 에스테르가 에스테르화 반응으로부터 예비중합기로 연속적으로 이동하고 여기서 초기중합이 약 250내지 285C, 약 5 내지 60mmHg의 절대압력하에서 행해지고, 형성된 예비중합체가 최종 중합기로 이동하여 또 다른 중합이 초기 중합시와 유사한 온도와 약 0.5 내지 10mmHg의 저압에서 수행되어 섬유 또는 필라멘트로 압출하기 위한 폴리에스테르를 제조하는 방법을 예시하고 잇다. 이 히진스의 특허는 중합으로부터 회수된 에틸렌 글리콜이 해로운 영향없이 직접 에스테르화 반응에 직접 사용될 수 있음을 교시하고 있다.Continuous methods for the direct esterification of terephthalic acid and ethylene glycol are described in US Pat. No. 3,590,072 to Keybourne III, US Pat. No. 3,676,485 to Lewis et al, Balint et al. al., US Pat. No. 3,697,579, Chapman et al., and US Pat. No. 3,927,982. Terephthal esters are continuously converted to high molecular weight polyesters by condensation polymerization under low absolute pressure conditions. Higins, U.S. Pat. To 285 C, polyester under pressure of about 5 to 60 mmHg, and the prepolymer formed is transferred to the final polymerizer so that another polymerization is carried out at a similar temperature as the initial polymerization and at a low pressure of about 0.5 to 10 mmHg to extrude into fibers or filaments It illustrates a method for producing. This Higins patent teaches that ethylene glycol recovered from polymerization can be used directly in the direct esterification reaction without deleterious effects.
상기 형태의 연속방법에서, 주로 에틸렌 글리콜로 구성되어 있으나 약 2 내지 35중량%의 수증기를 함유하는 증기가 중합시 형성된다. 재사용을 위해 에틸렌 글리콜을 회수하는 것은 중요한 것이다.In the continuous process of this type, steam consisting mainly of ethylene glycol but containing about 2 to 35% by weight of water vapor is formed upon polymerization. It is important to recover ethylene glycol for reuse.
중합용기로부터의 증기는 물을 제거함이 없이 직접 에스테르화 반응에 공급하는데 사용하기 위하여 응축되고 재순환될 수 있다. 그러나, 중합에 사용되는 저압을 유지하기 위한 진공펌프 부재의 용량 및 효율이 미응축증기의 부하에 따르기 때문에 이 증기를 응축하는데 고효율의 방법이 요구된다.The vapor from the polymerization vessel can be condensed and recycled for use in feeding directly to the esterification reaction without removing water. However, since the capacity and efficiency of the vacuum pump member for maintaining the low pressure used for polymerization depend on the load of uncondensed steam, a highly efficient method is required to condense this steam.
본 발명은 테레프탈산을 과잉의 에틸렌글리콜로 바람직하게 대기압에서 직접 에스테르화해서 저중합도의 에스테르 반응 생성물을 생성시키는 것과, 감압하에 승온에서 중합하여 예비 중합체를 생성시키는 것과, 또한 더욱 낮은 압력하에 승온에서 최종중합을 하여 용융방사 가능한 중합체를 생성시키는 것을 포함하며, 여기서 중합의 과정에서 생성된 증기를 처리하여 글리콜을 회수하고, 이 글리콜을 에스테르화에 재순환시키는 연속적 방법에 의한 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 제조하는 방법에 있어서, 상기 증기를 상기 중합의 낮은 압력하에 분무 응축기중에서 에틸렌글리콜과 함께 분무하는 것과, 또한 분무 응축기중에서 분무되도록 에틸렌 글리콜액 공급에 낮은물 함수율의 에틸렌 글리콜을 부가함에 의해 낮은 물함유물을 유지하고, 분무응축기 중에서 분무되는 공급체로부터 에틸렌 글리콜을 취출해서 에스테르화에 재순환시키는 것에 의해서 상기 압력을 낮게 유지함을 특징으로 하는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 연속적 제조방법을 제공한다.The present invention provides a direct esterification of terephthalic acid with excess ethylene glycol, preferably at atmospheric pressure, to produce an esterification product of low polymerization degree, to polymerize at elevated temperature under reduced pressure to produce a prepolymer, and further to lower temperature under elevated pressure. Polymerizing to produce a melt-spinable polymer, wherein poly (ethylene terephthalate) is prepared by a continuous process in which the vapor produced in the course of the polymerization is treated to recover glycol and recycle the glycol to esterification. The method of claim 1, wherein the vapor is sprayed with ethylene glycol in a spray condenser under low pressure of the polymerization, and also low water content by adding low water moisture content ethylene glycol to the ethylene glycol liquid feed to spray in the spray condenser. And spray From the supply body to be sprayed from both axial and by being taken out by the glycol is recycled to the esterification provides a continuous method of producing poly (ethylene terephthalate), characterized by maintaining the low pressure.
각 중합기로부터의 증기가 각 중합기의 저압에서 작동되는 분무 응축기에서 분무되는 것이 바람직하며, 신선한 에틸렌 글리콜을 최종 중합체로부터 증기를 수용하는 분무응축기를 위한 공급체에의 부가에 의해 본 방법에 가하고, 에틸렌글리콜액을 이러한 공급체로부터 회수하고 예비중합체로부터 증기를 수용하는 분무응축기를 위한 공급체에 부가하며, 에틸렌글리콜액을 에스테르화에 재순환하기 위하여 이후자 증기로부터 회수하는 것이 바람직하다.It is preferred that the vapor from each polymerizer is sprayed in a spray condenser operated at the low pressure of each polymerizer, adding fresh ethylene glycol to the process by addition to the feed for the spray condenser receiving the vapor from the final polymer. Preferably, the ethylene glycol liquid is recovered from this feed and added to the feed for the spray condenser that receives the vapor from the prepolymer, and the ethylene glycol liquid is recovered from the latter vapor to recycle to esterification.
또한, 신선한 에틸렌 글리콜이 중합에 공급되는 에스테르반응 생성물에 이러한 신선한 에틸렌글리콜내 첨가물슬러리를 부가함에 의해 본방법에 가해지는 것이 바람직하다.It is also preferred to add this slurry of additives in fresh ethylene glycol to the esterification product to which fresh ethylene glycol is fed to the polymerization.
연속 직접 에스테르화 및 중합방법은 1.5-4.0(바람직하게는 1.8-3.0)의 글리콜 대 1.0의 테레프탈산의 몰비율의 에틸렌글리콜과 테레프탈산의 공급체를 약 280C 내지 315C와 대략 대기압하에서 반응생성물에서 가열해서 테레프탈산을 에스테르화하고 2 내지 10의 평균 중합도를 갖는 에스테르반응 생성물을 형성하며, 에스테르 생성물을 연속중합기에서 250C 내지 300C, 낮은 절대압력에서 가열하여 예비중합체를 형성하며, 이 예비중합체를 최종 중합기에서 270내지 305C, 실제로 낮은 절대압력에서 가열하여 필라멘트로 방사하기 위한 중합체를 형성하는, 이러한 형태인 것이 바람직하다.The continuous direct esterification and polymerization process provided a feed of ethylene glycol and terephthalic acid in a molar ratio of 1.5-4.0 (preferably 1.8-3.0) glycol to terephthalic acid of 1.0. C to 315 Heating at C and the reaction product at about atmospheric pressure to esterify terephthalic acid to form an esterification product having an average degree of polymerization of 2 to 10, the ester product being 250 in a continuous polymerizer. C to 300 C, heated at low absolute pressure to form a prepolymer, which was To 305 C, it is preferred in this form to form a polymer for actually spinning at filament by heating at low absolute pressure.
본발명의 개량은Improvement of the present invention
(가) 연속 중합기에서 에틸렌 글리콜과 물의 증기를 이 압력하에서 이 중합기로부터 분무 응축기로 인도하고, 거의 모든 이증기들을 응축하도록 10중량%이하(바람직하게는 2 내지 7중량%)의 물을 함유하는 에틸렌글리콜액과 함께 이 증기들을 분무하고, 이 증기들을 분무하는데 사용하고 에스테르반응 생성물을 형성하도록 테레프탈산과 반응시키기 위하여 10중량%이하(바람직하게는 2 내지 7중량%)의 물을 함유하는 에틸렌글리콜액을 형성하도록 3중량%이하의 물을 함유하는 에틸렌 글리콜액을 이응축물과 혼합하며,(A) In a continuous polymerizer, steam of ethylene glycol and water is led from this polymerizer to the spray condenser under this pressure and water of not more than 10% by weight (preferably between 2 and 7% by weight) is allowed to condense almost all of the vapors. These vapors are sprayed together with the containing ethylene glycol solution and used to atomize these vapors and contain up to 10% by weight (preferably between 2 and 7% by weight) of water for reaction with terephthalic acid to form esterification products. Ethylene glycol liquid containing up to 3% by weight of water is mixed with the bicondensate to form an ethylene glycol liquid,
(나) 최종 중합기에서 에틸렌 글리콜과 물의 증기를 이 압력에서 최종 중합기로부터 분무 응축기로 인도하고, 거의 모든 이 증기들을 응축하도록 3중량%이하의 물을 함유하는 에틸렌 글리콜액과 함께 물을 분무하고, 이 증기들을 분무하는데 사용하고 응축기시스템(가)에서 형성된 응축물과 혼합하기 위하여 3중량%이하의 물을 함유하는 에틸렌글리콜액을 형성하도록 1중량%이하의 물을 함유하는 에틸렌글리콜액과 응축물을 혼합하고, 1중량%이하의 물을 함유하는 이 글리콜이 제조된 중합체에 에틸렌 테레프탈레이트의 몰당 글리콜 약 0.4 내지 1.15몰율로 부가되며,(B) directing the vapor of ethylene glycol and water in the final polymerizer from this final polymerizer to the spray condenser at this pressure, and spraying the water with an ethylene glycol solution containing no more than 3% by weight of water to condense almost all of these vapors; And an ethylene glycol solution containing up to 1% by weight of water to form an ethylene glycol solution containing up to 3% by weight of water for use in spraying these vapors and for mixing with the condensate formed in the condenser system. The condensate is mixed and added to this polymer, which contains up to 1% by weight of water, at about 0.4 to 1.15 moles of glycol per mole of ethylene terephthalate,
(다) 최종 응축기시스템(나)로부터 시스템(가)로, 또한 시스템(가)로부터 에스테르화 반응으로, 에틸렌글리콜이 에스테르화 반응에 사용되는 비율에 의해 결정되는 비율로 에틸렌 글리콜액을 연속적으로 이송함을 포함하는 것이 바람직하다.(C) Continuous transfer of ethylene glycol liquid from the final condenser system (b) to the system (a) and from the system (a) to an esterification reaction at a rate determined by the rate at which ethylene glycol is used in the esterification reaction. It is preferable to include the.
최종 응축기 시스템(나)에 사용되는 1중량%이하의 물을 함유하는 에틸렌 글리콜액은 대개순수 글리콜 즉 이전에 사용되지 않고 0.1%이하의 물을 갖는 글리콜이다.Ethylene glycol liquids containing up to 1% by weight of water used in the final condenser system (b) are usually pure glycols, ie, glycols which have not been used previously and have less than 0.1% water.
통상의 첨가제가 중합체가 혼합될 수 있다. 이들은 1중량%이하의 물을 함유하는 에틸렌 글리콜내 부가제의 현탁액 또는 용액으로 연속중합기에의 공급체에 부가되는 것이 바람직하다. 1중량%이하의 물을 함유하는 에틸렌 글리콜내탈광택제 TiO2슬러리가 연속중합기에 에스테르 생성물을 공급하기전 에스테르 생성물과 혼합되고, 에스테르 생성물에의 글리콜 부가율이 형성된 중합체내 에틸렌 테레프탈레이트의 몰당 글리콜 약 0.25 내지 0.60몰인 것이 바람직하다. 에스테르 생성물에 또한 최종 응축기에의 에틸렌 글리콜의 부가의 전 비율은 형성된 중합체내 에틸렌 테레프탈레이트의 몰당 글리콜 약 1몰로 조정될 수 있다. 에스테르 생성물과 혼합된 TiO2슬러리는 하나 이상의 다른 부가제, 예를들면 염색성 조절제, 착색억제제, 염색원료 또는 가교부가제를 포함할 수 있다.Conventional additives may be mixed with the polymer. They are preferably added to the feed to the continuous polymerizer as a suspension or solution of an additive in ethylene glycol containing up to 1% by weight of water. About 0.25 glycols per mole of ethylene terephthalate in the polymer in which the ethylene glycol demineralizer TiO 2 slurry containing 1 wt% or less of water is mixed with the ester product prior to feeding the ester product into the continuous polymerizer, and the glycol addition rate to the ester product is formed. It is preferable that it is from 0.60 mol. The total percentage of addition of ethylene glycol to the ester product and also to the final condenser can be adjusted to about 1 mole of glycol per mole of ethylene terephthalate in the polymer formed. The TiO 2 slurry mixed with the ester product may comprise one or more other additives, such as dyeing control agents, color inhibitors, dyeing materials or crosslinking additives.
본 발명은 에틸렌 글리콜이 형성된 중합체내 에틸렌 테레프탈레이트의 몰당 글리콜 약 0.75 내지 1.50몰의 비율로 중합기 응축기 시스템으로부터 에스테르화 반응에 재순환되도록 조작되는 것이 바람직하다.The present invention is preferably operated to recycle the esterification reaction from the polymerizer condenser system at a rate of about 0.75 to 1.50 moles of glycol per mole of ethylene terephthalate in the polymer in which the ethylene glycol is formed.
도면에 보여진 바와같이, 테레프탈산이 저장소(bin) 10으로부터 혼합탱크(mixing tank) 14로 나사식 공급기(Screw feeder) 12에 의해 공급된다. 에틸렌 글리콜은 테레프탈산 1.0몰당 글리콜 1.5 내지 4.0(바람직하게는 1.8 내지 3.0)몰의 비율로 글리콜 탱크(glycol tank) 16으로부터 혼합탱크 14에 공급된다. 이 반응물들은 혼합기(mixer) 18에 의해 슬러리를 형성하도록 혼합되고, 이 혼합기는 모우터(motor) 20에 의해 구동된다.As shown in the figure, terephthalic acid is fed by a screw feeder 12 from bin 10 to mixing
슬러리펌프(Slurry pump) 22는 이 슬러리를 직접 에스테르화 반응기 24에 공급하는데 이 반응기는 챔프만(Chapman dd)등의 미합중국 특허 제3,927,982호에 기술된 형태의 것일 수 있다. 반응물들은 약 280내지 315C, 대략 대기압하에서 반응 생성물에서 가열되어 테레프탈산을 에스테르화하고 2 내지 10의 평균 중합도를 갖는 에스테르반응 생성물을 형성한다. 반응 증기가 글리콜 회수 시스템(glycol recovery system) 26에 도입되며 이 글리콜 회수 시스템은 글리콜로부터 반응의 유기부산물과 물을 제거하는데 적당한 어떤 장치일 수 있다. 회수된 글리콜은 글리콜 탱크 16에 재순환된다.Slurry pump 22 feeds the slurry directly to esterification reactor 24, which may be of the type described in US Pat. No. 3,927,982 to Chapman dd et al. The reactants are about 280 To 315 C, heated in the reaction product at about atmospheric pressure to esterify terephthalic acid and form an esterification product having an average degree of polymerization of 2 to 10. The reaction vapor is introduced into a glycol recovery system 26 which may be any device suitable for removing the organic byproducts and water of the reaction from the glycol. The recovered glycol is recycled to glycol tank 16.
액체 에스테르 반응생성물은 반응기로부터 연속적으로 회수되고 이송파이프(transfer line) 28을 통해 스터퍼펌프(Stuffer pump) 32에 연속중합기(Continuous polymerizer) 30에 펌프된다. 하기에 지적된 형태의 부가제가 이송 파이프를 통과하는 에스테르 반응 생성물과 혼합될 수 있다. 이 목적을 위해, 에틸렌글리콜내 하나 이상의 부가제의 슬러리 또는 용액이 미터펌프(meter pump) 34를 통한 에스테르 반응생성물의 통과에 의해 결정된 비율로 이송파이프에 도입된다.The liquid ester reaction product is withdrawn from the reactor continuously and pumped to a continuous polymerizer 30 through a
1 내지 10분의 전체 시간을 갖는 혼합기 36과 벌지(bulge)38이 부가제들을 완전히 혼합시키는데 사용된다.Mixer 36 and bulge 38 having a total time of 1 to 10 minutes are used to thoroughly mix the additives.
제조된 중합체내 에틸렌 테레프탈레이트의 몰당 글리콜 약 0.25 내지 0.60몰의 글리콜부가율을 제공하는 에틸렌 글리콜의 양이 사용되는 것이 바람직하다. 도입될 수 있는 부가제는 다음들을 포함한다.It is preferred to use an amount of ethylene glycol which provides a glycol addition rate of about 0.25 to 0.60 moles of glycol per mole of ethylene terephthalate in the polymer produced. Additives that may be introduced include the following.
(1) TiO2와 같은 탈광택제(1) deglossants such as TiO 2
(2) 안티모니 글리콜레이트, 안티모니 옥사이드, 티타늄화합물과 같은 중합촉매(2) polymerization catalysts such as antimony glycolate, antimony oxide, titanium compounds
(3) 인산, 아인산 트리케닐과 같은 착색억제제(3) color inhibitors, such as phosphoric acid and trikenyl phosphite
(4) 1,3-디하이드록시에틸-5-(소디움 실포)-이소프탈탈레이트, 디하이드록시에틸 아디페이트, 디하이드록시에틸 글루타레이트, 아디핀산, 글루탈산과 같은 염색성 조절제(4) dyeing regulators such as 1,3-dihydroxyethyl-5- (sodium silo) -isophthalate, dihydroxyethyl adipate, dihydroxyethyl glutarate, adipic acid, glutaric acid
(5) 안료, 염료, 형광성 명도제, 코발트 착색 조색제(調色劑)와 같은 염색원료(5) Dyeing materials such as pigments, dyes, fluorescent brighteners, cobalt coloring concentrates
(6) 트리메틸올프로판과 같은 가교 부가제 테트라커스(2-하이드록시에틸) 실리케이트와 같은 점도 형성 화합물이 계속적으로 제조되는 예비중합체에 부가될 수 있다.(6) Crosslinking Additives such as Trimethylolpropane Viscosity forming compounds, such as tetracus (2-hydroxyethyl) silicate, can be added to the prepolymers that are produced continuously.
연속 중합기 30은 보도니크(Vodonik)의 미합중국 특허 제2,727,882호에 기술된 형태의 상향흐름식 예비 중합기일 수 있다. 공급체는 억압(逆壓) 밸브(back-pressure valve) 40및 가열기(heater) 42를 지나 중합 탑내로 상향 통과한다. 약 5 내지 8의 상대점도(HRV)를 갖는 예비 중합체는 중합탑의 정검부 근처에서 회수되고 완성 중합기(finisher polymerizer) 46으로 이송파이프(transfer line) 44를 지나 이송된다. 그 완성 중합기는 킬페트릭(kilpatrick)의 미합중국 특허 제3,248,180호에 기술된 형태의 것일 수 있다. 그 완성 중합기는 270내지 305C의 온도를 유지하도록 가열된다. 약 12 내지 29의 상대점도(HRV)를 갖는 중합체가 섬유용 필라멘트로 방사하기 위해 나사식 펌프(screw pump) 48을 통해 배출된다. 이 방법은 산업용 필라멘트로 방사하기 위한 보다 높은 상대점도를 형성하도록 조작될 수 있다.The continuous polymerizer 30 may be an upflow prepolymerizer of the type described in US Patent No. 2,727,882 to Vodonik. The feed passes upwards into the polymerization tower through back-pressure valve 40 and heater 42. The prepolymer having a relative viscosity (HRV) of about 5 to 8 is recovered near the screen of the polymerization tower and passed through transfer line 44 to finish polymerizer 46. The finished polymerizer may be of the type described in Kilpatrick, US Pat. No. 3,248,180. The finished polymerizer is 270 To 305 Heated to maintain a temperature of C. Polymers having a relative viscosity (HRV) of about 12 to 29 are discharged through a screw pump 48 to spin into filaments for fibers. This method can be manipulated to form higher relative viscosities for spinning into industrial filaments.
연속중합기 30으로부터의 증기는 증기파이프(Vapor line) 50을 통하여 증합탑의 정부로부터 용축기(Condensor) 52로 인도된다. 그 증기는 에틸렌글리콜, 약 2 내지 35 증량%의 물, 낮은 온도에서 고체를 형성하는 약 1 내지 4중량%의 유기물질, 소량의 다른 유기불순물을 함유한다. 이 증기로부터의 응축물은 열탱크(hot well) 54로 흐르고, 거기서 3중량%이하의 물을 함유되는 에틸렌 글리클과 혼합되어 10중량%이하(바람직하게는 2 내지 7중량%)의 물을 함유하는 혼합물을 형성하며 이 혼합물은 응축기에서 분무제로 사용된다. 펌프 57은 파이프 58과 냉각기(cooler) 60을 통하여 응축기의 정부로 이 혼합물을 공급한다. 소량의 압력하에서 작동하도록 하기 위해, 냉각된 분무 혼합물은 60C이하, 바람직하게는 50C이하의 온도이어야 한다. 이 냉각된 혼합물은 분무헤드(spray head) 61에 의해 응축기내 증기에 분무된다. 진공 파이프(vaccum line) 62는 진공펌핑부재(도시안됨)까지 달하여 있어 5 내지 60mmHg (0.67 내지 800 kpa)의 절대 압력으로 응축기와 연속 종합기를 유지시킨다. 2 내지 7중량%의 물을 함유하는 글리콜 분무는 증기를 응축하는데 매우 효과적이며 진공펌핑부재에 대한 부하를 최소로 한다. 또한 이 분무는 방해를 야기하는 표면상의 고체 퇴직을 방지한다.The steam from the continuous polymerizer 30 is led to the condenser 52 from the government of the tower by means of a
완성중합기 46으로부터의 증기는 이 완성증합기로부터 증기파이프 64를 통해 응축기 66으로 이송된다. 이 증기로부터의 응축물은 열탱크 68내로 흐르고 여기서 1중량%이하의 물을 함유하는 글리콜파이프 70으로부터의 에틸렌 글리콜과 혼합되어 3중량%이하의 물을 함유하는 혼합물을 형성하여 응측기내 분무제로 사용된다. 완성 중합기와 그의 응축기 66내 압력이 연속증합기와 그의 응축기 52내 압력보다 낮기 때문에 낮은 물 함량이 요구된다. 펌프 72는 혼합물을 파이프 74와 냉각기 76을 통해 응축기 66의 정부에 공급한다. 소망의 압력으로 작동하기 위해, 냉각된 혼합물은 60C이하, 바람직하게는 50C이하의 온도이어야만 한다. 냉각된 혼합물은 분무헤드 78이 의해 응축기내 증기에 분무된다. 진공파이프 80은 진공펌핑부재(도시안됨)까지 달하여 있고 연속중합기내 압력보다 낮은 0.5 내지 10mmHg (0.07-1.3 kpa)의 절대압력으로 응축기와 완성 중합기를 유지시킨다.Vapor from the finished polymerizer 46 is sent from the finished polymerizer to the condenser 66 through the steam pipe 64. The condensate from this steam flows into the heat tank 68 where it is mixed with ethylene glycol from glycolpipe 70 containing up to 1% by weight of water to form a mixture containing up to 3% by weight of water and used as a spray in the condenser. do. Low water content is required because the pressure in the finished polymerizer and its condenser 66 is lower than the pressure in the continuous polymerizer and its condenser 52. The pump 72 feeds the mixture to the government of condenser 66 through pipe 74 and cooler 76. To operate at the desired pressure, the cooled mixture is 60 C or less, preferably 50 It must be below C. The cooled mixture is sprayed onto the vapor in the condenser by sprayhead 78. Vacuum pipe 80 extends to the vacuum pumping member (not shown) and maintains the condenser and finished polymerizer at an absolute pressure of 0.5 to 10 mmHg (0.07-1.3 kpa) below the pressure in the continuous polymerizer.
3중량%이하의 물을 함유하는 에틸렌 글리콜액은 완성기 열탱크 68로부터 파이츠 82를 통해 열탱크 54로 넘쳐 흐른다. 10중량%이하(바람직하게는 2 내지 7중량%)의 물을 함유하는 에틸렌글리콜액은 열탱크 54로부터 파이프 58, 재순환펌프(recycle pump) 84와 파이프 86을 지나글리콜 탱크 16으로 이송된다.Ethylene glycol liquid containing less than 3% by weight of water flows from the finished heat tank 68 through heat 82 to heat tank 54. Ethylene glycol liquid containing not more than 10% by weight (preferably 2 to 7% by weight) of water is transferred from the heat tank 54 to the glycol tank 16 via pipe 58, recycle pump 84 and pipe 86.
이송율은 글리콜탱크 16로부터의 에틸렌 글리콜이 에스테르화 반응에 사용되는 비율에 의해 결정된다. 그 이동 비율은 밸브 88에 의해 조절되며, 그 밸브는 수준감지(level sensing device) 장치 90에 의해 작동되는 통상의 자동밸브일 수 있다. 완성기 열탱크(finisher hotwell) 68에의 글리콜의 부가율은 열탱크 54내액체의 수준에 의해 유사하게 결정된다.The transfer rate is determined by the rate at which ethylene glycol from glycol tank 16 is used in the esterification reaction. The rate of movement is controlled by valve 88, which may be a conventional automatic valve operated by a level sensing device 90. The addition rate of glycol to finisher hotwell 68 is similarly determined by the level of liquid in heat tank 54.
완성응축기 시스템에 사용되는 1중량%이하의 물을 함유하는 에틸렌 글리콜액은 형성된 중합체내 에틸렌테레프탈레이트의 몰당 글리콜 약 0.4 내지 1.15몰의 비율로 부가되어야 한다. 이 방법은 에틸렌 글리콜이 형성된 중합체내 에틸렌 글리콜의 몰당 글리콜 약 0.75 내지 1.50몰의 비율로 중합기 응축기 시스템으로부터 에스테르화 반응에 재순환되도록 조작되는 것이 바람직하다.Ethylene glycol liquids containing up to 1% by weight of water used in the finished condenser system should be added at a rate of about 0.4 to 1.15 moles of glycol per mole of ethylene terephthalate in the polymer formed. The process is preferably operated to recycle to the esterification reaction from the polymerizer condenser system at a rate of about 0.75 to 1.50 moles of glycol per mole of ethylene glycol in the polymer in which the ethylene glycol is formed.
[실시예 1]Example 1
도면에 도시된 바와같은 형태의 장치를 사용하여, 테레프탈산 시간당 545kg (1,200파운드)를 에틸렌글리콜과 반응시켜 상대점도(HRV) 2.8을 갖는 올리고머(oligomer)를 형성하였고 이 올리고머를 연속 중합기까지 달하여 있는 이송 파이프를 통해 펌프했다.Using a device of the type as shown in the figure, 545 kg (1,200 lbs.) Of terephthalic acid per hour were reacted with ethylene glycol to form an oligomer having a relative viscosity (HRV) of 2.8, which reached up to the continuous polymerizer. Pumped through the transfer pipe.
순수 글리콜과 부가재를 다음과 같이 이 그 올리고머에 주입했다.Pure glycol and the additive were injected into this oligomer as follows.
(1) Sb2O3중합촉매의 1중량%를 함유하는 글리콜 시간당 17.3kg (38.2파운드),(1) 17.3 kg (38.2 lbs) glycol per hour containing 1% by weight of Sb 2 O 3 polymerization catalyst,
(2) 20% TiO2탈광택제를 함유하는 글리콜 7.45kg (16.4파운드),(2) 7.45 kg (16.4 lbs) glycol containing 20% TiO 2 deglossant,
(3) 자유 카복실말단기와 반응하도록 글리콜 24,6kg (54.3파운드),(3) 24,6 kg (54.3 lbs) glycol to react with free carboxyl terminus,
이 올리고머, 글리콜 및 부가제는 35psig (341kpag)의 압력하에서 혼합기를 통과되었고 이 혼합물이 약 5분동안 별지내에 압력하에 유지되었다. 이 혼합물은 압력감소밸브를 통과하고, 다른 순수 글리콜 시간당 25.4kg (56파운드)가 부가되고 이 혼합물이 상향흐름식 연속중합기내로 유입되었다. 5.6의 상대점도(HRV)와 백만그램당 98당량 함유의 자유 카복실을 갖는 예비중합체가 형성되었다. 이 예비 중합체는 완성 중합기로 이송파이프를 통해 이송되었고 이 중합기에서 21.3의 상대점도와 백만그램당 약 28당량함유의 자유 카복실을 갖는 중합체가 형성되었다. 이 중합체는 환성 중합기를 떠나, 시간당 630kg (1388파운드)의 평균속도로 필라멘트로 용융방사되었다.This oligomer, glycol and additive were passed through the mixer under a pressure of 35 psig (341 kpag) and the mixture was kept under pressure in the star for about 5 minutes. The mixture was passed through a pressure reducing valve, another 25.4 kg (56 lbs) per pure glycol hour was added and the mixture was introduced into the upflow continuous polymerizer. A prepolymer was formed having a relative viscosity (HRV) of 5.6 and free carboxyl containing 98 equivalents per million grams. This prepolymer was transferred through a transfer pipe to the finished polymerizer, where a polymer having a relative viscosity of 21.3 and about 28 equivalents of free carboxyl per million grams was formed. The polymer was melt spun into filaments at an average rate of 630 kg (1388 lbs) per hour, leaving the ring polymerizer.
0.9중량%의 디에틸 글리콜을 함유하는 필라멘트사가 제조되었다.Filament yarns containing 0.9% by weight of diethyl glycol were prepared.
87.2중량%의 에틸렌 글리콜과 12.8중량%의 물을 함유하는 연속 중합기로부터의 증기가 276℃, 24mHg(3.2kpa) 압력하에서 기간당 68.5kg (151파운드)으로 분무응축기내로 이송되었다. 이 증기는 열탱크로부터 재순환된 6%물과 94% 에틸렌 글리콜 분당 0.757㎥ (200갈론)과 함께 분무되었다. 이 분무액은 열탱크와 분무응축기사이의 냉각기를 통과시킴에 의해 약 45.5℃로 유지되었다. 이 분무액과 응축된 증기는 응축기로부터 열탱크로 이송되고 여기서 이들은 완성 응축기의 열탱크로부터의 0.95%물 함유에틸렌 글리콜 시간당 146kg (322파운드)와 혼합되었다. 6%물 함유 에틸린 글리콜은 올리 고머를 형성하도록 테레프탈산과의 반응에 사용하기 위해 시간당 214.5kg (473파운드)의 비율로 연속중합기 응축기의 열탱크로부터 재순환되었다.Vapor from a continuous polymerizer containing 87.2 wt% ethylene glycol and 12.8 wt% water was transferred into the spray condenser at 276 ° C. at 68.5 kg (151 lbs.) Per 24 mHg (3.2 kpa) pressure. This vapor was sprayed with 6% water recycled from the heat tank and 0.757 m 3 (200 gallons) of 94% ethylene glycol per minute. This spray was maintained at about 45.5 ° C. by passing through a cooler between the heat tank and the spray condenser. This spray and condensed vapor were transferred from the condenser to the heat tank where they were mixed with 146 kg (322 pounds) per hour of ethylene glycol per hour containing 0.95% water from the heat tank of the finished condenser. Ethylene glycol containing 6% water was recycled from the heat tank of the condenser condenser at a rate of 214.5 kg (473 pounds) per hour for use in reaction with terephthalic acid to form oligomers.
91.1%에틸렌 글리콜과 8.9%물을 함유하는, 완성중합기로부터의 증기는 291℃, 1.3mmHg(0.17kpa) 압력하에서 시간당 9.0kg (19.9파운드)로 완성기 분무응축기내로 이송되었다. 이 증기는 시간당 0.757㎥(200갈론)의 이응축기의 열탱크로부터의 0.95%물 함유 에틸렌 글리콜과 함께 분무되었다. 이 문무액은 열탱크와 분무응축기 사이 냉각기를 통과시킴에 의해 약 31℃로 유지되었다. 이 분무액과 응축된 증기는 응축기로부터 완성기 열탱크로 이송되어 여기서 이들은 약 0.1%물을 함유하는 시간당 137kg (303파운드)의 순수 에틸렌글리콜과 혼합되었다. 0.95%물함유 에틸렌글리콜이 완성기 열탱크로부터 연속종합기 응축기의 열탱크로 시간당 146kg (322파운드)의 비율로 넘쳐 흘렀다. 순수 에틸렌 글리콜의 공급속도는 조절밸브에 의해 조절되며 이 조절밸브는 수준신호에 응하여 연속중합기 응축기의 열탱크내 일정 수준을 유지한다.The vapor from the finished polymer, containing 91.1% ethylene glycol and 8.9% water, was transferred into the finished spray condenser at 9.0 kg (19.9 lbs) per hour at 291 ° C. and 1.3 mm Hg (0.17 kpa) pressure. This vapor was sprayed with ethylene glycol containing 0.95% water from a heat tank of 0.757 m 3 (200 gallons) of bicondenser per hour. This mass was maintained at about 31 ° C. by passing a cooler between the heat tank and the spray condenser. This spray and the condensed vapor were transferred from the condenser to the finisher heat tank where they were mixed with 137 kg (303 pounds) of pure ethylene glycol per hour containing about 0.1% water. Ethylene glycol 0.95% water flowed from the finisher heat tank to the heat tank of the continuous condenser condenser at a rate of 146 kg (322 pounds) per hour. The feed rate of pure ethylene glycol is controlled by a control valve which maintains a constant level in the heat tank of the condenser condenser in response to the level signal.
상대점도(HRV)는 황산함유 헥사플루오로이소프로판을 자체의 점도에 대한 황산 80ppm을 함유하는 헥사플루오로 이소프로판은 10ml 내실온에서 용해되는 폴리에스터 0.8gm의 용액의 점도의 비이며, 양자모두 모관점도계(毛管粘度計)에서 25C에서 측정되었고 동일한 단위로 표시되었다.Relative viscosity (HRV) is the ratio of the viscosity of a solution of 0.8 gm of polyester dissolved in sulfuric acid-containing hexafluoroisopropane hexafluoroisopropane containing 80 ppm sulfuric acid to its own viscosity at 10 ml room temperature, both 25 on the capillary viscometer Measured at C and indicated in the same units.
Claims (1)
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KR7801190A KR840002023B1 (en) | 1978-04-21 | 1978-04-21 | Process for preparing poly(ethylene terephthalate |
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