KR950006721B1 - Ester reactor - Google Patents

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Abstract

The ester reaction tank is used in the esterification of a terephthalate and an ethylene glycol at 260≰C and 1 atmosphere, and the polymerization of then to produce a polyester. In the ester reaction tank, the inlet of the reactive monomers is set at the same position of the top blade of the agitated equipment, and the outlet of the reaction product is set at the top of the reactor when the softening point is high, and at the bottom of the reactor when the softening point is low.

Description

에스테르 반응관Ester reaction tube

제1도는 이 발명의 에스테르 반응관.1 is an ester reaction tube of the present invention.

제2도는 종래의 상부 투입식 반응관.2 is a conventional top input reaction tube.

제3도는 종래의 하부 투입식 반응관.3 is a conventional bottom input reaction tube.

이 발명은 폴리에스테르 제조시 에스테르화 반응관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리에스테르의 반응 단량체를 반응관에서의 가장 최적의 위치에서 투입함으로써, 동일 반응기로 용도가 다른 폴리에스테르 제품을 생산하기에 용이한 에스테르 반응관이다.The present invention relates to an esterification reaction tube in the production of polyester, and more particularly, by adding the reaction monomer of the polyester at the most optimal position in the reaction tube, to produce polyester products having different uses in the same reactor. It is an easy ester reaction tube.

종래의 폴리에스테르 제조를 위한 에스테르 반응관은 단량체의 투입 방식에 따라 하기 제2도와 같이 상부 투입 방식과 하기 제3도와 같이 하부 투입 방식의 구조를 갖고 있었다.The conventional ester reaction tube for polyester production has a structure of an upper input method and a lower input method as shown in FIG. 2 according to a monomer input method.

상부 투입 방식 에스테르화 반응관은, 하기 제2도와 같이 반응관(8)의 상부에 위치한 투입구(19)으로 단량체 혼합물을 투입하면 비중에 의하여 반응 단량체가 반응관(8)의 하부로 이동하면서 반응하여 반응생성물(BiS-2-hydroxyethulterephthalate : 이하 BHET라 칭함)이 하부유출구(10)로 순차적으로 유출되도록, 구조되어 있다.When the monomer mixture is introduced into the inlet 19 located in the upper portion of the reaction tube 8 as shown in FIG. 2, the reaction monomer moves to the lower portion of the reaction tube 8 by specific gravity. The reaction product (BiS-2-hydroxyethulterephthalate: hereinafter referred to as BHET) is structured so as to sequentially flow out to the lower outlet (10).

그러나 상기 방식에서 투입되는 반응 단량체들의 혼합과 반응관(8) 내부의 균일한 온도 유지를 위하여 교반기(11)로서 교반함으로써 반응관(8)내에서 수류가 형성되어 단량체와 반응생성물, 또는 초기 반응생성물과 최종 반응생성물이 서로 섞이게 되어 유출구(10)에서의 순차적인 유출이 어렵게 되며, 따라서 미반응 단량체, 초기 반응생성물, 최종 반응생성물이 함께 상기 유출구(10)로 유출됨으로써 최종 반응생성물(BHET)의 연하점이 저하되고 필터(12)를 막아 필터 교체 주기를 단축하는 등 생산성이 저하되는 문제점이 있다.However, in order to mix the reaction monomers introduced in the above manner and to maintain a uniform temperature inside the reaction tube 8, water flow is formed in the reaction tube 8 by stirring with the stirrer 11 to react the monomers with the reaction product or initial reaction. The product and the final reaction product are mixed with each other, so that the sequential outflow at the outlet 10 is difficult, and thus, the unreacted monomer, the initial reaction product, and the final reaction product flow out together to the outlet 10 so that the final reaction product (BHET) There is a problem in that the lowering of the swallowing point and the productivity is reduced, such as blocking the filter 12 to shorten the filter replacement cycle.

또한, 반응관(8) 내부가 고온이고 반응 단량체 투입구(9)가 반응관의 상부에 위치함으로써, 반응 단량체 투입시 비점이 낮은 에틸렌 글리콜이 증발되기 쉬워 반응 단량체의 에틸렌글리콜/테레프탈레이트의 비율을 크게 하여야 하고 반응기(8) 내부 압력을 상압 이상으로 가압하여야 한다.In addition, since the inside of the reaction tube 8 has a high temperature and the reaction monomer inlet 9 is located in the upper portion of the reaction tube, ethylene glycol having a low boiling point tends to evaporate when the reaction monomer is added, thereby reducing the ratio of ethylene glycol / terephthalate of the reaction monomer. The pressure inside the reactor (8) should be increased above atmospheric pressure.

하부 투입 방식 에스테르화 반응관(13)은 상기와 같은 상부 투입 방식의 에스테르화 방식이 갖는 문제점들을 개선하기 위하여 하기의 제3도와 같이 반응관(13)의 하부의 투입구(14)으로 반응 단량체를 펌프(17)를 사용하여 투입하는 방식을 취하고 있다.The lower input method esterification reaction tube 13 is a reaction monomer to the inlet 14 of the lower portion of the reaction tube 13 as shown in the following third to improve the problems with the upper input method of the esterification method as described above. The pump 17 is used to inject.

투입된 반응 단량체는 교반기(16)의 교반에 의하여 반응관(13)내에서 혼합되는 반응생성물(BHET)을 상부에 위치한 유출구(15)를 통하여 다음 공정을 위하여 유출된다.The injected reaction monomer is discharged for the next process through the outlet 15 located above the reaction product BHET mixed in the reaction tube 13 by stirring the stirrer 16.

그러나 상기의 하부 투입 방식의 폴리에스테르 반응관(13)은 에스테르화 반응과 같이 발열 반응 조건에 의하여 반응기 상부에서 중합 반응이 완성될 때 반응기 내에서 상부의 온도가 하부의 온도에 비하여 높게 형성되므로 투입되는 반응 단량체의 온도를 높혀야 하고 반응기내(13)에서의 체류 시간을 길게 해야 한다.However, when the polymerization reaction is completed in the upper part of the reactor by the exothermic reaction conditions such as the esterification reaction, the lower reaction type polyester reaction tube 13 is formed because the temperature of the upper part is higher than the temperature of the lower part of the reactor. It is necessary to increase the temperature of the reaction monomer to be and to increase the residence time in the reactor (13).

또한 반응생성물의 사용 목적에 따라 에틸렌 글리콜의 성분비를 높혀야 할 경우 반응기(13)내에서의 상부온도가 높고 하부 온도가 낮음으로서 돌비 현상이 발생할 소지가 있어 공정 이상의 원인을 제공하는 문제점이 있다.In addition, according to the purpose of use of the reaction product, if the ratio of ethylene glycol should be increased, the upper temperature in the reactor 13 and the lower temperature is low, there is a possibility that a dolby phenomenon may occur, there is a problem of providing a cause of process abnormality.

이 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 반응생성물의 순차적인 유출이 가능하고 공정관리가 용이한 폴리에스테르 반응관의 제공을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a polyester reaction tube capable of sequential outflow of reaction products and easy process management.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 이 발명은, 반응 단량체의 투입구를 교반기의 상부 날개와 동일한 높이에 위치하게 하고, 반응생성물 유출구는 목적에 따라 반응관의 상부와 하부에 설치하는 것으로 이루어진 폴리에스테르 에스테르화 반응기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, the polyester monomer consisting of the inlet of the reaction monomer is located at the same height as the upper blade of the stirrer, the reaction product outlet is installed in the upper and lower portions of the reaction tube according to the purpose To provide an oxidation reactor.

이 발명의 에스테르화 반응관은 제1도와 같이 중합 단량체 투입구(2)가 교반기(3)의 하부 날개와 동일높이에 설치되어 있어 투입 단량체의 혼합이 교반기(3)의 상부 날개의 연장선 상으로 이루어진다.In the esterification reaction tube of the present invention, the polymerization monomer inlet (2) is provided at the same height as the lower blade of the stirrer (3) as shown in FIG. 1, and the mixing of the input monomer is made on the extension line of the upper blade of the stirrer (3). .

또한 이 발명에서의 반응 수위(6)는 반응 단량체 투입구(1)과는 하기의 식(L)보다는 높아야 한다.In addition, the reaction level (6) in this invention should be higher than the following formula (L) with the reaction monomer inlet (1).

(상기식에서, K=100~200의 정수,(In the above formula, an integer of K = 100-200,

몰비 = 에틸렌 글리콜의 몰수/ 테레프탈레이트의 몰수Molar ratio = moles of ethylene glycol / terephthalate

P=반응관의 압력(기압)P = pressure in the reaction tube

t=반응관의 온도(℃)를 나타낸다.)t = temperature (degreeC) of a reaction tube.)

이 발명에서의 반응생성물(BHET)의 유출구(4)또는 (5)는 최종 품질의 요구 특성에 따라 연화점이 높아야 할 경우는 반응 수위의 상부에 설치하고 연화점이 낮아야 할 경우는 반응기(1)의 하부에 동시에 설치하거나 또는 각각 하나씩 설치 할 수있다.The outlet (4) or (5) of the reaction product (BHET) in this invention is installed at the upper part of the reaction water level when the softening point is to be high according to the required characteristics of the final quality, and when the softening point is to be low, the reactor (1) It can be installed at the bottom at the same time or one each.

하부에 설치할 경우 유출구(5)의 위치는 반응관(1)의 전체 부피에 대하여 0.2~10%되는 범위에 설치하고 원활한 이송을 위하여 펌프(6)의 도움을 받는다. 0.2%보다 낮거나,10%보다 높은 위치에서는 하부 이송관(5)에 설치되어 있는 필터(7)에 미반응 단량체들이 너무 많이 걸려 생산성이 저하된다.When installed in the lower portion of the outlet (5) is installed in the range of 0.2 to 10% of the total volume of the reaction tube (1) and is assisted by the pump (6) for smooth transfer. At a position lower than 0.2% or higher than 10%, too much unreacted monomers are caught in the filter 7 installed in the lower transfer pipe 5, thereby decreasing productivity.

다음에 이 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 이들 실시예들은 이 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 이 발명이 이들 실시예에 국한되는 것은 아니다.Next, a preferred embodiment of this invention is described. However, these examples are provided only to make the present invention easier to understand, and the present invention is not limited to these examples.

[실시예 1]Example 1

테레프탈레이트와 에틸렌 글리콜의 투입구를 교반기 날개의 연장선 중심에 위치하도록 설치하고 반응기의 상부 및 하부에서 위치를 달리하여 유출구를 설치하였다.The inlet of terephthalate and ethylene glycol was installed to be located at the center of the extension line of the stirrer blade and the outlet was installed at different positions in the upper and lower portions of the reactor.

반응관의 상부 유출구는 상기의 식The upper outlet of the reaction tube is

(상기식에서, K=100~200의 정수,(In the above formula, an integer of K = 100-200,

몰비 = 에틸렌 글리콜의 몰수 / 테레프탈레이트의 몰수Molar ratio = moles of ethylene glycol / terephthalate

P=반응관의 압력(가압).P = pressure in the reaction tube.

t=반응관의 온도(℃)를 나타낸다.)t = temperature (degreeC) of a reaction tube.)

를 만족하도록 위치하였으며 관 하부에는 반응관 용적의 0.2%위치에 유출구를 설치하였다.The outlet was installed at the position of 0.2% of the volume of the reaction tube at the bottom of the tube.

반응온도는 260℃로 하고 압력은 상압(1기압)으로 하고 소정의 테레프탈레이트와 에틸렌 글리콜을 중합단량체로서 투입하여 에스테르화 반응을 진행시키고 최종 에스테르화 반응을 완료한 후 중합 반응을 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.The reaction temperature is 260 ° C., the pressure is atmospheric pressure (1 atm), a predetermined terephthalate and ethylene glycol are added as polymerization monomers to proceed with the esterification reaction, and the final esterification reaction is completed. Is shown in Table 1.

[실시예 2~13][Examples 2 to 13]

반응관 하부 유출구의 위치 및 반응 압력을 표1과 같이 한 것을 제외하고는 실제적으로 실시예 1과 동일하게 처리하여 그 결과를 표1에 나타내었다.Except where the reaction tube bottom outlet and the reaction pressure is as shown in Table 1, the treatment was carried out in the same manner as in Example 1 and the results are shown in Table 1.

[비교예 1~4][Comparative Examples 1-4]

반응관의 하부 유출구의 위치 및 반응 압력을 표1과 같이 한 것을 제외하고는 실제적으로 실시예1과 동일하게 처리하여 그 결과를 표1에 나타내었다.Except where the reaction pressure and the position of the lower outlet of the reaction tube as shown in Table 1, in the same manner as in Example 1 and the results are shown in Table 1.

[비교예 5][Comparative Example 5]

에스테르 반응관을 상부 투입 방식으로 하고, 폴리에스테르 단량체로서 테레프탈레이트와 에틸렌 글리콜로 하고 반응온도 260℃, 상압 조건에서 에스테르화 반응시키고 최종 에스테르화 반응을 완료한 후 중합 반응을 실시하여 그 결과를 표1에 나타내었다.The ester reaction tube was used as the top feeding method, terephthalate and ethylene glycol were used as the polyester monomer, and the esterification reaction was carried out at a reaction temperature of 260 ° C. and atmospheric pressure. After the final esterification reaction was completed, the polymerization reaction was carried out. 1 is shown.

[비교예 6]Comparative Example 6

반응 압력을 0.5kg/㎠으로 한 것을 제외하고는 실제적으로 비교예 5와 동일하게 처리하여 그 결과를 표1에 나타내었다.Except that the reaction pressure was 0.5kg / ㎠ and treated in the same manner as in Comparative Example 5 and the results are shown in Table 1.

[비교예 7]Comparative Example 7

에스테르 반응관을 하부 투입 방식으로 한 것을 제외하고는 실제적으로 비교예 5와 동일하게 처리하여 그 결과를 표1에 나타내었다.Except that the ester reaction tube was a bottom injection method, the treatment was carried out in the same manner as in Comparative Example 5 and the results are shown in Table 1.

[비교예 8]Comparative Example 8

반응 압력을 0.5kg/㎠으로 한 것을 제외하고는 실제적으로 비교예 7과 동일하게 처리하여 그 결과를 표1에 나타내었다.Except that the reaction pressure was 0.5kg / ㎠ and treated in the same manner as in Comparative Example 7 shown in Table 1 the results.

[표 1]TABLE 1

상기에서 알 수 있듯이 이 발명의 구조를 갖는 반응기는 최종 반응생성물의 연화점의 요구에 따라 생성물유출구를 달리함으로서 목적에 맞는 반응생성물을 분리하여 유출할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 상부 투입방식에서 문제가 되었던 반응생성물 유출구 내의 필터 막힘 현상과 하부 투입 방식에서 문제되었던 상압 조건에서의 돌비 현상을 해결할 수 있는 우수한 기능을 갖는다.As can be seen from the above, the reactor having the structure of the present invention can separate and discharge the reaction product suitable for the purpose by varying the product outlet depending on the softening point of the final reaction product, which has been a problem in the conventional top feeding method. It has an excellent function to solve the filter clogging phenomenon in the reaction product outlet and the dolby phenomenon at atmospheric pressure, which was a problem in the bottom feeding method.

Claims (7)

반응 단량체의 투입구를 교반기의 상부 날개와 동일한 높이에 위치하게 하고 반응생성물 유출구는 목적에 따라 반응관의 상부와 하부에 설치하는 것을 특징으로 하는 에스테르화 반응기.Ester reactor characterized in that the inlet of the reaction monomer is located at the same height as the upper blade of the stirrer and the reaction product outlet is installed in the upper and lower portions of the reaction tube according to the purpose. 제1항에 있어서, 반응 단량체의 투입구의 중앙이 교반기의 상부 날개와 동일 선상에 설치되어 투입 단량체의 혼합이 교반기의 상부 날개의 연장선상에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 반응기.The reactor according to claim 1, wherein the center of the inlet of the reaction monomer is provided on the same line as the upper blade of the stirrer, and the mixing of the input monomer is performed on the extension line of the upper blade of the stirrer. 제1항에 있어서, 반응 단량체 투입구는 반응 수위 높이차가 다음의 식(1)의 L이상을 만족하는 것을 특징으로 하는 반응관.The reaction tube according to claim 1, wherein the reaction monomer inlet satisfies L or more in the following formula (1). (상기식에서, K=100~200의 정수,(In the above formula, an integer of K = 100-200, 몰비= 에틸렌 글리콜의 몰수/ 테레프탈레이트의 몰수Molar ratio = number of moles of ethylene glycol / number of moles of terephthalate P=반응관의 압력(기압)P = pressure in the reaction tube t= 반응관의 온도(℃)를 나타낸다.)t = temperature (degreeC) of a reaction tube.) 제1항에 있어서, 반응생성물의 유출는 반응 수위의 상부에 설치되어지는 것을 특징으로 하는 반응관.The reaction tube according to claim 1, wherein the outlet of the reaction product is installed at an upper portion of the reaction water level. 제1항에 있어서, 반응생성물의 유출구는 반응관 하부에 설치되어지는 것을 특징으로 하는 반응관.The reaction tube according to claim 1, wherein the outlet of the reaction product is installed under the reaction tube. 제1항에 있어서, 반응생성물의 유출구는 반응 수위의 상부 및 반응관 하부 양쪽에 설치되어지는 것을 특징으로 하는 반응관.The reaction tube according to claim 1, wherein the outlet of the reaction product is installed at both the upper portion of the reaction water level and the lower portion of the reaction tube. 제1항에 또는 제4항에 있어서, 반응관 하부에 설치되는 반응생성물 유출구는 반응관의 전체 부피에 대하여 0.2~10%되는 범위에 설치되는 것을 특징으로 하는 반응관.The reaction tube according to claim 1 or 4, wherein the reaction product outlet provided in the lower portion of the reaction tube is installed in a range of 0.2 to 10% of the total volume of the reaction tube.
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