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DE1720666A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Polykondensation von Bis-(2-hydroxyaethyl)-terephthalat - Google Patents

Verfahren zur kontinuierlichen Polykondensation von Bis-(2-hydroxyaethyl)-terephthalat

Info

Publication number
DE1720666A1
DE1720666A1 DE1967F0052625 DEF0052625A DE1720666A1 DE 1720666 A1 DE1720666 A1 DE 1720666A1 DE 1967F0052625 DE1967F0052625 DE 1967F0052625 DE F0052625 A DEF0052625 A DE F0052625A DE 1720666 A1 DE1720666 A1 DE 1720666A1
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DE
Germany
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heating
reactor
reactors
terephthalate
operated
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE1967F0052625
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DE1720666B2 (de
Inventor
Wolf Karasiak
Horst Rothert
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CHATILLON SOC A ITALIANA PER L
KARL FISCHER APP U ROHRLEITUNG
Original Assignee
CHATILLON SOC A ITALIANA PER L
KARL FISCHER APP U ROHRLEITUNG
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Publication date
Application filed by CHATILLON SOC A ITALIANA PER L, KARL FISCHER APP U ROHRLEITUNG filed Critical CHATILLON SOC A ITALIANA PER L
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Publication of DE1720666B2 publication Critical patent/DE1720666B2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78Preparation processes
    • C08G63/785Preparation processes characterised by the apparatus used
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium

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Description

Verfahren zur kontinuierlichen Polykondensation von Bis(2-Hydroxyäthyl)-terephthalat
(Zusatz zu Patent (P 15 70 657.2-44) )
Das Hauptpatent (Anmeldung P 15 70 637.3-44) bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Polykondensation von Bis(2-Hydroxyäthyl)-terephthalate wobei der
Aufbau der Makromoleküle in einem oder mehreren Reaktoren
durch Abtrennung der flüchtigen von den nichtflüchtigen Teilen des Reaktionsmaterials durch Anwendung der Dünnschichttechnik mit höchster Intensität der Wärmeübertragung von den Reaktorwänden zum Produkt erreicht wird.
-2-
Wff/J.
Untertaflen
10982 7/1644
Ein wesentlicher Vorteil dieser Arbeitsweise, bei der die Herstellung einer äußerst wirkungsvollen Oberfläche der Reaktionsphase und eine optimale Wärmeübertragung in diesem System ermöglicht werden, zeigt sich darin, daß die Reaktionszeit bis zu einem Optimum reduziert und so eine Qualitätsminderung des Produktes abgefangen werden kann.
Ein Reaktor für diese Dünnschichttechnik besteht beispielsweise aus einem stehend angeordneten zylindrischen Kessel, auf dessen Innenfläche das Bis(2-Hydroxyäthyl)-terephthalat in dünner W Schicht durch umlaufende Verteilerflügel abwärts gefördert wird, während die dabei freiwerdenden Reaktionsprodukte oben am Kessel (Dom) abgesaugt werden und das Endprodukt aus dem Boden des Kessels (Sumpf) abgeführt wird.
Bei der bekannten Veresterung bzw. Umesterung von Terephthalsäure (TPA) bzw. Dimethylterephthalat (DMT) mit Äthylenglykol (EO) zu Bis(2-Hydroxyäthyl)-terephthalat, das auch als Di-Glykol-Terephthalat (DGT) bezeichnet wird, kann unter den für die DGT-Kondensation herrschenden Bedingungen eine lückenlose Reihe von Oligo-terephthalsäure-glykolestern gebildet werden. In der Veröffentlichung von J. Goodmann und B.P. Nesbitt "The structure and reversible polymerization of cyclic oligomers P from polymethylene terephthalates)" in "Journal of Polymer Science" Bd. XLVIII (i960) S. 423 bis 425, wird auf einen Zusammenhang zwischen dem Kondensationsgrad und der Schmelztemperatur hingewiesen. Außer diesen aufgrund ihrer Konstitution rein kettenförmigen Oligoraereri bilden site dann noch andere Oligomere, die ihrerseits für Störungen verantwortlich gemacht werden können. Alle diese zyklischen Äthylen-terephthalat-Oligomere stehen bei der hohen Temperatur der Schmelze miteinander im Gleichgewicht.
109827/16U
Der Gegenstand des Hauptpatents wird nun gemäß der Erfindung dadurch weiter ausgebildet und verbessert, daß bei einem Reaktor der Bodenbereich, der Zylinderbereich und der Dombereich mit unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden. Dadurch wird verhindert, daß feine Kristalle sich durch Kondensation oder Sublimation vor allem im Kopf oder Dom des Reaktors ansetzen und im Laufe der Zeit stalaktitenähnliche Gebilde aufbauen würden, die dann schließlich von einer gewissen Größe an entweder durch ihr Eigengewicht oder, da die Haftfähigkeit infolge der Verkrackung der sich in Berührung mit der Reaktorwand befindlichen Teilchen herabgesetzt wurde, in die im Reaktor %
befindliche Schmelze des Polykondensationsproduktes fielen. Solche Verunreinigungen würden das Produkt auffallend in der Weise verändern, daß die Fadenqualität beeinträchtigt und die Farbeinheitlichkeit, insbesondere der Weißheitsgrad, merklich durch einen gelben Schimmer belastet würden. Weiterhin könnten besonders hartnäckige Ansätze im Verlaufe der Zeit schwarz werden, d.h. wahrscheinlich einer Verkrackung unterliegen und dabei verkohlen. Derartige verkrackte Produkte, die dann in die Schmelze gelangten, würden nicht aufgelöst und zu Störungen im Spinnprozeß führen.
Als besonders vorteilhaft hat sich bei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben, mehrere hintereinandergeschaltete | Reaktoren einer Anlage mit Temperaturen in den Bodenbereichen (Sumpftemperatüren) zu betreiben, die im gleichen Temperaturbereich liegen, während die anderen Bereiche der Reaktoren unterschiedlich beheizt werden. Die Temperaturen in den Dombereichen solcher hintereinandergeschalteten Reaktoren können gleich sein, in den Zylinderbereichen unterschiedlich, um sicherzustellen, daß sich keinerlei Ansätze über der sich in dem Stadium der Polykondensation befindlichen Schmelze im Sumpf der Reaktoren bilden, sei es durch Sublimation oder Kondensation.
-4-1 ü 9 η 7 I I 1 6 k k
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung läßt sich in besonders einfacher und wirkungsvoller Weise so ausbilden, daß zur unterschiedlichen Beheizung eines Reaktors in dessen Boden-, Zylinder- und Dombereiohen ein Doppelheizmantel in die Heizräume (7) (Sumpfbeheizung), (8) (Zylinderbeheizung) und (9) (Dombeheizung) aufgeteilt ist.
In der'Zeichnung ist ein einzelner Reaktor schematisch dargestellt. Die zur Polykondensation kommenden Substanzen wer^den über die Leitung 5 eingetragen und mit Hilfe der Wischblätter j5 unter gleichzeitiger Bildung einer dünnen Schicht auf der Innenseite des Reaktors 1 gefördert. Die Wischblätter JJ sind an Armen 2 angeordnet und fördern das zur Kondensation kommende Gut zum Reaktorsumpf. Das kondensierte Produkt wird aus den Stutzen 4 ausgetragen. Die bei der Kondensation freiwerdenden Brüden verlassen den Reaktor durch den geneigten Brüdenabzugsstutzen 6. Der Doppelheizmantel des Reaktors ist in die Heizräume 7 (Sumpfbeheizung), 8 (Zylinderheizung) und 9 (Dombeheizung) aufgeteilt.
Bei einer industriellen Polykondensationsanlage, in der mehrstufig gefahren wird, wird z.B. die 1. Stufe nur als ein normaler Verdampfungsapparat ausgebildet und bei den nachfolgenden Stufen die Dünnschichttechnik angewandt.,Pur eine solche mehrstufige Anlage werden folgende 6 Heizkreisläufe vorgesehen:
Heizkreislauf 1 Arbeitsbereich 280 -
U 2 It 240 - 2700C
tt 260 - 5200C
tt 4 tt 260 - 3200C
It 5 tt 260 - 320°C
ti ' 6 ti 260 - 3200C
-5-
1 0 9 B Z Ii 1 i'i A
Dabei wird die Sumpfbeheizung von drei Dünnschichtreaktoren von dem Wärmekreislauf J gespeist, der vornehmlich auf 2700C. gehalten wird. An diesen Heizkreislauf sind auch die verbindenden Rohrleitungen angeschlossen.
Die 1. Stufe ist z.B. als einfacher, mit einem Doppelmantel zur Beheizung versehener Reaktor ausgebildet, da das Vorpolymerisat noch nicht für die Verarbeitung in einem Dünnschichtreaktor geeignet ist. Diese Stufe wird von dem Heizkreislauf 2 gespeist, der auf einer Temperatur von 260°C arbeitet. Für die Zylinderbeheizung der folgenden Dünnschichtreaktoren sind die Kreisläufe tit, 5 und 6 vorgesehen, die in dem Bereich von 260 - 3200C arbeiten. Eine besonders vorteilhafte Einstellung ergibt sich, wenn die einzelnen Reaktoren - beginnend mit dem Reaktor 2 mit einer Zylindertemperatur1 von 275°C - jeweils pro Reaktor um 5 höhere Temperaturen in den einzelnen Zylindern aufweisen.
Die Dombeheizung aller Reaktoren (z.B. vier) wird von dem Heizkreislauf 1 übernommen, für den sich 320°C Arbeitstemperatur als vorteilhaft herausgestellt hat.
Beispiel;
Aue einer reinen, sich zur direkten Veresterung eignenden Terephthalsäure und A'thylenglykol wurde eine homogene Mischung hergestellt. Es wurden eingesetzt:
Terephthalsäure (TPA) zu A'thylenglykol (EG) in einem Mdverhältnis
Als Veresterurigskatalysator diente Calciumazetat In. einer Menge von .0,01$, bezogen auf die eingesetzte TPA-Menge. Das entstehende Wasser sowie das ebenfalls austretende■ A'thylenglykol -wurden über eine Kolonne getrennt und das Wasser abgetrieben. ·
-6-
1 0.9 8.2 7/ 1 64 A
BADOWGlNAt
Die TPA-EG<-Mischung wurde in einem Autoklaven bei 2 atü und einer Temperatur von 23O°C unter ständigem Rühren innerhalb von 6 Stunden total verestert. Das gewonnene Glykol-terephthalat hatte folgende Kennzeichen:
Freie TPA J, 5$ Glykoläther 2, J>%.
Das Bis(2-Hydroxyäthyl)-terephthalat wurde sodann in die Polykondensationsanlage eingetragen und unter den aufgezeigten Bedingungen polykondensiert.
—Y—
109«27/1644

Claims (4)

Patentansprüche;
1. Verfahren zur kontinuierlichen Polykondensation von Bis(2-Hydroxyäthyl)-terephthalate wobei der Aufbau der Makromoleküle in einem oder mehreren Reaktoren durch Abtrennung der flüchtigen von den nichtfluchtigen Teilen des Reaktionsmaterials durch Anwendung der Dünnschichttechnik mit höchster Intensität der Wärmeübertragung von den
Reaktorwänden zum Produkt erreicht wird/ nach Patent
(P 15 70 637.3-44), dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Reaktor der Bodenbereich, der Zylinderbereich und der Dombereich mit unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hintereinandergesehaltete Reaktoren mit Temperaturen innerhalb des gleichen Temperaturbereichs in den Bodenbereichen betrieben werden. '
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß hintereinandergeschaltete Reaktoren mit gleichen Temperaturen in den Dombereichen betrieben werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß hintereinandergeschaltete Reaktoren mit unterschiedlichen Temperaturen in den Zylinderbereichen betrieben werden»
Htus Ui^<yfH^!^^
5· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur unterschiedlichen Beheizung eines Reaktors in dessen Boden-, Zylinder- und Dombereichen ein Doppelheizmantel in die Heizräume (7) (Sumpfbeheizung)., (8) (Zylinderbeheizung) und (9) (Dombeheizung) aufgeteilt ist.
7/1644
DE1967F0052625 1965-01-15 1967-06-07 Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen polykondensation von bis(2- hydroxyaethyl)-terephthalat Withdrawn DE1720666B2 (de)

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