DE1720666A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Polykondensation von Bis-(2-hydroxyaethyl)-terephthalat - Google Patents
Verfahren zur kontinuierlichen Polykondensation von Bis-(2-hydroxyaethyl)-terephthalatInfo
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Description
(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.
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.
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.
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
Terephthalsäure (TPA) zu A'thylenglykol (EG) in einem Mdverhältnis
Als Veresterurigskatalysator diente Calciumazetat In. einer Menge
von .0,01$, bezogen auf die eingesetzte TPA-Menge. Das entstehende
Wasser sowie das ebenfalls austretende■ A'thylenglykol -wurden über
eine Kolonne getrennt und das Wasser abgetrieben. ·
-6-
1 0.9 8.2 7/ 1 64 A
Die TPA-EG<-Mischung wurde in einem Autoklaven bei 2 atü und
einer Temperatur von 23O°C unter ständigem Rühren innerhalb
von 6 Stunden total verestert. Das gewonnene Glykol-terephthalat hatte folgende Kennzeichen:
Freie TPA J, 5$
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)
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
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