DE19516886A1 - Verfahren und Anlage zum Rückgewinnen von Ethylen-Glykol in einem Polyethylenterephthalat-Polykondensationsprozeß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rückgewinnen von Ethylen-Glykol (EG) in einem Polyethylenterephthalat (PET)-Polykondensationsprozeß, wonach Terephthalsäure und EG reagieren und als Nebenprodukt mit Acetaldehyd und einer Restmenge EG kontaminiertes Abwasser anfällt.

Bei der PET-Polykondensation verläßt Abwasser mit Acetaldehyd und einer kleineren Menge des wertvollen Monomers EG den Kolonnenkopf von Prozeß-Kolonnen. Die Hauptfunktion der Prozeß-Kolonnen besteht darin, das Reaktionsprodukt (Abwasser mit Acetaldehyd und EG) aus dem Prozeß auszuschleusen und das wertvolle Monomer EG rückzu­ gewinnen. Um dieses Ziel zu erreichen, weisen die Prozeß- Kolonnen zahlreiche Kolonnenböden auf und bauen folglich verhältnismäßig hoch. Ferner werden erhebliche Wärme­ energie und Kühlwasser benötigt, um ein die EG-Verluste minimierendes Rückflußverhältnis zu erreichen. Hinzu kommt, daß eine Abwasser-Kläranlage erforderlich ist, um das mit Acetaldehyd und EG kontaminierte Reaktionswasser bzw. Abwasser zu reinigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, wonach sich EG in einem PET-Polykondensations­ prozeß in energiesparender Weise sowie unter Einsparung von Betriebsmitteln und insbesondere einer sonst üblichen Kläranlage in umweltschonender Weise rückgewinnen läßt. Außerdem soll eine Anlage geschaffen werden, die zur Durchführung dieses Verfahrens besonders geeignet ist und sich durch einfache und funktionsgerechte Bauweise auszeichnet.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß das kontaminierte Abwasser im Wege einer Umkehrosmose durch Mikrofiltration gereinigt wird, daß im Zuge dieser Reinigung reines Wasser und von dem reinen Wasser getrenntes EG anfallen, und daß das EG wieder dem Polykondensationsprozeß und das reine Wasser einem anderen Verwendungszweck zugeführt werden. - Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, daß im Wege der Umkehrosmose/Mikrofiltration das kontaminierte Abwasser als Kopfprodukt der Prozeß-Kolonnen gereinigt wird indem die Moleküle in dem Abwasser infolge ihrer unterschied­ lichen Dimensionen in zwei Fraktionen sauber getrennt werden. Die wertvollen Monomere wie EG aber auch DEG (Diethylenglykol) werden zwecks Reaktion vollständig wieder dem Polykondensationsprozeß zugeführt und gehen nicht verloren. Im übrigen entsteht reines Wasser, so daß nicht länger eine aufwendige Kläranlage erforderlich ist, um einerseits das EG von dem Abwasser zu trennen und andererseits das Abwasser zu reinigen. Ferner erlaubt die Umkehrosmose eine höhere Konzentration des EG im Kopf­ produkt der Prozeß-Kolonnen. Tatsächlich kann die Konzen­ tration auf Werte bis zu ca. 5% und mehr ansteigen. Da­ durch können der Wärmeenergie- und Kühlwasserbedarf ver­ ringert und die Anzahl der Kolonnenböden und folglich die Bauhöhe der Prozeß-Kolonnen reduziert werden. Ferner ist die Umkehrosmose in der Lage, nicht nur EG sondern auch Acetaldehyd mit hoher Trennschärfe von dem Abwasser zu separieren. In diesem Zusammenhang empfiehlt die Erfindung, dem sich im Zuge einer Kondensation bildenden kontaminierten Abwasser in dosierter Menge ein Inertgas, z. B. Stickstoff, zuzugeben und das Inertgas mit dem Acetaldehyd einer Abgasverbrennung mit ggf. Wärmerück­ gewinnung zuzuführen. Folglich läßt sich das an sich gesundheitsschädliche Acetaldehyd umweltfreundlich ent­ sorgen und kann, da es einen guten Brennwert besitzt, mittels geringer Inertgas-Dosierung der Wärmerückgewinnung im Zuge der Abgasverbrennung zugeführt werden. Das durch die Umkehrosmose aus dem Abwasser in sehr hoher Reinheit anfallende Wasser kann beispielsweise einem ohnehin vorhandenen Granulierungssystem zugeführt werden. Die Granulierung wird normalerweise mit demineralisiertem Wasser versorgt, welches in eine dafür eigens beige­ stellten separaten Anlage unter Aufwendung von elektrischem Strom und Trinkwasser betrieben wird. Die Anlage zur Erzeugung von demineralisiertem Wasser und die in diesem Zusammenhang anfallenden Kosten entfallen nun­ mehr, da eben infolge der Umkehrosmose hinreichend reines Wasser zur Verfügung steht.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So wird das kontaminierte, jedoch von Acetaldehyd bereits befreite Abwasser vor seiner Umkehr­ osmose-Behandlung auf mindestens 50°C bis 60°C herunter­ gekühlt, weil die Umkehrosmose nur bei niedrigen Temperaturen arbeitet.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage, die zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens besonders geeignet ist. Diese Anlage weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau zumindest

• - einen Veresterungsreaktor,
• - eine dem Veresterungsreaktor nachgeordnete Prozeß- Kolonne,
• - einen der Prozeß-Kolonne nachgeordneten Kondensator,
• - einen von dem Kondensator zu der Prozeß-Kolonne führenden Rücklauf und
• - einen von der Prozeß-Kolonne zu dem Veresterungsreaktor führenden Rücklauf auf.

Diese Anlage ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensa­ tor zumindest eine Umkehrosmosestation mit zumindest einem Mikrofilter und zumindest einer Pumpe zur Druckbeauf­ schlagung des den Mikrofilter durchdringenden Abwassers nachgeordnet ist, und daß von der Umkehrosmosestation ein EG-Rücklauf zu dem Veresterungsreaktor und ein Rein­ wasserabfluß zu einem Verbraucher führen. - Im Rahmen der Erfindung kann der EG-Rücklauf auch in den ohnehin vor­ handenen EG-Rücklauf zwischen der Prozeß-Kolonne und dem Veresterungsreaktor münden. Vorzugsweise ist zwischen dem Kondensator und der Umkehrosmosestation ein Kühler für das Abwasser zwischengeschaltet.

Diese Anlage und das beanspruchte Verfahren ermöglichen zunächst einmal eine Energie-Einsparung, weil die Rück­ laufverhältnisse an dem Kolonnenkopf nicht mehr besonders hoch sein müssen, da eine präzise Trennung der Substanzen und insbesondere des EG durch die Umkehrosmose erfolgt. Die geringeren Rücklaufverhältnisse vermindern den Bedarf an Wärmeenergie am Kolonnensumpf und den Kühlwasserbedarf am Kondensator. Ebenso kann die Anzahl der Kolonnenböden und dadurch die Bauhöhe der Prozeß-Kolonne reduziert werden. Eine weitere Energie-Einsparung resultiert daraus, daß das Acetaldehyd nicht länger im Abwasser verbleibt, sondern seine Verbrennungswärme im Wärmeenergieerzeuger verwertet und umweltschonend verbrannt wird. Ferner gelingt eine Einsparung an Rohstoffen, weil der Monomer- bzw. EG-Verbrauch bis zu 1,5 kg EG pro Tonne PET reduziert wird. Darüber hinaus entfällt die sonst erforderliche Anlage zur Erzeugung von demineralisiertem Wasser für das Granulierungssystem. Denn das im Rahmen des erfindungsge­ mäßen Verfahrens im Wege der Umkehrosmose erzeugte reine Wasser macht den normalerweise zur Erzeugung von deminera­ lisiertem Wasser notwendigen Trinkwasserverbrauch über­ flüssig. Ebenso kann die sonst übliche Kläranlage ent­ fallen, da infolge des erfindungsgemäßen Verfahrens kein umweltschädliches Abwasser mehr anfällt. Insoweit zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs­ gemäße zu seiner Durchführung geeignete Anlage durch ökonomische und ökologische Arbeitsweise aus.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Anlage zum Rückgewinnen von EG in einem PET-Polykondensa­ tionsprozeß. Diese Anlage weist zumindest einen Veresterungsreaktor 1 auf, in dem Terephtalsäure und EG reagieren. Dem Veresterungsreaktor 1 ist eine Prozeß- Kolonne 2 mit einem Kondensator 3 nachgeordnet, so daß als Reaktions- bzw. Nebenprodukt mit Acetaldehyd und einer Restmenge EG kontaminiertes Abwasser anfällt. Von dem Kondensator 3 führt ein Rücklauf 4 zu dem Kolonnenkopf der Prozeß-Kolonne 2, um ein bestimmtes Rückflußverhältnis einhalten zu können. Ferner führt von dem Kolonnensumpf der Prozeß-Kolonne 2 ein EG-Rücklauf 5 zu dem Veresterungsreaktor 1. Grundsätzlich können auch mehrere Veresterungsreaktoren, Prozeß-Kolonnen und Kondensatoren verwirklicht sein.

Nach dem Ausführungsbeispiel ist dem Kondensator 3 zumindest eine Umkehrosmosestation 6 mit zumindest einem Mikrofilter 7 und zumindest einer Pumpe 8 für die Druckbeaufschlagung des den Mikrofilter durchdringenden Abwassers nachgeordnet. Von der Umkehrosmosestation 6 führt ein EG-Rücklauf 9 zu dem Veresterungsreaktor 1 bzw. zu dem EG-Rücklauf 5 zwischen der Prozeß-Kolonne 2 und dem Polykondensationsreaktor 1 oder irgendeine andere Stelle im Prozeß 12 (z. B. Abtauchbehälter, etc.). Ferner weist die Umkehrosmosestation 6 einen Reinwasserabfluß 10 auf, der zu einem Verbraucher führt. Bei diesem Verbraucher kann es sich um ein Granuliersystem und/oder andere Verbraucher handeln. Zwischen dem Kondensator 3 und der Umkehrosmosestation 6 ist ein Kühler 11 für das Abwasser zwischengeschaltet, um das Abwasser auf ca. 50°/60°C herunterzukühlen. Diese Abwasserkühlung ist für die nachfolgende Umkehrosmose erforderlich, die nur bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen arbeitet.

Claims (7)

1. Verfahren zum Rückgewinnen von Ethylen-Glykol in einem Polyethylenterephthalat-Polykondensationsprozeß, wonach Terephthalsäure und Ethylen-Glykol reagieren und als Nebenprodukt mit Acetaldehyd und einer Restmenge Ethylen- Glykol kontaminiertes Abwasser anfällt, dadurch gekennzeichnet, daß das kontaminierte Ab­ wasser im Wege einer Umkehrosmose durch Mikrofiltration gereinigt wird, daß im Zuge dieser Reinigung reines Wasser und von dem reinen Wasser getrenntes Ethylen-Glykol anfallen, und daß das Ethylen-Glykol wieder dem Poly­ kondensationsprozeß und das reine Abwasser einem anderen Verwendungszweck zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem sich im Zuge einer Kondensation bildenden konta­ minierten Abwasser in dosierter Menge ein Inertgas, z. B. Stickstoff, zuzugeben und das Inertgas mit dem Acetaldehyd einer Abgasverbrennung mit ggf. Wärmerückgewinnung zuge­ führt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das kontaminierte und von Acetaldehyd befreite Abwasser vor seiner Umkehrosmose-Behandlung auf mindestens 50°C bis 60°C heruntergekühlt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das im Zuge der Umkehrosmose entstehende reine Messer einem Granulationsprozeß zugeführt wird.

5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit zumindest

• - einem Veresterungsreaktor,
• - einer dem Veresterungsreaktor nachgeordneten Prozeß- Kolonne,
• - einem der Prozeß-Kolonne nachgeordneten Kondensator,
• - einem von dem Kondensator zu der Prozeß-Kolonne führenden Rücklauf und
• - einem von der Prozeß-Kolonne zu dem Veresterungsreaktor führenden Rücklauf,

dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator (3) zumindest eine Umkehrosmosestation (6) mit zumindest einem Mikrofilter (7) und zumindest einer Pumpe (8) zur Druckbeaufschlagung des den Mikrofilter (7) durch­ dringenden Abwassers nachgeordnet ist, und daß von der Umkehrosmosestation (6) ein EG-Rücklauf (9) zu dem Veresterungsreaktor (1) bzw. dem Rücklauf (5) zwischen der Prozeß-Kolonne (2) und dem Polykondensationsreaktor (1) und ein Reinwasserabfluß (10) zu einem Verbraucher führen.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kondensator (3) und der Umkehrosmosestation (6) ein Kühler (11) für das Abwasser zwischengeschaltet ist.