AT257582B - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Bis-2-hydroxyäthylphthalaten - Google Patents

Description

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  Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Bis-2-hydroxy- äthylphthalaten 
Gegenstand des Patentes Nr.   242 123   ist ein Verfahren zur Herstellung von Bis-2-hydroxyäthylphthalaten bzw. deren niederen Polymeren durch Umesterung von Dimethylterephthalat und/oder Dimethylisophthalat mit Äthylenglykol in Anwesenheit eines   Umesterungskatalysators   bei Normaldruck oder Überdruck und in Reaktionsrichtung ansteigenden Temperaturen zwischen 150 und 240   C in einer in eine Anzahl von Reaktionszonen geteilten beheizten Umesterungsapparatur, in die Äthylenglykol und Dimethylterephthalat und/oder Dimethylisophthalat kontinuierlich eingeleitet und die entstehenden Dämpfe sowie das entstehende   Bis-2-hydroxyäthylterephthalat und/oder Bis-2-hydroxyäthylisophthalat   kontinuierlich abgezogen werden,

   das dadurch gekennzeichnet ist, dass die bei fortschreitender Veresterung in jeder Reaktionszone entstehenden Dämpfe von Methanol, Äthylenglykol und Nebenprodukten unmittelbar abgeführt werden und zusätzlich in verschiedene Reaktionsabschnitte Äthylenglykol eingeführt wird. 



   Gegenstand des Patentes Nr.   242 123   ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, gekennzeichnet durch ein allseitig beheizbares Gehäuse von vorzugsweise zylindrischer Form, das vorzugsweise horizontal ausgerichtet und durch Stauelemente in mehrere Staukammern unterteilt ist. 



   In Weiterentwicklung des Verfahrens gemäss dem Patent Nr. 242 123 wurde nun eine besonders günstige Ausführungsform gefunden, die es gestattet, den Abtrieb der entstehenden Dämpfe von Methanol und Nebenprodukten aus dem flüssigen Reaktionsgemisch unter weitgehender Vermeidung von Rückvermischungen wesentlich zu verbessern. 



     Erfindungsgemäss   wird vorgeschlagen, dem flüssigen Reaktionsgemisch ein reaktionsinertes Gas, wie z. B. Stickstoff, in solcher Menge entgegenzuführen, dass in den Verbindungsquerschnitten der Dampfräume der einzelnen Reaktionszonen Strömungsgeschwindigkeiten auftreten, die grösser sind als die Diffusionsgeschwindigkeit der Dämpfe in das Inertgas. 



   Das Inertgas erniedrigt die Partialdrücke der Dämpfe über dem flüssigen Reaktionsgemisch und begünstigt so ihren Austritt aus der Flüssigkeit. Weiterhin verhindert die durch das Durchleiten des Inertgases erhöhte Strömungsgeschwindigkeit ein Durchströmen der Dämpfe aus Zonen mit höherer Dampfkonzentration in Zonen mit niederer Dampfkonzentration. Auch die Rückvermischung der Dämpfe mit der Flüssigkeit wird dadurch gehemmt. 



   Der Dampfaustritt aus der Flüssigkeit wird noch gesteigert, wenn das flüssige Reaktionsgemisch in den einzelnen Reaktionsabschnitten durch Rühren zusätzlich bewegt wird. Im übrigen ist es zweckmässig, das Verfahren unter physikalischen Bedingungen zu führen, wie sie im Patent Nr.   242 123   genannt sind, nämlich unter Drücken von 1 bis 4 ata und bei Temperaturen zwischen 150 und 240   C. Das Verfahren kann jedoch auch bei Unterdruck durchgeführt werden. Die Temperatur kann zonenweise gestuft sein, vorzugsweise so, dass sie in Richtung fortschreitender Umesterung ansteigt. 



   Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird der vorzugsweise aus einem horizontal angeordneten, allseitig beheizbaren Gehäuse von zylindrischer Form bestehende Reaktor so ausgeführt, dass die einzelnen Staukammern durch scheibenförmige Stauelemente getrennt sind, die im Bereich des
Gasraumes eine schlitzförmige Öffnung für den Durchtritt des Gas-Dampf-Gemisches aufweisen und die in Höhe des Flüssigkeitsspiegels eine Öffnung mit anschliessendem Syphon, Tauchrohr od. dgl. enthalten, das an einer tieferen Stelle unterhalb des Spiegels im Flüssigkeitsraum der folgenden Kammer mündet. 



   Weiterhin ist es vorteilhaft, den Reaktor mit einer Rühreinrichtung zu versehen, die aus an einer hori- zontalen Welle befestigten gelochten Blättern besteht und so bemessen ist, dass sie durch die Schlitze der
Stauelemente eingeführt werden kann. 



   In den Abbildungen ist der Reaktor in beispielsweiser Ausführungsform dargestellt. 



   Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Reaktor, Fig. 2 ein Stauelement in Draufsicht von der Seite, an der das Tauchrohr angebracht ist. 

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   Das   Reaktorgehäuse   1 ist von einem unterteilten Heizmantel 2 umgeben, der Stutzen 3 und 4 zur
Ein- und Abführung des Heizmittels enthält. Der Reaktor ist in mehrere Staukammern 5 unterteilt. Zur
Trennung der Kammern dienen scheibenförmige Stauelemente 6. Diese Stauelemente enthalten im Bereich des Gasraumes schlitzförmige Öffnungen 7. Die Flüssigkeitsräume sind über Öffnungen 8 und Syphon 9 miteinander verbunden. Die Rühreinrichtung besteht aus einer Welle 10 mit gelochten Blättern 11. Die schlitzförmigen Öffnungen 7 sind so geformt und bemessen, dass die Rührwelle 10 und die flachen Blätter 11 zur Montage der Rühreinrichtung durchgeschoben werden können. 



   Der Stutzen 12 dient der Einführung des Äthylenglykols, in dem der Umesterungskatalysator gelöst ist. 



   Durch den Stutzen 13 kann Dimethylterephthalat, Dimethylisophthalat oder eine Mischung daraus zu- geführt werden. Der Stutzen 14 ist an ein Inertgasnetz bzw. an einen Inertgasbehälter angeschlossen. 



   Mit 15 ist ein Auslassstutzen für das flüssige Reaktionsprodukt bezeichnet. An den Stutzen 16 ist ein hier nicht dargestellter warmwasserbeheizter Rücklaufkondensator und Abtreiber an sich bekannter Art angeschlossen. An die Stutzen 17 können Armaturen zur Probeentnahme angebaut werden ; über diese
Stutzen kann aber auch, falls erforderlich, eine Änderung der Mischungszusammensetzung vorgenommen werden. 



   Nach Aufheizung des Reaktors auf die erforderliche Temperatur werden die Reaktionskomponenten über die Stutzen 12 und 13 und das Inertgas über Stutzen 14 in kontinuierlichen Strömen zudosiert. 



   Gleichzeitig wird die Rühreinrichtung in Tätigkeit gesetzt. Das bei der Umesterung entstehende Methanol, Äthylenglykol und etwa mitausgetriebene gasförmige Nebenprodukte werden vom Inertgas über die
Schlitze 7 der Stauelemente 6 und den Stutzen 16 ausgetragen. In dem angeschlossenen Rücklaufkonden- sator wird die Hauptmenge des mitgerissenen Äthylenglykols kondensiert, es läuft in den Reaktor zurück und spült dabei auch etwa übersublimiertes Dimethylterephthalat zurück. Der Druck im Reaktor kann in bekannter Weise, z. B. durch Drosseleinrichtungen, hinter dem Rücklaufkondensator eingestellt werden. 



  Das Methanol wird dampfförmig abgetrieben und kann hinter dem Äthylenglykolkondensator in an sich bekannter Weise verflüssigt werden. 



   Beispiel   1 : Zur Herstellung von Bis-2-hydroxyäthylterephthalat wurde ein Reaktor der beschriebenen   Art von 150 mm lichtem Durchmesser und 2000 mm Länge mit 12 Kammern und Rühreinrichtung verwendet. Der Reaktor hatte drei separate Heizmäntel. An der durchgehenden horizontalen Rührwelle waren 11 gelochte Blätter befestigt ; sie wurden mit 90 Umdrehungen je Minute betrieben. 



   In die erste Kammer des Reaktors wurden nach Aufheizung stündlich 5 kg Dimethylterephthalat von
170   C und 3, 67 kg Äthylenglykol von 20   C, in dem 4, 5 g Calciumacetat gelöst waren, eingeführt. In die letzte Kammer wurden 2001 Stickstoff je Stunde eingeblasen. Der Temperaturverlauf im Reaktor wurde von   1700 C   in der ersten Kammer auf   2050 C   in der letzten Kammer steigend eingestellt. Es wurden stündlich 6, 54 kg Bis-2-hydroxyäthylterephthalat, zusammen mit   0, 378 kg Äthylenglykol   und Kontakt ausgetragen. Aus dem Dämpfeabzug traten   1, 648 kg   Methanol, ausserdem Äthylenglykol, der Stickstoff und Spuren von Nebenprodukten. Die Hauptmenge des ausgetretenen dampfförmigen Äthylenglykols lief flüssig in den Reaktor zurück.

   Das Methanol wurde abgeführt, dabei wurden 0, 104 kg Äthylenglykol pro Stunde mitgerissen. Die Verweilzeit betrug, bezogen auf den Gesamteinsatz,   1, 35   Stunden. 



   Beispiel 2 : Der ersten Kammer des gleichen Reaktors wurden stündlich 6 kg Dimethylterephthalat und 4, 404 kg Äthylenglykol zugeführt. In dem Äthylenglykol waren 1, 08 g Zinkacetat gelöst. In die letzte Kammer wurden 260   l/h   Stickstoff eingeleitet. Der Temperaturverlauf im Reaktor wurde von 165   C in der ersten Kammer auf 203   C zur letzten Kammer steigend eingestellt. Es wurden stündlich 7, 86 kg Bis-2-hydroxyäthylterephthalat, zusammen mit   0,   439 kg Äthylenglykol und Kontakt ausgetragen. Aus dem Dämpfeabzug traten stündlich 1, 977 kg Methanol, ausserdem Äthylenglykol und unwesentliche Mengen Nebenprodukt. Die Hauptmenge des Äthylenglykols lief als Kondensat zurück in den Reaktor. 



  Mit dem abgetriebenen Methanol gingen   0, 128 kgjh Äthylenglykol   über. 



   Die Verweilzeit, bezogen auf Gesamteinsatz, betrug 1, 13 Stunden. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Bis-2-hydroxyäthylphthalaten bzw. deren niederen Polymeren durch Umesterung von Dimethylterephthalat, Dimethylisophthalat oder einer Mischung aus Dimethylterephthalat und Dimethylisophthalat mit Äthylenglykol in Anwesenheit eines Umesterungkatalysators bei Normaldruck oder Überdruck bei im Zuge des Fortschreitens der Umesterung von mindestens 150 C an steigender Temperatur in einer beheizten Umesterungsapparatur,

   welche durch Trennwände in unterschiedliche Reaktionszonen geteilt ist und in welche einerseits Äthylenglykol und Dimethylterephthalat und/oder Dimethylisophthalat kontinuierlich eingeleitet und aus welcher anderseits die entstehenden Dämpfe sowie das entstehende Bis-2-hydroxyäthylterephthalat und/oder Bis-2-hydroxy- äthylisophthalat kontinuierlich abgezogen werden, wobei die in jeder Reaktionszone entstehenden Dämpfe von Methanol, Äthylenglykol und Nebenprodukten unmittelbar abgeführt werden, nach Patent Nr.

   242 123, dadurch gekennzeichnet, dass dem flüssigen Reaktionsgemisch ein reaktionsinertes Gas, beispielsweise Stickstoff, in solcher Menge entgegengeführt wird, dass in den verbindenden Querschnitten der Dampfräume der einzelnen Reaktionszonen Strömungsgeschwindigkeiten auftreten, die grösser sind als die Diffusionsgeschwindigkeit der Dämpfe in das Inertgas. <Desc/Clms Page number 3>

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von Reaktionszone zu Reaktionszone strömende Flüssigkeit durch Rühren zusätzlich bewegt wird.

   3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem allseitig beheizbaren Gehäuse von vorzugsweise zylindrischer Form und horizontaler Ausrichtung, das durch Stauelemente in mehrere Staukammern unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauelemente über den gesamten Reaktorquerschnitt reichende Scheiben (6) sind, welche im Bereich des Gasraumes eine schlitzförmige Öffnung (7) für den Durchtritt des Gas-Dampf-Gemisches und in Höhe des Flüssigkeitsspiegels eine Öffnung (8) mit anschliessendem Syphon (9) od. dgl., der an einer tieferen Stelle im Flüssigkeitsraum der folgenden Reaktionszone (5) mündet, aufweisen.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3 zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Rühreinrichtung aufweist, die aus an einer horizontalen Welle (10) befestigten gelochten Blättern (11) besteht und so bemessen ist, dass sie durch die Schlitze (7) der Stauelemente (6) eingeführt werden kann.