Непрерывный способ получения полиэтилентерефталата

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик и 973552(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 120280 (21) 2881270/23-05с присоединением заявки Нов(511 М. Кл. С 08 С 63/22 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) НЕПРЕРЫВНЫЙ СПОСОБ ПОЛУ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА сястав вэтоболбуе Изобретение относится к непрерывному способу получения полиэтилентерефталата (ПЭТФ), используемого для получения полиэфирных волокон.Известен способ получения поли- эфиров на основе терефталевой кислоты (ТФК) и этиленгликоля (,ЭГ) при мольном соотношении ТФК и ЭГ 1,3 11,Недостатком этого способа являетто, что весь ЭГ, испаряемый надии этерификации, возвращаетсякде жидкости на эту стадию. Прим необходимо подводить излишнеьшое количество тепла, что трет большой поверхности теплообмена. Следствием этого является увеличение объема реактора.В настоящее время в промышленнос-, ти химических волокон СССР получение ПЭТФ осуществляют при следующих технологических параметрах: мольное соотношение ТФК;ЭГ = 1:(1,4-1,5); температура240 С; давление в реакторе - 2 ати.Высокое молярное соотношение ТФК:ЭГ необходимо, так как в противном случае невозможно транспортировать суспензию в зону реакции этерификации. В аппарате образуется низкое молярное соотношение ТФК;ЭГ,так как испаряется значительное количество ЭГ. Это приводит к обеднению реакционной массы гликолем, молярное соотношение ТФК:ЭГ падает ниже 1:1 и реакция этерификации идет до 40-50 конверсии по ТФК, что явно недостаточно. Поэтому часть испаряемого ЭГ из куба колонны дистил- ляции насосом возвращается в процесс в жидком состоянии . Количество возвращаемого гликоля устанавливается таким, чтобы молярное соотношение ТФК:ЭГ в реакторе поддерживалось 1:1,25,что соответствует 95-98 конверсии по ТФК. Однако возврат такого большого количества жидкого ЭГ в реакционную массу приводит к повышению содержания диэтиленгликоля (ДЭГ) до 1,5.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является непрерывный способ получения полиэтилентерефталата путем этерификации терефталевой кислоты и этиленгликоля, при их мольном соотношении 1:(1,1-1,6) соответственно в среде бис-(1 з -оксиэтил)терефталата и его олигомеров при 240-280 С, давление 0-5 ати и О .дополнительном введении этиленгли 973552Лля проведения реакции до 90-95степени конверсии по ТФК из кубаколонны возвращается жидкий ЭГ стемпературой 160 д в количестве5,4 кг/ч, остальной ЭГ отводится нарегенерацию. 50 Продукт этерификации содержит 55 ДЭГ - 0,8 вес.Ъ, Трцэ - 230 С и сте пень конверсии по ТФЕ - 97 Ъ. Этерификат поступает на поликонденсацию которая осуществляется в двух горизонтальных поликонденсаторах (в пер вом остаточное давление - 40, а во втором - 1 мм рт,см., температура в первом - 280"С, а во втором - 285 С).Производительность установки - 18 кг/ч по- "лимера. 65 коля с последующей поликонденсациейполученного этерификата. Дбполнительный этиленгликоль вводят в жидкомвиде из разделительной колонны (.2;(.Однако по этому способу такжевозникает проблема транспортировкисуспензии в случае низкого соотношения ТФК:ЭЙ, возврат большого количества жидкого гликоля приводит кповышению содержания ДЭГ (до 1,5),снижению средней степени поликонденсации этерификата (до 2-2,5) и тре"бует большого количества тепла ваппарате этерификации для испарениягликоля и воды и, как следствие,увеличение размеров аппарата за счет 15размещения большого количества теплообменных устройств внутри его.Цель изобретения - снижение содержания диэтиленгликоля в полиэтилентерефталате,повышение сред"ней степени поликонденсации этерификата, увеличение производительностиустановки,Поставленная цель достигаетсятем, что в непрерывном способе получения ПЭТФ путем этерификации терефталевой кислоты и этиленгликоляпри их мольном соотношении 1:(1,11,6) соответственно в среде бис(Ъ -оксиэтил)терефталата (БОЭТ) и егоолигомеров при 240-280 О С, давление 300-5 ати и дополнительном введенииэтиленгликоля с последующей поликонденсацией полученного этерификата,дополнительно вводят 0,5-5 моля намоль терефталевой кислоты этиленгликоля в виде пара при 240-280 С.П р и м е р 1 (сравнительный).Из смесителя насосом подают в этерификатор суспензию ТФК и ЭГ при ихмольном соотношении 1:1,5 в количест ве 26,5 кг/ч,В этерификаторе при давлении 2 ати,и 256 С ТФК реагирует с ЭГ и БОЭТ.Выделяющаяся вода вместе с испаряемым ЭГ (в количестве 3,6 кг воды/ч 45и 7,1 кг ЭГ/ч ) в виде паров поступает в колонну дистилляции. Свойства полиэтилентерефталатаследующие: содержание ДЭГ - 1,3;температура плавления - 258 С; вязкость полимера (в смеси фенол/тетрахлорэтан при 20 С) - 0,4; термостабильность полимера - 84.П р и м е р 2. Из смесителя по"дают насосом в этерификатор суспензию ТФК и ЭГ в их мольном соотношении 1:1,5 в количестве 29,5 кг/ч.В этерификаторе при давлении 2 атии 255 фС ТФК реагирует с ЭГ и БОЭТ.Выделяющаяся вода вместе с испаряемым ЭГ (в количестве 4 кг воды/ч и7,9 кгЭГ/ч) в виде паров поступает в колонну дистилляции. В колоннепри вакууме 300 тор происходит разделение паров воды и ЭГ. Пары водывыводят из процесса, через верх колонны, а ЭГ из куба колонны в количестве 1,2 моля/моль ТФК с температурой 160 ф насосом подают в испаритель ЭГ. Пары ЭГ, нагретые до240 С, вводят в аппарат этерификации под обогревающий змеевик. Частьпаров конденсируется, передает тепло реакционной массе и реагирует сТФК, а оставшаяся часть паров барботирует через расплав и интенсивноперемешивает его в зоне нагрева.Продукт этерификации содержит"0,5 вес.Ъ ДЭГ, Т р - 238 ОС, степень конверсии СООБ-групп. Далее этерификат подают в каскад издвух горизонтальных поликонденсаторов, где в первом при остаточномдавлении 40 мм рт.ст. и 280 С, и вовтором при остаточном давлении1 мм рт.ст. и 285 происходит поликонденсацию продукта этерифйкации,Производительность установки 20 кг/чполимера.Свойства полиэтилентерефталатаследующие: содержание ДЭГ - 0,8 вес.Ъ;Тпвао; 262 С; вязкость полимера -О, 4; термостабильность полймера -90,П р и м е р 3, Суспензию ТФК иЭГ с молярным соотношением 1;1,6подают аналогично примеру 2 в этерификатор, но в количестве 23,8 кг/ч.Этерификацию проводят при давлении0 ати и 240 С. ЭГ в количестве 5 молей на моль ТФК из куба колоннывозвращают в этерификатор в виде паров с температурой 240 С,Этерификатор имеет показатели;содержание ДЭГ - 0,45 вес.Ъ; Тплав. -239 С, степень конверсии СООН-групп -,95. Поликонденсацию проводят в условиях,аналогичных примеру 2. Производительность установки - 18 кг/ч.Нолиэтилентерефталат после поликонденсации имеет следующие показатели: содержание ДЭГ - 0,75 вес.Тпоэ - 263 С; вЯзкость - 0,39; теРмостабильность " 90.973552 Формула изобретения Составитель И, ЧерноваРедактор И. Касарда Техред Т.Маточка Корректор С. Шекмар Заказ 8610/26 Тираж 514 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 П р и м е р 4. Суспензия ТФК иЭГ в их мольном соотношении ;1,1в количестве 29,5 кг/ч подают аналогично примеру 2 в этерификатор.В этерификаторе поддерживают давление 5 ати и температуру 280 С. ЭГиэ куба колонны возвращают в реактор в виде паров с температуройо280 С в количестве 0,5 моля/моль ТФК,Этерификат имеет следующие показатели: содержание ДЭГ - 0,8 вес.Тэ - 231 э, степень конверсии СООЙгрупп " 98.Поликонденсацию проводят аналогично примеру 2. Производительностьустановки - 22,0 кг/ч.Полиэтилентерефталат имеет следующие показатели: содержание дЭГ -0,2 вес.; Тс, - 259 С; вязкость0,39; термостабильность - 90,Как видно из приведенньл данных,подача ЭГ в виде перегретого парапозволяет улучшить перемешиваниереакционной среды в аппарате и, какследствие, улучшить теплонередачуот нагревательных элементов. Этопозволяет уменьшить расход теплана 20, Введение парового гликоляпозволяет уменьшить размеры аппарата за счет уменьшечия поверхностиобогрева также из-за отсутствия необходимости нагрева этого ЗГ до температуры кипения, как в известномспособе.Паровой ЭГ позволяет снизить настадии этерификации количество ЭГ,содержащегося в жидкой фазе, чтоприводит к снижению ДЭГ д; 0,.5 вес.повышению Ти повьпдениь среднейстепени полйконденсации с 2-4 (поизвестному способу) до 5-6,Кроме того, повышается гзрмоста.бильность полимера, выражаемая процентом сохранения удельной вязкости после прогрева полимера в течение 30 мин при 300 фС) с 84 до 90.Таким ббразом, введение дополни"тельного количества этиленгликоля 5 в непрерывном процессе полученияПЭТФ из терефталевой кислоты и эти- ленгликоля в виде пара, позволяет снизить содержание ДЭГ в ПЭТФ, повысить среднюю степень поликонденса ции этерификата и увеличить производительность установки Непрерывный способ получения полиэтилентерефталата путем этерификации терефталевой кислоты и этиленгликоля при их мольном соотношении 1;(1,1-1,6), соответственно, в среде бис-( р -оксиэтил) терефталата и его олигомеров при 240-280 фС, давлении 0-5 ати и дополнительном введении этиленгликоля с последующей поликонденсацией полученного этерификата, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения содержания дизтиленгликоля в полиэтилентерефталате, повышения средней степени поликонденсации этерификата, увеличения производительности, дополнительно вводят 0,5"5 моля на моль терефталевой кислоты этиленгликоля в виде пара при 240-280 С. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент СШЛ Р 4001187,кл. С 08 С 63/18, опублик. 1977. 2; Патент ГДР Р 96956,4 О кл. 39 Ь 5 17/Об,опублик 1972 (прототип).