连续生产聚酯或共聚酯的方法技术

本发明专利技术涉及一种生产聚酯或共聚酯的方法，其中在一个接一个的ｎ个反应压力阶段中将二羧酸和二醇进行连续酯化反应或将二羧酸酯与二醇进行连续酯交换反应，其中第一反应压力阶段的压力相对高于其他反应压力阶段的压力，从一个反应压力阶段到另一个反应压力阶段压力连续降低，各个反应压力阶段的蒸汽流在精馏柱内进行共同精馏，二醇组分汇聚于精馏柱的底部被再加料至少返回到第一个反应压力阶段。为了减少技术难度，该方法中至少最后反应压力阶段有负压，精馏柱的压力大于最终反应压力阶段的压力，以及从最终反应压力阶段排放出的蒸汽被压缩至精馏柱内存在的压力。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过在n个按序连接的反应压力阶段中将二羧酸和二醇连续酯化反应或将二羧酸酯与二醇进行连续酯交换反应来生产聚酯或共聚酯的方法，其中存在于第一反应压力阶段的压力高于其他反应压力阶段的压力，各反应压力阶段的压力按顺序降低，各个反应压力阶段的组合的蒸汽流被导入精馏柱内进行精馏，以及二醇组分汇集到精馏柱的底部被再循环至少到第一反应压力阶段。为了实施这样一个五段的方法，EP-B-0 244 546中阐述了用于蒸汽凝聚和真空发生的装置，它采用了每一个都包含有前面的喷雾冷凝器和后续的直接接触冷凝器的多级蒸汽喷射泵。该蒸汽喷射泵是用来自置于第一反应阶段之上的精馏柱的纯化的工艺用水蒸汽来操作的，该工艺用水蒸汽压力超过2-3巴，冷却水从直接接触冷凝器流向精馏柱以再循环利用。该方法的缺点基本存在于开放的工艺回路中废水的高的有机污染及整体上设备费用的数目巨大，因为如每个反应阶段一样，酯化作用的第二反应阶段也有一个单独的冷凝系统。而且二甘醇(DEG)生成的提高是第一反应压力阶段及精馏柱底部压力升高的结果。通常应当指出，当精馏精馏柱内初始过热蒸汽流含有约50％重量的EG时，作为操作蒸汽的原料和能量有相当一部分会被损失掉用于操作蒸汽喷射泵。实现上述方法的改进是将酯化作用的第一和第二反应压力阶段的蒸汽一起供给精馏柱，并且使两个真空阶段结合为单一的预聚缩阶段。然而，单一的预聚缩阶段的缺点是容量大小相关的限制，其结果是气体发生的增大和液滴夹带风险的增大，以及羧基在聚酯或共聚酯中的含量通常非期望地升高，其结果是在预聚缩过程中没有压力差导致EG蒸发较快。USA-4,670,580的主题是一个四段的生产PET的完整的方法，其中第二反应阶段包含一个在真空条件下的酯化作用，并且其中典型酸的转化率为97％。对于预聚缩阶段的持久气体排放来说该转化率显得太低，即提高转化率需要延长停留时间，这意味着需要更大和更昂贵的反应设备。在任何情况下，带有再循环EG的附加精馏柱或带有后续回收EG的某个其他单独的冷凝系统是必要的。在真空条件下第二反应压力阶段的酯化作用中，关于加入添加剂的相关设备的质量和灵活性也有明显的保留；由于没有正常压力以及没有熔融物的搅拌，特别是在PET织物的生产过程中要混合添加剂而不形成凝聚物并且没有蒸发损失是很困难的。该目的是通过以下办法解决的；从上述过程出发，至少最后反应压力阶段的压力控制在低于1个大气压的100-900毫巴(绝对值)，精馏柱中的压力高于最后反应压力阶段的压力，以及从最后反应压力阶段放出的蒸汽被压缩至精馏柱内存在的压力。各种酯化或酯交换作用的方法都是通过按顺序连接的n个反应压力阶段实现的，随着单体转化率的升高或反应压力阶段的次序的推进，压力持续下降。在生产聚丁烯对苯二酸酯(PBT)的酯化过程中，反应压力阶段是唯一的在真空状态下操作的，然而在生产PET和聚三甲基对苯二酸酯(PTT)的酯化过程中第一反应压力阶段是在超高压力下操作的，并且最后反应压力阶段是在真空条件下操作的。在酯交换过程中，从二甲基对苯二酸酯(DMT)和1，4-丁二醇(BDO)出发，第一反应压力阶段基本上是在正常压力下操作的。该专利技术方法的技术效果与其各个反应压力阶段是在单个装置还是在单独反应器组合装置中进行无关。图2示出根据附图说明图1工艺图解的一个方面；以及图3示出采用三个反应阶段生产PET酯化产品的工艺图解。将蒸汽压缩至相对较高的压力，避免了最后反应压力阶段蒸汽的压缩和使用相称的较大的精馏柱。在使用两个反应压力阶段来实施这一过程时，精馏柱内的压力介于第一反应压力阶段压力和第二反应压力阶段的压力之间。当使用多于两个反应压力阶段时，精馏柱内的压力不高于倒数第二个反应压力阶段的压力。蒸汽压缩可以通过压缩机、吹风机以及通风设备来完成。但是特别有利的蒸汽压缩办法是通过气体喷射泵用来自第一反应压力阶段的超热蒸汽作为操作蒸汽，因为第一反应压力阶段的蒸汽可以免费足量地获得，因此使用压缩机、吹风机和通风设备压缩空气仅作为第二位来考虑。应当看到本专利技术方法的一个特殊方面是在于精馏柱内存在的压力可以通过残留气体的排放来控制，这是由置于精馏柱头部的冷凝器后的如液体喷射泵、液体环形泵或吹风机来实现的。特别是在PET的酯化过程中，本专利技术方法的其他方面是在部分负荷下的真空酯化阶段的压力控制，由于压力降低伴有较小的流率，例如从100％流率的约1750毫巴到50％流率的约1250毫巴，同时伴随着第一反应压力阶段恒定的加料水平和仍然较低的DEG生成。在部分负荷下降低气体喷射泵的操作蒸汽压力的结果是真空阶段的压力从满负荷的约500毫巴提高到50％流率时的约800毫巴，每个都伴有精馏柱内恒定的约1000毫巴的反压。然而，为了质量的缘故，要求在真空酯化阶段保持不依赖于流率的恒定的真空度。根据本专利技术，这一恒定压力的实现是在不增大精馏柱尺寸的情况下，通过控制降低精馏柱内压力至流率50％时的640-700毫巴来实现的。精馏柱内相应的前级真空状态的发生和控制是通过安放在柱头冷凝器后的气体排放器来实现的，或者通过液体喷射泵或液体环形泵来实现。对于连续生产PET酯化产品，可以优选采用参数如表一示例的三段方法。表1 对于在过压条件下进行的第一反应压力阶段(I)，EG和TPA以膏体形式按摩尔比小于2，优选≤1.2的比率被同时加入，这样TPA的转化率为88-93％。第二反应压力阶段(II)是在常压下进行的，转化率达到94-97.4％，优选为95.5-96.7％。反应压力阶段II用于混合添加剂和调整EG在终产物中的摩尔含量。在真空状态下操作的第三反应阶段(III)，转化率被提高至大于97％-99％，优选至97.9％-98.5％之间。通过使用气体喷射泵，从第三反应压力阶段(III)出来的蒸汽被压缩至精馏柱的压力。该操作蒸汽是由第一反应压力阶段(I)的蒸汽回收的。在额定负荷下，来自最后阶段的蒸汽在压缩过程中蒸汽压力提高1.6-2.6倍。按照表2示例的参数，采用两段方法，以1，3-丙二醇(PDO)和TPA按1.15-2.20摩尔比，优选≤1.40摩尔比的膏体为原料，可以方便地实现PTT酯化产品的连续生产。表2 用两段的方法生产PBT的酯交换产品时，丁二醇(BDO)和液体DMT以摩尔比1.2-1.4的比例被分别加入到第一反应压力阶段。工艺参数示例于表3。表3 如图1所示，预制的二醇/二羧酸的膏体通过管线(1)加入到第一反应器(2)。产物流从第一反应器(2)排出通过管线(3)供给第二反应器(4)。酯化成品通过管线(5)排出第二反应器(4)。从第一反应器(2)排出的蒸汽，减掉一小的通过管线(7)排放以调节第一反应阶段压力的旁路气流，通过管线(6)供给加热的气体喷射泵(8)，经过此气体喷射泵，气流通过管线(9)加入，该气流包含由第二反应器(4)通过管线(10)排出的蒸汽和用于控制第二反应器(4)压力并且通过管线(11)流动的压载气流(ballast stream)，它被压缩至精馏柱(12)的压力。通过管线(6)从第一反应器排出的蒸汽和通过管线(10，9)从第二反应器排出的蒸汽被充到气体喷射泵(8)。在管线(14)中，通过管线(13)从气体喷射泵(8)中放出的蒸汽流与通过管线(7)供给的旁路蒸汽流合并并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产聚酯和共聚酯的方法，该方法在ｎ个按顺序连接的反应压力阶段（２，４，３２，３４，３６）中将二羧酸和二醇连续酯化反应或将二羧酸酯与二醇连续酯交换反应，其中第一反应压力阶段（２，３２）的压力比其余的反应压力阶段（４，３４，３６）的压力高，它从一个反应压力阶段到另一个反应压力阶段连续下降，各个反应压力阶段的混合蒸汽流被导入精馏柱（１２，４７）中加以精馏，并且二醇组分汇聚于精馏柱底部被再循环至少至第一个反应压力阶段，其特征在于至少最后一个反应压力阶段是真空的，精馏柱（１２，４７）内的压力大于最后反应压力阶段压力，以及最后反应压力阶段排放出的蒸汽被压缩至精馏柱内存在的压力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔赖森，弗里茨威廉，
申请(专利权)人：齐默尔股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]