用于處理在縮聚過(guò)程中產(chǎn)生的混合物的方法和用于執(zhí)行該方法的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于處理在縮聚過(guò)程中產(chǎn)生的混合物的方法和一種根據(jù)權(quán)利要求16的用于執(zhí)行所述方法的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]聚酯是聚合物或塑料，此外，聚碳酸酯、熱塑性的聚對(duì)苯二甲酸或者還有熱固性的聚酯樹(shù)脂屬于聚酯。線性的聚酯尤其在制造紡織纖維、瓶子、薄膜、膠片時(shí)或者也在制造符合材料時(shí)應(yīng)用。聚酯的制備通過(guò)羧酸與二元醇的反應(yīng)(酯化)或者通過(guò)羧酸酯與二元醇的酯化反應(yīng)和隨后的縮聚反應(yīng)來(lái)進(jìn)行。
[0003]如已經(jīng)提到，聚對(duì)苯二甲酸(PET)是聚酯家族中重要的熱塑性的塑料。全球PET的產(chǎn)量大約在每年40百萬(wàn)噸。大規(guī)模地制備PET的原料是對(duì)苯二甲酸(1，4-苯二羧酸)和乙二醇作為二元醇。有時(shí)候，制備也通過(guò)苯二甲酸二甲酯與乙二醇的酯化反應(yīng)來(lái)進(jìn)行。因?yàn)樵诖松婕捌胶夥磻?yīng)，所以而使用過(guò)量的乙二醇，所述過(guò)量的乙二醇在反應(yīng)過(guò)程中再次蒸餾出，以便適宜地影響平衡。相應(yīng)地，根據(jù)運(yùn)行條件和設(shè)備配置，單體、例如羧酸單體或者二酯單體，形成的低聚物和聚合物能夠與過(guò)量的乙二醇蒸汽排出，在合適的冷凝器中冷凝并且在容器中接收。不僅乙二醇而且單體、形成的低聚物和聚合物是昂貴的原料并且通常在縮聚過(guò)程中在沒(méi)有進(jìn)一步處理的情況下回收。過(guò)量的乙二醇也稱作為受污染的或者臟的或者粗制的或者消耗的乙二醇。
[0004]然而，在使用對(duì)苯二甲酸二甲酯(DMT)用于制備聚酯時(shí)，在反應(yīng)過(guò)程中冷凝的乙二醇能夠未提純地而引回至縮聚過(guò)程中，因?yàn)槠浜性诳s聚過(guò)程中引起干擾的甲醇。也對(duì)于特別的使用情況，例如制備高純度的和玻璃透明的聚酯聚合物而言會(huì)需要將乙二醇以尤其純的形式回收。
[0005]除了單體、形成的低聚物和聚合物之外，乙二醇也包括水以及單體的、低聚物的和聚合物的分解產(chǎn)物，例如乙醛(AA)和甲基二噁戊環(huán)(MD0)，其中所述單體、形成的低聚物和聚合物在乙二醇中作為二元醇以固態(tài)的和部分可溶解的形式存在。
[0006]在已知的傳統(tǒng)的工藝中，典型地通過(guò)精餾分離在縮聚反應(yīng)的反應(yīng)混合物中產(chǎn)生的成分。這種方法能夠連續(xù)地或者不連續(xù)地運(yùn)行。
[0007]在二元醇(例如乙二醇)中含有的水以及所謂的分解產(chǎn)物在精餾中也稱作為低沸物。此外，在二元醇，例如乙二醇中也能夠包括一定份額的二聚的二元醇，例如二甘醇(DEG)作為二聚的乙二醇，所述份額的二聚的二元醇由于較高的分子量在較高溫度時(shí)作為乙二醇蒸發(fā)并且也稱作高沸物。根據(jù)方法步驟，乙二醇能夠要么作為低沸物，要么作為高沸物出現(xiàn)。
[0008]在精餾的不連續(xù)的運(yùn)行方式中、即在間歇式生產(chǎn)操作中，將由二元醇、單體、低聚物和聚合物構(gòu)成的、待處理的縮聚反應(yīng)混合物填充到蒸餾釜中并且加熱，直至低沸物轉(zhuǎn)入至已連接的精餾塔中并且最后在塔的頂部處排出。對(duì)于甲醇存在于混合物中的情況，首先蒸餾出甲醇并且在另一步驟中除去水和其他所附的低沸物。在蒸餾出低沸物之后出現(xiàn)二元醇，例如在精餾塔的頂部處出現(xiàn)乙二醇。然后，除殘余的二元醇，例如乙二醇之外，在蒸餾釜中還殘留單體、形成的低聚物和聚合物。這些混合物能夠返回至聚酯的制備過(guò)程中。
[0009]為了獲得純凈的二元醇，例如乙二醇，通常在回流中將二元醇、尤其乙二醇從蒸餾釜中蒸餾出。檢查蒸餾出的乙二醇的純度例如借助折射計(jì)或者氣體色譜分析法進(jìn)行。在此，高沸物例如二聚的二元醇，以二甘醇、單體、形成的低聚物和聚合物的形式返回保留在蒸餾釜的集水池中并且以適合的方式清除。前面所述的方法步驟在塔頂處借助回流執(zhí)行，其中所需的附加的熱能總是經(jīng)由蒸餾釜的集水池引入。前面所描述的過(guò)程也能夠在具有多個(gè)相繼連接的塔的連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備中執(zhí)行。
[0010]在縮聚反應(yīng)中產(chǎn)生的混合物的成分分離的該傳統(tǒng)的方法長(zhǎng)期以來(lái)實(shí)踐應(yīng)用并且是已知的。所述方法當(dāng)然具有如下缺點(diǎn):即單體、低聚物和聚合物在整個(gè)蒸餾和精餾期間存在于加熱的蒸餾釜中并且在整個(gè)期間中熱負(fù)荷和分解。在此，實(shí)現(xiàn)分解的不同階段。此外，形成材料，所述材料作為所謂的成色劑增強(qiáng)黃色著色。該份額的成色劑從乙二醇中提取并且經(jīng)由塔的頂隨乙二醇蒸汽轉(zhuǎn)移到回收的乙二醇中。因此，借助傳統(tǒng)的精餾的回收的乙二醇能夠在制備PET時(shí)作為對(duì)于新鮮的二醇的子添加物(在10%至30%之間)使用或者僅僅對(duì)于具有較低質(zhì)量要求的PET使用。較高的添加物在PET終產(chǎn)物中導(dǎo)致過(guò)高的發(fā)黃，所述發(fā)黃典型地以b*值來(lái)說(shuō)明，使得所述終產(chǎn)物在市場(chǎng)上不再是可接受的。
[0011]此外，在蒸餾釜中相對(duì)高的溫度下的長(zhǎng)的停留時(shí)間和高的乙二醇濃度的情況下，引起增強(qiáng)地形成二甘醇作為不期望的副反應(yīng)。由此，在聚合物再生材料中(即在蒸餾釜的集水池中收集的單體、低聚物和聚合物的量)產(chǎn)生大于2%濃度的二甘醇，所述濃度將排除對(duì)于不同應(yīng)用情況使用PET聚合物。因此，具有大于2%的二甘醇含量的PET聚合物仍僅有限地適合于紡織應(yīng)用。
[0012]相應(yīng)地，存在對(duì)如下方法的需求，所述方法實(shí)現(xiàn)二元醇、尤其乙二醇以盡可能純的形式并且沒(méi)有高份額的分解產(chǎn)物或副產(chǎn)物的回收，以及實(shí)現(xiàn)從大規(guī)模的縮聚過(guò)程中產(chǎn)生的混合物中回收單體、低聚物和/或聚合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此，本發(fā)明基于的技術(shù)目的是，提供一種從縮聚過(guò)程中產(chǎn)生的混合物中獲得二元醇例如乙二醇、單體、低聚物和聚合物的方法，在所述方法中單體、低聚物和聚合物(再生材料)的高沸物和低沸物以經(jīng)濟(jì)的方式彼此分離并且在此二元醇可以最純的形式回收。此外，再生材料應(yīng)當(dāng)以使得其直接地或在酵解之后再次作為原料使用的形式被回收。術(shù)語(yǔ)單體在下面總是理解為單體，所述單體與二元醇在縮合或者酯化反應(yīng)的情況下下反應(yīng)為低聚物和聚合物。相應(yīng)地，單體能夠是二羧酸例如對(duì)苯二甲酸或者二酯如對(duì)苯二甲酸二甲酯。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的用于處理在縮聚過(guò)程中產(chǎn)生的、包括至少一種二元醇、單體、低聚物和/或聚合物的混合物的方法和根據(jù)權(quán)利要求16的用于執(zhí)行所述方法的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0015]因此，提供一種用于處理在縮聚過(guò)程中產(chǎn)生的、包括至少一種二元醇、單體、低聚物和/或聚合物的混合物的方法，所述方法包括下列步驟:
a)將至少一種在縮聚反應(yīng)中產(chǎn)生的、包括二元醇、單體、低聚物和/或聚合物的混合物轉(zhuǎn)移到至少一個(gè)、尤其蒸餾釜形式的蒸餾接收器中，
b)在至少一個(gè)蒸餾接收器中加熱至少一種混合物直至沸點(diǎn)，而混合物的、尤其包括至少一種二元醇的混合物的在加熱期間釋放的揮發(fā)性的份額沒(méi)有回流到蒸餾接收器中，
c)將混合物的、尤其包括至少一種二元醇的混合物的在至少一個(gè)蒸餾接收器中加熱至少一種混合物期間形成的揮發(fā)性的份額轉(zhuǎn)移到至少一個(gè)精餾塔中，和
d)在至少一個(gè)精餾塔中進(jìn)一步分離混合物的揮發(fā)性的份額，
其中根據(jù)步驟b)的在至少一個(gè)蒸餾接收器中加熱混合物，根據(jù)步驟c)的將混合物的揮發(fā)性的份額轉(zhuǎn)移到至少一個(gè)精餾塔中和根據(jù)步驟d)的在至少一個(gè)精餾塔中分離混合物的揮發(fā)性的份額在負(fù)壓下執(zhí)行。
[0016]因此根據(jù)本方法，在蒸餾接收器中在負(fù)壓下加熱來(lái)自縮聚過(guò)程中的混合物，其中出現(xiàn)釋放由低沸物和高沸物構(gòu)成的混合物的揮發(fā)性的份額，該揮發(fā)性的份額立刻從蒸餾接收器中轉(zhuǎn)移至精餾塔中，在所述精餾塔中同樣地在負(fù)壓條件下進(jìn)行低沸物和高沸物中的揮發(fā)性的份額的進(jìn)一步分離。
[0017]優(yōu)選從至少一個(gè)蒸餾接收器中導(dǎo)出混合物的，尤其包括單體、低聚物和/或聚合物的混合物的在至少一個(gè)蒸餾接收器中在加熱至少一種混合物之前或者期間產(chǎn)生的非揮發(fā)性的份額。