CH684697A5 - Verfahren zum kontinuierlichen Kristallisieren und Polykondensieren von Polyestermaterial. - Google Patents
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Description
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CH 684 697 A5
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Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Kristallisieren und Polykondensieren von Polyestermaterial nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist hinlänglich bekannt, Polyester-, bzw. Polyamidmaterial in zwei Verfahrensabschnitten kontinuierlich zu kristallisieren und nachfolgend in fester Phase zu polykondensieren. In einem stationären Betrieb erfolgt zunächst eine ein- und/oder zweistufige Kristallisation bei Temperaturen von 120°C bis 190°C und Verweilzeiten von bis zu mehreren Stunden. Zur Vermeidung von Verklebungen lehrt die EP-A 379 684 als besonders vorteilhafte Anordnung die Führung des Materials durch hintereinander geschaltete Wirbelbetten. Das einen weitgehend einheitlichen Kristallinitätsgrad aufweisende Material wird anschliessend in einem Vorerhitzer erhitzt, getrocknet und teilweise poiymerisiert, wobei die erforderliche Temperatur oberhalb der Oxi-dationstemperatur des Materials liegt. Von daher findet dieser Vorgang in einer Schutzgasatmosphäre statt. Das vorkristallisierte Material muss vor dem Eintritt in den Reaktor auf ca. 200°C bis 225°C im Kern erhitzt und getrocknet werden. Die Verweilzeit im Reaktor beträgt wiederum mehrere Stunden. Hierbei werden Oberflächentemperaturen bis ca. 230°C erreicht, was bereits oberhalb des Schmelzpunktes liegt, vgl. z.B. EP-B 85 643. Dies wiederum führt, neben Klebrigkeitserscheinungen und Agglomeration zu thermooxidativen Schädigungen des Materials bei der thermischen Festphasenbehandlung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile des Standes der Technik ein Verfahren zum kontinuierlichen Kristallisieren und Polykondensieren von Polyestermaterial so auszubilden, dass Verklebungen des Polyestermaterials infolge exothermer Abläufe vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in einer an sich bekannten Verfahrensführung, wie sie z.B. in der EP-A 379 684 offenbart wird, nach dem Austritt des Materials aus dem Vorerhitzer und vor dem Eintritt in den Reaktor das Material einer Zwischenkühlung unterworfen wird. Bei einer solchen Verfahrensführung mit stationärem Gleichgewicht wird das Material im Vorerhitzer von einer Ausgangstemperatur von beispielsweise 120—190°C auf ca. 220°C im heissen Gasstrom erhitzt und in einer ca. dreistündigen Verweildauer vollständig durchgewärmt. Hierbei wird ein Kristallinitätsgrad von ca. 50% erreicht. Beim Übertritt des Materials in den Reaktor und weiterer Durchströmung mit heissem Gas führen bei der bekannten Verfahrensführung exotherme Vorgänge im dichtgepackten Materialstrom zu Verklebungen und oxida-tiven Schädigungen des Materials. Es wurde nun gefunden, dass diese Nachteile durch eine Zwischenkühlung des Materials vermeidbar sind. Die Abkühlung erfolgt, in Abhängigkeit vom verwendeten Polyestermaterial um ca. 5°C gegenüber der erreichten Endtemperatur im Vorerhitzer, um ein Erreichen oder gar Überschreiten einer kritschen
Oberflächentemperatur (Beginn des Aufschmelzens) zu verhindern.
Die Verweilzeit im Reaktor beträgt in bekannter Weise 7-15 Stunden. Erreicht wird ein Kristallinitätsgrad von etwa 53%. Anschliessend folgt eine übliche Kühlung des Materials, um die Lagerfähigkeit zu gewährleisten.
Eine solch einfache Verfahrensweise war aus dem Stand der Technik nicht voraussehbar, wurde doch vielmehr eine eingeschränkte Verfahrensweise und eine mögliche oxidative Schädigung bewusst in Kauf genommen (DE-AS 2 558 730, DE-OS 2 642 102) oder es wurden zusätzliche Verfahrensschritte und Substanzen vorgeschlagen (z.B. US-PS 4 130 551, DE-OS 2 124 203).
Des weiteren ermöglicht die erfindungsgemässe Verfahrensführung eine höhere Anwendungsvarianz und einen erhöhten Durchsatz an Gas und Polyestermaterial. Materialwechsel und Prozessänderung einer SSP-Anlage können wesentlich vereinfacht werden.
Neben dem vorgenannten ist in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung auch eine Verfahrensführung mit instationärer Fahrweise möglich. Hierzu erfolgt die Vorerhitzung des Materials in an sich bekannter Weise in wenigen Minuten in einem Gasstrom von hoher Temperatur, wobei jedoch keine totale Durchwärmung eintreten darf. Erreicht wird ein Kristallinitätsgrad von ca. 45%.
Die weiterführende Behandlung im Reaktor mit nachfolgender Kühlung lässt wiederum einen Kristallinitätsgrad von ca. 53% erreichen, jedoch bei höherer Exothermie.
Das erfindungsgemässe Verfahren soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben werden. In einer Anordnung gemäss EP-A 379 684, bestehend aus zwei hintereinander geschalteten Wirbelbetten, wird das Polyestermaterial in einem Fluidisiergasstrom, beispielsweise Luft, erhitzt. Das erste Wirbelbett ist ein sprudelndes Wirbelbett mit Mischcharakteristik, in dem das Material bei einer mittleren Verweildauer von max. 60 Minuten auf 160°C erwärmt wird. Dem folgt als zweites Wirbelbett ein Fliessbett mit Kolbenströmungscharakteristik, mit einer Erwärmung auf ca. 170°C, bei einer Mindestverweildauer von 2-25 Minuten. Damit ist eine störungsfreie und vollständige Kristallisation selbst von klebrigem Material gewährleistet, es wird ein agglomeratfreies Granulat von einheitlichem Kristallisationsgrad erhalten.
Nach dem Kristallisationsvorgang wird das Polyestermaterial in einen Vorerhitzer eines SSP-Reak-tors eingebracht und in einem Zeitraum von ca. drei Stunden auf eine Temperatur von ca. 215°C, max. 230°C mittels eines heissen Inertgasstroms (Stickstoff) erhitzt. Nach dem Passieren der Vorheizzone wird das Polyestermaterial von durchschnittlich erreichten 217°C auf ca. 210°C zwischengekühlt, um eine Überhitzung (Überschreitung des Schmelzpunktes) und oxidative Schädigung des Materials im nachfolgenden Reaktor zu vermeiden.
Im Reaktor, beschrieben z.B. in der EP-A 379 684, erfolgt eine Nachkondensation des Materials in fester Phase bei einer Temperatur von weniger als 217°C und einer Verweildauer von 7-10
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Stunden. Nachfolgend wird das fertige Granulat auf eine Temperatur von weniger als 50°C gekühlt, um dessen Lagerfähigkeit zu sichern.
Claims (4)
1. Verfahren zum kontinuierlichen Kristallisieren und Festphasen-Polykondensieren von Polyestermaterial durch Kristallisieren des Ausgangsmaterials, nachfolgender Vorheizung des vorkristallisierten Materials und Polykondensation bei 205°C bis 230°C in fester Phase sowie anschliessender Abkühlung, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyestermaterial nach dem Passieren des Vorerhitzers, vor dem Eintritt in den Reaktor einer Zwischenkühlung ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkühlung in Abhängigkeit vom Poiyestermaterial auf eine Temperatur unterhalb einer kritischen Oberflächentemperatur (Aufschmelzbeginn) des Polyestermaterials erfolgt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyestermaterial gegenüber der Vorerhitzertemperatur, vorzugsweise um mindestens 5°C, abgekühlt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorerhitzen des Polyestermaterials durch eine instationäre Kurzzeit-vorerhitzung von nur wenigen Minuten Dauer und bei einer genügend hohen Temperatur erfolgt.
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