CH457395A - Verfahren zur Herstellung von Alkalisalzen der Terephthalsäure - Google Patents

Description

      Verfahren    zur Herstellung von     Alkalisalzen    der     Terephthalsäure            Dikarbonsäure,    z. B.     Terephthalsäuren,        Naphthalin-          dikarbonsäuren,        Diphenyldikarbonsäuren,        Cyclohexan-          oder        Cyclopentandikarbonsäuren    oder     Pyridindikarbon-          säuren    oder ähnliche organische Säuren der aromati  schen,

       cycloaliphatischen    oder     heterocyclischen    Reihe  mit einem oder mehreren Ringen kann man dadurch  herstellen, dass die     Salze        isomerer        cyclischer    Karbon  säuren oder entsprechender     cyclischer    Mono- oder     Tri-          carbonsäuren    oder Gemische derselben auf Temperatu  ren über 300  C erhitzt werden. Aus den hierbei ent  stehenden     Salzen    können die erwähnten     Dikarbonsäuren,     z. B. durch Ansäuern freigemacht werden.  



       Beispielsweisei    dient das Erhitzen von     Alkalisalzen     der     Benzoesäure    oder     o-Phthalsäure    bei normalem oder  erhöhtem Druck und mit oder ohne Katalysatoren zur  Herstellung von     Terephthalsäure.    Hierbei ist ein gleich  mässiges und schnelles Erhitzen der an der chemischen  Reaktion teilnehmenden Ausgangsstoffe auf die entspre  chende Reaktionstemperatur zur Erzielung einer hohen  Ausbeute von grosser     Bedeutung.     



  Das in die Apparatur eingebrachte     Alkalisalz    einer       Benzolkarbonsäure    durchläuft während der chemischen  Reaktion Phasen verschiedener Konsistenz. Das Aus  gangsprodukt ist     zunächst    pulverisiert, granuliert, bri  kettiert,     pastenförmig    oder anders vorgeformt und er  weicht bei Temperaturerhöhung zu einer     zähflüssigen     Masse, die aus einem Gemisch von festen und flüssigen  Anteilen besteht. Hier setzt die     Isomerisierungs-Reak-          tion    ein und die zähflüssige Masse backt bei fortschrei  tender Reaktion zu einem festen Kuchen zusammen:  Aus diesem     Grunde    wird z.

   B. zur Durchführung  dieser Reaktion nach     DWP    Nr. 32975 im grosstechni  schen Massstab ein mit einem Spezialrührei versehener       Autoklav    mit feinpulverigem Ausgangsmaterial be  schickt, damit dieses bei der Erwärmung durch die  Wand des     Autoklavs        während    aller Reaktionsphasen  pulverförmig erhalten bleibt.    Nach DAS Nr.<B>1062</B> 701 ist weiter ein kontinuierlich  arbeitender     Stahlbandofen    bekannt, auf dessen Band der  vorher vorgeformte Ausgangsstoff gegeben wird und  dann durch im Innern des Ofens angebrachte     elektrische     Heizelemente auf die Reaktionstemperatur erhitzt wird.

    Die nach der Reaktion auf dem Band zusammenge  backenen Formlinge laufen durch Zerkleinerungseinrich  tungen und werden aus dem Ofen ausgetragen.  



  Weiterhin ist nach DAS Nr.<B>1155</B> 770 bekannt, die       Isomerisierungsreaktion    in einem     Wirbelbett-Reaktor     durchzuführen.  



  Nach dem CSSR-Patent Nr. 89919 wird vorgeschla  gen, die     Umlagerungsreaktion    von     Dikalium-o-Phthalat     in einer zweiwelligen Schneckenapparatur mit gegen  einander laufenden Schnecken durchzuführen.  



  Diese bekannten Verfahren sind alle mit grossen  Nachteilen verbunden.  



  Bei der Durchführung der Reaktion in einem Auto  klav mit Spezialrührei ist nur ein diskontinuierliches Ar  beiten möglich. Wegen der schlechten     Einbringungs-          möglichkeit    der Reaktionswärme lässt sich der Reaktor  nicht über relativ kleine Abmessungen hinaus vergrö  ssern. Auch ist die Bedienung und Wartung der Auto  klaven sehr arbeitsintensiv. Der     Stahlbandofen    als Re  aktionsapparat verlangt beispielsweise durch die Ver  formung der Ausgangsstoffe eine zusätzliche, technisch  aufwendige Arbeitsstufe. Ausserdem beträgt die Verweil  zeit der Produkte im Ofen mehrere Stunden und die  ungleiche Erwärmung führt zu unterschiedlichen Um  sätzen.

   Besonders beim Betreiben des Ofens unter Druck  ist eine technische     Lösung    zur Durchführung der ther  mischen     Isomerisierung    nur durch komplizierte Vor  richtungen zu erreichen.  



  Bei der     Isomerisierungsreaktion    im Wirbelbett- Re  aktor kann nicht verhindert werden, dass, bedingt durch  die     Schmelzphase    der Reaktion, nach kurzer Betriebs  dauer des Reaktors Teile des     Wirbelgutes    zusammen-      backen und     fortwährende    Unterbrechungen zur Reini  gung der Apparatur verlangen.  



  Mit einer     zweiwelligen    Schneckenapparatur, deren       Schnecken    gegeneinander laufen, ist wohl ein kontinuier  licher Prozess     möglich,    jedoch kann durch die Gegen  läufigkeit der Schnecken bei der für die Temperatur  homogenisierung notwendigen Quermischung keine  gleichmässige     Verweilzeit    erzielt werden. Deshalb ver  bleibt ein Teil des Reaktionsgutes zu lange in der  Reaktionszone verbackt und führt zu     Verstopfungen     und     Zersetzungen,    die den= kontinuierlichen Prozess  schnell zum Erliegen bringen können.  



  Die vorliegende     Erfindung    betrifft ein Verfahren  zur Herstellung von     Alkalisalzen    der     Terephthalsäure     durch thermische     Isomerisierung    eines     Alkalisalzes    der       Phthalsäure    oder     Isophthalsäure    in einem mehrwelligen       beheizbaren    Schneckenapparat.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge  kennzeichnet, dass die     Isomerisierung    in einem     Schnek-          kenapparat    mit mindestens zwei- dicht     ineinandergrei-          fenden    und gleichlaufenden Schnecken vorgenommen  wird.  



  Nachfolgend wird anhand der Zeichnungsfigur das  erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise beschrieben.  über einfache oder spezielle     Eintragsvorrichtungen    1  wird ein     Alkalisalz    der     Phthalsäure    oder     Isophthalsäure     einer Schneckenapparatur 2 zugeführt; eine Dosier  schnecke 3 kann als     Vorheizer    für das     Alkalisalz    be  nutzt werden.

   Die     Vorheizung    kann jedoch auch im  vorderen Teil 4 der Reaktionsschnecke .erfolgen.     In     der Schneckenapparatur 2 durchläuft das     Alkalisalz    eine       Aufwärmzone        4,,    eine Schmelzzone 5 und eine Reak  tionszone 6. über eine Entgasung 7     werden    sowohl  freiwerdende Reaktionsgase als auch die mit dem Pro  dukt     eingebrachte    Luft abgeführt.

   Da bei einer     völligen     Umsetzung des     Alkalisalzes    der     Phthalsäure    oder     Iso-          phthalsäure    zu einem     Alkalisalz        der        Terephthalsäum    das  letztere sofort aushärtet und die Apparatur unbrauch  bar macht, kann die Reaktion nicht bis zu einem voll  ständigen Umsatz durchgeführt werden. Der Reaktions  abbruch wird bei Abkühlung unter die Reaktionstempe  ratur erreicht.

   Damit bleibt ein gewisser Anteil an Aus  gangsprodukt im ausgetragenen Material zurück, der  zwischen 5 und 50     %,    vorzugsweise zwischen 8 und  18 %, insbesondere bei 12 %, liegen kann und der die  Konsistenz der Schmelzphase erhält. In diesem Zustand  wird das Produkt aus der Schneckenapparatur 2 über  einfache oder spezielle     Austrägsvorrichtungen    8 aus  getragen und einem Lösebottich zugeführt.     Der    nicht  umgesetzte Anteil an Ausgangsmaterial wird im Ver  laufe der     Alkahrückgewinnüng    erneut der thermischen       Isomerisierung    zugeführt.

   Durch das enge     Verweilzeit-          spektrum    in der Schneckenapparatur kann sich Kohle  als Nebenprodukt nicht bilden.  



  Der Schneckenapparat stellt ein zweckentsprechen  des Mehrwellensystem dar, beispielsweise ein Doppel  schneckensystem der Type     ZSK    der Firma Werner  &        Pfleiderer.     



  Die     Beheizung    der Schnecken erfolgt elektrisch über  die Aussenwände; zusätzlich kann     eine    innere Schnecken  beheizung vorgenommen werden.     Eine    intensive Quer  vermischung des Produktes zur besseren     Einbringung     der Wärme wird erreicht, indem die gleichläufigen  Schnecken     abschnittweise    mit Knetscheiben und Gegen  gewindeelementen ausgestattet sind. Auch     Schnecken,     die ganz oder teilweise als     Knetscheiben    aufgebaut sind,         können    verwendet werden.

   Die Gewindegänge der  Schnecken     greifen    gegenseitig so ineinander, dass eine  Selbstreinigung derselben in allen Teilen gewährleistet  ist. Die     Profilaussenkante    der Schnecken oder     Knet-          scheiben    streifen die Wandung der Apparatur vom Re  aktionsprodukt ab. Das Spiel der Schnecken unterein  ander und mit der     Apparaturwandung    darf höchstens  0,3 mm     betragen.    Dadurch wird eine gute     Wärmeüber-          tragung        von-der-Apparaturwandung        -in    das Innere der  Maschine erreicht.

   Durch abnehmende     Gewindesteigun-          gen.Gegengewinde,    verstellbare Spalte an der Austritts  öffnung oder durch Aufdrücken von     Inertgas    kann diese  Maschine als     Druckapparatur    bis 100 atü und darüber  verwendet werden.  



  <I>Beispiel 1</I>  Eine     Doppelschneckenmaschine    der Firma Werner   &      Pfleiderer    der Type     ZSK    53 mit Linksgewinde und  Knetsatz wird     durch    elektrische Heizung auf 400  C auf  geheizt.

   über eine Rütteldosierung und eine     Vorwärm-          schnecke    wird     Dikalium-o-Phtalat,    das 3     GewA        Cad-          miumkarbonatenthält,    in den     Hauptschneckenapparat          eingefahren.    -Die mit dem Produkt eingebrachte Luft  und Teile- der bei der Reaktion entstehenden Gase ent  weichen über einen Ausgangsstutzen.  



  Bei einer Umdrehungszahl von 200     U./min    und  einer     Verweilzeit    von etwa 5 Minuten werden 25     kg/h          Isomerisierungsprodukt-    -erhalten. Dieses - besteht- aus  70     %        Dikaliumterephthalat,    20 %     Dikalium-o-phtalat     und 10 %     Restbestandteilen.    Infolge der kurzen Verweil  zeit     kann    sich Kohle als Nebenprodukt nicht bilden.  



  <I>- - Beispiel 2</I>  In eine     Doppelschneckenmaschine    wie im Beispiel 1  wird     Dikalium-o=phtalat,    das 1     GewA    Zinkchlorid ent  hält, über 2 Druckschleusen in die     Vorwärmschnecke     der Apparatur eingeführt. Der Druckaufbau erfolgt  durch-Zugabe von Kohlendioxyd nach dem Beschicken  der ersten Schleuse. Der Austrag des Reaktionsproduk  tes- erfolgt ebenfalls über Druckschleusen. Die Zusam  mensetzung -des Reaktionsproduktes beträgt 82     %-        Dika-          liumterephthalat,    10     %        Dikalium-o-phthalat    und 8  Restbestandteilen.  



  <I>Beispiel 3</I>  Unter- den -Bedingungen- des Beispiels 1 wird bei  einem Druck von 50 atü     Dikaliumisophthalat,    das  3     GewA        Cadmiumchlorid    enthält, in die     Doppelschnek-          kenmaschine    eingefahren: - Das Reaktionsprodukt ent  hält<B>70%</B>     Dikaliumterephthalat,    20%     Dikaliumiso-          phthalat    und 10 % Restbestandteilen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Alkalisalzen der Te- rephthalsäure durch thermische Isomerisierung eines Alkalisalzes der Phthalsäure oder Isophthalsäure in einem mehrwelligen beheizbaren Schneckenapparat, da durch gekennzeichnet, dass die Isomerisierung in einem Schneckenapparat mit mindestens zwei dicht ineinan- dergreifenden und gleichlaufenden Schnecken vorge nommen wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Anteil von 5 bis 50 % des Ausgangs produktes nicht isomerisiert wird, um die Schmelzphase des Reaktionsgutes zu erhalten. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil von 8 bis 18 % nicht isomerisiert wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch und den Unter ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil von 12 % nicht isomerisiert wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch und den Unter- ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Drücken von 1 bis 150 atü gearbeitet wird. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch und den Unter ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schneckenapparat verwendet wird, bei welchem das Spiel der Schnecken untereinander und mit der Appara- turwandung höchstens 0,3 mm beträgt.