DE2220582A1 - Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten aus polymerisierbaren organischen Verbindungen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten aus polymerisierbaren organischen VerbindungenInfo
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Description
5-1, Marunouchi 2-chome, Chiyoda-ku, Tokyo /Japan
Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten aus polymerisierbaren organischen Verbindungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten aus polymerisierbaren organischen Verbindungen,
wie monovinylaromatisehen Verbindungen der Art des Styrols.
Das Verfahren der Erfindung ist vorteilhaft anwendbar für die Herstellung von Bolymerisaten unter Bedingungen, bei
welchen eine merkliche Zunahme der Viskosität des Systems mit fortschreitender Polymerisationsreaktion eintritt,
zum Beispiel im Falle, wo ein Polymerisat durch Blockpolymerisation eines Monomeren oder Monomergemisehes in
Gegenwart oder Abwesenheit eines Polymerisationskatalysators erhalten wird oder wo man ein Polymerisat durch Lösungspolymerisation
in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels herstellt.
Die Herstellung gereinigter Polymerisate durch kontinuierliche Block- oder Lösungspolymerisation von Monomeren, wie
Styrol, hat verschiedene knifflige Probleme aufgeworfen. Die meisten derselben sind der Tatsache zuzuschreiben, daß
mit dem Fortschreiten der Polymerisationsreaktion eine beträchtliche Zunahme in der Viskosität des Reaktionsgemisches einhergeht (d.h. des Gemisches aus einem Monomeren
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und einem Polymerisat mit oder ohne Lösungsmittel; ein solches
Gemisch wird hier nachfolgend mit "Polymerisationslösung11 bezeichnet)β Zu diesen Problemen gehört die Regelung der
Temperatur für die Polymerisationsreaktion einer solchen Polymerisationslösung. Wenn die Reaktion fortschreitet,
erreicht die Polymerisationslösung mit der Zunahme der Polymerisatkonzentration eine erhöhte Viskosität und die
Wärmeüberführungsgeschwindigkeit der Lösung sinkt ab. Als Folge wird die Reaktions- und Rührwärme wegen der verwendeten
indirekten Wärmeaustauschmittel kaum abgestrahlt, und es wird schließlich unmöglich, die Polymerisationstemperatur
wie gewünscht einzustellen. Obwohl die Wärmeabführungskapazität der indirekten Wärmeaustauschmittel durch
Steigern der Rührgeschwindigkeit erhöht werden kann, führt eine hohe Rührgeschwindigkeit zu einer ziemlichen Intensivierung
der Rührwärme und macht die Regelung der Polymerisationstemperatur vollkommen unmöglich.
Das schwierige Problem der Polymerisationstemperaturregelung ist durch eine Verbesserung des indirekten Wärmeaustausches
angegangen worden, wobei vorgeschlagen wurde, die Polymerisationslösung aus der Umgebung der heizenden Oberfläche aaaefc
abzuziehen und diese durch einen frischen Anteil Lösung ersetzen zu lassen. Diese Technik hat sich bei Vorrichtungen
in kleinem Maßstab insoweit als erfolgreich erwiesen, als die Zunahme der Wärmeüberführungsgeschwindigkeit in Betracht
gezogen wird. Sie hat jedoch insofern einen Nachteil, als die Abstufung der Polymerisation aus folgendem Grunde begrenzt
ist. Weil die heizende Oberfläche begrenzt ist, zum Beispiel auf die Innenwandoberfläche des -folymerisationsreaktors,
wird das Verhältnis der zu behandelnden Menge an Polymerisationslösung zur Gesamtfläche der heizenden Oberfläche mit einer
Ausdehnung der Vorrichtung erhöht, und die große Vorrichtung erhöht die menge der Polymerisationslösung, die gehandhabt
werden kann; dies führt zu einer proportionalen Zunahme der Gesamtmenge an erzeugter Wärme, zum Beispiel durch die
Reaktion und Rührung. Ein anderer Vorschlag kombiniert die
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soeben beschriebene 'l'echnik mit dem Konzept einer direkten
Kühlung durch Verdampfung. Das vorgeschlagene verfahren
besteht in der Verdampfung eines Monomeren oder Monomergemisch.es
oder eines Gemisches aus Monomeren und Lösungsmittel aus der Polymerisationslösung in der Reaktionszone
und der Entfernung des verdampften Stromes; hierdurch bewirkt die Verdampfungswärme die Kühlung der Lösung.
Auch das Verfahren hat einen Nachteil. Die Anwesenheit eines Polymerisats steigert allgemein die Siedetemperatur der
Polymerisationslösung als solcher und macht die Einhaltung der Polymerisationstemperatur auf einem gewünschten Wert
schwierig, wodurch ine höchst ungünstige Wirkung auf die Qualität des erhaltenen Polymerisats ausgeübt wird. Dieser
Nachteil des direkten Kuhlverfahrens läßt sich durch Arbeiten
unter vermindertem Druck beheben. Auch dieses Hilfsmittel hat jedoch seine eigene Nebenwirkung. Beim Arbeiten unter
vermindertem Druck tritt eine Blasenbildung infolge Verdampfung nicht nur entlang der freien Oberfläche der Reaktionszone, sondern innerhalb der gesamten Reaktionslösung ein·
Das Phänomen reduziert die Volumeneffizienz des Reaktors und macht ein kontinuierliches Arbeiten wegen der Haftung von
Polymerisationslösung an der Innenwandoberfläche des Reaktors unsmöglich.
Ein anderes Problem, welches sich aus der erhöhten Viskosität einer Polymeriasationslösung ergibt, ist die Ungleichmäßigkeit
des Mischens, z.B. hinsichtlich der Temperatur und Konzentration der Polymerisationslösung und der Verteilung
der Verweilzeit. Der Anteil der Polymeriaationslösung
nahe der heizenden Oberfläche muß schnell und gleichmäßig mit der Hauptmenge der Lösung gemischt werden; anderenfalls
ruft die hohe Viskosität in Kombination mit der schlechten Wärmeleitung eine Ungleichmäßigkeit der Temperaturverteilung
hervor, Da die Qualität eines Polymerisatmonsproduktes in
hohem Ivlaße von den Temperaturbedingungen abhängig ist,
führt die Ungleichmäßigkeit der Temperaturverteilung zu einem Polymerisat mit ernstlich ungleichmäßiger Qualität.
Es sollte auch beachtet werden, daß beim kontinuierlichen Arbeiten die Verweilzeitverteilung der Polymerisationslösung
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-A-
im Reaktor eine ebenso wesentliche Rolle spielt wie die
oben erwähnten Reaktionstemperaturbedingungen für die Herstellung des Polymerisats. Ein Arbeiten, bei welchem ein
hoher Grad an sogenannter Rückmischung erfolgt, wodurch die Verteilung der Verweilzeit der Polymerisationslösung unregelmäßig
gemacht wird, setzt natürlich die Volumeneffizienz des Reaktors herab, und senkt auch ernsthaft den Vollständigkeitsgrad
der Reaktion. Darüberhinaus dehnt sich der sogenannte tote Raum (i.Orig· dead space) der xolymerisatlösung,
welcher als Indikation einer abnorm ausgedehnten Verweilzeit gebildet wird mit der Zunahme in der Viskosität
der zu behandelnden Polymerisationslösung rasch aus, wenn diesem Aspekt nicht spezielle Beachtung geschenkt wird·
Die Existenz eines zu behandelnden Lösungsanteils mit ungewöhnlich langer Verweilzeit kann die Verfärbung, thermische
Zersetzung und andere Mängel des erhaltenen Polymerisats begünstigen, was zu einem Produkt mit schlechter Qualität
führt.
Bei der kontinuierlichen Herstellung eines -folymerisats ist
die Reinigung des Polymerisats durch Abtrennung des nichtreagierten Monomeren, Lösungsmittels usw· von der Polymerisationslösung
nach der Polymerisationsreaktion eine fast ebenso wichtige Verfahrensstufe wie die Polymerisations«
reaktion. Im Verlaufe der Herstellung eines solchen Polymerisats besteht noch ein weiteres Problem,welches durch die
hohe Viskosität der Polymerisatlösung aufgeworfen wird, darin, daß zur Abtrennung flüchtiger niedermolekularer Substanzen
aus der Polymerisationslösung die Wirkung der Trennung zwischen den niedermolekularen Substanzen, die allgemein niedrige
Diffusionsgeschwindigkeiten haben, und der hochviskosen
Polymerisationslösung dadurch vergrößert werden muß, daß man eine breite Massenüberführungsfläche und einen hohen
Erneuerungsgrad für die hochviskose Polymerisationslösung bei einer hohen Temperatur unter vermindertem Druck vorsieht.
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Ein schon vor langem vorgeschlagenes Verfahren lehrt, daß eine Polymerisatlösung, die abzutrennende flüchtige
Materie enthält, erhitzt und unter vermindertem Druck in Bänder überführt werden sollte. Das Verfahren sieht eine
große Massenüberführüngsflache vor, de<loch is* &i-e
Erneuerung der Grenzfläche zur Massenüberführung so schlecht, daß die Verdampfung der flüchtigen Materie auf die Nachbarschaft
der Bänderoberfläche begrenzt ist und folglich ein hoher Grad des Abtrenneffektes nicht erreicht werden kann.
Als Alternative verwenden Hersteller im technischen Maßstab Extruder mit Belüftungsvorrichtungen. Sie liefern eine sehr
breite erneuerungsfähige Verdampfungsoberfläche für das Volumen der eingegebenen Polymerisationslösung' bei lediglich
kurzer Behandlungszeit für die Lösung.
Nichtsdestrotrotz ist es dennoch notwendig, Mehrschneckenextruder
mit Belüftungsvorrichtung statt der Einschneckenextruder zu verwenden, wenn eine sehr hohe Verdampfungstrennwirkung
erreicht werden soll. Eine solche Vorrichtung erteilt der Polymerisationslösung eine Scherkraft und -energie, die
ausreicht, das Molekulargewicht des erhaltenen Polymerisats zu reduzieren. Zudem ist den Chemikalienherstellern allgemein
bekannt, daß die Ausrüstung für eine wirtschaftliche Arbeitsweise zu kostspielig ist.
Die Erfindung wird unter dem Blickwinkel des voranstehend Ausgeführten vorgeschlagen. Daher ist hauptsächlicher
Gegenstand der Erfindung, ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten vorzuschlagen, bei welchem
keine Ungleichmäßigkeit des Mischens verursacht wird, die Regelung der Polymerisationsreaktionstemperatur erleichtert
und ein kontinuierliches Arbeiten statthaft ist, ohne irgendeine Beschränkung hinsichtlich des Maßstabs der Polymerisation
und daher der J-Wengenherstellung von Qualitätsprodukten.
—6"·» 209846/1117 :
Ein anderer Erfindungsgegenstand ist ein neuartiges Verdampfungsverfahren,
wodurch die aus dem oben erwähnten Verfahren erhaltenen Polymerisate in kontinuierlicher und wirtschaftlioher
Weise bis zu hohen Qualitätsgraden gereinigt werden können.
Der hauptsächliche Erfindungsgegenstand wird erreicht, indem eine Polymerisationsreaktion in einem zylindrischen Rohrgehäuse
mit einer sich horizontal erstreckenden Achse durchgeführt wird, welches mit einer Vielzahl parallel rotierender
Wellen ausgestattet ist, deren jede eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Rührscheiben trägt, diese Wellen mit gleicher
Geschwindigkeit in entgegengesetzten Richtungen zueinander rotiert werden, wobei die Polymerisationsreaktion unter
Temperaturbedingungen durchgeführt wird, welche durch zerstäubende geregelte Mengen eines Niehtlösungsmittels mit einem
Siedepunkt unter jenem der in dem zylindrischen Rohrgehäuse enthaltenen Polymerisationslösung geregelt wird, und zwar über
der freien Oberfläche der eingegebenen Polymerisationslösung in einer Vielzahl von axial unterteilten Abschnitten des Rohrgehäuses,
das Hichtlösungsmittel verdampfen gelassen und dann
das verdampfte Nichtlösungsmittel aus dem zylindrischen Rohrgehäuse
entnommen wird.
Wie oben beschrieben, läuft die vorliegende Erfindung auf einen direkten Wärmeaustausch zur Temperaturregelung hinaus. Um
das Ende zu erreichen, ist die freie Oberfläche der enthaltenen Polymerisationslösung in eine Vielzahl von Abschnitten
axial zu einem zylindrischen Rohrgehäuse unterteilt, und geregelte Mengen eines Nichtlösungsmittels werden unter diese Abschnitte
verteilt. Durch diese einfache Anordnung wird die Regelung der Polymerisationsreaktionstemperatur stark vereinfacht
und die durch die Polymerisationsreaktion, das Rühren usw. erzeugte Wärme kann mit einer Geschwindigkeit abgestrahlt werden,
die mit der Temperaturverteilung der eingegebenen Polymerisa-
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tionslösung in Einklang steht. Während die Wärmeabstrahlung
erfolgt, rotiert eine Vielzahl rotierender Wellen, deren jede Rührscheiben trägt, in entgegengesetzten Richtungen zueinander
innerhalb des zylindrischen Rohrgehäuseso So gestattet
die Rotation der Wellen, daß die PolymeriBationsreaktion
■gleichzeitig mit dem Wärmeaustausch innerhalb des Rohrgehäuses fortschreitet, mit der Folge, daß die Hauptmenge der Polymerisationslösung
in Mähe der heizenden Oberfläche schnell und gleichmäßig ohne irgendeine Unregelmäßigkeit des Mischens,
wie einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung, umgemischt
wird, wodurch ein Polymerisat von sehr erstrebenswerter Qualität entsteht· Erfindungsgemäß wird auch durch den oben beschriebenen
direkten Wärmeaustausch die Blasenbildung durch Verdampfung innerhalb der freien Oberfläche der Reaktionszone
begrenzt, und es wird hierdurch eine Abnahme in der Volumeneffizienz des Reaktors oder eine Haftung der Polymerisationslösung an der Innenwandoberfläche des Reaktors ausgeschlossen,
womit ein kontinuierliches Arbeiten der Vorrichtung gestattet ist. Außerdem ist» da der zuvor erwähnte direkte Wärmeaustausch
nicht auf die heizende Oberfläche dee zylindrischen Rohrgehäuses
beschränkt bleibt, wie im Falle der herkömmlichen Vorrichtungen,
der Maßstab der Polymerisation in keiner Weise beschränkt bzw· eingeengt. Kurzum, das erfindungsgemäße Verfahren
ist sehr vorteilhaft zur Massenproduktion von Qualitätspolymerisaten in schneller und kontinuierlicher Weise anwendbar, weil
die Polymerisationsreaktionstemperatur einfach geregelt werden kann, ohne eine Ungleichmäßigkeit des lilischens, wie in der Temperaturverteilung,
hinnehmen zu müssen, der Maßstab der Polymerisation ist nicht begrenzt, und kontinuierliches Arbeiten
wird möglich.
Der zweite Erfindungsgegenstand wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten aus polymerisierbaren organischen
Verbindungen verwirklicht, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man das aus dem vorher beschriebenen Verfahren erhaltene
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Polymerisat in ein horizontal gehaltenes zylindrisches Rohrgehäuse einführt, worin eine Vielzahl rotierender Wellen,
deren jede eineVielzahl von Rührscheiben trägt, parallel angeordnet
sind und mit gleicher Geschwindigkeit in entgegengesetzten
Richtungen rotiert werden, die Lösung erhitzt, während man vorzugsweise in dem zylindrischen Rohrgehäuse einen verminderten
Druck einhält, wodurch die flüchtige Materie von der Oberfläche der Polymerisationslösung verdampft wird. Mittels
dieses Verfahrens kann so viel nichtreagiertes Monomeres, Lösungsmittel usw. wie möglich von dem den Polymerisationsprozeß
verlassenden hochviskosen Polymerisat abgetrennt werden; und diese Abtrennung wird bei verhältnismäßig niedrigen Kosten
durchgeführt. Das aus dem vorhergehenden Polymerisationsverfahren
stammende Polymerisat wird in ein zylindrisches Rohrgehäuse geleitet, in welchem eine Vielzahl rotierender Wellen,
deren jede eine Vielzahl von Rührscheiben trägt, parallel angeordnet ist und mit gleicher Geschwindigkeit in entgegengesetzten
Richtungen angetrieben wird. Dies ermöglicht, daß die flüchtige Materie enthaltende hochviskose Polymerisationslösung eine
große freie Oberfläche hat, welche konstant und kräftig erneuert wird. Zur selben Zeit wird die Polymerisationslösung erhitzt,
vorzugsweise unter vermindertem Druck, wodurch der Abtrenneffekt des flüchtigen Gehalts merklich erhöht wird, kontinuierliche
Reinigung möglich gemacht und eine Polymerisationslösung hoher Reinheit erhalten wird. Da die hochviskose
Polymerisationslösung einfach durch die Rührscheiben ohne die kräftige Scherkraft und -energie, wie bei herkömmlichen Vorrichtungen,
gerührt wird j liegt bei dem erhaltenen Polymerisat kein Abfall seines Molekulargewichtes Yor. Überdies sind, da
die zur Reinigung aus dem Polymerisationsverfahren überführte Polymerisationslösung in einfacher Weise unter oder ohne Reduktion
des Druckes gerührt und erhitzt wird, die Herstellungsvorrichtungan demgemäß vereinfacht und wirtschaftlich anzulegen»
Das aus dem Polymerisationsverfahren entnommene Polymerisat ist somit kontinuierlich und wirtschaftlich zu reinigen mit
— 9 —
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dem Vorzug eines hochreinen Produktes.
Das verbesserte Verfahren zur Polymerisation und Verdampfung gemäß vorliegender Erfindung soll eingehender in Zusammenhang
mit den anliegenden Zeichnungen erläutert werden, welche bevorzugte Ausgestaltungen desselben zeigen. In den Zeichnungen
ist
!ig. 1 ,eine Vertikalaehnitt-Seitenansieht einer Ausgestaltung
der zur praktischen Durchführung der Erfindung zweoks
Herstellung eines Polymerisats geeigneten Vorrichtungj
!ig* 2 eine Vertikaleehnitt-Vorderansicht der Vorrichtung?
Pig* 3 eine VertikalBchnitt-Vorderansicht einer anderen Ausgestaltung;
!ig* 4 eine Vorderansicht und eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen !Rührscheibe, jedooh einer anderen als
in den !ig» 1 bia 3\
!ig. 5 eine Modellansioht, die eine Anordnung von Hühracheiben
und das Verweilen einer Polymer!sationalöeung veranschaulicht
ι und
!ig. 6 ein !ließdiagramm» daß eine Ausführungsform dee Polymerisa
therstellungaverfahrena der Erfindung zeigt*
Das erfindungsgemäfie Verfahren wird nachfolgend in seiner Anwendung
auf die kontinuierliche Blookpolymerisation^ (thermische
Polymerisation) von Styrol beschrieben.
Unter spezieller Bezugnahme auf die Pig. 1,- 2 und 3 ist ein
zylindrisches Rohrgehäuse 1 einer Vorrichtung gezeigt, das mit
einem Einlaß 2 an einem Axialende zur Einführung einer zu behandelnden
Lösung und einem Auslaß 3 für" die behandelte Lösung am anderen Ende versehen ist* Das zylindrische Eohrgehäuae 1 ist ·
mit einem Mantel 4 umgeben, welcher wiederum einen Einlaß 5 und jinen Auslaß 6 für ein Kühl- oder Heizmedium besitzt. Hummer.7
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"bezeioh.net eine rotierende Welle, welche hohl iat und sieh
durch das zylindrische Rohrgehäuae axial erstreckt, und an
beiden Enden in den Bohrungen 8 lagert» Bei den gezeigten
Ausgestaltungen sind zwei rotierende Wellen 7 parallel angeordnet» Mit einer an jedem Ende jeder Welle 7 angebrachten
rotierenden Dichtung 9 wird ein Kühl- oder Heizmedium durch das Hohlrohr der Welle zirkuliert. Nummer 10 bezeichnet eine
Scheibe, welche nicht auf eine gewöhnliche feste Scheibe beschränkt sein soll, sondern jede andere geeignete ?orm annehmen
kann, wie zum Beispiel eine perforierte, drahtvernetzte, mit Schlitzen versehene oder radförmige Scheibe· Eine Yielzahl
solcher Scheiben 10 ist in einer Reihe in regelmäßiger Abstandsbeziehung an jeder rotierenden Welle 7 befestigt. Der Durchmesser
der Scheiben 10 let vorzugsweise größer ala der Abstand
zwischen den Acjisenmitten der beiden rotierenden Wellen« Wie
gezeigt, iat clija Yielzahl der auf jeder !rotierenden Welle 7 be- j
festigten Scheinen abwechselnd oder versetzt gegenüber den Scheit-
ben auf der anderen Welle angeordnet· Zur Peripherie der Schal-* '
ben Mn sind lührbügel 11 in paralleler liohtung au den Wellen
vorgesehen. Die Rotation der Wellen ruft die BÜhrbewegung der
Bügel 11 zweo&a Rührung der au behandelnden bating hervor* Aue-*
serdem dienen die Bügel, da sie ei oh entweder lila zu geringem
Kontakt mit der Innenoberflache des zylindrlachen Hohrgehäueee
1 oder gerade an der Oberfläche endend eratreölten, zur Abführung
der Löaung von der Nähe der Innenotarfläche dea Rokrgehäusea.
Die beiden Wellen 7 aind mit eynchron laufenden (Jetrieben
12 gekoppelt, ao dafi aie sich mit gleicher Geschwindigkeit in
zueinander entgegengesetzten Richtungen drehen» Deshalb müssen die Scheiben mit ausgeschnittenen Teilej. oäer linkerbüngen 13
versehen sein, damit nicht die Rührbewegungabügel 11 auf den
Soheibenperlpherlen jeder Welle mit den Scheiben, auf der anderen Welle kollidieren. ErwUnaohtermaßen aind aolche Einkerbungen
trochoidisoh geformt, ihre Vorm iat jedooh nicht hierauf
beschränkt. Jede andere Torrn kann, verwandet werden, wenn
nur die Einkerbungen verhindern, dafl die BührbÜgel 11 während
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des Betriebs nicht zur Behinderung der Scheiben führen,.
Bei der oben beschriebenen Vorrichtung wird eine zu behandelnde Lösung durch den Einlaß 2 eingeleitet, behandelt und durch
den Auslaß 3 entladen. Die Entladung wird zum Beispiel mittels einer Schneckenpumpe 14 bewirkt. Der Wärmeaustausch mit der
unter und in der Kachbarschaft der scheibenförmigen Rotoren 10 enthaltenen Lösung erfolgt durch ein Kühl- oder Heizmedium,
welches in die Hohlrohre der Wellen durch die rotierenden Dichtungen 9 an den Wellenenden und auch in.den Mantel 4 geleitet
wirdο Pig. 2 veranschaulicht den Betrieb einer Vorrichtung der
sogenannten halbgefüllten Type, worin die freie Oberfläche der zu behandelnden Lösung in Längsrichtung des zylindrischen Rohrgehäuses
offenliegt, wogegen Figo 3 den Betrieb einer aufgefüllten Type zeigt. Pur den Betrieb der Type mit Erneuerung der
freien Oberfläche ist ein Auslaß (oder Einlaß) 15 vorgesehen für die Dämpfe, die aus der zu behandelnden Lösung entfernt
werden (oder für die Substanzen, die in die Lösung eingeleitet werden). Pig. 4 zeigt eine andere Form der Scheibe 10 einer
erfindungsgemäßen Ausgestaltung. Die Scheibe ist mit Schlitzen
versehen und ihre peripheren Teile sind von einer Kante der Schlitze abgebogen, um auf einer Seite der Scheibe Grate 16 zu
bilden. In Nähe des Punktes, wo sich jeweils Biegungslinie und Schlitzlinie schneiden, ist ein Loch 17 vorgesehen, um das Verweilen
von Lösung in dem zusammengezogenen Teil der Seheibe zu
verhindern. Die Grate 16 werden für folgende Zwecke geformt.
Zum einen unterwerfen sie die Lösung Schnitten zusätzlich zu der einfachen Scherbewegung unter den Scheiben, so daß die
Mi s ehe ing enschaf ten der Lösung merklich verbessert werden,, Zum
anderen erlauben sie Grate, daß die Lösung in geeigneten Mengen longitudinal zur Vorrichtung, wie durch die unterbrochenen
Linien und Pfeile in Pig. 5 angedeutet, zugeführt werden kann. Dieser Aufbau ist außerordentlich günstig bei einer Vorrichtung
der halbgefüllten Type, worin die Lösung nicht durch die Druckdifferenz wie bei der aufgefüllten Type zum Pließen gebracht
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werden kann. Der Aufbau macht es auch, wenn er mit einem
Wärmeabstrahlungsverfahren, wie der Verdampfungskühlung eines Polymerisationsreaktors, kombiniert wird, unnötig, 7/ärme
aus dem Mantel zu entfernen, und daher ist der Wegfall der
Rührtügel 3 zulässig. Auf diese Weise kann Rührenergie gespart werden» Die zur praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendete Vorrichtung ist insoweit im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 5 beschrieben worden. Nun soll das
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Polymerisats gemäß der Erfindung in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben werden.
Wärmeabstrahlungsverfahren, wie der Verdampfungskühlung eines Polymerisationsreaktors, kombiniert wird, unnötig, 7/ärme
aus dem Mantel zu entfernen, und daher ist der Wegfall der
Rührtügel 3 zulässig. Auf diese Weise kann Rührenergie gespart werden» Die zur praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendete Vorrichtung ist insoweit im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 5 beschrieben worden. Nun soll das
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Polymerisats gemäß der Erfindung in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten, im wesentlichen durch Blockpolymerisation, besteht aus
drei Hauptstufen, d.h. der einleitenden Polymerisation, wobei 5 bis 50 Prozent eines Ausgangsmonomeren oder Ausgangsmonomerer in ein Polymerisat überführt werden; der Polymerisation, wobei der Rest des Ausgangsmaterials polymerisiert wird; und der Verdampfung, wobei nichtreagiertes Monomeres oder Monomere von dem Reaktionsprodukt abgetrennt und entfernt werden. In dieser Hinsicht unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht grundsätzlich von bekannten Verfahren. Bei der Stufe der einleitenden Polymerisation (die nicht direkt mit der Erfindung
in Beziehung steht) wird ein behälterartiger Vorpolymerisationsreaktor 200 verwendet, der mit gewöhnlichen Rührblättern 202, wie Blättern in Turbinen-, Paddel-, Band- oder Ruderform ausgestattet ist. Der Reaktor 200 wird kontinuierlich mit mo— nomerem Styrol als Ausgangsmaterial aus einem Monomerenbehälter 100 durch eine Leitung 201 versorgt. Wo Kautschuk-modifiziertes Polystyrol erhalten werden soll, kann das Ausgangsmaterial natürlich eine Lösung aus einem kautschukartigen Polymerisat, wie einem Styrol-Butadien-Copolymerisat, Polybutadien oder Polyisopren in Styrol sein. Die Stufe der einleitenden Polymerisation wird gewöhnlich in kleinem Maßstab durchgeführt, und die Überführung in das Polymerisat ist zu gering,
drei Hauptstufen, d.h. der einleitenden Polymerisation, wobei 5 bis 50 Prozent eines Ausgangsmonomeren oder Ausgangsmonomerer in ein Polymerisat überführt werden; der Polymerisation, wobei der Rest des Ausgangsmaterials polymerisiert wird; und der Verdampfung, wobei nichtreagiertes Monomeres oder Monomere von dem Reaktionsprodukt abgetrennt und entfernt werden. In dieser Hinsicht unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht grundsätzlich von bekannten Verfahren. Bei der Stufe der einleitenden Polymerisation (die nicht direkt mit der Erfindung
in Beziehung steht) wird ein behälterartiger Vorpolymerisationsreaktor 200 verwendet, der mit gewöhnlichen Rührblättern 202, wie Blättern in Turbinen-, Paddel-, Band- oder Ruderform ausgestattet ist. Der Reaktor 200 wird kontinuierlich mit mo— nomerem Styrol als Ausgangsmaterial aus einem Monomerenbehälter 100 durch eine Leitung 201 versorgt. Wo Kautschuk-modifiziertes Polystyrol erhalten werden soll, kann das Ausgangsmaterial natürlich eine Lösung aus einem kautschukartigen Polymerisat, wie einem Styrol-Butadien-Copolymerisat, Polybutadien oder Polyisopren in Styrol sein. Die Stufe der einleitenden Polymerisation wird gewöhnlich in kleinem Maßstab durchgeführt, und die Überführung in das Polymerisat ist zu gering,
- 13 -
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als daß irgendeine Schwierigkeit wegen der erhöhten Viskosität
der Polymerisationslösung hervorgerufen wird. Die Regelung
der Polymerisationstemperatur ist in vielen Fällen geeignet mittels indirektem Wärmeaustausch durch den Mantel zu "bewerkstelligen.
Dies ist nicht der lall bei Polymerisationsoperationen in großem Maßstab, wo die indirekte Wärmeabführung
durch den Mantel 203 mit einer externen zirkulierenden Wärmeentfernung kombiniert ist, wie bei der in Betracht kommenden
Ausführungsform. Zur Kühlung der extern zirkulierenden Polymerisationslösung
wird die Verdampfungskühlung angewendet*, Im einzelnen erläutert: Ein Teil der Polymerisationslösung
wird aus dem Vorpolymerisator 200 durch die Leitungen 204, 205 entnommen und in die in Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung oder
eine sogenannte Vorrichtung mit Oberflächenerneuerung 206 der halbgefüllten Type mit einer ähnlichen Grasphasenzone wie bei
der Vorrichtung aus Fig. 1 und 2 geleitet» Das Verdampfungskühlverfahren
wird zur Kühlung der zirkulierenden Polymerisationslösung angewendet» Die Gasphasenzonen einer Vorlage 210 ·
und der Verdampfungskühler 206 sind durch eine Leitung 208 untereinander verbunden. Die Gasphasenzonen werden unter vermindertem
Druck durch Absaugen von Luft aus einer Leitung 212, die mit der Vorlage 210 verbunden ist, oder durch Regelung des Kühlwassers
211 gehalten. Aus der erneuerungsfähigen freien Oberfläche der Polymerisationslösung, die in Längsrichtung des Kühlers
206 freiliegt, wird das Monomere verdampft, und/oder es wird ein niedrig siedendes Lösungsmittel oder Uichtlösungsmittel
(vorzugsweise Wasser) aus der Polymerisationslösung verdampfte Der Dampf wird zum Wärmeaustausch durch den Kondensor
kondensiert und zum Kühler 206 über Leitung 209 zurückgeführte
Auf diese Weise wird die zirkulierende Polymerisationslösung durch die Verdampfungskühlung wirksam gekühlt und zum Vorpolymerisator
200 durch eine Leitung 207 umgeführt. Vom Standpunkt der gewöhnlxchen Verdampfungskühlung ist die Polymerisation mit
der externen Zirkulationskühlung, wie oben beschrieben, gleichbedeutend mit einem verbesserten Verfahren, bei welchem die Ver-
209846/1117 " U
-H-
dampfungskühlungszone von dem Polymerisationsbereich getrennt
istβ So wird ein Polymerisationsverfahren mit äußerst wirksamer
externer Zirkulationswärmeabführung durch direkte Verdampfungskühlung vorgeschlagen, welches den Betrieb des Polymerisationsreaktors
200 der aufgefüllten Type ermöglicht und jeglichen Abfall der Volumeneffizienz infolge Blasenbildung
der Polymerisationslösung oder Haftung von Lösung an der Innenwand
der Vorrichtung vermeidet,, Wenn ein Teil oder das gesamte monomere Auagangsmaterial durch die Leitung 201 in den Verdampfungskühler
206 eingeleitet und von dort zusammen mit der extern zirkulierenden Polymerisationslösung in den Vorpolymerisator
200 geführt wird, wird die Lösung innerhalb des Verdampfungskühlers 206,mit dem Monomeren verdünnt, und deshalb
kann der Vorpolymerisator eine Lösung geringer Viskosität aufnehmen.
Dies ist äußerst günstig für die Vermeidung der Blasenbildung der Lösung.
Das vorliegende Verfahren auf die Stufe der einleitenden Polymerisation
zu übertragen, mag dann nicht sehr ratsam erscheinen, wenn die Polymerisation in begrenztem Maßstab durchgeführt
wird, hat sich jedoch als sehr hilfreich für eine Betriebnahme in größerem Maßstab erwiesen. Die Polymerisationslösung, welche
die Stufe der einleitenden Polymerisation durch die Leitungen 204, 301 verläßt, ist derart, daß in der Lösung gewöhnlich 5
bis 50 Prozent des anfangs zugegebenen Monomeren in das Polymerisat überführt worden sind. Die Umwandlung wird kontrolliert
durch die Temperatur der einleitenden Polymerisation und die Verweilzeit, welche mit Berücksichtigung der Qualität des als
Endprodukt gewünschten Polymerisats vorgegeben werden und daher nicht innerhalb des oben speziell angegebenen Bereiches beschränkt
sind. Die einleitend polymerisierte Lösung wird über die Leitung 301 in einen Polymerisationsreaktor 300 befördert,
wo die Polymerisatxonsreaktion gemäß vorliegender Erfindung durchgeführt wird.
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Der Polymerisationsreaktor 300 ist eine Vorrichtung mit Oberflächenerneurung
der halbgefüllten Type, wie sie.in den Pig. 1, 2 und 4 gezeigt ist. Die aus der Leitung 301 in den Reaktor
300 geführte Polymerisationslösung wird unter Rühren unter und in der Nähe einer Anzahl rotierender scheibenförmiger
Rotoren 10 gehalten, und ihre freie Oberfläche liegt longitudinal zum zylindrischen Rohrgehäuse 1 offen. Die Lösung wird
zum Auslaß 3 hin bewegt, während ihre freie Oberfläche rasch durch die Wechselwirkung der scheibenförmigen Rotoren 10 erneuert
wird, die an zwei Wellen 7 befestigt sind, sich gegenseitig überlappen und in entgegengesetzter Richtung laufen.
Wie in Fig. 5 allgemein veranschaulicht, wird die Polymerisationslösung
in außerordentlich stabilisierter Weise gehalten und mit einer geeigneten Geschwindigkeit in Richtung der unterbrochenen
Linien und Pfeile durch die Wirkung der Grate 16, die in Pig. 4 gezeigt sind, bewegt. Eine Substanz mit einem
niedrigen Siedepunkt wird in den Reaktor 300 über die Leitungen 307, 308 eingeleitet und durch die Düsen 310, 309 über der
freien Oberfläche der Polymerisationslösung atomisiert und versprühte
Dann wird die niedrig siedende Substanz verdampft und die Wärme der Polymerisationsreaktion und der Rührung, die in
großen Mengen mit fortschreitender Polymerisationsreaktion entwickelt wird, wird sofort aus dem Bereich der PolymerisationslöBung
abgeführt. Die Dämpfe der verdampften niedrig siedenden Materie und des Monomeren, welches ebenfalls verdampft und mitgerissen
wird, werden durch eine Leitung 302 in einen Kondensor 303 geführt, worin sie kondensiert werden, dem Wärmeaustausch
unterliegen und in einem Vorratsbehälter 305 zur Rückführung gesammelt werden. Die zu versprühende niedrig siedende Substanz
ist im Falle der Blockpolymerisation von Styrol Wasser, Methylalkohol oder ein anderes Nichtlösungsmittel. Auch andere Substanzen
mit einem niedrigeren Siedepunkt als die Polymerisationslösung, das Monomere und das Lösungsmittel können unge-
achtet ihres Typs verwendet werden; deshalb kann ein geeignetes Hichtlösungsmittel unter Beachtung der sich einstellenden PoIy-
- 16 209846/1 1 17
merißationstemperatur verwendet werden. Wasser wird wegen
seiner großen latenten Verdampfungswärme und Beines angemes-Benen
Siedepunktes vorzugsweise verwendet. Obwohl bei der Ausgestaltung der Pig. 6 die Spriihflache in zwei Zonen 310,
309 unterteilt ist, gibt es eigentlich keine Beschränkung hinsiohtlich der Unterteilung oder Nichtunterteilung der
Sprühflache. Es ist eine Sache der Wahl, die einfach von den
■Bedingungen zur Festsetzung der Polymerisationstemperatur, zum
Beispiel der Verteilung des gewünschten Polymerisationsgrades
abhängt. Gegebenenfalls kann die niedrig siedende Substanz zum
Beispiel aus einer Leitung 306 abgenommen und aus einer Leitung 311 nachgefüllt werden. Die Verdampfung der so versprühten
niedrig siedenden Substanz ist begleitet von der Verdampfung des monomeren Styrole. Wenn als niedrig siedende Substanz Wasser
gewählt wird, werden die Dämpfe als zwei Phasen in dem Vorratsbehälter
305 geeamnuili. Wenn daher die Kondensate durch Versprühen
nahe dem Einlaß des Heaktors 300 zurückgeführt werden, bleibt die ImpulsStromkennzeichnung der Polymerisationslösung
erhalten und die Polymerisationsreaktion kommt mit einem hohen Grad an Volumeneffizienz zum Abschluß. Alternativ kann' die Monomerphase'
zum Vorpolymerisator 200 zurückkehren. Die oben beschriebene Arbeitsweise kann modifiziert werden, indem man den Gasphasendruok
des Polymerisationereaktors 300 über eine leitung
312 reguliert, so daß die Verdampfungstemperatur, Zusammensetzung usw. der niedrig siedenden Substanz geändert und die Bereiche
der Polymerisationsbedingungen erweitert werden. Die PoIymerisationslösung
im Reaktor 300 fließt bezeichnenderweise als Impulsstrom durch die Verteilerwirkung des Mehrfachwellen-, ·
Mehrfachscheiben-Eührmechanismus und mit einer gleichmäßigen Verweilzeitverteilung; sie wird in geeigneten Mengen zum Entladungsteil
befördert. In den Longitudinalzonen schreitet die Polymerisationsreaktion unter geregelten Temperaturbedingungen
fort, und die Entladung in eine Leitung 401 erfolgt mittels einer vertikalen Schneckenpumpe oder ähnlichem.
Die aus dem Polymerisationsreaktor 300 entladene Polymerisations-
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lösung enthält ein Polymerisat, gewöhnlich mit einem Umsatz von etwa 70 bis 98 Prozent der theoretisch überführbaren Menge
des Monomeren. Vom Standpunkt der Fließfähigkeit der Lösung ist es daher erwünscht, die letzte Polymerisationsreaktionszone
des Reaktors 50O-bei einer Temperatur von mehr als 16O0G
zu halten,. Am Ende wird die Temperatur durch die Fließfähigkeit
der Lösung bestimmt, und ein Temperaturstoß von 16O0O kann angewendet
werden, wo der Polymerisatgehalt gesichert isto
!fach der Polymerisationsreaktion enthält die Lösung niedermolekulare
Materie, die zum großen Teil aus nichtreagiertem Monomeren neben dem Polymerisat besteht* Die flüchtigen niedermolekularen
Substanzen werden in einen Verflüchtiger 400 eingeleitet,
wo sie verflüchtigt und entfernt werden· Der VerflUchtiger
400 ist eine Vorrichtung des Oberflächenerneuerungstyps, welche das Arbeiten einer halbgefüllten Type, im wesentlichen
ähnlich der Ausführungsform der Figo 1, 2 und 4» ermöglicht.
Die Polymerisationslösung, welche die flüchtige niedermolekulare Materie enthält, wird in diesen Kessel über Leitung 401
gefüllt und zeigt das gleiche Verweilzeit-, Erneuerungs- und Transferverhalten wie im Polymerisationsreaktor 300» Der zylindrische
Körper ist mit einem Mantel 4 und rotierenden Wellen 7 auBgerüstet, welche ein Heizmedium zirkulieren und hierdurch
die Polymerisationslösung positiv erwärmen lassen. Die Dämpfe der aus der erneuerungsfähigen freien Oberfläche verdampften
flüchtigen Substanzen werden durch Leitung 402 abgezogen und mittels eines Kondensors 403 wiedergewonnen. Gewöhnlich wird
der Gasphasenteil des Verflüchtigers 400 unter vermindertem Druck durch eine Leitung 408, die mit einem Vorratsbehälter
406 verbunden ist, gehalten. Das Ausmaß des indirekten Wärmeaustausches
zwischen dem Heizmedium in dem Mantel 4 und der Polymerisationslösung im Zylinder 1 ist merklich zu verbessern
durch die Schabwirkung von Rührbügeln 11, die an den scheibenförmigen
Rotoren 10 mit knappen Abstand von oder gerade abschließend
an der Innenwandoberfläche des Zylinders sitzen,
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um den !eil der Lösung nahe der heizenden Oberfläche durch
einen frischen [Ceil Lösung zu ersetzen. In ähnlicher Weise wird das Ausmaß des Wärmeaustausches zwischen dem durch die
rotierenden Wellen 7 zirkulierenden Heizmedium und der PoIymerisatlonslösung
beträchtlich erhöht, weil die gesamte Oberfläche der vielen scheibenförmigen Rotoren 10 eine hohe Gratwirksamkeit
mit einer demgemäß erweiterten Heizoberfläche erreicht«,
Die Energie, welche andernfalls zum Rühren der Polymerisationslösung verbraucht wird, wird in Wärme umgewandelt
und als solche genutzt. In der beschriebenen Weise wird die Polymerisationslösung in dem Yerflüchtiger 400 wirkungsvoll
erhitzt, und es wird ein außerordentlich gleichmäßiges Mischen in der Radialrichtung des Kessels erzielt, Darüberhinaus wird
die freie Oberfläche, die in Längsrichtung offen liegt, erneuert, und die niedrig siedende Materie wird wirksam verdampft
und entfernt» Wie aus der iechnik bekannt ist, erzeugt eine
Polymerisationslösung, die unter vermindertem Druck gehalten wird, oft Blasen der flüchtigen Materie, wie der darin enthaltenen
Monomeren, und gewöhnlioh sind die Blaeen in der hochviskosen Lösung kaum entfernbar. Erfindungsgemäß wird im Gegensatz
hierzu kein spezieller Entschäumungsmechanismus erforderlich,
weil die Entschäumung stattfindet, wenn die erneuerungsfähige freie Oberfläche wiederholt durch die Y/irkung der beiden
Reihen von scheibenförmigen Rotoren 10, die in entgegengesetzter Richtung laufen, geschnitten und gebrochen wird. Die Lösung
wird somit wirksam erhitzt, während die impulsartig zum Ausgang hin überführt wird. Die Polymerisationslösung (oder das
Polymerisat in einem geschmolzenen Zustand), welche von flüchtiger Materie durch Verdampfung befreit wurde, wird mittels einer
Schneckenpumpe oder ähnlichem entladen. Die Tatsache, daß das gereinigte Polymerisat im geschmolzenen Zustand die letzte
mögliche flüchtige Materie enthält, ist für die physikalischen Eigenschaften des Polymerisats erwünecht und auch vom Standpunkt
der menschlichen Gesundheit auf bestimmten Anwendungsgebieten des Produktes, Erfindungsgemäß ist es möglich, den Ge-
- 19 209846/1117
halt an flüchtigen Stoffen auf weniger als o,ol Prozent zu begrenzen,
vorausgesetzt, daß angemessene Betriebsbedingungen gewählt werden. Das gereinigte Polsmerisat 501, welches im geschmolzenen Zustand aus dem Verflüehiiger 400 entladen wird,
wird gegebenenfalls in Form von Bändern unter erhöhtem Druck extrudiert, in einem Kühlbad 500 abgekühlt und durch einen
Granulatschneider 600 in Schnitzel 700 des Polymerisats geschnitten»
Die kontinuierliche Blockpolymeriaation. (thermische Polymerisation)
von Styrol wurde in einem System, wie in Mg* 6 gezeigt, durchgeführt. Durch eine Betriebsführung des Yorpolymerisatore
200, der mit einem Rührer ausgerüstet war, mit angemessener Verweilzeit und bei einer Reaktionstemperatur im
Bereich von 80° bis 1500O wurden 15 bis 50 Prozent des Styrol-Honomeren
in ein Polymerisat überführt. Der Polymerisationsreaktor 200 hatte Scheiben 10, wie sie in den 3?ige 1 und 2 gezeigt
sind, welche im Durchmesser 200 mm maßen, und in Abständen von 50 mm (auf jeder Welle) angeordnet waren. Die scheibenförmigen
Rotoren 10 hatten denselben Aufbau, wie die aus Pig. 4» welche frei von Rührbügeln 11 waren, Sie wurden mit einer
Geschwindigkeit von 8 bis 40 üpm angetrieben» Um die Wärme der
Reaktion und Rührung abzustrahlen, wurde von gelöster luft befreites
Wasser als niedrig siedende Substanz verwendete Die Sprühzone im Reaktor war in zwei Zonen unterteilt, so daß j)ede
unabhängig von der anderen besprüht werden konnte» Die Temperatur der Polymerisationslösung im Inneren wurde an Punkten
gemessen, welche in einem Abstand von 300 mm in Längsrichtung des Kessels lagen, und die niedrig siedende Materie wurde kontinuierlich
oder in Abständen zugeführt und mittels automatischer Vorrichtungen versprüht, um die gewünschten Tempera ten .
aufrecht halten zu können» In diesem Beispiel wurde die Temperatur der Sprühzone nahe des Einlasses innerhalb des Bereichs
- 20 209846/1 1 1 7
von 120° bis 16O0G und die Temperatur der Zone nahe des Auslasses
innerhalb des Bereichs von 140° bis 1900O mit einer
örtlichen Regelabweichung von £ 3 0 gehalten (ausgenommen
die Übergangsbereiche an beiden Enden der Sprühzonen). Der für den Gasphasenteil des Reaktors 200 geforderte Arbeitsdruck war zum Beispiel, wenn die Polymerisationstemperatur
auf 1600C eingestellt war, geringer als 2 kg/cm G während
des Verfahrens. Dies ist eine Bedingung, unter welcher Y/asser nicht als getrennte flüssige Phase in der Reaktionszone existieren
kann, wenn der Styroldampfdruck der Polymerisationslösung und der Dampfdruck von ϊ/asser in Rechnung gestellt werden»
Das bedeutet, daß das versprühte Y/asser fast spontan verdampft. Die experimentelle Llaterialzuf Uhrgeschwindigkeit der
Polyraerisationslösimg in den Reaktor 200 lag im Bereich von
8 bis 45 kg/Std. Die mittels der vertikalen Extruderartigen
Schneckenpumpe entladene Polynerisationslösung war in eine Losung überführt worden, welche 65 bis 96 Proaent Polymerisat
enthielt. Die Losung wurde sofort und kontinuierlich dem Verflüchtiger 400 zugeführt, der mit Scheiben, 15o mm im Durchmesser,
die in Abständen von 50 mm angeordnet waren, ausgerüstet
waro Der Kessel war ähnlich dem in den Pig» 1 und 2 gezeigten,
und jede Scheibe hatte zwei Schlitze und Grate 16, wie in Fig. 4 gezeigt. Der Arbeitsdruck für die Gasphasenregion
wurde zwischen 3 und 70 Torr eingestellt. Die Scheibenge schwindigkeit wurde zwischen 8 und 64 Upm eingestellt» Am
Auslaß des Kessels hatte das gereinigte Polymerisat im geschmolzenen Zustand eine iemperatur von 190° bis 2550O, und der Geiialt
an flüchtigen Stoffen des Polymerisats war auf 1,0 bis 0,01 Prozent he rabgedrückt worden,. Das Polymerisat wurde in geschmolzenem
Zustand kontinuierlich in Form eines Strangs mittels
der Schneckenpumpe entladen, welche auch als Extruder diente, Der Strang wurde mittels eines Kühlbades abgekühlt und dann gestückelte
Dieses Polymerisatprodukt war in verüchiedenen "Eigenschaften, wie de;a Restmonomsrengehalt, der Zugfestigkeit,
dem Elastizitätsmodul, dem Erweichungspunkt und der Lichtdurch-
209846/1 117
lässigkeit den herköiamlich hergestellten Produkten überlegene
Die Betriebsbedingungen, die angewendet wurden, und das durch
ein Beispiel erhaltene Polymerisat waren, wie nachfolgend in der Tabelle angegeben:
üittlere Yerweilzeit ae (Stdo)
Arbeit steraOeratur (0G)
Arbeitsdruck Reaktionsgrad
Bestmonomere (G-ew.-fo)
Grenaviskosität
Einleitende Polymerisation Verfluoh-Polymerisation tigung
2,0
136,4
44,0
0,932
3,0
140,3
92,7
0,930
0,5
219,0
1,46 kg/cm G- 4,3 Torr
0,069
0,915
Fließgeschwindigkeit zur kontinuierlichen Monomerenzufuhr
=20,0 Liter/Stdo
2E3E Q
gemessen im Lösungsmittel Toluol bei 30 Ce
Wenn auch die vorliegende Erfindung hier in Bezug auf spezielle
Ausführungsformen und ein Beispiel beschrieben wurde, a.o. versteht
es sich natürlich, daß die Erfindung nicht hierauf beschränkt sein soll, sondern vielmehr zahlreiche Modifikationen
und Abänderungen in den Anordnungen möglich eind, ohne vom G-eist
der Erfindung anzuweichen.
- Patentaneptoüche -
209846/1117
Claims (1)
- DIPL. ING. WALTER MEISSNER O£ DIPL. ING. HERBERT TISCHERDIPL. ING. PETER E. MEISSNER monchenDIPL. ING. H.-JOACHIM PRESTING BERLIN1 BERLIN 38 (GRUNEWALD), dei? *· AP,?. 197?HERBERT8TRA88E 22Patentansprüche:Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten aus polymerisierbaren organischen Verbindungen, welches in der Ausführung einer Polymerisationsreaktion in einem zylindrischen Rohrgehäuse "besteht, das mit einer Vielzahl parallel rotierender Wellen ausgestattet ist, wobei jede Welle eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten RUhrscheiben trägt, diese Wellen mit gleicher Geschwindigkeit in entgegengesetzten Richtungen zueinander rotiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisationsreaktion unter Temperaturbedingungen durchgeführt wird, welche durch zerstäubende geregelte Mengen eines Nichtlösungsmittels mit einem Siedepunkt unter jenem der Polymerisationslöaung, des Monomeren und des Lösungsmittels geregelt wird, das bei der Temperatur der in das zylindrische Hohrgehäuse eingegebenen Polymerisationslösung über der freien Oberfläche der enthaltenen Polymerisationslösung in einer Vielzahl von axial unterteilten Abschnitten des Rohr gehäuseB verdampft, das NichtlöBungsmittel verdampfen gelaasen und dann das verdampfte Nichtlösungsmittel aus dem zylindrischen Hohrgehäuse entnommen wird.Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten aua polymerisierbaren organischen Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat in «in zylindriech.es Rohrgehäuse eingeleitet wird, worin eine Vielzahl rotierender Wellen, deren jede eine Vielzahl von Rtihrscheiben träg^ parallel angeordnet und mit gleioher Geechwindigkeit, jedoch in-- 21 -2098*8/1117entgegengesetzter Richtung angetrieben wird, und man die Losung erhitzt, während das zylindrische Rohrgehäuse vorzugsweise unter verminderten Druck'gehalten wird, so daß sich flüchtige Liaterie aus der Oberfläche der Polymerisations-Ib" sung verflüchtigt οBAD ORKSIMAi209846/1117
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Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3927983A (en) * | 1973-09-19 | 1975-12-23 | Monsanto Co | Continuous staged isobaric stirred polymerization apparatus |
US4370302A (en) * | 1980-01-04 | 1983-01-25 | Teijin Limited | Machine for solid phase polymerization |
IT1186731B (it) * | 1985-06-05 | 1987-12-16 | Enichem Elastomers | Reattore per polimerizzazione in sistemi concentrati |
US4885207A (en) * | 1987-07-13 | 1989-12-05 | Uop | Biocompatible protein or ligand immobilization system |
JP2735596B2 (ja) * | 1989-01-20 | 1998-04-02 | 出光石油化学株式会社 | スチレン系重合体の製造方法 |
DE59505196D1 (de) * | 1994-12-30 | 1999-04-08 | Fischer Karl Ind Gmbh | Reaktorvorrichtung für fliessfähige und höherviskose Medien |
US5484862A (en) * | 1995-03-10 | 1996-01-16 | The Dow Chemical Company | Liquid phase powder bed syndiotactic vinylaromatic polymerization |
CN112844273A (zh) * | 2019-11-12 | 2021-05-28 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种制备聚异丁烯马来酸酐的装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1074264B (de) * | 1952-11-26 | 1960-01-28 | ||
FR1416469A (fr) * | 1963-09-20 | 1965-11-05 | Werner & Pfleiderer | Procédé et dispositif pour la fabrication de polymères à partir de composés polymérisables à insaturation éthylénique |
-
1971
- 1971-04-24 JP JP46026461A patent/JPS5222973B1/ja active Pending
-
1972
- 1972-04-12 US US00243195A patent/US3840509A/en not_active Expired - Lifetime
- 1972-04-21 CA CA140,235A patent/CA989099A/en not_active Expired
- 1972-04-21 IT IT89611/72A patent/IT960348B/it active
- 1972-04-24 FR FR7214472A patent/FR2134448B1/fr not_active Expired
- 1972-04-24 DE DE2220582A patent/DE2220582C3/de not_active Expired
- 1972-04-24 GB GB1887672A patent/GB1369933A/en not_active Expired
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1074264B (de) * | 1952-11-26 | 1960-01-28 | ||
FR1416469A (fr) * | 1963-09-20 | 1965-11-05 | Werner & Pfleiderer | Procédé et dispositif pour la fabrication de polymères à partir de composés polymérisables à insaturation éthylénique |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA989099A (en) | 1976-05-11 |
JPS5222973B1 (de) | 1977-06-21 |
DE2220582C3 (de) | 1981-04-09 |
DE2220582B2 (de) | 1980-07-24 |
US3840509A (en) | 1974-10-08 |
IT960348B (it) | 1973-11-20 |
FR2134448B1 (de) | 1974-12-20 |
FR2134448A1 (de) | 1972-12-08 |
GB1369933A (en) | 1974-10-09 |
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