CN103282114A - 用于连续聚合反应的反应器和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于连续聚合反应的反应器（10）以及一种方法，该反应器（10）具有一个大体上管状的反应器外壳（16）。该反应器外壳（16）具有一个驱动装置（38），该驱动装置在流动方向（22）上沿着几何中央轴线（12）延伸，并且被配置为作为一个中央轴。在该反应器外壳（16）内提供了一个可转动地安排的刮削器或刮擦器（36），该刮削器或刮擦器（36）使至少一个刮削器叶片或刮擦器叶片（42）沿着该反应器外壳（16）的一个内部侧面（44）延伸。该刮削器或刮擦器（36）的旋转运动导致该反应器外壳（16）内的流的径向混合，其中这种流是重力作用占据了主导，并且由于这些刮削器或刮擦器的造型，任选地使拴塞流、环流或回流可能存在于该反应器（10）之内或者还有通过一种额外的外部泵循环系统（23）。这允许对反应器外壳（16）的轴向方向上的反应条件进行预测并且沿着该反应器外壳对适当的反应条件单独地进行设置和控制，使得可以特别地设定一种希望的分子量分布。

Description

用于连续聚合反应的反应器和方法
本发明涉及一种反应器，尤其是一种管式反应器，其在用于连续地制备聚合物（特别是合成橡胶）的方法中的用途，并且还有上述方法本身。
US 4,282,925披露了一种热交换器，该热交换器具有一种基本上管状外壳，该管状外壳具有一个竖直的中央轴。该热交换器具有一个刮削器，该刮削器在刮削器叶片的帮助下在该外壳的内侧延伸。
这样一种热交换器的一个缺点是难以用作管式反应器进行连续聚合反应，因为仅在很大的难度下才可以监测并且影响反应条件。具体地说，不可能容易地设置希望的分子量分布。
US 3,820,960披露了一种聚合反应器，该反应器具有一个基本上管状的外壳，该外壳带有一个搅拌鼓，该搅拌鼓在该反应器外壳内旋转并且其表面装备有桨叶以促进反应物的混合，并且该反应器装备有一个内部伽马辐射源。
上述反应器的一个缺点是以下的事实：提取的产物只能是不完全的或不均一的，特别是在粘弹性材料的情况下，例如具体地合成橡胶。
本发明的一个目的是提供一种反应器以及还有用于连续聚合反应的一种方法，通过它们可以更容易地改变该聚合反应的反应条件并且特别是可以更容易地设置希望的分子量分布，具体地是通过控制停留时间。
这个目的是根据本发明通过用于连续制备聚合物（具体地是合成橡胶）的一种反应器来实现的，该反应器包括至少一个基本上管状的反应器外壳，该外壳具有至少
●一个驱动装置，该驱动装置被连接到至少一个刮削器或刮擦器上，该刮削器或刮擦器被安排为在该反应器外壳内是可转动的，其中该刮削器或刮擦器使至少一个刮削器叶片或刮擦器叶片沿着该反应器外壳的一个内部侧面延伸
●至少一个入口
●至少一个出口。
本发明进一步涉及一种使用上述的反应器用于制备聚合物，具体地是合成橡胶的方法，以下的构型中对该反应器进行描述。
本发明的用于连续聚合反应的反应器（具体地该反应器可以用于通过聚合反应来制备合成橡胶）包括至少一个具有一个驱动装置的基本上管状的反应器外壳，该驱动装置被连接到至少一个刮削器或刮擦器上，该刮削器或刮擦器被安排为在该反应器外壳内是可转动的，其中该刮削器或刮擦器使至少一个刮削器叶片或刮擦器叶片沿着该反应器外壳的内侧延伸。
另外应当注意的是，在本发明的背景下，术语“刮削器”或“刮擦器”还包括在操作中假定与该反应器外壳的内侧精确地成90°角的那些元件，并且因此技术上是刮削和刮擦二者。
该刮削器叶片或刮擦器叶片距该反应器外壳的内侧的距离为例如基于该反应器外壳的径向直径的0或大于0至5%，优选0或大于0至2%，更优选0或大于0至1%，并且具体地优选0.01%至1%。在一个实施例中，其中该刮削器叶片或刮擦器叶片距该反应器外壳内侧的距离为0%，即，存在着刮削器叶片或刮擦器叶片与该反应器外壳的内侧之间的接触，该反应器外壳的内侧被完全刮擦，并且因此确保了从该反应介质通过该反应器外壳至冷却介质的良好的热传递，因为可以有效地避免聚合物沉积物（也称为凝胶）的形成。并且在从该刮削器叶片或刮擦器叶片距该反应器外壳的内侧的上述距离的情况下，在一个替代实施例中，保留了良好的热传递。这个实施例的优点是以下事实，即：由于循环运动，更低的机械力作用在这些刮削器或刮擦器上，这延长了它们的寿命。
该驱动装置可以（例如）被配置为一个轴，该轴可以（例如）被配置为基本上沿着几何中央轴线延伸的一个中央轴或配置为一个偏心轴。为了本发明的目的，一个偏心轴是（例如）一个轴，该轴具有被安装为围绕该反应器的几何中央轴线可转动的一个罩或具有一个适当的杆组件，其中该罩或该杆组件具有至少一个刮削器，该刮削器被安排为在该反应器外壳内是可转动的，并且这里至少部分地，优选地至少大部分地不存在沿着该几何中央轴线延伸的中央轴。
如果适当的话，这些轴自身是可冷却的或具有允许起始材料通过该轴引入该反应器外壳的内部空间的装置。
为了促进热传递以及径向和轴向的混合，该反应器外壳的内侧可能具有至少一个，优选2至16个，并且特别优选2至8个定子，这些定子作为挡板起作用并且防止了该反应器内含物的转动。
该反应器具有至少一个出口。
在一个优选的实施例中，将该出口配置成使得该出口孔被安排为基本上与该驱动装置，尤其是中央轴，的外周方向相切。在操作中，在那种情况下，应该将该外周方向选择成使得该出口孔是在该外周方向的相反方向，以便该轴以及该刮削器和刮擦器的圆周运动传送含有该产物（具体地合成橡胶）的反应介质进入该出口孔中。
优选地，“基本上切向的”指该出口孔在该反应器外壳内的截面平面与该反应器外壳的几何中央轴线形成一个不大于45°、优选不大于30°、更优选在0与20°之间的角γ，并且与该半径，即，在该几何中央轴线与该基本上管状的反应器外壳之间的最短的连接线，形成一个不大于45°、优选不大于30°、更优选在0与20°之间的角δ。
根据在聚合反应中所使用的反应物、所形成的凝胶的粘度和形貌，在那种情况下将该出口安装在径向上相对靠近该几何中央轴线或靠近该反应器外壳的内侧。通过几个测试可以容易确定或推测最佳的径向安装点。尤其在使用中央轴的情况下和生产合成橡胶的情况下，优选的是将该出口安装成使得该出口孔的几何中心在径向上比该反应器外壳的内侧更靠近于该中央轴的外部边界。
如上面概述的配置的出口的具体益处是以下事实：还有可能的是由于惯性作用在没有凝胶颗粒的积聚或尺寸分级的情况下传送出多种高-粘度介质，这些介质从该反应器内部出来易于可靠地形成凝胶，这在最坏的情况下能够导致该连续聚合反应过程随着时间推移停止。
该至少一个出口优选安装在流动方向上靠近该反应器的后部端板，优选在流动方向上基于该反应器的这两个端板之间的距离的最后的5%之内。
该反应器还可以具有多个出口，例如2或3个，在这种情况下，上述的实施例优选完全地类似地适用于多个出口。
在一个另一个实施例中，该反应器具有：
●一条中央轴线，该中央轴线至少大部分地沿着该几何中央轴线延伸并且优选地是可冷却的
或，但是优选地，以及，
●多个定子，这些定子被配置成使得它们具有距该中央轴的、基于该反应器外壳的径向直径的例如0或大于0至5%、优选0或大于0至2%、更优选0或大于0至1%、并且特别地优选0.01%至1%的距离。
在本发明的背景下，定子应理解为是指连接到该反应器外壳的内侧上的固定的、不能动的内部构件，例如金属片或板，这些金属片或板具有（例如）相对于该几何中央轴线的0至90°、优选0至60°、更优选0至50°的角。
当在本发明的背景下提到具有一个特定值的角时，除非给出一个不同的定义，这总是包括在两个方向上的角；上述的相对于该几何中央轴线为90°的角因此包括180°（-90°至+90°）的一个角范围。
类似于这些刮削器和刮擦器，或这些刮削器叶片和刮擦器叶片，这些定子可以被配置成使得它们刮削或刮擦该中央轴。于是，该定子距该轴的距离为基于该反应器外壳的径向直径的例如0或大于0至2%、优选0或大于0至1%。
在一个另外一个实施例中，该反应器，尤其是一种管式反应器，被不直立地而是基本上水平地安排，即，与该反应器外壳的几何中央轴线是基本上水平的。以此方式，可以避免与流动方向相同以及相反的重力诱导的流动。然而原则上可以设想任何倾斜以及对齐。基本上水平的几何中央轴线被理解为是指一个轴线，该轴线偏离该水平方向最大10°，优选小于5°。这同样类似地适用于术语“基本上竖直的”。
根据本发明，有可能避免或至少显著地降低在流动方向上不同的流动速度。具体地说，在一些实施例中，可以避免环流（loop flow）。这使得通过将该液流在反应器外壳内的停留时间以及反应动力学考虑在内有可能对沿着该反应器外壳在流动方向上的局部反应条件进行预测。因此还有可能（例如）预先计算出沿着反应器外壳可能的局部起始材料浓度、产物浓度、以及还有释放出的反应热。由于这种沿着流动路径不同反应情况的更精确的知识，有可能采取局部不同措施来影响该聚合反应。例如，有可能鉴别出该反应器外壳的一个亚区，在该压区中预期了一个特别高的反应速度，该反应速度可以导致相应高的热量释放（放热反应）或相应高的热量需求（吸热反应）。具体地说在这个区域中，可以通过热交换器在该反应器外壳内的流与传热介质之间建立起适当高的热传递，从而能够保持最佳反应温度。同时有可能避免多个区域中过高的热传递，在这些区域中在该流中仅小的温度改变（如果有的话）是期望的。以此方式，能够在特定相关点处以能量有效的方式来影响这些反应条件，从而特别地实现一个所希望的温度轮廓（profile）以及因此该聚合反应产物的一个适当的分子量分布。可以更容易地控制并且影响该聚合反应的反应条件并且就位置、宽度以及形状而言更容易地建立所希望的分子量分布。
可替代地，另外还有可能的是通过轴向刮削器或刮擦器和/或定子随着回混而产生拴塞流（plug flow）或循环流。由于这些刮削器或刮擦器和/或定子的倾斜或配置，有可能在反应器的内侧和/或轴表面上产生多个受控的轴向速度。为了这个目的，将这些刮削器或刮擦器和/或定子以一种对本领域的普通技术人员而言本身已知的、适当的方式成形或对齐。例如，定子相对于该反应器外壳的几何中央轴线的一个轻微调整就导致产生轴向速度。在这个实施例中，这些刮削器或刮擦器和/或定子相对于该几何中央轴线的调整角度是（例如）5°至60°，优选10°至50°。
在一个实施例中，其中该反应器包括多个刮削器或刮擦器以及定子，这些刮削器或刮擦器呈现相对于这些定子的0至180°，优选30°至150°或70°至110°的角并且关于相对于所述的刮削器或刮擦器以及这些定子的几何中央轴线的调整的对应角度。在一个任选地替代或另一个实施例中，该反应器被设计为带有一个外部的泵循环系统以增加其轴向速度，将该泵循环系统通过一个循环出口和一个循环进口而连接到该反应器外壳上，并且该泵循环系统具有一个传送单元。
用于传送该反应介质的传送单元是，例如，一个泵。具体的功率输入是，例如，P/V=1至1000W/L。该泵循环系统优选是可冷却的。
在一个另一个实施例中，该传送单元同时具有多个分散元件以能够粉碎在循环中存在于由泵送的反应介质中的凝胶颗粒。在这样的一个实施例中，该传送单元，例如一个离心泵，具有至少一排，优选至少两排转子齿，以及至少一排，优选至少两排定子齿，这些转子齿和定子齿具有不同的、优选减少的空隙尺寸。此外，该传送单元在该循环出口处直接具有，例如，一个轴向抽吸停止件。
以此方式，有可能的是在本发明的制备聚合物的过程中将通过可聚合单体的聚合反应获得的固体或凝胶粉碎为小于1mm的粒径，更优选小于0.1mm的粒径。
在一个另外一个实施例中，该至少一个出口同样地配置为具有多个分散元件，在这种情况下，上述关于这些分散元件的实施例也以同样的方式适用于这些分散元件。
此外，根据本发明通过刮削器或刮擦器避免了在反应器外壳的内部侧面上形成沉积物，例如结垢、结块的材料、聚合物凝胶或类似物，它们以不受控的方式影响着通过该反应器外壳的热传递。此外，在圆周方向上该刮削器的旋转运动以及该刮削器叶片的运动导致了在径向方向上额外的混合。固定在该反应器外壳的内侧上的任何定子通过它们与这些刮削器或刮片相互作用时的再分散作用而促进避免了沉积物。因此，对于沿着该反应器外壳的中央轴线的每个单独的区段而言可以得到基本上均相反应条件。同时，防止了在该反应器外壳的内部侧面上形成多个流动边界层，并且由于在径向方向上的流动的结果而显著地改善了热传递。该刮削器的旋转运动造成了在该反应器外壳内的一个流的径向混合，这是重力作用占据了主导并且任选地在该管式反应器中允许拴塞流或环流，直至并且包括完全回混的流动。这允许对在反应器外壳的轴向方向上的反应条件进行预测并且沿着该反应器外壳对单独地适当的反应条件进行设置并且控制，这样使得特别地可以设定一个所希望的分子量分布。在建立环流的情况下，产生的另外一个优点是由于因环流而发生的稀释作用，可以在聚合反应的过程中在反应物的进入位点处，如尤其是催化剂的进入位点处，避免热点。
该反应器外壳特别优选地连接到用于将起始材料输送到该反应器外壳之中和/或用于将产物输送到该反应器外壳之外的一个输送装置上，其中该输送装置的通过量能够以这样一种方式来设置，即，在该反应器外壳内基本上建立起拴塞流。该拴塞流避免了在与流动方向相反方向上的回混。可以通过该输送装置抽吸和/或顶推该流沿着该反应器外壳的几何中央轴线通过该反应器外壳来建立拴塞流。由于防止在该反应器外壳的内部侧面上形成边界层的刮削器，因此相对低的流动速度足以实现拴塞流。其结果是，在该管式反应器中可以实现相对高的流停留时间，而不破坏该流的塞状轮廓（profile）。
为了本发明的目的，起始材料是进入该管式反应器的材料，而产物是离开该管式反应器的材料。起始材料的实例是用于制备合成橡胶的单体或单体混合物、该聚合反应可能要求的催化剂、以及还有溶剂和任选地添加剂。
该反应器具有至少一个入口。
这些起始材料可以通过一个共同的入口或通过多个不同的入口（特别地是在不同的轴向或切向位置上）而引入该管式反应器的反应器外壳之中。
在一个优选的实施例中，本发明的反应器具有至少两个入口，在流动方向上的第一入口被安排在到轴向上的一个另外的入口的距离为至少5%，优选10%至45%，并且更优选10%至40%的基于在该反应器外壳内从在流动方向上的第一入口到在流动方向上的第一出口的轴向路径长度。
在一个另一个实施例中，该第一入口和该另外一个入口在外周方向上额外偏移至少60°，优选至少90°并且最优选180°。当将该第一入口安排在该端板的一个非中心的位置中时，这也是妥当的。
当实施该方法时，于是优选的是，例如，通过该第一入口给该反应器供给催化剂或催化剂和溶剂的一种混合物，并且通过该第二入口供给这种或这些单体或这种或这些单体和溶剂的一种混合物。相反的顺序也有可能，但不是优选的。
通过在轴向方向上并且任选地另外在径向方向上彼此分开的多个入口进行添加具有以下作用，即，该催化剂在该反应介质中在流动方向上的上游进行混合避免了当供应单体时催化剂的高局部浓度，并且因此避免了大规模的凝胶形成。
本发明还包括其中该反应器具有两个入口的实施例。优选地，关于该第一入口和该至少一个另外的入口的轴向对齐，上述的这些要求也完全类似地适用于这种情况。
当两个以上的入口存在时，它们优选在外周方向上尽可能远地彼此额外偏移，在三个入口的情况中，优选偏移100°，优选120°。
刮削器或刮擦器的旋转速度和形状优选地被设置为使得任选地在该反应器外壳的一个轴向亚区域内可以通过该刮削器叶片赋予该反应器外壳内的一个流仅一个在该径向方向上和/或在该圆周方向上的速度分量。例如，在该刮削器叶片或刮擦器叶片移动通过其中的整个区域中可以通过该刮削器叶片或刮擦器叶片赋予该反应器外壳中的一个流仅一个在该径向方向上和/或在该圆周方向上的速度分量。为此目的，使该刮削器叶片或刮擦器叶片基本上垂直于它在圆周方向上的运动来对齐，使得该刮削器或刮擦器的功率输入不赋予与该管式反应器的流动方向相同或相反的任何额外的速度分量。该刮削器叶片或刮擦器叶片可以基本上平行于该反应器外壳的几何中央轴线来对齐。同时，该刮削器或刮擦器的旋转速度被设置为使得沿着流动方向可能引起显著的流动分量的过度的湍流得以避免。这导致了在流动方向上反应条件的一个可计算的轮廓，并且在连续流动通过该反应器过程中该轮廓相对于该反应器外壳保持恒定。当该反应器具有多个定子时，在这个实施例中这些定子类似地基本上平行于该反应器外壳的几何中央轴线来对齐，从而避免了轴向速度分量。
在一个另外的实施例中，在该刮削器叶片或刮擦器叶片移动通过其中的整个区域中可以通过该刮削器叶片或刮擦器叶片赋予该反应器外壳中的一个流在一个在径向方向上和/或在圆周方向上亦或在轴向方向上的速度分量。在那种情况下该刮削器叶片或刮擦器叶片可能相对于该反应器外壳的几何中央轴线而倾斜，在这种情况下，形成了相对于该几何中央轴线的一个大于0至60°，优选5°至60°，特别优选10°至50°的角度。
当该反应器具有多个定子时，在这个实施例中这些定子基本上平行于该反应器外壳的几何中央轴线而对齐或类似地具有一个斜度，这允许这些轴向速度分量得以放大。
在一个优选实施例中，至少两个，优选至少三个或至少四个用于设置该反应器外壳内提供的流的温度的热交换器被安排在该反应器外壳的轴向方向上，其中这些热交换器彼此分开，其方式为对每个热交换器可以设置一个不同温度。可以通过对应的热交换器从该反应器外壳外部影响和设置该反应器外壳内的流的温度。依赖于该反应器外壳内反应条件的预期轮廓，可以为每个热交换器单独地选择适当的温度以便例如通过将所预期的反应热考虑在内而在该反应器外壳内提供恒定温度。
在具有不同壁温的多个区域的边缘处，有可能优选使用刮削器或刮擦器，这些刮削器或刮擦器特别地赋予径向或切向速度分量，这样使得可以额外地混合不同加热的反应区。还有可能将这些热交换器串联从而从一个热交换器至另一个热交换器进料整个流或该流的一部分。具体地，另一个热交换器可以具有用于引入一种热传递介质的一个另外的入口，该热传递介质具有与被引入到该第一热交换器中的流不同的温度。虽然，在该反应器外壳内沿着该流动路径反应条件动态地改变，以此方式可以将该反应器外壳内的温度基本上保持恒定。这使得有可能实现具有较低分散的预期的分子量分布。例如，在制备合成橡胶中（它典型地是在从-100℃至-30℃下进行的），可以在上述温度下随着选定压力的变化通过蒸发乙烯或可蒸发的其他液体在上述范围内设置每个希望的温度。可替代地，可以使用在不同温度下的液体冷却剂。
在一个另一个实施例中，该冷却剂以单相形式使用，即，没有蒸发。
这导致了在冷却剂入口和出口之间温度的升高。这种变体的优点是在商业可获得的泵的帮助下通过提供非-沸腾流体相应的传送量在该冷却剂侧面上是更恒定的并且是更可限定的热交换。在这里使用的这些冷却剂也是乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁烷、异丁烷、上述冷却剂的混合物，以及本领域的普通技术人员已知的另外的热传递流体。在一个另外的实施例中，该管式反应器可以具有两个或更多个反应空间，在每种情况下这些反应空间通过一个中间板分开但通过多个开口连通，其中在这种情况下在该反应器外壳的轴向方向上每个反应空间配备至少一个热交换器，优选地至少两个热交换器以便在每个反应空间内设置一个温度。
如果该反应器，尤其是管式反应器，水平地对齐，对于蒸发的液体例如乙烯而言额外地形成一个较窄的沸腾层（由于发生流体静力学压力），这样使得对于该热交换器而言可以实现甚至更高的传热效率。
该反应器外壳可以由本领域普通技术人员已知的所有材料制成，这些材料在反应条件下具有或保持足够的强度和耐腐蚀性（例如商品化的钢）。在低温应用的情况下（例如在从-100℃至-30℃下），例如奥氏体钢是适当的。
该反应器外壳优选地是由不锈钢1.4571或类似的在化学工业中常规的耐受性钢制成。
与反应介质相接触的该反应器外壳的内部侧面优选地由具有降低比例的Ti的不锈钢1.4404构成（为了该内部表面的更好的抛光特性）。
该热交换器优选地具有围绕该反应器外壳的一部分的一个外壁并且具体地是一个螺旋式分隔壁被安排在该外壁和该反应器外壳之间以形成一个螺旋式热交换器通道。结构上易于实施的一个量度使得对于传热介质而言有可能在沿着该反应器外壳的一个螺旋路径中流动并且因此与该反应器外壳内的流交换热量持续相当长的时间。这允许一个特别大的热流，该热流可以在该反应器外壳内的流与该传热介质之间进行交换。这样一种具有螺旋式热交换器通道的热交换器构型对于当吸收和/或放出热量时不经历相变（例如蒸发和/或冷凝）的单相传热介质而言是特别有利的。特别地，在吸收和/或放出热量时经历相变（热流蒸发和/或冷凝）的传热介质的情况下，该隔壁被省去这样使得由于该相变在该热交换器中可能发生非常高的湍流度。同时，通过该反应器外壳自身形成了该热交换器的内部边界。以此方式避免了对该反应器外壳内的流与该热交换器之间的热流额外的耐受性。例如可以将该传热介质在逆流方向上或者在流动方向上（例如，当在聚合反应的开始处（即上游）高冷却功率是必需的时）传送到该反应器外壳内的流中。
该管式反应器外壳的内部面积A与该管式反应器外壳的体积V之比特别优选地是使得：0.1m2/m3≤A/V≤100m2/m3、优选1m2/m3≤A/V≤50m2/m3、特别优选5m2/m3≤A/V≤30m2/m3、非常具体地优选10m2/m3≤A/V≤30m2/m3。由于防止该反应器外壳的内部侧面上形成边界层的刮削器，有可能提供一种较细的管式反应器，基于所包围的体积它的反应器外壳具有相对大的内部面积，尤其是当该轴类似地设计成是可冷却的并且是通过定子来自身刮削或刮擦时。由于该管式反应器外壳的较大的内部面积A，可将一个对应的高的传热功率的装置（high heattransfer power）安装在该反应器外壳的外侧上。同时，可以更容易地实现径向方向上基本均匀的温度分布。同时，该管式反应器可以耐受更大的内压，而不需要选择过高的壁厚度。这使得还有可能在更大的压力范围上设置和控制反应参数。
在一个优选的实施例中，该刮削器或刮擦器具有至少两个优选从2个至8个子刮削器或子刮擦器，这些子刮削器或子刮擦器在轴向方向上例如通过支撑装置（这些支撑装置对于本领域普通技术人员而言是充分已知的，例如通过支撑在该反应器外壳上的一个多脚架，例如一个三脚架）以铰接的方式彼此相连接。以此方式可以将刮削器或刮擦器分成多个小部分，由于它们以其连接的这种铰接方式这些小部分更易于遵循该管式反应器外壳的形状轮廓。具体地说，有可能遵循反应器外壳的变形，特别是由于热膨胀作用的弯曲，而没有刮削器叶片则变成相对于该反应器外壳的内部侧面而倾斜。例如，可以在三个点处支撑在该反应器外壳的内部侧面上的三脚架的三个腿可以使得有可能确保对应的子刮削器在中心被安排在两个三脚架之间。该三脚架可以处于静止或可以至少部分地与该刮削器或刮擦器一起旋转。如果该反应器外壳由于热膨胀作用弯曲，则对应的子刮削器或子刮擦器自动地配合这种新的形状轮廓。甚至当反应器外壳由于热膨胀作用稍微弯曲时，拴塞流不会被该刮削器显著地破坏。
该一个或多个刮削器或一个或多个刮擦器可以通过该驱动装置来进行驱动，其中通过机械耦合或磁耦合能够带来力的传递。
当多个轴用于机械力传递时，优选地通过安排在该轴与该反应器外壳之间的双动滑动环密封件将这些轴密封，其中特别地该滑动环密封件包含一种隔离介质，该介质在聚合反应条件下是惰性的。该滑动环密封件可以包围一个环状室空间，该环状室空间可以在它的两个滑动表面之间填充有阻挡液体。该阻挡液体（该阻挡液体特别优选是出于超大气压下）可以润滑该滑动环配对的两个部件。这避免了起始材料和/或产物沉积到这些滑动表面上，这可能引起泄漏。在制备合成橡胶中，可以避免水份，例如来自环境空气的大气的湿气侵入到该反应器外壳的内部。以此方式避免了由于水分侵入造成的该反应器外壳内聚合反应的减慢以及与此相关的任何催化剂失活。就阻挡介质而言，有可能使用例如也用于该聚合反应中的一种溶剂。
该刮削器叶片或刮擦器叶片优选地具有一个表面，该表面具有与钢相比更低的摩擦系数；该刮削器叶片或刮擦器叶片由例如含氟聚合物和/或类似材料例如聚醚醚酮（PEEK）组成，包含这些物质或用这些物质涂覆，优选地由含氟聚合物组成或用它涂覆。优选的含氟聚合物是聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏二氟乙烯氟化物（PVDF）以及乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）。
在一个另一个实施例中，在该反应器空间内的另外的多个表面，在一个另外一个实施例中，至少没有被刮削或刮擦的表面，被生产或处理成使得固体（例如具体地合成橡胶）的附着与钢相比(具体与1.4571不锈钢相比）是减少的。在一个实施例中，这些表面配备有多个抗粘结剂涂层，例如由聚合的（任选地氟化的）有机硅烷制成的抗粘结剂涂层。
这同样适用于定子被设计成刮削或刮擦中央轴的情况中。
减少该刮削器叶片或刮擦器叶片与该反应器外壳的内部侧面之间摩擦的结果是，可以减少该刮削器或刮擦器的操作过程中摩擦的损耗。同时，特别地在该刮削器或刮擦器的相对高速旋转的情况下，可以减少该反应器外壳的内部侧面上的摩擦热。具体地，该刮削器叶片或刮擦器叶片的表面，例如经过机械的或化学的改性，可以具有这样的性质，即，刮掉的凝胶不优选地保留在该刮削器叶片上而是相反地快速地与该刮削器叶片分离。还优选地将该刮削器/刮擦器设计给出最小数目的、可能在其中发生结块的拐角、空隙或死角。其结果是刮削的或刮擦的凝胶可以容易地返回到流中并且悬浮于该流中。
该刮削器叶片或刮擦器叶片优选地相对于通过该几何中央轴线延伸的一个径向指向的线是倾斜和/或弯曲的，其中该刮削器叶片或刮擦器叶片具有径向地向内指向的一个紧固头并且可以将一个径向地向外指向的力施加到该刮削器叶片或刮擦器叶片上，特别是施加到该紧固头上。这些刮削器叶片或刮擦器叶片相对于该径向在任何方向上的斜度可以例如是在从大于0°至90°，优选20°至60°，并且特别优选30℃至50℃的范围内。施加力可以是例如通过弹簧力、液压力、弹性力或离心力或多个上述力。在与该反应器外壳的内部表面接触的区域中该刮削器叶片或刮擦器叶片的倾斜的或弯曲的设计防止了聚合的产物阻塞或粘合该刮削器叶片与该反应器外壳之间的空隙。由此避免了该刮削器或刮擦器的不必要的高扭矩。这种径向地向外指向的力能够将该刮削器叶片或刮擦器叶片的足够高的按压力（pressing-on force）施加到所使用的反应器外壳上以便从该反应器外壳的内部侧面上刮掉或擦掉沉积物（具体地是凝胶）。同时，在该反应器外壳中存在不均匀性和/或过量固体沉积物的情况下该刮削器叶片或刮擦器叶片可以具有一个径向向内的偏转从而不阻塞该刮削器或刮擦器的旋转。具体地说，该刮削器叶片或刮擦器叶片的弯曲或倾斜设计能够产生该刮削器叶片或刮擦器叶片的一个回避运动，该回避运动仅部分地在径向方向上出现，并且具有一个在所提供的径向的横向上的运动分量。此外或作为一个替代方案，该刮削器叶片或刮擦器叶片可以是有斜角的。这避免了该刮削器叶片或刮擦器叶片撞倒固体结垢上（这可能导致该刮削器或刮擦器的阻断），因为由于该带有角度的边缘，在该径向地向外施加的力下该刮削器叶片或刮擦器叶片能够提升到该结垢的上面。
具体地说，至少两个刮削器叶片或刮擦器叶片被安排在该轴向方向上，其中这些刮削器叶片或刮擦器叶片在该圆周方向上偏移一个角度α，并且该角度α具体地是使得：30°≤α≤150°，优选45°≤α≤135°，更优选60°≤α≤120°，并且特别优选α=90°±2°。这些刮削器叶片或刮擦器叶片的偏移安排导致了该刮削器或刮擦器在该反应器外壳的内部侧面上的多个支撑点，这防止了该刮削器或刮擦器的驱动轴的弯曲和/或该刮削器或刮擦器的驱动轴的振动。
优选的是至少两个，优选至少三个或至少四个刮削器叶片或刮擦器叶片被一个在另一个之后地安排，在圆周方向上相隔相同的距离。在两个刮削器叶片或刮擦器叶片的情况下，在圆周方向上得到一个角度β=180°±5°，在三个刮削器叶片或刮擦器叶片的情况下，在圆周方向上得到一个角度β=120°±5°，在四个刮削器叶片或刮擦器叶片的情况下，在圆周方向上得到一个角度β=90°±5°等等。这导致该刮削器或刮擦器的驱动轴的另外的定心。
在一个另一个实施例中，这些刮削器或刮擦器在轴向和切向方向上分布使得该轴被类似地轴向地定心。当仅1个刮削器或刮擦器被安排在圆周方向上时这也是有可能的。下一个刮削器在径向方向上能够在切线方向上以优选大于90°的角β进行安排，然后下一个在径向方向上类似于前两个进行安排，等等。因此有可能实现两个连接器之间轴部分的定中心。
在一个另外的实施例中，该管式反应器在上游方向上连接到至少一个混合室上，该混合室具有围绕该混合室的一个外壳以及安排在该混合室内的至少一个混合元件。
适当的混合元件是本领域普通技术人员充分已知的并且包括静止的或可移动的混合元件，优选可移动的混合元件。该混合室特别优选地具有一个叶轮。上游混合室的一个特别的优点是在这些起始材料进入本发明的管式反应器之前可以用高混合能量来混合，其结果是可以大量地避免形成在低温下在粘性反应混合物的情况下典型地观察到的条纹。形成条纹经常以不令人希望的方式导致局部热点、反应出现不均匀性或副反应增加。该混合室的尺寸和这些混合元件的尺寸优选地彼此配合用使得在反应条件下可以实现在该混合室中平均停留时间是在从1秒至120秒、优选地从2秒至60秒、特别优选地从2秒至20秒的范围内，以及非常高度的均化。为此所必需的典型的混合功率可以是（例如）在从0.001kW/l至100kW/l或者从0.001kW/l至1kW/l的范围内，该混合功率是指每升该混合室的体积该混合元件的功耗。
在一个优选的实施例中，至少一个另外的用于为该混合室内提供的液流设置温度的热交换器被安排在围绕该混合室的外壳的轴向方向上，类似地适用于上述热交换器的具体实施例。
围绕该混合室的外壳优选地通过具有用于该反应混合物的多个开口的一个中间板连接到该反应器外壳上。
本发明进一步提供了上述管式反应器的用途，该管式反应器可以如上配置并且开发以通过在该反应器外壳内可聚合单体的聚合反应来制备合成橡胶。
为了本发明的目的，这些合成橡胶是不能自然地发生的弹性体。优选的合成橡胶是丁基橡胶、聚丁二烯（BR）以及聚苯乙烯-丁二烯（SBR）、乙烯-丙烯-二烯基橡胶（EPDM）、聚丙烯腈-丁二烯橡胶（NBR）、氢化的聚丙烯腈-丁二烯橡胶（H-NBR）、氟橡胶（FR）、聚氯丁二烯（CR）以及聚乙烯-乙酸乙烯酯（EVA或EVM），其中上述合成橡胶可以具有（例如）从5000g/mol至5000000g/mol的摩尔质量。
特别优选的合成橡胶是丁基橡胶以及聚丁二烯（BR），非常特别地优选具有从300000g/mo至1000000g/mol摩尔质量的丁基橡胶以及具有从5000g/mol至1000000g/mol摩尔质量的聚丁二烯（BR），其中具有从300000g/mol至1000000g/mol摩尔质量的丁基橡胶是更优选的。
丁基橡胶是异丁烯（2-甲基丙烯）和至少一种共轭多烯烃例如，更具体地异戊二烯（2-甲基-1,3-丁二烯）的一种共聚物。衍生自共轭的多烯烃的重复单位例如，更具体地在丁基橡胶中的异戊二烯的比例是，例如，大于0至10mol%，优选从1.5mol%至5mol%。一种特别地优选的丁基橡胶是异丁烯和异戊二烯的一种共聚物，该共聚物具有上述的单体单元的比率。
该聚合反应典型地以异丁烯和至少一种共轭的多烯烃例如，更具体地异戊二烯的共聚反应的形式在催化剂存在下，在从-100℃至-30℃，优选从-100℃至-40℃并且特别地优选从-100℃至-60℃的温度下进行。就溶剂而言，有可能的是（例如）对于“淤浆法”使用氯甲烷，针对“溶液法”使用烃类例如具体地是开链的或环的、支链的或无支链的戊烷类、己烷类或庚烷类或它们的混合物，优选上述的戊烷类和己烷类或它们的混合物。
就催化剂而言，有可能的是以本身已知的方式使用氯化铝或烷基铝卤化物类，如二乙基氯化铝、乙基二氯化铝、二甲基氯化铝、甲基二氯化铝或它们的混合物，这取决于这些工艺条件。例如，该一种或多种催化剂，例如用少量的质子性溶剂例如水、盐酸、氯化氢或脂肪醇来活化，并且在该溶剂中作为一种悬浮液或溶液添加到有待聚合的单体中，其中该溶剂优选是其中发生聚合反应的溶剂。
由于该管式反应器的结构构型，沿着该管式反应器的长度该管式反应器中的反应条件可以容易地被预见到并且相应地可以容易地被影响和控制。尤其是在该聚合反应的开始时当存在相对大量的起始材料以及仅少量产物时，该流的粘度是特别低的，典型地是≤1mPas。除非另外说明粘度是按照ISO1628或基于它在23℃温度下通过毛细管粘度测量法来确定的。同时，由于大量的反应物，特别大量的反应热被释放并且不得不通过反应器外壳移除。因为可以避免聚合产物的回流，有可能在必需特别高度散热的一个区域中将该粘度保持特别低。由于这个区域中的低粘度，可以特别容易地实现在径向方向上传热，与刮削器结合能够实现数百W/m2K的传热系数k。具体地，这使得有可能在对发生最大热释放的该反应器外壳区域中的流进行冷却过程中，在低至30K的驱动温度梯度下来实现，或在另一个实施例中，为低至20K。朝向该管式反应器出口，该流的粘度显著增加并且可以达到数百mPas，这样使得传热系数比该管式反应器的入口区域中更差。然而，在其中仅小程度发生聚合反应的区域中产生更差的传热系数（如果真有的话），这样使得在该聚合反应中显著减少数量的热被释放并且应当必须去除。由于有待去除的热量数量更小，更高的粘度和更差的传热系数对该流的冷却不具有显著的不利影响。
在具有环流的实施例中，该反应器内含物的平均粘度是在从数十个到数百个Mpa的范围内。通过刮削、刮擦和或定子将在该反应器的内壁上或在该转子上的沉积物移除以及在热传递表面上的重建界面层显著增加了产物侧的传热系数，尽管有相对高的粘度，这样也使得在这种变体内可以除去相对高的热量。
本发明进一步提供了使用一种反应器（该反应器可以如上所述进行配置和开发）用于连续制备聚合物（优选是合成的橡胶）的一种方法。本发明进一步提供了该反应器用于制备聚合物（优选合成橡胶）的用途。
在这个方法的一个实施例中，建立了沿着该反应器外壳的几何中央轴线，任选地在竖直的或水平的方向上基本上为拴塞流的起始材料以及产物用于在反应器中（尤其是在管式反应器中）连续制备聚合物，优选合成橡胶。通过这些刮削器和刮削器叶片的旋转运动将在聚合反应过程中沉积在该管式反应器的反应器外壳的内部侧面上的任何固体或凝胶刮掉。将凝胶从反应器外壳的内部侧面上和该轴上刮掉避免了该反应器外壳内的流和反应器外壳的传热系数随时间恶化。同时，用于刮削或刮擦该可冷却轴的任何定子可以作为挡板起作用并且因此增强了这些旋转的刮削器或刮擦器的再分散作用。这产生了恒定的边界条件，这些条件对于该管式反应器的连续操作是有利的。同时，通过刮削或刮擦确保了该流和反应器外壳之间良好的热传递。拴塞流以及如果适当的话定子的作用使得有可能大量消除流中的重力作用，例如在环流的情况下，因为在径向方向上由刮削器赋予的流动分量显著地超过了重力作用。这允许在流动方向上在该管式反应器的长度上可以预见或可以调节反应轮廓，该反应轮廓可以在预定位置处以靶向方式来监测和影响。特别地这使得有可能以相对小的散射实现理想的分子量。除非另外说明，所报告的分子量是通过凝胶渗透色谱法（GPC）确定的重均摩尔质量Mw。具体地说，就它的位置、宽度以及形状而言可以通过单独地冷却这些区域中管式反应器装置来设置和改变分子量分布。
特别优选的是在流动方向上建立不同的热交换器温度从而通过将聚合反应中占主导的热平衡、停留时间以及浓度考虑在内而设置预定的分子量。具体地说，有可能通过将该聚合反应的动力学考虑在内而计算出沿着该管式反应器发生的热量的数量从而具体地设置该流的一个恒定温度。在流动方向上不同热交换器温度的结果是，对于在轴向方向上该管式反应器的每个区域而言，在放热反应的情况下可以将释放的反应热量移开或在吸热反应的情况下可以供应反应热量。在吸热反应的情况下，在热平衡下得到负的反应热，而在放热反应的情况下在热平衡下得到正的反应热。
特别优选在反应器外壳的内侧以v的速度来刮去该凝胶，使得：0.05m/s≤v≤10m/s，优选0.5m/s≤v≤6m/s，特别地优选1m/s≤v≤4m/s，并且非常特别优选2m/s≤v≤3m/s。在刮削器叶片或刮擦器叶片可以沿着该反应器外壳的内侧延伸的这类速度v下，避免了由于在该反应器外壳的内侧上形成固体或凝胶而形成显著厚的涂层。同时，在圆周方向上在刮削器叶片或刮擦器叶片的这类速度下可以建立在径向方向上显著地高的传质，这导致该流在径向方向上良好的均匀混合并且改善了该流与该反应器外壳之间的热传递。
当使用一个上游混合室时，在该混合室中的平均停留时间是（例如）在从1秒至120秒的范围内，优选从2秒至60秒，特别优选从2秒至20秒。
当使用一个上游混合室时，所吸收的平均混合能量是（例如）在从0.001J/l至120J/l的范围内。
基于混合器的能量吸收，典型地所引入的混合功率可以是（例如）从0.001W/l至100kW/l。
下面参照附图通过优选实施例对本发明进行说明。
附图显示：
图1：一个管式反应器的示意性侧视图，
图2：一个另一个管式反应器的示意性详细视图，
图3：图1的管式反应器的一个示意性截面视图，
图4：图2的管式反应器的一个示意性详细视图，
图5：一种用于图2中描述的管式反应器的刮削器，并且
图6：图5的刮削器的一个刮削器叶片的示意性截面视图。
图7：具有泵循环系统的另一个管式反应器的示意性详细视图
图8：具有上游混合室的另一个管式反应器的示意性侧视图
图9：具有上游混合室以及一个第二反应器空间的另一个管式反应器的示意性侧视图
图10：一个管式反应器（作为刮削器）的示意性截面视图
图11：一个管式反应器（作为刮擦器）的示意性截面视图
图12：具有3个定子和3个刮削器或刮擦器的反应器室的一个示意性侧视图以及截面视图
图13：具有2个定子和2个刮削器或刮擦器的反应器室的一个示意性侧视图以及截面视图
在图1中描绘的反应器10具有一条几何中央轴线12，该几何中央轴线垂直于重力14的方向对齐，即，水平地。该反应器10具有一个管式反应器外壳16，该外壳在其多个端面通过凸缘上（flanged-on）的端板18闭合。可以通过至少一个入口20将起始材料引入该管式反应器外壳16中，聚合反应沿着流动方向22发生。形成的产物可以通过一个出口24离开反应器10。针对该反应器外壳16内的流动建立起拴塞流，该拴塞流具有在径向方向上的一个速度矢量，该矢量与流动方向22上的大小基本上相等。因此反应器10被连续操作以进行连续聚合反应。
在该聚合反应中产生的反应热可以通过一个第一热交换器26和在轴向方向上安排在该第一热交换器26的附近的一个第二热交换器28来去除。因为，与反应器外壳16的结尾处（即，下游）相比较，在该反应器外壳16的开始处（即，上游）发生更强烈的反应，与下游发生的情况相比较，在反应器外壳16的开始处（即，上游）在流动方向22上每单位长度产生更大的热流。因此该第一热交换器26是针对相应的高热传递功率来设计的。此外或作为一个替代方案，与该第二热交换器28相比较，该第一热交换器26可以在轴向方向上冷却更短的距离。由于在该反应器外壳16内可以在流动方向22上建立的拴塞流，热传递功率、轴向延伸、使用的热传递介质以及该热传递介质的压力和温度可以单独地与该反应器中在流动方向22上改变的多种反应条件相匹配，这样使得可以对流动方向22上每个区段可以设置一个适当的冷却功率。这使得特别地有可能在该管式反应器10中设置一个基本上恒定的温度，这导致具有所希望的分子量分布的一种聚合产物。
如在图2中所示，热交换器26、28各自具有一个外壁30，这些外壁与该反应器外壳16一起限制了热交换器26、28的体积。限制了一个螺旋式热交换器通道34的处于盘管形式的螺旋式分隔壁32被安排在该外壁30与该反应器外壳16之间。当在操作过程中使用一种经历相变的热传递介质（例如蒸发的乙烯）时，隔壁32可以省去。反应器10还具有一个刮削器或刮擦器36，该刮削器或刮擦器具有被一个电动机40驱动的一个驱动装置38。多个刮削器叶片或刮擦器叶片42连接到了驱动装置38上，在这里驱动装置38被配置作为一个中央轴；在所示的实例中，这些刮削器叶片或刮擦器叶片是成对地彼此相反地安排的。然而，还有可能使多个刮削器叶片或刮擦器叶片42（具体地是三个刮削器叶片或刮擦器叶片42）在圆周方向上依次规则地进行安排。在所描绘的实例中，在轴向方向上邻近的这些刮削器叶片或刮擦器叶片42对在圆周方向上偏移90°。在所示的情况下，这些刮削器叶片或刮擦器叶片42接触反应器外壳16的一个内部侧面44从而具体地能够从该内部侧面44上刮掉结垢或凝胶。反应器10进一步包括总共三个入口20和一个出口24，这样配置使得该出口孔25与该驱动装置38的外周方向78基本上切向对齐。将两个第一入口20安装在前端板18上的流动方向22上；一个第三个入口20是处于在轴向上基于该管式反应器内从该第一入口到该第一出口24的轴向路径长度的约35%的距离处。
如图3中所示，这些刮削器叶片或刮擦器叶片42具有一个紧固头46，该头部通过一个弹簧48放置在该驱动装置38上。以此方式，这些刮削器叶片或刮擦器叶片42可以将一个轴向弹簧力施加到该反应器外壳16的内部侧面44上。在此，紧固头46插入到一个孔50中，该孔通过一个螺旋盖52牢固地保持在端面上。
如图4中所示，一个优选的实施例具有一个出口24，该出口被配置成使得出口孔25与驱动装置38的外周方向78基本上切向对齐。出口24是安装在靠近该反应器的后端板18上的流动方向22上，并且与该反应器外壳的内部44相比，该出口孔25的几何中心在径向上更靠近驱动装置38的外部边界39。
如图5中所示，刮削器或刮擦器36可以具有多个子刮削器或子刮擦器54，具体地说这些子刮削器或子刮擦器可以具体地以一种铰接的方式通过一个三脚架56（部分显示）而彼此连接。这种铰接连接使得刮削器36或刮擦器能够补偿（例如）由热膨胀引起的反应器外壳16中的弯曲，并且确保这些刮削器叶片或刮擦器叶片42与反应器外壳16的内部侧面44基本上平行接触。
如图6中所示，该刮削器叶片或刮擦器叶片42可以在其径向地向外指向的末端处倾斜和/或弯曲。这给出了一个线形刮削器边缘或刮擦器边缘58，该线形刮削器边缘或刮擦器边缘可以沿着反应器外壳16的内部侧面44延伸，即，沿着它滑动。具体地说，刮削器叶片或刮擦器叶片42具有一个PTFE涂覆的弯曲的刮削器元件或刮擦器元件60，该刮削器元件或刮擦器元件被夹紧到由不锈钢制成的一个夹持器62中并且通过一个紧固的定位销64连接到该紧固头46上。
在图7中所示的反应器10具有一条几何中央轴线12和一个泵循环系统23，在它们的帮助下，可以增加流动方向22上的轴向速度。该泵循环系统与反应器10的连通通过循环入口21和循环出口27发生，该泵循环系统还具有一个传送单元29，该传送单元在这里配备有多个分散元件33。在一个优选的实施例中，循环出口27被配置成使得循环出口孔31被安排为基本上与该驱动装置（更具体地一个中央轴）的外周方向78相切。否则，相对于这些实施例适用的范围和优选的范围是同上面已经关于出口（24）描述的一样。该循环出口27在流动方向22上在该循环入口21的后面；在每种情况下在流动方向22上看，该循环入口21优选靠近第一端板18或在其上，并且该循环出口靠近第二端板18或在其上，在这里在每种情况下靠近被理解为使得该循环出口或入口是处于轴向上（流动方向22）距对应端板的、基于这些端板之间的总轴向距离为不大于10%，优选5%或更少的距离处。
在未明确描述的一个实施例中，出口24还可能被安排在泵循环系统23中，并且这些反应器内含物因此可以作为在该泵循环系统中的子流而取出。优选地，在这种情况下，出口24在流动方向22b上被安排在该泵循环系统的传送单元29后面，尤其是当它装备有多个分散单元时。在图7中复制了出口24的一个可能的出口位置35的一个实例。
如图8中所示，反应器10具有上游的（即，在前面位置）一个混合室72，该混合室72具有围绕该混合室的一个外壳以及安排在该混合室内的一个混合元件70，在此该元件被配置为由电动机41驱动的一个叶轮。同样地该混合室具有一个外壁，该外壁限制了一个热交换器的体积，其中热传递介质能够通过入口66而引入到该热交换器中，并且可以再次通过该热传递介质的出口68而移去，这样使得可以将该混合室分开地冷却或加热。在合成橡胶的制备过程中，冷却通常发生在从-100°至-30℃的温度范围内。通过该管式反应器的中间板19将该混合室限制在该流动方向上，但是从该混合室72到该管式反应器的内部空间内的质量传递可以通过一个或多个（在本图中为两个）开口74来发生。
如图9中所示，该管式反应器10可以被分成两个或更多个（在本图中为两个）分开的反应室，在各自的情况下这些分开的反应室被一个中间板19彼此分开，但是其中在流动方向上的质量传递能够通过多个开口74做出。在被安排在该混合室和该第一反应器空间之间的端板18以及中间板19两者中，都存在用于另外的起始材料（例如溶剂、催化剂或单体）的入口20A。另外的入口20位于对应的反应器空间的、在流动方向上观察时的开端处。入口20A和20具有以下优点：它们能够以希望的方式影响这些反应参数。因此，例如添加溶剂可以降低反应介质的粘度，添加另外数量的单体或其他单体或添加催化剂可以改变该聚合物的链长和/或结构。
如图10中截面视图中所示，通过多个紧固头46连接到驱动装置38上的这些刮削器元件60的刮削器边缘58在圆周方向78上刮擦该反应器外壳的内部侧面44。通过一个入口20来引入多种起始材料。外壁30和反应器外壳16限制了该热交换器26的体积。在此以盘管的形式提供的螺旋隔壁32限制了一个螺旋式热交换器通道34，热传递介质可以通过入口66送入其中。
图11中的截面视图与图9是基本上相同的，除了该设备装备有多个刮擦器36之外。通过多个紧固头46连接到驱动装置38上的这些刮擦器元件60的刮擦器边缘58在圆周方向上擦拭该反应器外壳的内侧。
在图12中，该管式反应器外壳16在该反应器外壳的内侧44上连接到三个定子75上，这些定子按照圆周方向78进而装备有多个刮削器元件或刮擦器元件76，这些刮削器元件或刮擦器元件刮削或刮擦该驱动装置38，在此在操作中该驱动装置被配置为一个中央轴。此外，该驱动装置38按照该圆周方向具有三个刮削器或刮擦器36，在所示的工作实例中这些刮削器或刮擦器每一个都偏移120°。
在图13中，与图12类似，然而该反应器室仅装备有两个定子75和两个刮削器或刮擦器36，它们每一个都偏移180°。
下面给出参考号的清单：
Figure BDA00003427286100261
Figure BDA00003427286100271
Figure BDA00003427286100281
Figure BDA00003427286100291
工作实例：
在下游分散机中使用凝胶分散体的聚合反应
将按重量计98%的异丁烯和按重量计2%的异戊二烯的一种混合物在一种烷烃混合物（作为溶剂）中连续聚合，该溶剂在一定程度上由按重量计98%的烷烃类与一种1:1（mol）的氯化乙基铝和氯化二乙基铝的混合物来组成，这些烷烃在标准条件下具有从35℃至78℃的沸点范围，这已通过水（作为一种引发剂）以本身已知的一种方式在根据图7所述的一种反应器内在-80℃下被活化了。传送单元29在各自的情况下都装备有具有减少的空隙尺寸的两排转子-定子齿作为分散元件33，但是在比较例中没有装备。下游袋式过滤器使得凝胶粉碎的有效性是可检出的。在没有分散元件（在比较例中）的情况下，48h后几百克的凝胶作为滤液出现在该袋式过滤器中；在有分散元件的情况下，在120h的聚合反应时间内，滤液的质量降低到了几克。

Claims (36)

1.用于连续制备聚合物、具体是合成橡胶的反应器，该反应器包括至少一个基本上管状的反应器外壳（16），该管状的反应器外壳具有至少
●一个驱动装置（38），该驱动装置被连接到至少一个刮削器或刮擦器（36）上，该刮削器或刮擦器被安排成在该反应器外壳（16）内是可转动的，其中该刮削器或刮擦器（36）使至少一个刮削器叶片或刮擦器叶片（42）沿着该反应器外壳的一个内部侧面（44）延伸
●至少一个入口（20）
●至少一个出口（24）。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，该反应器包括基本上沿着该几何中央轴线（12）延伸的一个中央轴。
3.根据权利要求1或2所述的反应器，其中，该出口（24）被配置成使得该出口孔（25）基本上与该驱动装置（38）的圆周方向切向对齐。
4.根据权利要求3所述的反应器，其中，将该出口（24）以这样一种方式配置，即，在该反应器外壳（16）内出口孔（25）的截面的面与该反应器外壳（16）的几何中央轴线（12）形成一个不大于45°、优选不大于30°、更优选在0与20°之间的角γ，并且与该半径（11），即，在该几何中央轴线与该基本上管状的反应器外壳之间的最短连接线，形成一个不大于45°、优选不大于30°、更优选在0与20°之间的角δ。
5.根据权利要求3或4所述的反应器，其中，该出口（24）被安排成使得该出口孔（25）的几何中心在径向上比该反应器外壳的内部（44）更靠近于该驱动装置的外部边界（39）。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的反应器，其特征在于，该反应器（10）被设计为带有一个外部的泵循环系统（23），所述泵循环系统通过一个循环出口（27）和一个循环入口（21）而连接到该反应器外壳（16）上，并且所述泵循环系统（23）具有一个传送单元（29）。
7.根据权利要求6所述的反应器，其特征在于，该泵循环系统是可冷却的。
8.根据权利要求6或7所述的反应器，其特征在于，该传送单元具有多个分散元件（33），优选具有至少一排，优选至少两排转子齿，以及至少一排，优选至少两排定子齿，这些转子齿或定子齿都具有不同的，优选减少的空隙尺寸。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的反应器，其特征在于，该反应器（10）具有至少两个入口（20），在流动方向（22）上的第一入口被安排为距轴向上一个另外的入口的距离为基于该反应器外壳（16）内在流动方向（22）上的第一入口到第一出口的轴向路径长度的至少5%、优选10%至45%、并且更优选10%至40%。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的反应器，其特征在于，该反应器进一步包括至少一个定子（75）。
11.根据权利要求10所述的反应器，其特征在于，这些定子被配置成使得它们具有距该中央轴的、基于该反应器外壳的径向直径的0或大于0至5%的距离。
12.根据权利要求2至11中任一项所述的反应器，其特征在于，该反应器包括沿着该几何中央轴线延伸的一个中央轴，通过该中央轴，温度调节介质可以流动。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的反应器，其特征在于，这些刮削器或刮擦器（36）被配置成使得这些刮削器或刮擦器距该反应器外壳的距离是基于该反应器外壳的径向直径的0或大于0至5%。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的反应器，其特征在于，该反应器外壳（16）被连接到一个输送装置上用于将起始材料输送到该反应器外壳（16）之中和/或用于将产物输送到该反应器外壳（16）之外。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的反应器，其特征在于，用于设置在该反应器外壳（16）内提供的流的温度的至少两个热交换器（26、28）被安排在该反应器外壳（16）的轴向方向上，其中这些热交换器（26、28）是彼此分开的，其方式为使得对于每个热交换器（26，28）可以设置一个不同的温度。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的反应器，其特征在于，该热交换器（26，28）具有围绕该反应器外壳（16）的一部分的一个外壁（30），并且具体地一个螺旋式分隔壁（32）被安排在该外壁（30）与该反应器外壳（16）之间以形成一个螺旋式热交换器通道（34）。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的反应器，其特征在于，该管式反应器外壳（16）的内部面积A与该管式反应器外壳（16）的体积V之比是使得：0.1m2/m3≤A/V≤100m2/m3。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的反应器，其特征在于，该刮削器或刮擦器（36）具有至少两个子刮削器或子刮擦器（54），这些子刮削器或子刮擦器在轴向方向上以铰接的方式彼此相连接。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的反应器，其特征在于，该刮削器或刮擦器（36）可以通过一个驱动装置（38）来进行驱动，并且该驱动装置（38）通过安排在该驱动装置（38）与该反应器外壳（16）之间的一个双动式滑动环密封件来进行密封，其中该滑动环密封件特别地包含一种阻挡介质，该阻挡介质在聚合反应条件下是惰性的。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的反应器，其特征在于，该刮削器叶片或刮擦器叶片（42）具有一个表面，该表面具有与1.4571不锈钢相比更低的摩擦系数。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的反应器，其特征在于，在该反应器外壳（16）内的这些表面被生产或处理成使得固体例如具体是合成橡胶与1.4571不锈钢相比，其附着是减少的。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的反应器，其特征在于，该刮削器叶片或刮擦器叶片（42）相对于延伸通过该几何中央轴线（12）的一个径向指向的线是倾斜的和/或弯曲的，其中该刮削器叶片或刮擦器叶片（42）具有径向地向内指向的一个紧固头（46），并且一个径向地向外指向的力、具体地是弹簧力可以施加到该刮削器叶片或刮擦器叶片（42）上、具体地是施加到该紧固头（46）上。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的反应器，其特征在于，在该轴向方向上安排了至少两个刮削器叶片或刮擦器叶片（42），其中这些刮削器叶片或刮擦器叶片（42）在该圆周方向上偏移了一个角度α，并且该角度α具体地是使得：30°≤α≤150°，优选45°≤α≤135°，更优选60°≤α≤120°，并且特别优选α=90°±2°。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的反应器，其特征在于，该管式反应器在上游方向上是连接到至少一个混合室（72）上，该混合室具有围绕该混合室的一个外壳以及安排在该混合室内的至少一个混合元件（70）。
25.根据权利要求24所述的反应器，其特征在于，该混合元件（70）是一个叶轮。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的反应器，其特征在于，这些刮削器或刮擦器（36）和这些任选地存在的定子（75）被配置为促进该刮削掉或刮擦掉的物质的再分散。
27.根据权利要求1至26中任一项所述的反应器，其特征在于，该至少一个出口（24）装备有多个分散元件（33）。
28.根据权利要求1至27中任一项所述的反应器用于可聚合单体的聚合反应的用途。
29.根据权利要求28所述的用途，其特征在于，这些聚合物是合成橡胶。
30.用于通过可聚合单体的聚合反应来连续制备聚合物的方法，其特征在于，该聚合反应是在根据权利要求1至27中任一项所述的反应器内进行的。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，在根据权利要求1至27中任一项所述的反应器内
●在这些起始材料以及产物上基本上赋予了在轴向方向上的拴塞流或
●在这些起始材料以及产物上基本上赋予了循环流或环流并且<0}
在该聚合反应的过程中以机械方式从该管式反应器（10）的反应器外壳（16）的内部侧面（44）上除去了所沉积的任何固体或凝胶。
32.根据权利要求30和31中任一项所述的方法，其中，在该流动方向上建立了多个不同的热交换器温度以便通过将在该聚合反应过程中发生的热量平衡、停留时间以及浓度考虑在内而设置一个预定的分子量。
33.根据权利要求30至32中任一项所述的方法，其中，任何沉积的固体或凝胶的机械去除是在该反应器外壳（16）的内部侧面（44）上以一个速度v进行的，使得0.05m/s≤v≤10m/s。
34.根据权利要求30至33中任一项所述的方法，其特征在于，在进入该反应器（10）之前在一个混合室（72）中将这些起始材料通过一个混合元件（70）以从0.001J/l至120J/l的混合能进行混合。
35.根据权利要求30至34中任一项所述的方法，其特征在于，将根据权利要求8至27中任一项所述的反应器（10）内在制备聚合物时通过可聚合单体的聚合反应获得的固体或凝胶粉碎为小于1mm的粒径、更优选地小于0.1mm的粒径。
36.根据权利要求30至35中任一项所述的方法，其特征在于，生产了合成橡胶。
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