DD201309A1 - Vorrichtung zur herstellung von polymeren - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur kontinuierlichen, halbkontinuierlichen und diskontinuierlichen Herstellung von Homo-, Co- bzw. Pfropf-Polymeren des Styrens u.a. geeigneter vinylgruppenhaltiger und /oder doppelbindungshaltiger Monomerer ggf. in Gegenwart von elastischen Pfropfsubstraten nach dem Massepolymerisationsverfahren. Die Erfindung betrifft einen verbesserten Ruehrreaktor mit Schneckenruehrer und Rueckstroemkanal. Ziel der Erfindung ist, einen solchen Einzelreaktor oder auch als Reaktoren aus einer Reaktorschaltung, die gut geeignet sind zur Durchfuehrung von Massepolymerisationen bis zu hohen Umsaetzen und dabei noch gleichmeassige Produktqualitaeten erzeugen, im Bedarfsfalle ausserordentlich schnell, sicher und vollstaendig ohne grosse Produktverluste und Produktverunreinigungen, entleeren zu koennen.

Description

235595 1

Titel der Erfindung

Vorrichtung zur Herstellung von Polymeren

Anwendungsgebiete der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen, halbkontinuierlichen oder diskontinuierlichen Herstellung von Polymerisaten in Masse oder in Gegenwart von Lösungsmitteln.

2 35 59 5 1

Die Vorrichtung ist Torteilhaft anwendbar besonders auch bei Durchführung der Polymerisation bis zu hohen Monomerumsätzer und bei Reaktionsmassen mit. Zähigkeiten bis 1 000 Pa s

Besonders vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen für die Polymerisation vor ungesättigten Monomeren oder deren Gemischen, wie z. B. Styren, c6 -Methylstyren, Acrylnitril, Vinylacetat, Methacrylnitril, Methacrylsäureraethylester, oC ,ß-ungesattigte Monocarbonsäuren sowie deren Estern und Nitrilen, Vinylchlorid und anderen vinylhaltigen Monomeren, gegebenenfalls in ,Anwesenheit von Elasten, wie Polybutadien, Butadien-Styren-Polymeren, Butadien-Acrylnitril-Copolymeren, Ä'thylen-Propylen-Terpolymeren, Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren, ohloriertem Polyäthylen, elastischen Blockpolymeren und anderen.

Charakteristik der bekannten Lösungen

Die Herstellung von Polymerisaten im Masseverfahren bei diskontinuierlicher, halbkontinuierlicher oder stationär kontinuierlicher Betriebsweise der eingesetzten Polymerisation reaktoren bzw. Reaktorschaltungen ist bekannt

Insbesondere bei hohen Monomerumsätzen treten dabei infolge der stark ansteigenden Viskosität der Reaktionsmischung Probleme bezüglich der Durchmischung der Reaktiönsmasse und dei Wärmeabführung sowie Förderung des Mediums auf, die die Beherrschung des Prozesses erschweren·

Ein weiteres Problem stellen die bei den alternierend betrie benen Polymerisationsanlagen notwendigen Entleerungs- und Reinigungsprozesses (wegen des hohen Zeitaufwandes)sowie die bei einem Produktwaohsel in kontinuierlichen Polymerisations anlagen anfallenden großen Mengen Produktes minderer Qualitä dar. Bei den für die Durchführung der genannten Polymerisationsprozesse bekannten Vorrichtungen handelt es sich zu air um Rührkisselreaktoren mit herkömmlichen Mischorganen, wie ] peller- oder Propellerrührer, Blattrührer, Schraubenrührer

2 35 59 5 1

mit oder ohne Leitrohr oder Ankerrührer, die aber versagen, wenn dia Zähigkeit des Mediums wesentlich über 1 Pa s steigt Cs. 25. B. I. Houban, Th. Weyl, Methoden der organischen Chemie, G. Thieme-Verlag, Stuttgart), zum anderen um Polymerisationsreaktoren, bei denen Rührerschnecken mit Leitrohr als Mischorgane verwendet werden und die Reaktionsmasse zwischen Reaktorinnenmantel und Leit- bzw. Einsteckrohr im Kreislauf gefördert wird (GB-PS 1 238 943, GB-PS 1 404 163). Letzterer Reaktortyp gestattet zwar eine Polymerisation bis zu hohen Monomerumsätzen, doch kann die Bildung stagnierender Strömungsbereiche insbesondere im Rückförderungsraum zwischen Reaktormantel und Leitrohr nicht völlig ausgeschlossen werden. Die Verwendung von Polymerisationsextrudern, mit deren Hilfe die Probleme der Wärmeabführung aus der Reaktionsraischung auch bei hohen Umsätzen beherrscht werden können, bringt den Nachteil mit sich, daß sie aufgrund ihres Strömungsverhaltens nicht für die Herstellung von molekular und chemisch möglichst einheitlichen nichtazeotropen Copolymerisaten und wegen der auftretenden starken Scherkräfte auch nicht für die Herstellung von schörempfindlichen Produkten geeignet sind. Rührreaktoren mit Sehneckenrührern mit innerer Hohlwelle, wie sie im DD-WP 144 064 beschrieben sind, stellen einen wesentlichen Fortschritt bei der Lösung der Probleme der Durchmischung und Wärmeabführung aus der Polymerisationsmasse dar, da sie die Vorteile der Rührkesselcharakteristik und des verbesserten Wärmeüberganges an der Reaktorinnenwand, wie er auch bei Extrudern durch das ständige Abschaben dieser erreicht wird, miteinander vereinigt.

Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht Jedoch darin, daß eine vollständige Entleerung innerhalb kurzer Zeit nicht möglich ist· Alle diese bekannten konstruktiven Lösungen für die Polymeri-

23559 5 1

sationsreaktoren haben mit Ausnahme der Polymerisationsextruder jedoch den Nachteil, daß für eine notwendige Entleerung des Reaktionsraumes, z. B# nach Beendigung der Reaktion bei diskontinuierlicher oder halbkontinuierlicher Betriebsweise, im Havariefall oder bei Produktwechsel in kontinuierlich betriebenen Anlagen relativ lange Zeiten benötigt werden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, mittels einer geeigneten Vorrichtung eine weitgehend vollständige Schnellentleerung eines mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Rührerschnecke ausgerüsteten Rührreaktors zu ermöglichen·

Darlegung des Wesens der Erfindung Die technische Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von Polymerisaten in Masse oder in Gegenwart von Lösungsmitteln, bestehend aus Reaktor mit als Hohl welle ausgebildeter Rührerschnecke, welche einen Rückströmkanal mit ungekühlten Wandungen besitzt, so zu verbessern, daß eine Entleerung des Rührreaktors auch bei Viskositäten des Reaktorinhaltes in hohen Umsatzbereichen bis 1 000 Pa s dem Ziel gemäß möglich ist.

Merkmale der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rührreaktor im Reaktorboden eine verschließbare Schnellent* leerungseinrichtung mit großem freiem Querschnitt besitzt

235 59 5 1

und die Hohlwelle der Rührersehnecke mit einem vertikal beweglichen, dicht schließenden Kolben ausgerüstet ist. Zum Entleeren des Rührreaktors z. B· bei Produktwechsel oder im Havariefall werden Zu- und Ablauf des Reaktors verschlossen, die Drehrichtung der Schneckenrührer so geändert, daß diese nach unten fördern und das Schnellentleerungsventil im Boden des Reaktors geöffnet. Durch Einfahren des Kolbens von oben in die Hohlwelle des Schneckenrührers zu einem geeigneten Zeitpunkt wird die darin befindliche Reaktionsmasse nach unten aus dem Rückströmkanal herausgepreßt und eine vollständige Entleerung des Rührreaktors erreicht· Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorteilhaft anwendbar besonders auch bei Reaktionsmassen mit Zähigkeiten bis 1 000 Pa s bis zu hohen Monomerumsätzen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die notwendigen Zeiten zur Entleerung auf mindestens ein Zehntel derjenigen sinken, die für einen gleichen Reaktor ohne die beschriebene Vorrichtung benötigt werden. Darüberhinaus gestattet die erfindungsgemäße Vorrichtung eine vollständige Entleerung des Reaktors einschließlich der Hohlwelle.

Dadurch sind Produktwechsel weitgehend ohne durch Vermischung s effekte bewirkte Qualitätsminderungen sowie ohne Produktverluste möglich. Vorteilhaft ist auch die Möglichkeit der Entleerung und Reinigung einzelner Rührreaktoren einer Reaktorschaltung.

Merkmale und Vorteile sind in dem folgenden Ausführungs-/ Vergleichs-Beispiel näher erläutert.

235595 1

Ausführungsbeispiel

Flg. 1 zeigt eine scnematisolie Darstellung eines Rührreaktors mit Sehneckenrührer und innerer Hohlwelle ohne Entleerungsvorrichtung.

Fig. Z zeigt den gleichen Reaktortyp mit Entleerungsvorrichtung.

Im Betriebszustand erfolgt die Zuspeisung des Reaktionsgemisches in die Reaktoren von unten durch den Stutzen (8). "Die Rührerschnecke (4) bewirkt eine Vermischung des eingespeisten Reaktionsgemisches mit dem aus der Hohlwelle ('/) durch die Öffnung (5) austretenden Reaktionsgemisches und die Förderung nach oben. Im oberen Reaktorbereich erfolgt eine Teilung des Massenstromes. Ein Teil des Reaktionsgemisches fließt durch die oben offene Hohlwelle (7) wieder nach unten, der andere Teil verläßt den Reaktor durch den Stutzen (1).

Die Entleerung des Reaktors ohne spezielle Entleerungsvorrichtung gem. Fig. 1 erfolgt über den Stutzen 1 oder 8 ggf. unter Hinzugabe inerter Lösungsmittel oder von Monomeren. Die Entleerung des Reaktors ist dadurch nicht vollständig und auch nicht kurzzeitig möglich. Die Entleerung des Reaktors mit spezieller Entleerungsvorrichtung gem. Fig. erfolgt nach Verschließen der Stutzen (1) und (8) durch Änderung der Drehrichtung von (4) sowie gleichzeitiges Öffnen von (9). Die Entleerung des Rückströmkanals wird nach Entleeren des Reaktionsraumes zwischen Reaktoraußenwand und Hohlwelle durch Einfahren des Kolbens (10) in den Rückströmkanal vorgenommen.

Claims (2)

1. 235595 1

   Erfindungsanspruch

   Vorrichtung zur Herstellung von Polymerisaten in Masse oder in Gegenwart von Lösungsmitteln, die aus einem Rührreaktor mit einer oder mehreren als Hohlwelle ausgebildeten Rührerschnecken besteht und wobei in der Rührerschnekke ein Rückströmkanal mit ungekühlten Wandungen angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Rührreaktor im Keaktorboden eine verschließbare Schnellentleerungseinrichtung mit großem freien Querschnitt besitzt und die Hohlwelle der Rührerschnecke mit einem vertikal beweglichen, dicht schließenden Kolben ausgerüstet ist.

   Dazu
2. 2 Blatt Zeichnungen