DD300291A7

DD300291A7 - Verfahren zur Beseitigung bzw. Minimierung von Wand- und Rührerbelägen in Polymerisationsreaktoren

Info

Publication number: DD300291A7
Application number: DD31419488A
Authority: DD
Original assignee: Buna Chem Werke Veb
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1992-06-04

Abstract

Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Beseitigung bzw. Minimierung von Wand- und Ruehrerbelaegen in Polymerisationsreaktoren dar. Sie bezieht sich damit auf kontinuierlich betriebene Polymerisationsprozesse nach den Methoden der Masse- bzw. Masse-Loesungspolymerisation. Es ist ihr Ziel, die Beseitigung von Belaegen ohne Unterbrechung des Polymerisationsprozesses zu bewerkstelligen. Das wird dadurch erreicht, dasz in dem bzw. den Polymerisationsreaktoren durch schrittweises Absenken der Zulaufmenge unter Beibehaltung aller anderen Betriebsparameter um 5 bis 40 kg Feststoff pro 100 kg Reaktionsmedium angehoben und der Prozesz unter den veraenderten Bedingungen zwischen 0,25 und 5,0 Stunden lang weitergefuehrt wird und danach die urspruenglichen stationaeren Betriebsbedingungen durch schrittweises Erhoehen der Zulaufmenge wiederhergestellt werden. Die Erfindung kann bei allen homogen und kontinuierlich verlaufenden Masse- bzw. Masse-Loesungspolymerisationsverfahren Anwendung finden.{Wandbelag; Polymerisationsreaktor; Masse-/Loesungspolymerisation; Belagbeseitigung; Umsatzaenderung}

Description

Das Verfahren betrifft die Beseitigung bzw. Minimierung von störenden Belägen an den Wandungen von kontinuierlich nach der Masse- bzw. Masse-Lösungstechnologie betriebenen Polymerisationsreaktoren ohne Unterbrechung des Produktionsprozesses.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß sich in Polymerisationsreaktoren mit homogenem Inhalt leicht Ansätze und Beläge an Wandungen und am Rührer bilden (Jap.-PS 8052 302), die je nach chemischer Zusammensetzung des Reaktorinhaltes und nach

Reaktionsbedingungen von unterschiedlicher Konsistenz und Haftfestigkeit sind. In Abhängigkeit von ihrer Stärke schränken sie das freie Reaktionsvolumen ein, erhöhen die Rührerbelastung und beeinträchtigen den Wärmeübergang auf die Heiz- bzw.

Kühlflächen des Reaktors.

In vielen Fällen begnügt man sich damit, die Beläge, gegebenenfalls nach Anquellen mit einem geeigneten Lösungsmittel,

mechanisch zu entfernen. Das erfordert jedoch die Unterbrechung des Polymerisationsprozessos und die Öffnung des Reaktors.

Gelegentlich läßt sich der Belag mit Hilfe eines guten Lösungsmittels, gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur und bei möglichst hoher Rührerdrehzahl, ablösen. Auch diese Methode erfordert die Unterbrechung des Prozesses und u. U. die Kontaminierung des gesamten Prozeß-Stranges mit prozeßfremden Lösungsmitteln.

Es ist auch bekannt, den Belag, der sich bei der kontinuierlichen Masse-Lösungspolymerisation von Styren-Acrylnitril-

Gemischen bildet, durch Erwärmen in Gegenwart von Ν,Ν-Dimethylformamid und geringen Mengen stark alkalischer

Substanzen abzubauen (GB 2101613, Jap.-PS 82179208; s. auch Severino-Pegoraro, Angew. Makromol. Chemie 117 (1983)

S. 145). Auch dieses Verfahren besitzt die Nachteile der notwendigen Prozeßunterbrechung mit der damit verbundenen Einbuße an Produktionsmenge und der Einschleppung verfahrensfremder Substanzen in das Apparatesystem. Bei der Nachprüfung des Verfahrens war ein vollständiger Abbau des Belages nicht erreichbar.

Es ist auch bekannt, Beschichtungsmittel oder Farbstoffe einzusetzen, die die Reaktorwandungen vor dem Ansetzen von Belägen schützen sollen (EP 0027691, US-PS 3825434, US-PS 4182809, EP 0003875, SU-PS 789433, DO-S 3219208, Jap.-PS 81103206, DO-S 2919197, Jap.-PS 80133410).

Obwohl auf diese Weise eine deutliche Verlängerung der Betriebsbereitschaft des Reaktors zu erzielan ist, so sind doch die

zusätzlichen Aufwendungen für die Beschichtungsmittel und deren erneute Aufbringung nach einer Reinigungsoperation, die weiterhin eine Produktionsunterbrechung erforderlich macht, von Nachteil.

Es ist weiterhin bekannt, die Bildung von Wandansätzen bei der Polymerisation durch Zusatz geeigneter Substanzen in geringer Konzentration zu verhindern (Jap.-PS7999183,US-PS4273904,Jap.-PS8136510,SU-PS 968041). Die Wirkung solchor Zusätze ist jedoch vergleichsweise gering. Bei kontinuierlich betriebenen Polymerisationsanlagen besteht außerdem die Gefahr dor

Anreicherung der Zusätze bzw. ihrer Folgeprodukte bei Rückführung der nicht verbrauchten Monomeren in den Prozeß.

Eine Reihe bekannter Verfahren benutzt die Erhöhung der Turbulenz in der Nähe der Reaktorwandung, um eine Belagbildung zu verhindern (SU-PS 732279, GB-PS 2088884). Diese Verfahren sind effektiv in der Belagsinhibierung, sie lassen sich jedoch nur bei relativ dünnflüssigen Medien mit Erfolg anwenden.

Es ist schließlich auch bekannt, selbstreinigende Reaktoren zur Entfernung von Wandansätzen zu verwenden (Jap.-PS 8052 302, DO-S 2513253). Diese erfüllen durchaus ihren Zweck, sind jedoch konstruktiv und dadurch kostenmäßig sehr aufwendig.

Ziel der Erfindung

Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, die Reduzierung bzw. gänzliche Entfernung von Belägen in Polymerisationsreaktoren ohne Unterbrechung des Polymerisationsprozesses in ökonomischer Weise zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beseitigung bzw. Minimierung von Wand- und Rührerbelägen in Polymerisationsreaktoren bei laufendem Polymerisationsprozeß zu entwickeln, das es ges. jttet, ohne Zugabe besonderer Mittel eine Reduzierung bzw. gänzliche Beseitigung des Belages zu bewirken.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der stationäre Umsatz ^!n dem bzw. in den Polymerisationsreaktoren durch schrittweises Absenken der Zulaufmenge unter Beibehaltung aller anderen Betriebsparameter um 5 bis 40kg Feststoff pro 100kg Reaktionsmedium angehoben und der Prozeß unter den veränderten Bedingungen zwischen 0,25 und 5,0 Stunden lang weitergeführt wird und danach die ursprünglichen stationären Betriebsbedingungen durch schrittweises Erhöhen der Zulaufmenge wiederhergestellt werden.

Die erfindungsgemäße Lösung macht es auf einfache Weise und ohne Unterbrechung des Produktionsprozesses möglich, die durchschnittliche Stärke des Wandbelages beliebig klein zu halten, indem man den „Reinigungsprozeß" in entsprechend immer kürzeren Abständen wiederholt. In der Praxis wird man aus verschiedenen Gründen mittlere Zyklen anstreben, die eine mittlere Beiagstärke garantieren, die ohne Einfluß auf den normalen Verlauf des Polymerisationsprozesses und die Produkteigenschaften ist. Die Erfindung wird an einigen Beispielen näher erläutert.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1

In einem zylinderförmigen Metallreaktor von 5I Reaktorvolumen mit wandgängigem Schneckenrührer mit Hohlwelle als Rückstromkanal sowie mit Mantelheizung wurde ein Gemisch von 72,2Masseteilen Styren, 22,8 Masseteilen Acrylnitril und 5,0 Masseteilen Ethylbonzen bei einer Reaktionstemperatur von 17O⁰C und einer mittleren Verweilzeit von 0,5Stunden kontinuierlich polymerisiert. Nach einer Reaktionsdauer von 120h wurde der Polymerisationsprozeß durch Einspeisen von reinem Ethylbenzen u Verbrochen, der Reaktor abgekühlt, entleert und geöffnet. Die Untersuchung der Reaktorteile ergab das Vorhandensein vor. außen angequollenem, innen festerem Belag, dessen Dicke örtlich verschieden zwischen 0,5 und 3,0mm betrug.

Beispiel 2

Ein weiterer Versuch unter den gloichen Bedingungen wie im Beispiel 1 wurde nach 250 Stunden abgebrochen. Der Belag hatte eine örtlich verschiedene Dicke von 0,5 bis 6,0mm.

Beispiel 3

Der Versuch von Beispiel 1 wurde wiederholt, doch wurde nach einer Reaktionsdauer von 120 Stunden der Durchsatz so gesenkt, daß sich eine mittlere Verweilzeit von 0,75h ergab. Unter dieser veränderten Bedingung wurde 30min lang weitergefahren, dann wurde der Polymerisationsprozeß wie in Beispiel 1 abgebrochen. Der Belag hatte eine örtlich verschiedene Dicke von 0 bis 1mm.

Beispiel 4

Ein weiterer Versuch unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 lief über 723 h. Nach einer Reaktionsdauer von jeweils 120 h wurde der Durchsatz für jeweils 30 min so gesenkt, daß sich eine mittlere Verweilzeit von 0,75 Stunden ergab. Danach wurde der Durchsatz wieder auf den ursprünglichen Wert gesteigert. Nach der 6.Durchsatzdrosselungsperiode wurde der Polymerisationsprozeß wie in Beispiel 1 beschrieben abgebrochen. Der Belag hatte eine örtlich verschiedene Dicke von 0 bis 1 mm.

Beispiel 5

Der Versuch von Beispiel 1 wurde wiederholt, doch wurde nach einer Reaktionsdauer von 120Stunden der Durchsatz so gesenkt, daß sich eine mittlere Verweilzeit von 0,9 Stunden ergab.

Unter diesen veränderten Bedingungen wurde 45min weitergefahren, dann wurde der Polymerisationsprozeß wie in Beispiel 1 abgebrochen. Reaktorwandu ,g und Rührer waren in allen Teilen frei von Belag.

Beispiele

In dem Metallreaktor gemäß Beispiel 1 wurde ein Gemisch von 70 Masseteilen Styren und 30 Massoteilen Methylmethacrylat bei einer Reaktionstemperatur von 14O⁰C und einer mittleren Verweilzeit von 1,9 Stunden kontinuierlich polymerisiert. Nach einer Reaktionsdauer von 240 Stunden wurde der Polymerisationsprozeß durch Einspeisen von Ethylbenzen unterbrochen, der Reaktor abgekühlt, entleert und geöffnet. Die Untersuchung der Reaktorteile ergab das Vorhandensein von außen angequollenem, innen gummiertem Belag, dessen Dicke örtlich verschieden zwischen 1,0 und 5,0mm betrug.

Beispiel 7

Der Versuch von Beispiel 6 wurde wiederholt, doch wurde nach eine, Reaktionsdauer von 240 Stunden der Durchsatz so gesenkt, daß sich eine mittle. e Verweilzeit von 2,6 Stunden ergab.

Unter diesor veränderten Bedingung wurde 60 min lang weitergefahren, dann wurde der Polymerisationsprozeß wie in Beispiel 6 abgebrochen. Die Reaktorteile wiesen keinerlei Belag auf.

Beispiel 8

In dem Metallreaktor gemäß Beispiel 1 wurde ein Gemisch von 76 Masseteilen Styren, 4 Masseteilen Maleinsäureanhydrid und 20 Masseteilen Dichlorethan bei einer Reaktionstemperater von 132⁰C und einer mittleren Verweilzeit von 0,43 Stunden kontinuierlich polymerisiert. Nach einer Betriebsdauer von 120Stunden wurde der Polymerisationsprozeß durch Einspeisen von Dichlorethan unterbrochen, der Reaktor abgekühlt, entleert und geöffnet. Die Untersuchung der Reaktorteile ergab das Vorhandensein von außen angequollenem, innen trockenem Belag, dessen Dicke örtlich verschieden zwischen 0,5 und 6,0mm betrug.

Beispiel 9

Der Versuch von Beispiel 8 wurde wiederholt, doch wurde nach einer Betriebsdauer von jeweils 60 Stunden der Durchsatz so gesenkt, daß sich eine mittlere Verweilzeit von 0,6Stunden ergab. Unter dieser veränderten Bedingung wurde 30min lang weitergefahren, dann wurde jeweils der Betriebszustand dos Beispiels 8 (mittlere Verweilzeit 0,43 Stunden) wiederhergestellt. Nach der 5. Betriebsperiode von 60 Stunden Dauer und de: dazugehörigen Verweilzeiterhöhung wurde der Polymerisationsprozeß wie in Beispiel 8 abgebrochen. Die Reaktorteile wiesen keinerlei Belag auf.

Claims

Verfahren zur Beseitigung bzw. Minimierung von Wanu- jnd Rührerbelägen in kontinuierlich
betriebenen Reaktoren für Masse- bzw. Masse-Lösunyspolymerisationsprozesse, dadurch
gekennzeichnet, daß der stationäre Umsatz im Polymerisationsreaktor durch schrittweises Absenken der Zulaufmenge unter Beibehaltung aller anderen Betriebsparameter um 5 bis 40 kg Feststoff pro
100 kg Reaktionsmedium angehoben und der Prozeß unter den veränderten Bedingungen zwischen 0,25 und 5 Stunden lang weitergeführt wird und danach die ursprünglichen stationären
Betriebsbedingungen durch schrittweise Erhöhen der Zulaufmenge wiederhergestellt werden.

Anwendungsgebiet c'er Erfindung