DE102011006548A1

DE102011006548A1 - Vorrichtung zur Steuerung einer Polymerisation in einem Schlaufenreaktor

Info

Publication number: DE102011006548A1
Application number: DE201110006548
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-10-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer Polymerisation, insbesondere zur Suspensionspolymerisation, in einem Schlaufenreaktor mit einer luftdicht abgeschlossenen Ringleitung, einer Zuführ- und Abführleitung sowie einer Pumpe zur Umwälzung des Mediums in Ringleitung, wobei über einen Wärmeübertrager und einem mit dem Wärmeübertrager gekoppelten Kühlmittelkreislauf dem Schlaufenreaktor Wärme zuführbar oder von ihr abführbar ist, mit einer Regeleinheit zur Regelung einer Reaktortemperatur auf einem konstanten Sollwert, mit einem als Thermostat ausgebildeten Stellglied, das auf den Wärmeübertrager einwirkt, wobei als weiteres Stellglied ein Peltierelement vorgesehen ist, wobei der Thermostat für die Basiswärmezufuhr und das Peltierelement für eine Spitzenwärmezufuhr ansteuerbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer Polymerisation, insbesondere zur Suspensionspolymerisation, in einem Schlaufenreaktor mit einer luftdicht abgeschlossenen Ringleitung, einer Zuführ- und Abführleitung sowie einer Pumpe zur Umwälzung des Mediums in Ringleitung, wobei über einen Wärmeübertrager und einem mit dem Wärmeübertrager gekoppelten Kühlmittelkreislauf dem Schlaufenreaktor Wärme zuführbar oder von ihr abführbar ist, mit einer Regeleinheit zur Regelung einer Reaktortemperatur auf einem konstanten Sollwert, mit einem als Thermostat ausgebildeten Stellglied, das auf den Wärmeübertrager einwirkt.
Aus der DE 100 37 153 C2 ist eine Vorrichtung zur Steuerung einer Polymerisation in einem Schlaufenreaktor bekannt, in der eine Regeleinheit zur Regelung einer Reaktortemperatur vorgesehen ist. Als Stellglied wird lediglich ein Thermostat eingesetzt.
Aus der DE 100 64 417 A1 ist ein Mikroreaktor für elektrochemische Umsetzungen bekannt, der planparallel zueinander angeordnete Elektroden aufweist. Mindestens eine der Elektroden ist mit einem Wärmetauscher, einem Peltierelement oder einem andersartigen Temperierelement versehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Steuerung einer Polymerisation in einem Schlaufenreaktor weiterzubilden, dass eine verbesserte Wärmezufuhr zu dem Schlaufenreaktor gewährleistet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 oder 4 auf.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, ein Peltierelement als Stellglied einzusetzen, das direkt an einem Rohr des Schlaufenreaktors angeordnet ist und somit auf das Medium innerhalb der Ringleitung des Schlaufenreaktors einwirken kann. Der Thermostat kann nur mittelbar über das Temperierwasser auf den Reaktor einwirken. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung ein besseres Wärmeeintragsergebnis, das weniger von der Umgebungstemperatur abhängig ist.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind als Stellglieder zum einen ein Thermostat für die Basiswärmezufuhr und ein Peltierelement für eine Spitzenwärmezufuhr vorgesehen. Vorteilhaft kann hierdurch eine bessere Dosierung bzw. bessere kalorimetrische Messung erfolgen.
Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird als Stellglied lediglich mindestens ein Peltierelement eingesetzt. Vorteilhaft kann hierdurch der Bauelementeaufwand reduziert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Peltierelement in einem Eckbereich einer Ringleitung des Schlaufenreaktors angeordnet, so dass das Stellglied platzsparend angeordnet sein kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Schlaufenreaktors und
2 ein Zeitdiagramm über die Wärmeentwicklung bzw. die dem Schlaufenreaktor zugeführte Wärme.
Ein Schlaufenreaktor 1 besteht im Wesentlichen aus einer Ringleitung 2, in die über eine Zu-/Ablaufleitung 3 ein Medium zugeführt bzw. abgeführt werden kann. In die Ringleitung 2 ist eine Pumpe 4 integriert, mittels derer das Medium fortwährend umgewälzt werden kann.
Zur Temperierung des Mediums weist die Ringleitung 2 an Längsabschnitten 5 jeweils einen Wärmeüberträger 6 auf, der in Abhängigkeit von der Ansteuerung das Medium in der Ringleitung 2 kühlt oder aufheizt.
Der Schlaufenreaktor 1 wird vorzugsweise zur Suspensionspolymerisation von Monomeren, wie beispielsweise Vinylacetat eingesetzt. Das Medium besteht dabei aus Wasser mit gelöstem Stabilisator und zunächst flüssigem Monomerem versetzt mit einem Initiator.
Zur Gewährleistung einer fortwährenden chemischen Umsetzung ist die Pumpe 4 pulsierend ansteuerbar. Vorzugsweise wird die Pumpe 4 periodisch und stoßweise angesteuert, so dass eine stetige und ständige Umwälzung erzielt wird und durch die Scherströmung eine Belagsbildung verhindert wird. Die Feststoffpartikel werden hierdurch ständig in der Schwebe gehalten, so dass der chemische Umsetzungsprozess gefördert wird.
Ferner weist die Vorrichtung eine nicht dargestellte Regeleinheit zur Regelung einer Reaktortemperatur auf einen konstanten Sollwert auf. Die Regeleinheit besteht im Wesentlichen aus dem gleichen Aufbau wie die Regeleinheit aus der DE 100 37 153 C2 bekannten Regeleinheit.
Nach einer ersten Ausführungsform weist die Regeleinheit als Stellglied einen Thermostat auf zur Übertragung einer Basiswärmezufuhr Q_T einerseits und ein Peltierelement für eine Spitzenwärmezufuhr Q_P andererseits. In 2 ist die Wärmeentwicklung Q_W dargestellt, die es gilt mittels der Regeleinheit auszugleichen, damit die Reaktortemperatur entsprechend dem Sollwert konstant gehalten werden kann. Zu diesem Zweck wird zeitlich durchgehend der Thermostat angesteuert, der über die Zeit eine konstante Wärmemenge Q_T abgibt. In den Bereichen, in denen ein erhöhter Wärmezufuhrbetrag besteht, wird das Peltierelement zugeschaltet, sodass stets der Reaktor mit einer konstanten Temperatur betrieben werden kann.
Bei dieser ersten Ausführungsform ist der Thermostat parallel zu dem Peltierelement in dem Regelkreislauf angeordnet.
Der Thermostat ist stets in einem Einschaltzustand, so dass stets die gleiche konstante Basiswärmemenge Q_T dem Reaktor zugeführt wird.
Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann das Stellglied ausschließlich durch ein oder mehrere Peltierelemente gebildet sein. Beispielsweise kann das Peltierelement – wie nach der ersten Ausführungsform – in einem Eckbereich der Ringleitung 2 angeordnet sein. Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Peltierelementen elektrisch in Reihe geschaltet angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10037153 C2 [0002, 0018]
DE 10064417 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Steuerung einer Polymerisation, insbesondere zur Suspensionspolymerisation, in einem Schlaufenreaktor mit einer luftdicht abgeschlossenen Ringleitung, einer Zuführ- und Abführleitung sowie einer Pumpe zur Umwälzung des Mediums in Ringleitung, wobei über einen Wärmeübertrager und einem mit dem Wärmeübertrager gekoppelten Kühlmittelkreislauf dem Schlaufenreaktor Wärme zuführbar oder von ihr abführbar ist, mit einer Regeleinheit zur Regelung einer Reaktortemperatur auf einem konstanten Sollwert, mit einem als Thermostat ausgebildeten Stellglied, das auf den Wärmeübertrager einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass als weiteres Stellglied ein Peltierelement vorgesehen ist, wobei der Thermostat für die Basiswärmezufuhr (Q_T) und das Peltierelement für eine Spitzenwärmezufuhr (Q_P) ansteuerbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermostat und das Peltierelement parallel in dem Regelkreislauf angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermostat in einem Betriebszustand der Ringleitung (2) ausgebildet ist, dass durch ihn stets die gleiche konstante Basiswärmemenge (Q_T) der Ringleitung (2) zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Peltierelement in einem Eckbereich der Ringleitung (2) angeordnet ist.
Vorrichtung zur Steuerung einer Polymerisation, insbesondere zur Suspensionspolymeristion, in einem Schlaufenreaktor mit einer luftdicht abgeschlossenen Ringleitung, einer Zuführ- und Abführleitung sowie einer Pumpe zur Umwälzung des Mediums in Ringleitung, wobei über einen Wärmeübertrager und einem mit dem Wärmeübertrager gekoppelten Kühlmittelkreislauf dem Schlaufenreaktor Wärme zuführbar oder von ihr abführbar ist, mit einer Regeleinheit zur Regelung einer Reaktortemperatur auf einem konstanten Sollwert, mit einem Stellglied, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellglied ein Peltierelement vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Peltierelementen entlang der Ringleitung (2) in Reihe zueinander geschaltet sind.