DE10805215T1 - Wärmetauscher in einem verfahren und vorrichtung zur herstellung eines esters - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines Esters, mindestens basierend auf a. mindestens einer Alkoholkomponente, b. mindestens einer Carbonsäurekomponente, sowie c. gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen, als Verfahrenskomponenten, beinhaltend in einem Reaktor die Verfahrensschritte: i. Bereitstellen der Verfahrenskomponenten, ii. Umsetzen der Verfahrenskomponenten unter Erhalt eines Esters A, iii. gegebenenfalls Nachbehandeln des Esters A, wobei mindestens ein Teil der Verfahrenskomponenten in einem Förderstrom außerhalb des Reaktors über eine Wärmeübertragungsfläche als ein Film geleitet wird, wobei das Verhältnis des Förderstroms zur Wärmeübertragungsfläche in einem Bereich von 0,25 bis 3,0 m/h liegt.
Claims (40)
- Verfahren zur Herstellung eines Esters, mindestens basierend auf a. mindestens einer Alkoholkomponente, b. mindestens einer Carbonsäurekomponente, sowie c. gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen, als Verfahrenskomponenten, beinhaltend in einem Reaktor die Verfahrensschritte: i. Bereitstellen der Verfahrenskomponenten, ii. Umsetzen der Verfahrenskomponenten unter Erhalt eines Esters A, iii. gegebenenfalls Nachbehandeln des Esters A, wobei mindestens ein Teil der Verfahrenskomponenten in einem Förderstrom außerhalb des Reaktors über eine Wärmeübertragungsfläche als ein Film geleitet wird, wobei das Verhältnis des Förderstroms zur Wärmeübertragungsfläche in einem Bereich von 0,25 bis 3,0 m/h liegt.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Film eine mittlere Filmhöhe in einem Bereich von 0,05 bis 10 mm über der Wärmeübertragungsfläche aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Film an zumindest einer Stelle der Wärmeübertragungsfläche eine Filmgeschwindigkeit in einem Bereich von 0,46 m/s bis 4,0 m/s aufweist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verhältnis der Wärmeübertragungsfläche zum Füllvolumen des Reaktors mindestens von 5:1 bis 1:1 m–1 beträgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Film über der Wärmeübertragungsfläche mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: a) eine dynamische Viskosität von 0,1 bis 100 mPa·s; b) eine Dichte von 500 bis 1300 kg/m3; jeweils bei einer Temperatur von 200 bis 300°C, bevorzugt 230 bis 270°C.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Film über der Wärmeübertragungsfläche ein turbulentes Fließverhalten aufweist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, zumindest während der Umsetzung, die Wärmeübertragungsfläche mit 100 bis 1000 kJ·t–1·h–1 betrieben wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Film über der Wärmeübertragungsfläche eine Suspension ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeübertragungsfläche eine Temperatur in einem Bereich von 200 bis 270°C aufweist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens 60% der während der Umsetzung in die Verfahrenskomponenten zugeführten Wärmeenergie über die Wärmeübertragungsfläche zugeführt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Teil der Verfahrenskomponenten eine Strecke von weniger als 300 cm vom Abstromende der Wärmeübertragungsfläche zum Reaktor durchläuft.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeübertragungsfläche als Fallfilmverdampfer ausgebildet ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umsetzung bei einem Druck in einem Bereich von 1 bis 600 mbar, insbesondere in einem Bereich von 1 bis 300 mbar durchgeführt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Carbonsäurekomponente ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Caprylsäure, Nonansäure, i-Nonansäure, Decansäure, i-Decansäure, Sebacinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Pelargonsäure, HOOC-C36H72-COOH, Phthalsäureanhydrid, Trimellitsäure, Adipinsäure, Behensäure, Erucasäure oder einer Mischung aus zwei oder mehr davon.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Carbonsäurekomponente ein Triglycerid, oder eine Mischung von zwei oder mehr davon, besonders bevorzugt Talg oder Rüböl, ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Alkoholkomponente ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Pentaerythrit, Pentaerythritdimer, n-Octanol, i-Tridecanol, Cetylalkohol, Stearylalkohol oder einer Mischung aus zwei oder mehr davon.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Zusatzstoff ein Katalysator eingesetzt wird, der eine oder mehrere Verbindungen beinhaltet, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zinnoxalat, p-Toluolsulfonsäure, Schwefelsäure, Unterphosphorige Säure oder einer Mischung aus zwei oder mehr davon.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Zusatzstoff ein Katalysator eingesetzt wird, der eine oder mehrere Verbindungen beinhaltet, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Calciumhydroxid und Strontiumhydroxid; wobei als Carbonsäurekomponente besonders bevorzugt ein Carbonsäureester ausgewählt ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ester zwischen 1 und 6 Estergruppen aufweist.
- Vorrichtung beinhaltend als Vorrichtungseinheiten fluidleitend verbunden α) gegebenenfalls ein Eduktreservoir (
512 ), β) einen Reaktor (111 ), γ) gegebenenfalls eine Aufarbeitungseinheit (311 ), wobei der Reaktor (111 ) mit einer Förderpumpe (911 ) und einem Wärmetauscher (411 ) in einem fluidleitenden Kreislauf verbunden ist, wobei der Wärmetauscher (411 ) eine Wärmeübertragungsfläche (416 ) aufweist, wobei das Verhältnis der Wärmeübertragungsfläche (416 ) zum Füllvolumen des Reaktors von 5:1 bis 11 m–1 beträgt. - Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Wärmeübertragungsfläche (
416 ) ein Verhältnis von Breite zu Länge in einem Bereich von 3:1 bis 15:1 aufweist, wobei die Länge der Wärmeübertragungsfläche (416 ) in Richtung des Förderstroms vorgesehen ist. - Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Wärmeübertragungsfläche (
416 ) entlang ihrer Länge in einem Winkel von –10° bis +10° zur Senkrechten ausgerichtet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Wärmeübertragungsfläche (
416 ) diskontinuierlich vorliegt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei der Wärmetauscher (
411 ) ein Fallfilmverdampfer ist. - Vorrichtung nach Anspruch 20 bis 24, wobei der Wärmetauscher (
411 ) einen Eingangsbereich (412 ) aufweist, beinhaltend folgende Verteilungselemente: V1) eine unter einem Einlass angeordnete Prallfläche (413 ), V2) eine stromabwärts von der Prallfläche (413 ) angeordnete Lochfläche (414 ), wobei die Lochfläche (414 ) oberhalb einer Vielzahl von Öffnungen (422 ), die in einer Bodenfläche (415 ) vorgesehen sind, angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Verteilungselemente im Eingangsbereich (
412 ) eines oder mehrere der nachfolgenden Merkmale aufweisen: – der Durchmesser der Löcher (421 ) der Lochfläche (414 ) beträgt 3 bis 35% des Durchmessers der Öffnungen (422 ); – mindestens ein Teil der Löcher (421 ) der Lochfläche (414 ) und der Öffnungen (422 ) der Bodenfläche (415 ) weisen weniger als 50% Überlappung, bezogen auf die Aufsicht, auf; – der Lückengrad der Lochfläche (414 ) beträgt von 0,015 bis 0,054. Das Verhältnis des Lückengrads der Lochfläche (414 ) zum Lückengrad der Bodenfläche (415 ) beträgt von 0,1 bis 1,0; – das Verhältnis des Durchmessers der Prallfläche (413 ) zum Durchmesser des Einlasses (412 ) beträgt von 1,5:1 bis 3:1. - Verfahren zur Herstellung eines Esters, wobei eine Vorrichtung nach einem von Anspruch 20 bis Anspruch 26 eingesetzt wird.
- Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen Zusammensetzung beinhaltend die Komponenten aa) ein thermoplastisches Polymer, bb) ein Formtrennmittel, sowie cc) gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe, beinhaltend die Verfahrensschritte: i) Bereitstellen eines thermoplastischen Polymers oder einer Vorstufe eines thermoplastischen Polymers oder beider, ii) Bereitstellen eines Formtrennmittels beinhaltend einen Ester erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 oder Anspruch 27, iii) gegebenenfalls Bereitstellen weiterer Zusatzstoffe, iv) Vermischen der Komponenten i), ii) und gegebenenfalls iii).
- Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Vermischen nach mindestens einer der nachfolgenden Maßnahmen erfolgt: M1) bei oder oberhalb der Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Polymers, M2) wobei das Formtrennmittel flüssiger ist als das thermoplastische Polymer, oder M3) wobei mindestens ein Teil des Formtrennmittels der Vorstufe des thermoplastischen Polymers zugesetzt wird.
- Verfahren nach Anspruch 28 oder Anspruch 29, wobei das thermoplastische Polymer zu mehr als 90 Gew.-% auf Polyestern basiert.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei der Polyester ein polymerer Ester aus einer Polycarbonsäure und einem Polyol oder ein auf einer Hydroxycarbonsäure basierender, polymerer Ester ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 31, wobei die Komponenten a1) bis c1) in solchen relativen Mengen miteinander vermischt werden, dass die durch das Vermischen der Komponenten a1) bis c1) erhaltene, thermoplastische Zusammensetzung a1) 60 bis 99,99 Gew.-% des thermoplastischen Polymers, b1) 0,01 bis 20 Gew.-% des Formtrennmittels und c1) 0 bis 20 Gew.-% der weiteren Zusatzstoffe, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der thermoplastischen Zusammensetzung, enthält, wobei die Summe der Komponenten a1) bis c1) 100 Gew.-% beträgt.
- Verfahren zur Herstellung eines auf einer thermoplastischen Zusammensetzung basierenden Formkörpers, beinhaltend die Verfahrensschritte: I) Bereitstellen einer thermoplastischen Zusammensetzung, erhältlich nach einem der Ansprüche 28 bis 32, II) Erhitzen der thermoplastischen Zusammensetzung auf die Glasübergangstemperatur oder auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Polymers, III) Herstellung eines Formkörpers aus der im Verfahrensschritt II) hergestellten, erhitzten thermoplastischen Zusammensetzung.
- Verfahren nach Anspruch 33, wobei in einem weiteren Verfahrensschritt IV) mindestens ein Teilbereich des in Verfahrensschritt III) erhaltenen Formkörpers in seinem Massequerschnitt gegenüber Verfahrensschritt III) verringert wird.
- Verfahren nach Anspruch 34, wobei die Querschnittsverringerung durch Anlegen eines Gasdrucks erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 35, wobei der Formkörper ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus: einem Behältnis, einer Folie, einer Faser oder mindestens zwei davon.
- Verfahren zur Herstellung eines Packgutes beinhaltend als Verfahrensschritte: a3) Bereitstellen eines Formkörpers, erhältlich nach einem der Ansprüche 33 bis 36, und eines Gutes; b3) mindestens teilweises Umgeben des Gutes mit dem Formkörper.
- Verfahren zur Herstellung eines mindestens teilweise beschichteten Gegenstands, beinhaltend: a4) Bereitstellen einer mindestens 10 Gew.-%, bezogen auf die Beschichtungszusammensetzung, eines Esters nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder Anspruch 27, oder einer thermoplastischen Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 28 bis 32 beinhaltenden Beschichtungszusammensetzung, und eines festen Substrats; b4) Mischen der Beschichtungszusammensetzung und des Substrats, wobei die Beschichtungszusammensetzung mindestens teilweise flüssig ist.
- Weiterverarbeitungsprodukt beinhaltend einen Ester, erhältlich nach einem der Ansprüche 1 bis 19 oder 27, als Zusatzstoff, und mindestens eine funktionelle Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischem Polymer, Enzym, Abbinder eines Klebstoffs, Paraffin, Öl, Farbmittel, Haar- oder Hautpflegesubstanz, Polymerdispersion, Kalkspülung, Schmiermittel oder Emulgator, oder einer Kombination von zwei oder mehr davon.
- Verwendung eines Esters, erhältlich nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder 24, als Zusatzstoff in einer Zusammensetzung, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: thermoplastische Zusammensetzung, Waschmittel, Klebstoff, Entschäumer, Schmierstoffformulierung, Lack, Farbe, kosmetische Zubereitung, Bodenverdichtungsmittel, Bohrspülung, Hydrauliköl oder Dispersion.
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