DE1182431B - Verfahren zur halb- oder vollkontinuierlichen Polymerisation von festem Trioxan - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C 08 g

Deutsche Kl.: 39 c-18

Nummer: 1182431

Aktenzeichen: F 31676 IVd/39 c

Anmeldetag: 16. Juli 1960

Auslegetag: 26. November 1964

Es ist bereits bekannt, Trioxan in Gegenwart kationisch wirkender Katalysatoren zu polymerisieren.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur halb- oder vollkontinuierlichen Polymerisation von Trioxan in Gegenwart von ionischen Katalysatoren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man festes Trioxan in einem Gefäß durch Evakuieren und/oder Spülen mit einem oder mehreren Inertgasen reinigt und anschließend mit dem ionischen Katalysator belädt, dann das so gereinigte und mit einem Katalysator beladene Trioxan in ein zweites Gefäß überführt, in diesem Gefäß durch mechanische Durchrührung eine weitgehende Homogenisierung der Verteilung des Katalysators auf dem Monomeren vornimmt und das homogenisierte Trioxan-Katalysator-Gemisch in einem Reaktionsgefäß unter Erwärmen polymerisiert oder daß man die Reinigung, Beladung, Homogenisierung und Reaktion in einem einzigen Reaktionsraum durchführt.

Die für das Verfahren erforderlichen Vorrichtungen sind in Fig. 1 dargestellt und setzen sich wie folgt zusammen:

Das Beladungsgefäß 1 ist durch die Schleuse oder Dosiervorrichtung 2 mit dem Vorratsgefäß 3, dieses durch eine Schleuse oder Dosiervorrichtung 4 mit dem Polymerisationsgefäß 5 verbunden. Letzteres ist mit dem Austragsorgan 6 ausgestattet.

Das Verfahren umfaßt folgende Stufen:

A. Reinigung und Beladung,

B. Homogenisierung und Vorratspuffer,

C. Raktion.

Das Verfahren läuft wie folgt: Das zur Polymerisation verwendete Trioxan wird in der Stufe A in Gefäß 1 in festem Zustand eingefüllt; durch Evakuieren und/oder Spülen mit Inertgas, ζ. Β. Stickstoff, Kohlendioxyd u. a., von Feuchtigkeit und Sauerstoff befreit und anschließend mit Kontakt beladen. Diese Beladung kann unter Vakuum oder gegebenenfalls unter Inertgasatmosphäre, wie Stickstoff, Kohlendioxyd u. a., durchgeführt werden. Der Kontakt kann gasförmig, z. B. in Form von Bortrifluorid, eventuell verdünnt mit Inertgasen, oder im Festzustand, z. B. in Form von Diazoniumsalzen der Borfluorwasserstoffsäure, zur Anwendung gelangen. Gegebenenfalls kann das Aufrühren des Trioxans durch einen Inertgasstrom, der gegebenenfalls mit dem gasförmigen Kontakt beladen ist, bewirkt werden. Es ist auch möglich, dem Trioxan Rohpolymerisat in theoretisch jedem Verhältnis zuzumischen, das mit dem benötig-Verf ahren zur halb- oder vollkontinuierlichen
Polymerisation von festem Trioxan

Anmelder:

Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft vormals

Meister Lucius &Brüning, Frankfurt/M.

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Eduard Weiß, Kelkheim (Taunus),

Dr. Edgar Fischer, Frankfurt/M.-Schwanheim

ten Katalysator beladen ist. Zweckmäßigerweise ist die zugemischte Menge an festem Kontaktträger möglichst niedrig zu halten, damit die Kapazität der Apparatur nicht nachteilig beeinflußt wird.

Die Durchmischung des Trioxans mit dem Kontakt bzw. mit dem mit Kontakt beladenen Rohpolymerisat kann z. B. unter Vakuum oder unter durch Überlagerung mit einem oder mehreren Inertgasen erzeugten Überdruck und bei verschiedenen Temperaturen vorgenommen werden, wobei man vorteilhafterweise bei Normaldruck oder geringem Überdruck (z. B. 0,1 atü) und Raumtemperatur arbeitet. Das mit dem Kontakt beladene bzw. mit dem kontakttragenden Rohpolymerisat vermischte Trioxan gelangt durch die Schleuse bzw. Dosiervorrichtung 2 in den Vorratsbehälter 3 (in Stufe B). Als Schleuse kann ein normales Absperrorgan verwendet werden für den Fall, daß das Ausschleusen diskontinuierlich und nur unter dem Einfluß der Schwerkraft erfolgt. Vorzugsweise gelangt eine Dosier- bzw. Fördereinrichtung wie z. B. Zellenrad, Dosierschnecke u. ä. zur kontinuierlichen Ausschleusung zur Anwendung.

Gefäß 3 wirkt als Puffergefäß, um auch bei Schwankungen im Beladungsvorgang einen gleichmäßigen Materialstrom in das Polymerisationsgefäß 5 (in Stufe C) zu gewährleisten. In Gefäß 3 erfolgt durch eine geeignete mechanische Durchmischungseinrichtung eine weitere Homogenisierung der Verteilung des Katalysators auf dem Monomeren, besonders dann, wenn mehrere im Gefäß 1 vorbeladene Chargen vermischt werden. Bei gleichbleibender Trioxanmenge bzw. -qualität und gleichmäßiger Kontaktdosierung kann jedoch von Gefäß 1 abgesehen und der Beladungsvorgang kontinuierlich in Gefäß 3 durchgeführt werden, sofern die Reinigung auf andere Weise vorweggenommen wurde. Als

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Schleuse 4 wird zweckmäßigerweise eine kontinuierliche Dosiervorrichtung, wie z. B. Schnecke, Zellenrad u. a., verwendet. Das Polymerisationsgefäß der Reaktionsstufe C kann aus einem senkrecht stehenden Rohr bestehen, in dem das Reaktionsgut allein durch den Einfluß der Erdschwere von oben nach unten gefördert wird. Durch geeignete Heizung des Reaktors in der Eintrittszone des beladenen bzw. mit kontakttragendem Rohpolymerisat gemischten Trioxans wird die Polymerisation ausgelöst. Die Heizung to kann als Mantelheizung oder als innere Heizung in Form von Heizstäben, Spiralen, Heiztaschen usw. ausgebildet sein. Die nötige Wärme kann durch Dampf, Flüssigkeiten oder elektrischen Strom zugeführt werden. Die frei werdende Polymerisationswärme wird in der nachfolgenden Zone zweckmäßig durch indirekte Kühlung abgeführt. Hinsichtlich der Erzielung hoher Umsätze ist es vorteilhaft, dieser gekühlten Zone eine gegebenenfalls heizbare Nachreaktionszone anzuschließen.

Die Produktbewegung kann durch geeignete Rührbzw. Förderorgane intensiviert werden. Es können Rührer der verschiedensten Art angewendet werden. Es besteht die Möglichkeit, die benötigte Heiz- und/ oder Kühlfläche in das Rührorgan zu verlegen bzw. damit die schon vorhandenen festeingebauten Heiz- und/oder Kühlflächen zu vergrößern und somit ihre Wirkung zu steigern.

Der mit einem geeigneten Rühr- bzw. Förderorgan ausgestattete Reaktor 5 kann auch waagerecht liegend angeordnet sein.

Weiter kann das Reaktionsgefäß als ein zwischen 0 und 90° geneigtes Rohr ausgebildet sein, in dem die Produktbewegung durch die Schwerkraft und/ oder durch ein geeignetes Rühr- bzw. Förderorgan bewirkt wird. Es kann z. B. aus einer Wanne mit oder ohne einem Mantel für Heizung bzw. Kühlung und mit einer Hohlschnecke als Förder- bzw. Heiz- und Kühlung erfolgen zweckmäßigerweise in einzelnen Zonen an der Unterseite des Tellers.

Eine weitere Ausführung des Polymerisationsgefäßes 5 ist ein rotierender Teller in vorzugsweise waagerechter Anordnung, dessen Drehzahl der Reaktionszeit leicht angepaßt werden kann. Heizung und Kühlung erfolgen zweckmäßigweise in einzelnen Zonen an der Unterseite des Tellers.

Ferner kann der Reaktor 5 aus einem endlosen Band oder einer förderbandähnlichen Vorrichtung, vorzugsweise in waagerechter Anordnung, bestehen, die durch Länge und Laufgeschwindigkeit leicht der Reaktionszeit anzupassen und auf bekannte Weise heiz- und kühlbar zu gestalten sind.

Als Schleuse 6 wird zweckmäßigerweise eine kontinuierliche Dosiervorrichtung, wie z. B. Schnecke, Zellenrad u. ä., verwendet.

Es ist möglich, die Stufen A, B und C gemäß Fig. 2 in einem einzigen Reaktionsraum zu vereinigen, beispielsweise in einem senkrecht stehenden Rohr oder Turm. Hierbei wird das Monomere kontinuierlich oben aufgegeben, im Gegenstrom mit Inertgas, z. B. Stickstoff, Kohlendioxyd u. a., unter Rühren gespült, der Katalysator z. B. gasförmig, gegebenenfalls mit Inertgas, verdünnt, unterhalb dieser Spülzone zugeführt und mittels einer geeigneten Rührvorrichtung gleichmäßig auf dem Monomeren verteilt. Das so mit dem Kontakt beladene Monomere durchwandert dann die beheizte Aktivierungszone, die nachfolgende gekühlte Reaktionszone und die gegebenenfalls beheizbare Nachreaktionszone.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden durch Einhalten von bestimmten aufeinanderfolgenden Operationsstufen Produkte von hervorragender Gleichmäßigkeit bei geringem Energiebedarf und hoher Raumzeitausbeute erzielt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur halb- oder vollkontinuierlichen Polymerisation von Trioxan in Gegenwart von ionischen Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man festes Trioxan in einem Gefäß durch Evakuieren und/oder Spülen mit einem oder mehreren Inertgasen reinigt und anschließend mit dem ionischen Katalysator belädt, dann das so gereinigte und mit einem Katalysator beladene Trioxan in ein zweites Gefäß überführt, in diesem Gefäß durch mechanische Durchrührung eine weitgehende Homogenisierung der Verteilung des Katalysators auf dem Monomeren vornimmt und das homogenisierte Trioxan-Katalysator-Gemisch in einem Reaktionsgefäß unter Erwärmen polymerisiert oder daß man die Reinigung, Beladung, Homogenisierung und Reaktion in einem einzigen Reaktionsraum durchführt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschrift Nr. 2795 571.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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