DE1284969B - Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von monomeren oder teilpolykondensierten Carbonsaeureestern - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung ger organischer Stoffe mit HiUe eines sauerstoffhaltizur kontinuierlichen Herstellung von monomeren gen Gases ein Reaktor bekannt, der aus einem lang- oder teilpolykondensierten Carbonsäureestern. Diese gestreckten Mantelgefäß besteht, das mehrere mit Stoffe dienen in erster Linie als Zwischenprodukte Hubriihrern versehene Kammern enthält, die durch für Polyester-Kunststoffe (vornehmlich Polyäthylen- 5 nicht bis zur vollen Höhe des Mantelgefäßes hochterephthalat), sie werden normalerweise in einem gezogene wärmeleitende Trennwände gebildet wer- oder mehreren nachgeschalteten Polykondensations- den. In dem unteren Teil der Kammerwände befinreaktoren zum endgültigen Polyester-Kunststoff poly- den sich eine oder mehrere Öffnungen zum Durchkondensiert, tritt der Flüssigkeit, und außerdem münden in jede

Bei der Herstellung der monomeren oder teilpoly- io Kammer in der Nähe des Kammerbodens Zufuhrkondensierten Carbonsäureester laufen Umesterun- stutzen für den zweiten, gasförmigen Reaktanten.
gen, Veresterungen und Polykondensationen ab. Dieser bekannte Oxydationsreaktor ist für die Diese Reaktionen erfordern eine verhältnismäßig Durchführung der der Erfindung zugrunde liegenden lange Verweilzeit und eine über die Reaktionszeit Reaktionen nicht geeignet und kann auch keine Anmöglichst genau dosierte unterschiedliche Wärmezu- 15 regungen vermitteln, wie die Nachteile der bislang und/oder Wärmeabfuhr sowie eine innige Vermi- für diese Reaktionen benutzten Vorrichtungen verschung der Reaktanten bei engem Verweilzeitspek- mieden werden können. Bei der Oxydationsreaktion, trum zur Erzielung guter Ausbeuten und gleichblei- für die der bekannte Oxydationsreaktor bestimmt ist, bender Eigenschaften. kommt es darauf an, die Sauerstoffkonzentration

Bei einer in der Praxis bekannten Vorrichtung für 20 nicht zu hoch werden zu lassen, weil sonst die Oxydie Durchführung dieser Reaktionen sind mehrere dationsprodukte weiter oxydiert werden. In jeder der getrennte Rührbehälter in einer sogenannten Kaska- aufeinanderfolgenden Kammern wird demgemäß jedenanordnung hintereinandergeschaltet. Die Verwen- weils durch Zufuhr und Vermischung des Gases mit dung von Einzelreaktoren zur Bildung getrennter Re- der Flüssigkeit eine neue Reaktionsmischung hergeaktionsräume ist jedoch in der Herstellung sehr auf- 25 stellt, aus der das Gas dann wieder entweicht, bevor wendig. Darüber hinaus sind die für eine etwaige das Produkt in die nächste Stufe einläuft und dort Kondensatrückflußführung zu treffenden Vorkehrun- neu gemischt wird. Die Reaktanten stehen also gegen sehr umfänglich. Außerdem sind die für diese sondert für jede Stufe nur jeweils kurzfristig miteinbekannte Vorrichtung erforderlichen Meß- und Re- ander in Wechselwirkung, wie dies auch für die begeleinrichtungen wegen der Mehrfachanordnung von 30 treffende Oxydationsreaktion gewünscht ist.
Einzelreaktoren sehr kompliziert, teuer, störungs- Demgegenüber laufen die der Erfindung zugrunde anfällig und damit wartungsintensiv. Auch der Platz- liegenden Reaktionen nach grundsätzlich anderen aufwand für die bekannte Kaskadenanordnung ist Gesichtspunkten ab. Die Reaktanten müssen von infolge getrennter Fundamentierung und Montage vornherein im endgültigen Mischungsverhältnis in der Einzelbehälter sehr erheblich. 35 den Reaktor eingespeist werden und dann eine vor-

Zur Durchführung der erwähnten Reaktionen sind gegebene, verhältnismäßig lange Zeit hindurch bei in der Praxis auch schon Glockenbodenkolonnen ein- Aufrechterhaltung einer innigen Vermischung mitgesetzt worden, bei denen zwar der Aufwand für einander in Wechselwirkung stehen, wobei besonders Herstellung, Rohrleitungen, Regel- und Meßeinrich- wichtig ist, daß während des Durchlaufs durch den tungen, Fundamentierung und Montage geringer ist, 40 Reaktor eine definierte Temperaturführung der Mijedoch haben Glockenbodenkolonnen bei gleichem schung gewährleistet ist, und daß alle Teile der Mi-Raum nicht so große Füllvolumina wie Kaskaden- schung im Mittel die gleiche Zeit im Reaktor verweianordnungen und bauen deshalb noch wesentlich len (enges Verweilzeitspektrum), weil sich sonst größer. Sie gestatten auch nicht eine von der Reak- Schwankungen in der Ausbeute und den Eigenschaftantenzufuhr oder -abfuhr unabhängige Zu- oder Ab- 45 ten des Reaktionsproduktes ergeben, die sich sehr führung von Wärme im Verlauf der Reaktion. Sehr nachteilig auf die Qualität des endgültigen Polyestererhebliche Nachteile der Glockenbodenkolonnen sind Kunststoffs auswirken. Solche Reaktionsbedingungen auch noch darin zu erblicken, daß die Verweilzeit lassen sich mit dem bekannten Oxydationsreaktor nicht ohne Durchsatzänderung variiert werden kann, nicht einhalten, da sich prinzipiell bei einer Aufein- und daß eine mechanische Durchmischung der Re- 50 anderfolge von gesonderten Reaktionsstufen, in aktionskomponenten während der Reaktion nicht denen mindestens ein Reaktant jeweils neu zugeführt möglich ist. und sofort wieder abgeführt wird, in dem aus der

Mit der Erfindung sollen nun die Nachteile der letzten Stufe abgezogenen Produkt kein enges Verbekannten Vorrichtungen vermieden werden. Aus- weilzeitspektrum ergeben kann. Davon abgesehen, gehend von einer Vorrichtung, die aus einer Mehr- 55 läßt der bekannte Oxydationsreaktor wegen der fehzahl von hintereinandergeschalteten, unterhalb des lenden Wärmeisolierung der Zwischenwände auch Flüssigkeitsstandes mit Wärmeaustauschflächen und gar keine definierte Temperaturführung von Kammer Rührern versehenen Reaktionsräumen besteht, wird zu Kammer zu.

dieses Ziel erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es Reaktionsräume innerhalb eines gemeinsamen Be- 60 sich nicht um einen mehrstufigen Reaktor, sondern hälters durch wärmeisolierende Zwischenwände als um einen an sich einstufigen Reaktor, der in eine gesonderte, in einer Ebene nebeneinanderliegende Aufeinanderfolge von Kaskadenkammern unterteilt Reaktionskammern abgeteilt und über aufeinander- ist. Die einmal hergestellte und in die erste Kaskadenfolgend in Strömungsrichtung der Reaktanten diame- kammer eingespeiste Mischung durchläuft nacheintral zueinander versetzte Durchtrittsöffnungen mit- 65 ander mit vorbestimmbarer Verweilzeit alle Kaskaeinander verbunden sind. denkammern, wobei sie unter ständiger Rührung

Es ist aus der deutschen Auslegeschrift 1091568 langsam und progressiv ausreagiert. Eine Kaskaden-

bereits für die Durchführung von Oxydationen flüssi- anordnung gewährleistet, wie bekannt, bei langen

Verweilzeiten der Reaktionsmischung ein mit der Anzahl der Kaskadenkammern zunehmend enger werdendes Verweilzeitspektrum. Weiterhin ermöglichen die Wärmeaustauschflächen in den Kammern in Verbindung mit den isolierten Zwischenwänden auch eine genau kontrollierbare Temperaturführung der Reaktionsmischung während des Durchlaufs von Kammer zu Kammer, d. h. eine beliebige Wärmezufuhr und/oder -abfuhr längs des Reaktionsweges. Schließlich sorgt die versetzte Anordnung der Durchtrittsöffnungen zwischen den einzelnen Kammern (die bei dem bekannten Oxydationsreaktor auch nicht vorgesehen ist) dafür, daß sich in den einzelnen Kammern zwischen der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung keine direkte »Kurzschlußströmung« mit entsprechenden Strömungstoträumen in den weiter abgelegenen Kammerbereichen ausbilden kann, sondern daß ein langer Strömungsweg gegeben ist, der die für die Kaskadenwirkung wichtige innige Durchmischung des Kammerninhaltes erheblich begünstigt. Zur Beeinflussung der mittleren Verweilzeit des Produktes in den einzelnen Kammern kann dabei eine Regelbarkeit der Durchflußquerschnitte der Durchtrittsöffnungen vorgesehen sein.

Insgesamt ist somit durch die Erfindung ein Reaktor geschaffen, der die Einhaltung der Bedingungen für die zugrunde liegenden Reaktionen optimal gewährleistet und sich sogleich von der zu diesem Zweck bekannten, aus gesonderten Rührgefäßen bestehenden Kaskadenanordnung vorteilhaft in apparativer Hinsicht durch den einfacheren Aufbau und den geringeren Platzbedarf sowie in verfahrenstechnischer Hinsicht durch die höhere Betriebssicherheit und die leichtere und weniger aufwendige Regelbarkeit unterscheidet, mit der Folge, daß Ausbeute und Eigenschaften des Reaktionsprodukts bei hohem Standard sehr gleichmäßig gehalten werden können.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, innerhalb des Behälters entstehende Dämpfe teilweise oder ganz zu kondensieren bzw. bei Dampfgemischen eine Fraktionierung vorzunehmen, wozu mindestens in einem Teil der Reaktionskammern oberhalb des Flüssigkeitsstandes ein geneigtes Leitblech befestigt ist, das mit seinen beiden Seitenkanten den benachbarten Zwischenwänden und mit seiner Außenkante der Innenwand des Behälters anliegt, während seine innere der Flüssigkeit am nächsten liegende Kante mit Abstand von der Behälterinnenwand endet, wobei zwischen Leitblech und Behälterinnenwand oberhalb des Leitblechs weitere Wärmeaustauschflächen vorgesehen sind, an denen die aufsteigenden Dämpfe mit Hilfe von Dampfleitblechen vorbeigeführt werden.

Zur Kondensatführung kann dabei unterhalb der inneren Kanten der Leitbleche ein über die Behälterlänge durchgehendes um seine Achse drehbares Kondensatsammeirohr angeordnet sein, das entsprechend der Kammeranzahl durch Trennwände in Abschnitte unterteilt und im wesentlichen als Halbrohr ausgebildet ist, wobei die Trennwände gegenüber den Behälterzwischenwänden versetzt angeordnet sind und jeder Rohrabschnitt mit einer Ablauföffnung versehen ist, die außerhalb der dem jeweiligen Rohrabschnitt zugeordneten Reaktionskammer liegt. Durch diese Vorkehrungen kann das aus jeder Kammer anfallende Kondensat je nach Winkelstellung des Kondensatsammeirohrs vorteilhaft so geleitet werden, daß es entweder in dieselbe Kammer zurückfließt oder in eine andere, z. B. in die jeweils vorhergehende Kammer gelangt.

Zweckmäßig sind die Zwischenwände oberhalb der Leitbleche mit öffnungen versehen, so daß ein für alle Kammern gemeinsamer Dampfraum entsteht, an dem ein Dampfentnahmestutzen angeschlossen ist.

Der Temperaturverlauf von Kammer zu Kammer kann durch geeignete Ausbildung der Wärmeaustauscher auf die bestehenden Forderungen eingestellt

ίο werden, also z. B. ansteigend, abfallend oder isotherm gehalten werden. Zweckmäßig sind zu diesem Zweck die Wärmeaustauschflächen in an sich bekannter Weise als sich über die Behälterlänge erstreckende Spaltrohrbündel ausgebildet. Es ist aber auch möglieh, in den einzelnen Reaktionskammern zusätzliche Wärmeaustauscher vorzusehen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der Linie I-I in F i g. 2 in verkürzter Darstellung der Vorrichtungslänge,

F i g. 1 a eine andere Ausgestaltung des Überlaufrohrs im abgebrochen dargestellten Längsschnitt durch die Vorrichtung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie II-II in F i g. 1,

Fig. 3 eine abgebrochen dargestellte Draufsicht auf das Kondensatsammeirohr und

F i g. 4 eine Vorderansicht des Kondensatsammelrohrs gemäß Fig. 3.

Wie aus F i g. 1 zu entnehmen ist, besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen aus einem liegenden langgestreckten Behälter 1, der durch Zwischenwände 2 in eine Anzahl von Reaktionskammern 3 unterteilt ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Behälter 1 aus einem zylindrischen Mantel 4 und Behälterboden S und 6 zusammengesetzt, wobei die Zwischenwände 2 eingeschweißt sind. Es ist aber auch möglich, den zylindrischen Mantel 4 in eine der Kammeranzahl entsprechende Zahl von Behälterschüssen aufzuteilen, die unter Erfassung der Zwischenwände 2 lösbar aneinandergeflanscht sind. Eine gegebenenfalls vorhandene den Behälter zur Vermeidung von Wärmeverlusten umgebende Isolierung ist in den Zeichnungen nicht dargestellt.

Die Zwischenwände sind in den Zeichnungen aus Gründen der Übersichtlichkeit als einschichtige Trennwände dargestellt. In der Praxis sind sie zweckmäßig in Form von doppelwandigen Metallwänden mit Isolierstoffzwischenlage ausgebildet, wobei als Isolierstoffe Asbest, Glasfasermatten od. dgl. geeignet sind. Die jeweils erforderliche Wärmeisolation zwisehen benachbarten Reaktionskammern 3 richtet sich nach den von Kammer zu Kammer vorhandenen Temperaturdifferenzen.

Die Reaktionskammern 3 sind im Bereich des Flüssigkeitsstandes, dessen Oberfläche in den Zeichnungen mit 7 angegeben ist, über in den Zwischenwänden 2 befindliche Durchtrittsöffnungen 8 miteinander verbunden, wie aus F i g. 2 hervorgeht. Diese Durchtrittsöffnungen 8 sind zur Verlängerung des Flüssigkeitsweges' von Zwischenwand zu Zwischenwand gegeneinander versetzt angeordnet. An Stelle einer einzigen Durchtrittsöffnung je Zwischenwand können auch mehrere Durchtritte gegebenenfalls in unterschiedlichen Höhen vorhanden sein. Die An-

bringung der Durchtrittsöffnungen 8 innerhalb des des Flüssigkeitsstandes mit Rührern 13 versehen, die Behälters 1 ist nicht zwingend erforderlich, die Kam- vorzugsweise auf einer über die Behälterlänge durchmern 3 können auch über außerhalb des Behälters gehenden gemeinsamen Welle 14 drehfest angeordnet befindliche Rohrleitungen miteinander verbunden sind. Für die angestrebte Mischwirkung ist eine Aussein. Obwohl die in Fig. 2 gezeigten Durchtrittsöff- 5 bildung der Rührer 13, wie in den Fig. 1 und 2 darnungen 8 von gleicher Querschnittsgröße sind, kön- gestellt, als einseitig ansaugende Turbinenrührer nen die Durchtrittsquerschnitte in den einzelnen Zwi- zweckmäßig. Zur Erleichterung des Ein- und Ausschenwänden unterschiedlich sein. Es ist auch mög- baus der Rühreranordnung sind die Zwischenwände 2 Hch, die Durchtrittsquerschnitte durch Einbau von mit Durchtrittsöffnungen 15 versehen, deren Durch-Schiebern, Ventilen od. dgl. veränderbar zu gestalten, io messer so bemessen sind, daß die Rührer 13 beim insbesondere wenn die Reaktionskammern 3 durch Ein- und Ausbau hindurchtreten können. Um unbeaußenliegende Rohrleitungen miteinander verbunden absichtigte Übertritte der Reaktionskomponenten von sind. Kammer zur Kammer durch die Öffnungen 15 hin-

Im Bereich des Flüssigkeitsstandes ist ein über die durch zu verhindern, sind an der Rührerwelle 14 Behälterlänge durchgehender Wärmeaustauscher 9 15 Trennscheiben 16 befestigt, welche die Öffnungen 15 angeordnet, der aus Fig. 2 im Querschnitt ersieht- schließen und zugleich die Rührerwelle 14 stützen, lieh ist. Weitere Einzelheiten dieses Wärmetauschers Um eine Rotation der Rühreranordnungen zu ermögwerden im nachfolgenden unter Bezug auf einen wei- liehen, sind die Öffnungen 15 und die Trennscheiben teren im Behälter 1 angebrachten ähnlichen Wärme- 16 kreisförmig ausgebildet. Die Anordnung kann tauscher noch beschrieben werden. 20 auch so getroffen sein, daß der Trennscheibendurch-

Für die Reaktantenzuführung sind an der dem messer über das für eine freie Drehbarkeit in den Behälterboden 5 benachbarten Endkammer Zufiih- Öffnungen 15 erforderliche Maß hinaus kleiner ist als rungsstutzen 10 angebracht, von denen in F i g. 1 nur der Öffnungsdurchmesser 15, so daß zwischen Trenneiner gezeigt ist. An Stelle mehrerer Zuführungs- scheibenumfang und Öffnungswandung ein Spalt entstutzen für die getrennte Zugabe der Reaktanten 25 steht, der den Durchtritt der Flüssigkeit gestattet. In kann auch nur ein Stutzen vorhanden sein, dem die diesem Fall kann auf die Durchtrittsöffnungen 8 in Reaktanten bereits gemischt oder über ein geeignetes den Trennwänden 2 verzichtet werden. Es ist natür-Mehrwegeventil im ständigen Wechsel kontinuierlich lieh auch möglich, die Trennscheiben 16 selbst mit aufgegeben werden. In F i g. 2 sind die Zuführungs- Durchtrittsöffnungen zu versehen und die Durchstutzen 10 aus Gründen einer besseren Übersicht 30 messer der Trennscheiben 16 und Öffnungen 15 so zu nicht dargestellt. bemessen, daß eine Stützung der Welle 14 erfolgt, wie

Die Produktentnahme ist in der dem Behälter- das bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführung beabsichboden 6 benachbarten Endkammer als höhenverstell- tigt ist. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist die bar in den Behälter 1 hineinreichendes Überlaufrohr drehfeste Verbindung der Rührer 13 und der Trenn-11 ausgebildet. Das in F i g. 1 senkrecht dargestellte 35 scheiben 16 mit der Welle 14 über Rohrhülsen 17 Überlaufrohr 11 ist zur Abdichtung des Behälters hergestellt, an denen die Trennscheiben und Rührer gegenüber der Atmosphäre beispielsweise durch eine beispielsweise durch Schweißung befestigt sind, die an sich bekannte Stopfbuchsenanordnung 12 hin- Rohrhülsen 17 wiederum sind an der Welle 14 beidurchgeführt, die auch die Höhenverstellbarkeit des spielsweise durch Keile oder andere bekannte Mit-Uberlaufrohrs 11 ermöglicht. Die Höhenverstellung 40 nehmerverbindungen befestigt. Das antriebsseitige kann z.B. durch ein außerhalb des Behälters 1 an Ende der Welle 14 ist durch einen im Behälterboden 5 das Überlaufrohr 11 angreifendes Hubgetriebe an befestigten Stutzen 18 nach außen geführt, dessen sich bekannter Bauart erfolgen; so kann das Über- Durchmesser so gewählt ist, daß die Trennscheiben laufrohr z. B. fest mit einer Zahnstange verbunden 16 und Rührer 13 bei der Montage hindurchtreten sein, die mit einem ortsfest aber drehbar angeordne- 45 können. An den Stutzen 18 ist ein Deckel 19 lösbar ten Antriebszahnrad im Eingriff steht (nicht gezeigt). angeflanscht, in welchem die Welle 14 nach außen Wie aus F i g. 1 a zu entnehmen ist, kann das Über- abgedichtet gelagert ist. Das andere Ende der Welle laufrohr 11' auch im wesentlichen horizontal durch 14 ist z. B. in einer Stopfbuchsenanordnung 20 abgedie Stopfbuchsenanordnung 12' in den Behälter 1 dichtet gelagert.

hineingeführt sein. Hierbei ist das innere Ende des 50 In jeder Reaktionskammer 3 ist, wie aus F i g. 2 zu Überlaufrohrs 11' etwa rechtwinklig umgebogen. Bei entnehmen ist, ein geneigtes Leitblech 21 befestigt, dieser Ausgestaltung erfolgen Höhenverstellungen des das mit seinen beiden Seitenkanten den benachbarten Überlaufrohrs 11' nicht durch geradlinige Hubbewe- Zwischenwänden 2 und mit seiner äußeren Kante der gungen, sondern durch Drehung des horizontalen Innenwand des Behältermantels 4 anliegt, während Teils des Überlaufrohrs 11', wobei dessen umgebo- 55 seine innere der Flüssigkeitsoberfläche am nächsten genes inneres Ende unter Änderung der Überlaufhöhe liegende Kante mit Abstand von dem Behältermanverschwenkt. Die Drehung des Rohrs kann unter tel 4 endet. Zwischen Leitblech 21 und Behälterman-Vermittlung an sich bekannter Getriebeelemente er- tel 4 oberhalb des Leitblechs ist ein weiterer sich über folgen. Die eingestellte Höhe der Überlauföffnung im die Behälterlänge erstreckender Wärmetauscher 22 Behälter 1 bestimmt den Flüssigkeitsstand in den 60 angeordnet, an dem die aufsteigenden Dämpfe ganz Kammern 3. Da die mittlere Verweilzeit gleich dem oder teilweise kondensiert werden können. In jeder Quotienten aus Füllvolumen und Durchsatz ist, kann Kammer 3 angeordnete Dampfleitbleche 23 und 24 bei konstantem Durchsatz durch Höhenverstellung führen die aufsteigenden Dämpfe zu den Wärmedes Überlaufrohrs und damit durch Änderung des tauschflächen des Wärmetauschers 22. Füllvolumens die mittlere Verweilzeit der Reaktan- 65 Der Wärmetauscher 22 entspricht in seiner Austen im Behälter 1 variiert werden. bildung im wesentlichen dem bereits erwähnten Wär-

Zur Erzielung einer intensiven Mischung der Re- metauscher 9. Beide Wärmetauscher bestehen aus zu aktionskomponenten sind die Kammern 3 im Bereich einem Rohrbündel zusammengefaßten Rohren 25

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bzw. 26. Die Rohre 25 des Wärmetauschers 9 sind im ten Beispielen läuft das in einer Kammer anfallende, Bereich der Zwischenwände 2 durch Stützwände 27 Kondensat jeweils in die benachbarte Kammer. Durch hindurchgeführt, die sich in Öffnungen 28 in den geeignete Anbringung weiterer Trennwände in dem Zwischenwänden 2 befinden, wodurch ein Abschluß Kondensatsammeirohr 43 kann aber auch erreicht der Reaktionskammern 3 gegeneinander erreicht 5 werden, daß das in jeder Kammer anfallende Konwird. Beim Ein- und Ausbau des Wärmetauschers 9 densat in eine der Entstehungskammer weiter abgebewegen sich die Stützwände 27 zusammen mit dem legene Kammer geleitet oder auf mehrere Kammern Rohrbündel. In seiner übrigen Ausführung entspricht verteilt wird. Für derartige Ausgestaltungen des Konder Wärmetauscher 9 dem Wärmetauscher 22, bei densatsammelrohrs können auch achsparallele Trenndem ebenfalls Stützwände vorgesehen sind. Zur wei- io wände in dem Sammelrohr vorgesehen sein,
teren Beschreibung der beiden Wärmetauscher wird Das Kondensatsammeirohr 43 ist innerhalb des deshalb im folgenden nur noch auf den Wärme- Behälters 1 in einer an dem Behälterboden 5 befestigtauscher 22 Bezug genommen. ten Lagerhülse 47 drehbar gelagert. Das andere Ende

Die Rohre 26 sind an ihren Enden in Rohrboden des Kondensatsammeirohrs ist über eine Stopfbuch-29 und 30 eingewalzt oder eingeschweißt, von denen 15 senanordnung 48 aus dem Behälterboden 6 hinausder Rohrboden 30 Bestandteil einer Sammelkammer geführt und mit einer Betätigungseinrichtung, z. B. 31 für das Kühlmittel ist. Der Rohrboden 29 wird mit einem Handrad 49 versehen. Zweckmäßig sind zwischen Flanschen 32 und 33 gehalten, von denen an dem Handrad 49 und an dem Behälterboden 6 Flansch 32 Bestandteil eines im Behälterboden 5 be- Markierungen angebracht, aus denen die jeweilige festigten Stutzens 34 ist, dessen Durchmesser sowohl ao Stellung des Kondensatsammeirohrs ersichtlich ist.
den Durchtritt des Rohrbündels als auch der Sammel- In den Zwischenwänden 2 sind oberhalb der Leitkammer 31 beim Ein- und Ausbau des Wärme- bleche 21 öffnungen 50 angebracht, so daß ein für tauschers gestattet. Der Flansch 33 gehört zu einer alle Kammern 3 gemeinsamer Dampfraum entsteht. Sammelhaube 35 für das Kühlmittel, an welcher ein Diesem Dampfraum kann über einen Entnahme-Kühlmittelzuführungs- bzw. Kühlmittelabführungs- 25 stutzen 51 Dampf entnommen werden,
stutzen 36 befestigt ist. Die Sammelkammer 31 ist Jede Reaktionskammer 3 kann, wie aus Fig. 2 erzum Zweck des Längenausgleichs verschiebbar in sichtlich ist, mit einer im Behältermantel 4 angeeinem Rohrstutzen 37 gelagert, der im Behälter- brachten Reinigungsöffnung 52 versehen sein, die boden 6 befestigt ist. Der Rohrstutzen 37 ist durch durch einen Deckel 53 dicht verschließbar ist. Weitereinen an seinem Flansch 38 befestigten Deckel 39 30 hin besitzt jede Reaktionskammer zweckmäßig einen nach außen verschlossen. Ein Kühlmittelabführungs- Entnahmestutzen 54. Durch Probeentnahmen können bzw. Kühlmittelzuführungsrohr 40, das mit der Sam- Aufschlüsse über den Reaktionsablauf in den einzelmelkammer 31 in Verbindung steht, ist über eine nen Kammern erhalten werden. Weiterhin erlaubt der Stopfbuchsenanordnung 41, die am Deckel 39 be- Entnahmestutzen 54 das Abziehen von Zwischenprofestigt ist, durch denselben hindurchgeführt. Die 35 dukten und im Bedarfsfall ein völliges Entleeren der Rohre 26 sind durch öffnungen 42 in den Zwischen- Kammern 3.

wänden 2 durch den Behälter 1 geführt. Der Durch- Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vormesser der Öffnungen 42 entspricht etwa dem Innen- richtung ist nachfolgend am Beispiel der an sich bedurchmesser der Rohrstutzen 34 und 37 und etwa kannten Umesterung von Dimethylterephthalat und dem Außendurchmesser der zugehörigen Stützwände. 40 Äthylenglykol zu Diglykolterephthalat und Methanol

Unterhalb der inneren Kanten der Leitbleche 21 ist beschrieben.

ein über die Behälterlänge durchgehendes um seine * Durch die Zuführungsstutzen 10 werden geschmol-Achse drehbares Kondensatsammeirohr 43 angeord- zenes, auf etwa 160° C vorgewärmtes Dimethylterenet, das entsprechend der Anzahl der Kammern 3 phthalat sowie Äthylenglykol und ein geeigneter durch Trennwände 44 (F i g. 3 und 4) in Abschnitte 45 Katalysator, z. B. Zinkacetat, in den Behälter 1 einunterteilt ist. Das Kondensatsammeirohr 43 ist im gegeben. Der Wärmetauscher 9 wird mit Diphyl bewesentlichen als Halbrohr ausgebildet und besitzt heizt und erhält eine Wandtemperatur die etwa von lediglich im Bereich der Zwischenwände 2, durch die 220° C im Zuführungsbereich bis auf etwa 160° C im es über Öffnungen 45 hindurchgeführt ist, vollen Abführungsbereich abnimmt. Der Wärmetauscher 22 Rohrquerschnitt. Die Trennwände 44 sind gegenüber 50 wird von warmem Wasser oder Diphyl durchflossen, den Behälterzwischenwänden 2 versetzt angeordnet, wobei sich eine Wandtemperatur von etwa 110° C wobei jeder Rohrabschnitt mit einer Ablauföffnung einstellt. Das Reaktionsgemisch durchläuft die Kam-46 für das Kondensat versehen ist, die außerhalb der mern 3 des Behälters über die Durchtrittsöffnungen 8 dem jeweiligen Rohrabschnitt zugeordneten Reak- im Gleichstrom der Reaktanten. Nach einer mittleren tionskammer liegt. 55 Verweilzeit von 5 bis 6 Stunden ist die Umesterung

Je nach Winkelstellung des Kondensatsammeirohrs vollzogen, und das entstehende Umesterungsprodukt 43 läuft das in jeder Kammer entstehende Kondensat wird dem Behälter 1 über das Überlaufrohr 11 bzw. über das Leitblech 21 in das Kondensatsammeirohr 1Γ kontinuierlich entnommen.
43 und über die zugeordnete Ablauföffnung 46 in die Die Rührer 13 werden während des gesamten Probenachbarte Kammer, oder das in jeder Kammer an- 60 zesses mit etwa 350 U/min angetrieben und sorgen fallende Kondensat läuft über den konvexen Teil des für eine innige Durchmischung der Reaktionskompo-Kondensatsammelrohrs 43 in dieselbe Kammer zu- nenten. Die Rührer können aber auch mit einer derrück. Mit der Möglichkeit das in jeder Kammer an- artigen Drehzahl angetrieben werden, daß die Flüssigfallende Kondensat in eine andere Kammer zu leiten, keit versprüht wird, wodurch unter Umständen das kann eine Konzentrationsänderung der Flüssigkeit in 65 bei der Reaktion freiwerdende Methanol besser entden einzelnen Kammern erreicht werden, die gege- weichen kann.

benenfalls bei fortschreitendem Reaktionsablauf er- Das während der Reaktion verdampfende Äthylenwünscht ist. Bei den in den Fig. 3 und 4 dargestell- glykol wird am Wärmetauscher 22 kondensiert und

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kann nach Maßgabe der beschriebenen Ausgestaltung und Stellung des Kondensatsammelrohrs 43 der Reaktion wieder zugeführt werden. Das entstehende Methanol wird bei der angegebenen Wandtemperatur des Wärmeaustauschers 22 nicht kondensiert, sondern über den Entnahmestutzen 51 abgezogen. Durch Außerbetriebnahme des Wärmeaustauschers 22 kann der Glykolrückfluß auch völlig unterbunden werden; in diesem Fall verläßt ein Methanol-Glykolgemisch den Stutzen 51. Durch Steuerung der Wandtemperatür des Wärmeaustauschers 22 ist seine Dephlegmatorwirkung einstellbar.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber den z. B. für die beschriebene Reaktion bisher eingesetzten Glockenbodenkolonnen besteht darin, daß die in jeder Kammer entstehenden Dämpfe nicht mehr mit der Flüssigkeit der anderen Kammer in Berührung kommen, so daß eine unerwünschte Beeinflussung der Reaktion sicher vermieden wird.

Je nach der Reaktionsführung, insbesondere der Temperaturführung, ist das Umesterungsprodukt im hier behandelten Beispiel monomeres Diglykolterephthalat oder teilweise vorkondensiertes Diglykolterephthalat. In den letzten Reaktionskammern ist die Methanolabspaltung nur noch gering, und es setzt — vornehmlich bei Temperaturen oberhalb etwa 200° C — neben der abklingenden Umesterungsreaktion bereits die Polykondensation ein. Ein Hinweis auf die einsetzende Polykondensation ist die Abspaltang von Glykol aus der Reaktionsmischung.

In ähnlicher Weise laßt sich an Stelle einer Umesterung auch eine Veresterung z. B. von Terephthalsäure mit Äthylenglykol durchführen.

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von monomeren oder teilpolykondensierten Carbonsäureestern, bestehend aus einer Mehrzahl von hintereinandergeschalteten_s unterhalb des Flüssigkeitsstandes mit Wärmeaustauschflächen und Rührern versehenen Reaktionsräumen, dadurch gekennzeichnet, daß die Reak- *5 tionsräume innerhalb eines gemeinsamen Behälters (1) durch wärmeisolierende Zwischenwände (2) als gesonderte, in einer Ebene nebeneinanderliegende Reaktionskammern (3) abgeteilt und über aufeinanderfolgend in Strömungsrichtung der Reaktanten diametral zueinander versetzte Durchtrittsöffnungen (8) miteinander verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt der Durchtrittsöffnungen (8) regelbar ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einem Teil der Reaktionskammern (3) oberhalb des Flüssigkeitsstandes (7) ein geneigtes Leitblech (21) befestigt ist, das mit seinen beiden Seitenkanten den benachbarten Zwischenwänden (2) und mit seiner äußeren Kante der Innenwand des Behälters (1) anliegt, während seine innere der Flüssigkeit am nächsten liegende Kante mit Abstand von der Behälterinnenwand endet, wobei zwischen Leitblech (21) und Behälterinnenwand oberhalb des Leitblechs weitere Wärmetauschflächen (22) vorgesehen sind, an denen die aufsteigenden Dämpfe mit Hilfe von Dampfleitblechen (23, 24) vorbeigeführt werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Innenkanten der Leitbleche (21) ein über die Behälterlänge durchgehendes um seine Achse drehbares Kondensatsammeirohr (43) angeordnet ist, das entsprechend der Kammeranzahl durch Trennwände (44) in Abschnitte unterteilt und im wesentlichen als Halbrohr ausgebildet ist, wobei die Trennwände (44) gegenüber den Behälterzwischenwänden (2) versetzt angeordnet sind und jeder Rohrabschnitt mit einer Ablauföffnung (46) versehen ist, die außerhalb der dem jeweiligen Rohrabschnitt zugeordneten Reaktionskammer (3) liegt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (2) oberhalb der Leitbleche (21)

.. mit Öffnungen (50) für einen allen Kammern (3) gemeinsamen Dampfraum versehen sind, an dem ein Dampf entnahmestutzen (51) angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschflächen (9) unterhalb des Flüssigkeitsstandes (7) in den Reaktionskammern sowie die weiteren Wärmeaustauschflächen (22) oberhalb des Flüssigkeitsstandes in an sich bekannter Weise als sich über die Behälterlänge erstreckende Spaltrohrbündel ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich zumindest in einem Teil· der Reaktionskammern (3) zusätzliche getrennte Wärmetauscher befinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen