DE1301522B

DE1301522B - Kontinuierlich arbeitender Polymerisationsreaktor

Info

Publication number: DE1301522B
Application number: DEM68212A
Authority: DE
Inventors: Jean-Marie Massoubre
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1965-02-01
Filing date: 1966-01-31
Publication date: 1969-08-21
Also published as: FR1431774A; ES322514A1; NL126407C; NL6601122A; LU50361A1; US3386809A; GB1131702A; BE675779A

Description

Ein nicht zum Stande der Technik gehörendes Hohlwandung, die von einem Medium durchflossen kontinuierliches Polymerisationsverfahren besteht im sein kann, welches im Innern des Behälters die gewesentlichen darin, daß man einem zu behandelnden wünschte Temperatur aufrechterhält. Die Enden des Gemisch während der Dauer der Polymerisations- Behälters 1 sind durch Deckel 2 und 3 dicht verreaktion auf einem aufsteigenden Durchlaufweg eine 5 schlossen.

gleichmäßige Fortschrittsbewegung erteilt, so daß Auf den Deckeln 2 und 3 sind koaxial mit der Be-

die Verweilzeiten des Gemisches in jedem Normal- hälterachse zwei Scheiben 4 und 5 mit Hilfe von Zapquerschnitt des Durchlaufweges gleich sind. fen drehbar gelagert. Wenigstens eine dieser Scheiben

Man erhält dann eine Polymerisation ohne Rück- hat einen nicht dargestellten Drehantrieb. Innerhalb lauf, und zwar insbesondere infolge des Fortfalls der io <jer Scheiben 4 und 5 sind in gegenüber der Scheiben-Wandeffekte, die bei bekannten Reaktoren auftreten. achse exzentrischer Anordnung zwei Drehzapfen 6 Zur Durchführung dieses Verfahrens wurde auch bzw. 7 gelagert, die mit einem mit diesem Zapfen ein Reaktor vorgeschlagen, der im wesentlichen aus koaxialen Zylinder 8 in Verbindung stehen. Der einem zylindrischen Behälter mit geregelter Tempera- Zylinder 8 erstreckt sich über die ganze Höhe des tür und/oder geregeltem Druck besteht, an dessen 15 Behälters 1, und sein Radius ist im wesentlichen gleich beiden Enden ein Einlaß und ein Auslaß des zu be- dem Abstand zwischen der Achse der Zapfen 6 und 7 handelnden Gemisches vorhanden sind. Im übrigen und der Innenwand des Behälters 1. sind Umwälzorgane vorgesehen, mit deren Hilfe es In dem Zylinder 8 gleitet in Richtung seines Durchmöglich ist, die Arbeitsbedingungen des erwähnten messers eine Wand 9, die sich über die ganze Höhe Verfahrens zu erfüllen, und zwar insbesondere hin- so des Behälters 1 erstreckt und gegenüber dem Behälter sichtlich der Abkratzung der Wände des Behälters, schwenkbar von Drehzapfen 10 und 11 getragen um einen Abbau infolge von Wandeffekten zu ver- wird, welche in den Deckeln 2 bzw. 3 drehbar gelameiden. gert sind und eine Achse bilden, die sich in unmittel-

Es hat sich nun gezeigt, daß ein solcher Reaktor barer Nachbarschaft der Innenwand des Behälters besowohl in chemischer als auch in thermischer Hin- as findet.

sieht keine ganz vollkommene Homogenität des Ge- Die Wand 9 weist eine Anzahl von öffnungen 12

misches zu erzielen vermag. Die vorliegende Erfin- auf, deren Anzahl aus weiter unten angegebenen dung hat deshalb die Aufgabe, einen Reaktor der Gründen in dem oberen Bereich des Behälters größer erwähnten Art zu schaffen, der den Erfordernissen ist als in dem unteren Bereich desselben, der Ausführung des in Rede stehenden Polymeri- 30 Der Abstand zwischen der Wand 9 und der Innensationsverfahrens in noch vollkommenerer Weise ge- wand des Behälters ist zweckmäßig regelbar, und recht wird. zwar insbesondere in dem Fall, wo der Reaktor auch

Erfindungsgemäß bestehen die Umwälzorgane zu als Mischer Verwendung finden soll. In der Zeichdiesem Zweck aus einer senkrechten Wand mit zwei nung ist nur rein schematisch eine Regelvorrichtung horizontal gegeneinander beweglichen Teilen, von 35 für diesen Abstand dargestellt, durch welche je nach denen der eine Teil gegenüber dem Behälter um Wunsch die Wand 9 mit der Innenwand des Behäleine zu der Behälterachse parallele Achse schwenk- ters in Berührung gebracht werden kann. Die Drehbar gelagert ist, die sich in der Nähe der Behälter- zapfen 10 und 11 sind zu diesem Zweck in Schuhen wand befindet. Der andere Teil ist drehbar auf einer 10 α und 11 α gelagert, die in Gleitführungen in den Scheibe gelagert, die ihrerseits gegenüber dem Behäl- 40 Deckeln 2 und 3 verschiebbar sind. Jeder dieser ter um eine parallele und zweckmäßig mit der Behäl- Schuhe steht beispielsweise mit einer Schraube 10 b, terachse zusammenfallende Achse in Drehung ver- 11 b in Verbindung, die mit einem entsprechenden setzt wird. Gewinde in den Deckeln 2 und 3 im Eingriff steht.

Wird der Reaktor als Mischer verwendet, so ist es Das aus dem Zylinder 8 und der Trennwand 9 ge-

außerdem zweckmäßig, daß der Zwischenraum zwi- 45 bildete Ganze ist oben mit dem Ausdruck »Wand mit sehen der Schwenkachse der senkrechten Wand und zwei gegeneinander beweglichen Elementen« bezeichder Behälterwand, in deren Nähe diese Achse ange- net worden. Diese »Wand« bildet demzufolge in dem ordnet ist, mit Hilfe irgendwelcher Mittel bis zu sei- Reaktor zwei Kammern 13 und 14 von veränderner vollständigen Beseitigung einstellbar ist. Auf diese lichem Volumen. Wenn sich die Scheibe 4 in der in Weise kann der Reaktor nach Beendigung des Misch- 50 F i g. 2 durch den Pfeil F angegebenen Richtung Vorganges vollständig entleert werden. Der Vorteil dreht, so kann man feststellen, daß die Kammer 13 eines solchen Mischers besteht im wesentlichen darin, ein ständig wachsendes Volumen hat, während das daß sich auf seinen Wänden infolge der ständigen Volumen der Kammer 14 ständig abnimmt, gegenseitigen Bestreichung der Wände keinerlei Ab- Die Ein- und Auslässe der zu polymerisierenden

lagerungen bilden. 55 oder zu mischenden Stoffe bestehen aus Leitungen

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung 15 bzw. 16, die sich in dem unteren Bereich bzw. ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung dem oberen Bereich des Reaktionsbehälters befinden eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung und in die Kammer 13 bzw. die Kammer 14, vordargestellt ist. Es zeigt zugsweise in der Nähe der Schwenkachse der Wand 9 F i g. 1 einen axialen Schnitt durch einen Reaktor 60 einmünden. Eine solche Anordnung erleichtert den gemäß der Erfindung, wobei sich die bewegliche Durchfluß des zu behandelnden Gemisches und ver-Wand in der Schnittebene befindet und mindert infolgedessen die zu leistende Pumparbeit. F i g. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in F i g. 1, wo- Der Betrieb als Polymerisationsreaktor geht folgenbei sich die bewegliche Zwischenwand gegenüber der dermaßen vor sich:

in Fig. 1 gezeigten Stellung in etwas verlagerter 65 Wenn die Scheibe4 im Sinne des PfeilesF um-

Stellung befindet. läuft, so begrenzen der Zylinder 8 und die Wand 9

Der in der Zeichnung dargestellte Reaktor hat die Kammer 13, deren Volumen zunächst praktisch

einen senkrechten zylindrischen Behälter 1 mit einer gleich Null ist und sich ständig vergrößert, wodurch

nahe dem Einlaß 15 des zu behandelnden Gemisches eine Unterdruckzone erzeugt wird, die die Einströmung des Gemisches begünstigt. Die Kammer 14, deren Volumen sich gleichzeitig vermindert, erzeugt in der Nähe des Auslasses 16 eine Überdruckzone, wobei der größte Teil des zu behandelnden Mediums gezwungen ist, zwischen der Innenwand des Behälters 1 und dem Zylinder 8 hindurchzutreten, wodurch das Material ausgewalzt wird.

Das Spiel, welches das Verschieben der Wand 9 in dem Zylinder 8 ermöglicht, ist möglichst klein, damit die richtige Auswalzung des zu behandelnden Materials gesichert ist. Bemerkt sei jedoch, daß der zwischen dem Zylinder 8 und dem Behälter 1 vorhandene Spalt genügend groß sein muß, damit sich in der Kammer 14 kein übermäßiger Überdruck einstellt.

Im Verlaufe einer vollständigen Umdrehung der Scheiben 4 und 7 bestreicht der Zylinder 8 die Behälterwandungen, und die Hin- und Herbewegung der Wand 9 in dem Zylinder 8 verhindert Stauungen an ao den Wänden, ohne die Bewegung des Materials in Richtung der Reaktorachse zu stören. Die Änderungsgeschwindigkeit der Kammern 13 und 14 und damit die Drehgeschwindigkeit der Scheiben 4 und 7 darf nicht zu groß sein, um Turbulenzerscheinungen zu as begrenzen.

Wenn sich die Viskosität des Reaktionsgemisches innerhalb des Reaktors in großem Maße ändert, so könnten geringe Hin- und Herbewegungen der beiden in den Kammern 13 und 14 befindlichen Materialsäulen stattfinden. Dieser Vorgang, welcher auf der Ausbildung eines bevorzugten Durchgangsweges in der Zone geringer Viskosität beruht, kann durch eine Vergrößerung des Durchtrittsquerschnittes in Abhängigkeit von der Viskosität ausgeglichen werden. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, in der Wand 9 Öffnungen 12 vorzusehen, deren Anzahl in dem Behälter von unten nach oben hin ansteigt. Selbstverständlich kann auch jedes andere Mittel Verwendung finden, das die gleiche Wirkung hat wie diese öffnungen 12. Beispielsweise könnte der Spalt zwischen der der Innenwand des Behälters direkt gegenüberliegenden senkrechten Kante der Wand 9 und der Behälterwand vom unteren Teil des Reaktors nach oben hin zunehmen. Die öffnungen 12 ermöglichen auch, die Änderung der Durchlaufgeschwindigkeit des zu behandelnden Stoffes in der Zone zwischen dem Zylinder 8 und dem Behälter wenigstens teilweise auszugleichen. Die Durchlaufgeschwindigkeit in der Walzzone ist nämlich variabel, da die Änderungsgeschwindigkeit der Volumina der Kammern 13 und 14 selbst nicht konstant ist. Die öffnungen 12 sind in dem Augenblick vollkommen freigegeben, in dem die Änderungsgeschwindigkeit der Volumina der Kammern 13 und 14 ihren größten Wert hat, d. h., wenn sich der Zylinder 8 gegenüber der Anlenkstelle der Wand 9 befindet.

Das gleiche Ergebnis könnte auch dadurch erzielt werden, daß die Scheiben 4 und 7 gegenüber der Behälterachse eine etwas exzentrische Lage erhalten, so daß sich zwischen der Innenwand des Behälters und dem Zylinder 8 ein veränderlicher Spalt ergibt, der seine maximale Größe hat, wenn sich der Zylinder in größter Entfernung von der Anlenkstelle der Wand 9 befindet.

Der Mischerbetrieb geht folgendermaßen vor sich: Nach der Einbringung der zu mischenden Stoffe durch den Einlaß 16 wird der Einlaß durch ein nicht dargestelltes, außerhalb des Behälters befindliches Absperrorgan verschlossen. Der Auslaß 15 ist ebenfalls durch ein nicht dargestelltes, außerhalb des Behälters befindliches Absperrorgan verschlossen. Die Vorrichtung wird nun in Betrieb gesetzt, und sie arbeitet dabei in gleicher Weise wie beim Betriebe als Polymerisationsreaktor. Wenn das Gemisch genügend homogen ist, öffnet das Absperrorgan die Leitung 15, wobei die Vorrichtung weiterhin in Betrieb gehalten wird. Das Gemisch wird dann durch diese Leitung herausgedrückt. Um eine vollständige Entleerung des Behälters herbeizuführen, wird die Wand 9 beispielsweise mit Hilfe der von außen zugänglichen Schraube 10 b oder durch ein gleichwertiges Mittel der Behälterwand genähert.

Claims

Patentansprüche:

1. Kontinuierlich arbeitender Polymerisationsreaktor mit einem senkrechten zylindrischen Behälter, der auf einer bestimmten Temperatur und/ oder auf einem bestimmten Druck gehalten wird und innerhalb dessen eine Umwälzvorrichtung angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine senkrechte Wand aus zwei in waagerechter Richtung gegeneinander beweglichen Elementen, von denen das eine um eine zur Behälterachse parallele, nahe der Behälterwand verlaufende Achse schwenkbar gelagert ist, während das andere Element eine drehbare Lagerung auf einer Scheibe hat, die selbst gegenüber dem Behälter um eine zur Behälterachse parallele und zweckmäßig mit dieser zusammenfallende Achse gedreht wird.

2. Polymerisationsreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der Scheibe drehbar angeordnete Wandelement aus zwei Halbzylindern von kreisförmigem Querschnitt besteht, zwischen denen das andere Wandelement verschiebbar ist.

3. Polymerisationsreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem von der Scheibe getragenen Wandelement und der Innenwandung des Behälters ein geringer Spalt vorhanden ist.

4. Polymerisationsreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Wandelemente, und zwar vorzugsweise das gegenüber dem Behälter schwenkbare Wandelement Durchlaßöffnungen hat.

5. Polymerisationsreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Innenwandung des Behälters und dem gegenüber dem Behälter schwenkbaren Wandelement in dem Schwenkachsenbereich vorhandene Spalt regelbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen