DE1645285A1

DE1645285A1 - Verfahren und Vorrichtung fuer die kontinuierliche Polymerisation von Caprolactam

Info

Publication number: DE1645285A1
Application number: DE19651645285
Authority: DE
Inventors: Marceau Cardi; Jean-Georges Ferrand
Original assignee: Societe Nationale des Petroles dAquitaine SA
Current assignee: Societe Nationale des Petroles dAquitaine SA
Priority date: 1964-07-24
Filing date: 1965-07-09
Publication date: 1970-10-29
Also published as: BE666466A; NL6509480A; ES314991A1; DE1645285B2; DE1645285C3; GB1053007A; FR1477422A; LU49112A1; CH444481A; OA02018A

Description

DtpWng. DIpI. eec, publ. . O inli IQ&t

DIETRICH LEWINSKY ■ ' * ^JUH

• PATENTANWALT
München-Pasinj, Agiics-üsrticuer-^tiQßii 202 *

Dr.Expl

3588

Sociltl Nationale des Pitroles «!'Aquitaine ™

16t Cours Albert ler, Paris 8 (Frankreich)

" Verfahren und Vorrichtung für die kontinuierliche Polymerisation von Caprolactam ^w

Französische Priorität vom 24. Juli 1964 aus der französischen Patentanmeldung Nr, 982 86O

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Polymerisation von Caprolactam in Gegenwart von Natrium als Katalysator und vpn Toluoldiisocyanat als Initiator in einem Polymerisationsrohr»

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Daa Polymerisationsprodukt, Polycaprolactam« ein Polyamid, wird auch als "Hylon 6¹⁸ bezeichnet. Dieser Ausdruck wird im folgenden benutzt.

Nach dem klassischen Verfahren drückt man mit einer Dosierpumpe das mit Initiator und Katalysator vermischte Caprolactam durch ein Rohr« das auf die Polymerisationstemperatur erwärmt ist.

Die in einem solchen Verfahren auftretenden Kaupt-Schwierigkeiten liegen darin, daß man die Polymerisation in dem Rohr bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Polyamides durchführen muß, um einen annehmbaren Monomerengehalt zu erhalten. In diesem Fall bleibt die zu polymerislerende Mischung« die in flüssigem Zustand in das Polymerisationsrohr eingeführt wird, im > Mittelteil des Rohres flüssig, nimmt jedoch in der Nähe der Rohrwandungen eine feste und in dem dazwischen liegenden Teil eine pastenförmige Konsistenz an in dem Maße« wie sie beim Polymerisieren durch das Rohr wandert.

Die feste Phase haftet so stark an den. Rohrwandungen an, daft die flüssige UHd die breiförmige Phase trotz des durch die (Dosierpumpe erzeugten Druckes da« feste

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Polymere von den Wandungen nleht abzulösen vermögen·

Aufgabe der Erfindung ist es, bei der kontinuierlichen Erzeugung des Polyamides "Kflon 6* durch Polymerisation von €aprolactam im Rohr öi«s®ffi !fechte!! ma vermeiden·

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch« daß am Be« schickungsende des Polyiserlsationsrohres in regelmäßigen Abständen Scheiben aus Polyamid "Nylon 6" eingeführt werden« die etwa den gleichen Durchmesser haben wie der innere Querschnitt des Poly®s2*Isationsrohres. Auf diese Welse wird jede Scheibe, die in das Polyaerlsationsrohr eingeführt wird« von dar zu polymer is leitenden Mischung, die im flüssigen Zustand im Ässsohluß an diese Scheibe in das Rohr eingeführt wird, durch das Rohr geschoben, und sie wirkt als eine Art Kolben, laden) sie gleichzeitig die flüssige, die brelförmlge und die feste Phase der Mischung im Verlauf der Polymerisation weiterdrückt, die sich oberhalb von ihr befindet.

Die Häufigkeit, mit der die Scheiben in das Rohr eingeführt werden, wird in Abhängigkeit von der Fördermenge der Dosierpumpe und dem Durchmesser und der Länge des Polymerisationsrohres derart bestimmt, daß jede Scheibe

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bei einer Polymerisationstemperatur von etwa I50⁰ C etwa 10 Minuten in der Polymerisationszone verbleibt» damit eine gute Polymerisation gewährleistet ist.

Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zur Durchführung des im vorstehenden beschriebenen Verfahrens.

Diese Vorrichtung weist auf:

Ein Scheibenmagazin, eine Zentriervorrichtung, ein Polymerisationsrohr, eine Vorrichtung zur Einführung der zu polymerisierendeη Mischung unter Druck in das Polymerisationsrohr, eine Vorrichtung mit der die Scheiben einer nach der anderen aus dem Magazin entnommen und zur Zentriervorrichtung transportiert werden können, und eine andere Vorrichtung, mit der die Scheiben eine nach der anderen von der Zentriervorrichtung abgenommen und am Beschickungsende des Polymerisationsrohres eingeführt werden können.

Die Erfindung ist im nachstehenden an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert und dargestellt.

Figur 1 und 2 zeigen im senkrechten Schnitt eine Vorrichtung nach der Erfindung in zwei verschiedenen Arbeitest e !lunge n, und

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Figur 3 1st eine schenttlsohe Darstellung einer Anlage zur kontinuierlichen Erzeugung von "Nylon 6* unter Verwendung der im vorstehenden beschriebenen Vorrichtung nach einer Ausführungsforn der Erfindung»

Nach der Darstellung der Figuren 1 und 2 besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung in wesentlichen βΊηβη Körper 1, der mit einer allgemein zylindrischen Bohrung la versehen ist. In dieser Bohrung la kann sich ein Rohrkolben 2

^u bewegen» Dieser Rohrkolben 2 besteht au« drei Tellern einem Endstück 2a, in das eine Schulter } eingesetzt ist, ein Mittelstück 2b, das den Sitz bildet und »it einer Axialbohrung 2c versehen ist, welche ihrerseits in eine Vertiefung 2d Übergeht_:und sohliefilioh eine» Endstück 2e,: das ganz außen einen Flansch 2f, leinen Faokungsrlng H

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von U-for mi gern Querschnitt mit eingesetzten Spannring 5 _: und eine Kappe 6 trägt. Diese drei den Rohrkolben bildenden Teile sind miteinander durch einen Stift 7 verbunden« wobei Packungen 8 von U-förmigera Querschnitt und Spannring 9 wischengeschaltet sind» ι -

Die Kolbenbewegung iet einerseits durch einen Anschlag Ib in der Bohrung la und andererseits durch einen Vorsprung 2g am freien Ende des Kolbens 2 begrenzt.

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Seitliche Öffnungen Ic₉ ld und le sind in derselben radialen Ebene in dem Körper vorgesehen· öle liegen um eine Entfernung auseinander« die gleich dem Hub des Kolbens 2 1st. Gegenüber den öffnungen Ic und Id sind in dem Körper 1 öffnungen If und Ig vorgesehen·

Auf der Öffnung Ie 1st ein Polymerlaationsrohr Io aufgesehweietf über der öffnung Ie ist ein Magazin 11 mit einem Stapel von Scheiben 12 angeordnet, die in das Folymerisationsrohr einzuführen sind; ferner 1st ein Magazinkolben 13 mit einer Druckfeder 14, einem Gegenring und einem Deckel 36 vorgesehen« um konstant den Stapel von Scheiben 12 gegen den Kolben 2 su drücken} Über der Öffnung Id echlieslich ist eine Zentrlereinrichtung 17 angeordnet» die einen Zentrlerkolben 18, eine Spannfeder 19, einen Qegenring 26 und einen Vereohlu· 21 aufweist» Die Auf- und Miederbewegung des Zentrierkqlbene 18 wird durch ein System au· einem Schwinghebel 22 und einer Schwingstange bewirkt« Der Schwinghebel 22 ait»t drehbar auf einem Schwenkzapfen 24, der am Magazin U befestigt ist»

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und in gleicher weise auf einen Zapfen 25, der am äußeren

Ende der Sta

zapfen 2$, d

ige de» Kolben· 18 befeetjgt ist· Die Schwingetange 2> 1·1; «it einem ihrer Rnden auf einem delenk-

r auf de« Schwinghebel 22 vorgesehen ist.

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WSPECTECr

und mit ihrem anderen End·« das mit einem langloch versehen ist, auf einen Zapfen 27 gelenkig befestigt» Dieser Zapfen 27 sitzt seinerseits an dem Rohrkolben 2 und bewegt sich bei der Verschiebung des Rohrkolbens 2 in einer öffnung im Körper 1. Ferner 1st auf der Öffnung If, die auf das Polymerisationsrohr 10 zeigt« eine Zufuhrleitung 28 fur die zu polymer leiere nde Mischung vorgesehen« während lauf die öffnung Ig eine Leitung 29 aufgeschweißt 1st« welche den Überschuß, gegebenenfalls mit Hilfe einer Pumpe, nach außen abführt. '

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1st fernst einerseits mit einem Wassermantel JQ₉ der etwa auf 8©° C gehalten wird und den Mittelteil ä®s Körpers 1 Uffisetalieit« und andererseits mit einem Dampfmantel 31 versehen« der etwa auf 150° C gehalten wirct und die iPol^raerisationzone des Rohres 10 umgibt.

Im Betrieb kann der Rohrkolben 2 automatisch,, beispiels weise durch ein pne-umatis®nes Antriebsorggin« betätigt und abwechselnd in zwei Sftds&ellungen Ibetasgfc frerden·

In der ersten Stellung (Rüekauflage)« al® In Figur 1 dargestellt ist« Ist di@- Schulter 3 ganz.-Esach

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geschoben* Die unterste Scheibe 12a des Stapels fällt in die Gleitführung lh, die zu diesem Zweck in dem Teil der Bohrung la vorgesehen ist* welcher zwischen dem Magazin 11 und der Zentriereinrichtung 17 liegt. Das Mittelstück 2b liegt in Höhe der Zehtriervorrichtung 17, und der Zentrierkolben 18 ist in gesenkter Stellung, um die Scheibe 12b in der Vertiefung 2d des Mittelstückes 2b zu zentrieren* Der Rest der zu polymerieierenden Mischung wird über die Leitung 29, die nach außen führt, gegebenenfalls mit Hilfe einer Pumpe, abgezogen. Die Zufuhr der zu polymeri>sierenden Mischung durch die Leitung 28 ist unterbrochen.

In der zweiten Stellung (Vorschublage) des Rohrkolbens 2, die in Figur 2 dargestellt ist, ist die Scheibe 12a des Stapels, die von der Schulter 5 mitgenommen und in der Gleitführung lh verschoben worden ist, in die Höhe der Zentriervorrichtung 17 geführt worden. Der Zentrierkolben ist durch das Antriebssystem von Schwinghebel 22 und Schwingstange 23, welche ihrerseits auf dem.Rohrkolben 2 in 27 gelenkig befestigt 1st, angehoben worden. Das Mittelstück 2b mit der zentrierten Scheibe 12b befindet sich in Höhe des Polymerisationsrohres 10, und die von Leitung 28 herangeführte Polymerisationsmischung steigt

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durch die Bohrung 2c des Mittelstückes 2b hoch, führt die Scheibe 12b in das Polymerisationsrohr und schiebt sie durch dieses Rohr hindurch« ebenso wie die flüssige« die breiförmige und die feste Phase der Mischung, die sich im Verlauf der Polymerisation oberhalb dieser Scheibe befinden. Die Zahl der Kolbenhübe pro Zeiteinheit und dementsprechend die Häufigkeit der Einführung von Scheibe wird bestimmt in Abhängigkeit von der Zufuhrraenge der zu polymerisierendη Mischung, dem Durchmesser des Polymerisationsrohres 10 und der Länge des Polymerisationsrohres derart, daß jede Scheibe bei einer Polymerisationetemperatur von etwa 150° C etwa 10 Minuten in der Polymerisationszone verweilt.

In Figur 3 ist als Beispiel eine Anlage zur kontinuier-, liehen Erzeugung von "Hylon 6" unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Diese Anlage umfaßt zwei Paare von Tanks 32, 33* von denen der eine den Polymerisationskatalysator (Natrium) und der andere die Mischung von Caprolactam und Initiator (Toluoldiisocyanat) enthält. Jedes Tankpaar^ersorgt eine Dosierpumpe 34·, die Mischung, die von der einen oder der anderen Dosierpumpe geliefert wird, wird in einen Mischet·¹35

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und dann in eine Sammelleitung 36 geschickt. Diese verteilt die Mischung auf die Elemente einer Batterie von Vorrichtung 37 Jeweils mit einem Polymerisationsrohr und einer automatischen Sehe Ibe neinführ ung gemäß der Erfindung·

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Claims

Patentansprüche

1, Verfahren säur kontinuierlichen Polymerisation von Caprolactam in Qegenwart von Natrium als Katalysator und Toluoldiisocyanat als Initiator in einem Polymerisationsrohr, dadurch gekennzeichnet« daß man in regelmäßigen Abständen an der Beschickungsöffnung des Polymerisationsrohres (10) Polycaprolactam-Scheiben (12, 12a, 12b)etwa vom Innendurchmesser des Polymerisationsrohres (10) einführt und mit der jeweils anschließend eingeführten Polymerisationsniisehung durch das Rohr (10) drückt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß man die Häufigkeit der Einführung von Scheiben (12, 12a« ISb) in Abhängigkeit von der Zufuhrmenge der zu polymer isierende η Mischung und dem Durchmesser und der Länge des Polymerisationsrohres (10) derart bestimmt _t daß jede Scheibe (12« 12a, 12b) bei einer Polymerisat ions temperatur von etwa 150° C etwa 10 Minuten In der Polymerisationszone verweilt.

j5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet ,durch ein Scheiben-

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magazin (11), eine Zentriervorrichtung (17), Mittel (28) zur Zuführung der zu polymerisierenden Mischung unter Druck in das Polymerisationsrohr (10), Mittel für Entnahme der Scheiben nacheinander aus dem Magazin (11) und ihren Transport zur Zentriereinrichtung (1?)* und Mittel für die Abnahme der Scheiben (12, 12a,12b) von der Zentriereinrichtung (17) und ihre Einführung an der Beschickungsöffnung des Polymerisationsrohres (10)

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibenmagazin (11), die Zentriereinrichtung (17) und das Polymerisationsrohr (10) in gleichen Ab- , ständen in eine Bohrung (la) münden, in der ein Rohrkolben (2) abwechselnd zwischen zwei Endstellungen bewegbar ist, welcher einerseits eine Schulter (3) zum Ergreifen einer Seheibe (12, 12a, 12b) nach der anderen und ihren Transport zur Zentriereinrichtung (17) und andererseits ein Mittelstück (2b) mit einer Axialbohrung (2c) und einer Vertiefung (2d) zur Aufnahme einer Scheibe nach der anderen an der Zentriereinrichtung (17) und ihrer Einführung an der Basis des Polymerisationsrohres (10) aufweist, wobei der Abstand zwischen dem Scheibenmagazin (11), der Zentriereinrichtung (17) und dem Polymerisationsrohr (10) bzw. der Abstand zwischen der Schulter (5) und dem Mittelstück (2b) des Rohrkolbens (2) gleich dem Hub dieses Rohrkolbens (2) ist.

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