DE1745444A1

DE1745444A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation

Info

Publication number: DE1745444A1
Application number: DE19671745444
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gerhard Luft; Dr Karl Schoenemann; Dr Rudolf Steiner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-02-06
Filing date: 1967-02-06
Publication date: 1970-05-27

Description

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Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation olefinisch ungesättigter Verbindungen unter hohem Druck.

Es ist bekannt, daß man olefinisch ungesättigte Verbindungen bei Drücken zwischen 500 und 5OOO at chargenweise oder im kontinuierlichen Durchfluß durch das Reaktionsgefäß mittels radikalbildender Initiatoren wie Sauerstoff, Peroxiden und dergleichen polymerisieren kann. Es ist weiter bekannt, den Reaktorinhalt mit RUhrern verschiedener Bauart zu durchmischen.*Ferner ist be- · kannt, den Initiator an verschiedenen Stellen des Reaktionsgefäßes zuzusetzen.

Es wurde nun gefunden, daß sich die technische Durchführung derartiger Hochdruckpolymerisationen wesentlich verbessern läßt, dadurch daß der Ausgangsstoff ganz oder teilweise durch die Rührvorrichtung in fein verteilter Form eingebracht wird. Der Vorteil dieser Arbeitsweise besteht einmal in der Erhöhung des Umsatzes, zum andern in der größeren Betriebssicherheit, sowie gegebenenfalls in einer Verbesserung der Produktqualität.

Bei der Ausführung kommt es darauf an, daß der durch den Rührer eingeführte Stoff unter der Scherwirkung des RUhrers möglichst schnell und fein in der ganzen Masse des Reaktionsgemisches verteilt wird, damit in diesem keine größeren Bereiche von erhöhter Initiatorkonzentration auftreten, in denen die Polymerisationsreaktion wegen ihrer starken Temperaturabhängigkeit leicht in eine gefährliche Selbstzersetzung übergeht. Diese besondere Sorgfalt ist bei Polymerisationen in homogener Phase bisher nicht üblich; man begnügt sich dort im allgemeinen mit der Verteilung durch feststehende Düsen.

Ein besonderer Vorteil des angegebenen Verfahrens ergibt sich, wenn von dem eingebrachten Ausgangsstoff die Teilströme abgezweigt und durch den Rührer eingebracht werden, wobei sich die Teilströme in ihrer Zusammensetzung vom Hauptstrom und/oder untereinander unterscheiden. So ist es z. B. möglich, die Hauptmenge durch eine einfache Leitung einzubringen und einen oder mehrere Teilströme mit anderer Initiatorkonzentration durch einen oder mehrere Rührer zuzuführen. Dadurch ist eine sehr genaue Regulierung der Reaktion, Insbesondere der Reaktionstemperatur möglich, die ihrerseits für die Produktqualität und die Betriebssicherheit entscheidend ist.

Diese Vorteile zeigen sich besonders bei der Aufteilung des Reaktlonsge_o fäßes in eine RUhrkesselkaskade, wobei der Ausgangsstoff und/oder der Initiator in sämtliche oder nur in einzelne RUhrkessel der Kaskade eingebracht wird. Da-00

n> durch ist ea möglich, den sich bei der Polymerisation verbrauchenden Initiator ^_n, oder verschiedene Initiatoren in verschiedene Kammern einzudosleren. Zum Uhter- ^ schied zu der bei Rohrreaktoren üblichen Machdosierung erfolgt hier dank der <0 schnellen Vermischung des initiatorhaltigen kalten Teilstroms alt dem ganzen In- halt der Kaaner keine nennenswerte Absenkung der Reaktionetemperatur und damit

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der Reaktionsgeschwindigkeit. Dies bringt Vorteile hinsichtlich der Molekulargewichtsverteilung und der Qualität des Produktes.

Das angegebene Verfahren läßt sich auch in der Weise durchführen, daß zwischen die mit RUhrern versehenen Kammern der Kaskade nicht gerührte Reaktionsräume eingeschaltet werden. Dadurch kann die Verweilzeitcharakteristik des Reaktors und damit wiederum die Molekulargewichtsverteilung des Produktes beeinflußt werden.

Die zweckmäßigste AusfUhrungßform der Kaskade ist, die einzelnen Kammern in einem gemeinsamen senkrecht stehenden Druckgefäß anzuordnen und die Rührelemente auf einer gemeinsamen hohlen Welle anzubringen.

Beispiel 1. Aethylen wird in der üblichen Weise mit 110 Gewichts-ppm Sauerstoff als Initiator versetzt und auf einen Druck von l800 at verdichtet. 70 Gewichtsprozent des Gemisches werden durch eine Leitung in einen RUhrkessel von 8,0 Liter Inhalt eingebracht. Die übrigen 30 % werden durch einen hohlen PropellerrUhrer W eingebracht, dessen drei Flügel mit Je zehn Austrittsöffnungen von 0,5 mm Durchmesser versehen sind. Bei einer mittleren Verweilzelt von 60 see, einer Reaktionstemperatur von I95 C und einer Drehzahl des RUhrers von 260 Umdrehungen pro Minute wird eine Ausbeute von 22,5 Gewichtsprozent erzielt, während ohne die erfindungsgemäße Verteilung durch den Rührer nur 18,0 Gewichtsprozent erreicht werden.

Beispiel 2. Ein Aethylenhauptstrom wird mit 35 Oewichts-ppm Sauerstoff versetzt und nach Kompression auf I7OO at in die erste Kammer einer aus 5 gleichgroßen Kammern bestehenden RUhrkesselkaskade von Insgesamt 8,0 Liter Inhalt durch eine einfache Leitung eingespeist. Ein Teilstrom in Menge von einem Drittel des Hauptstroms mit einem Sauerstoffgehalt von 120 Gewichts-ppm wird auf I8OO at komprimiert und durch den gemeinsamen hohlen Rührer gleichmäßig auf die zweite bis vierte Kammer verteilt. Bei einer mittleren Verweilzeit von 60 see und einer Temperatur von 199 C in der ersten Kammer wird ein Umsatz von 15,6 Gewichtsprozent erzielt gegenüber 11,8 Gewichtsprozent bei stillstehendem Rührer und gegenüber 10,7 Gewichtsprozent bei gemeinsamer Einführung der beiden Ströme in die erste Kammer. Das nach der Erfindung erzeugte Produkt hat ein mittleres Molekular-

o gewicht (Viskositätsmittel) von I30 000 und eine Zerreißfestigkeit von I36 kp/cm

während bei getrennter Zuführung ohne Rührung das mittlere Molekulargewicht 122 000 und die Zerreißfestigkeit 115 kp/cm² beträgt.

<=> Beispiel 3. Ein Gemisch von Aethylen und 80 Oewichts-ppm Sauerstoff wird durch ^ den mit 260 Umdrehungen pro Minute rotierenden hohlen Rührer in einen RUhrkessel f° von 8,0 Liter Inhalt eingespeist. Bei einer Reaktionstemperatur von 195°C, einem

\ Druak von 205O at und einer mittleren Verweilzelt von 60 see wird unter statlo- ^j nären Bedingungen ein Umsatz von 18,0 Gewichtsprozent erzielt. Bei Abstellen des Rühress steigt die Temperatur nach einer Induktlonazelt von etwa 20 see Innerhalb von etwa 3 »eo auf 300⁰C an» und ea erfolgt eine explosionsartig« Zersetzung des

Aethylena su Ruß und Methan.

Claims

Patentansprüche:

1.) Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation olefinisch ungesättigter Verbindungen unter hohem Druck in Gegenwart von radikalbildenden Initiatoren in einem mit einem oder mehreren RUhrern versehenen Reaktionsgefäß dadurch gekenn~ zeichnet, daß der Ausgangsstoff ganz oder teilweise durch die Rührvorrichtung in feinverteilter Form eingebracht wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch den oder die Rührer eingebrachte Teilströme des Ausgangsstoffes sich in ihrer Zusammensetzung vom Hauptstrom und/oder untereinander unterscheiden.

3·) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß ein in eine Rührkesselkaskade unterteiltes Reaktionsgefäß verwendet wird.

4.) Verfahren nach Anspruch J5 dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstoff und/oder ein oder verschiedene Initiatoren nur in einzelne der Rührkessel der Kaskade eingebracht werden.

5.) Verfahren nach Anspruch J> oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß die RUhrkessel der Kaskade durch nicht gerührte Reaktionsräume getrennt sind.

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