DE1745541B2

DE1745541B2 - Polykondensationsverfahren und vorrichtung

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Publication number: DE1745541B2
Application number: DE19671745541
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing 6376 Ober hochstadt Dietze Manfred Dipl Phys Dr 6050 Offenbach Hauer Franz 6000 Frankfurt Kühne
Original assignee: Vickers Zimmer AG. Planung u Bau v Industrieanlagen, 6000 Frankfurt
Priority date: 1967-06-22
Filing date: 1967-06-22
Publication date: 1971-02-25
Also published as: NL6807858A; FI47196C; CS172299B2; FR1572291A; SE337926B; FI47196B; NL159415B; ES352009A1; GB1233411A; DE1745541A1; CH512928A

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Polykondensa- die das Ausdampfen f»ei werdender Reaktionsprorionsverfahren fUr die Herstellung linearer Hoch- dukte, den Reaktionsablauf erheblich beschleunipolymerer, insbesondere für die Weiterkondensation gend, in kurzer Zeit ermöglichen. Bei kontinuierlicher von Vorkondensaten bei der Herstellung von Poly- Verfahrensiuhrung hat das den Vorteil einer Verestern, bei welchem die Reaktionsmasse den Reak- 3 kürzung der bislang erforderlichen Verweilzeiten ler tionsbeUingungen in dünner Schicht ausgesetzt wird. Beaktionsmasse untßr den Reaktionsbedingun^en Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die und erlaubt außerdem eine bemerkenswerte Ver^r jaktionsmasse mehrfach in frei fallenden Schleiern kJeinerung der Polykondensationsapparate. Bei disdurch den Reftktionsraum geführt wird. kontinuierlicher Verfnhrensfühning erhöht sich inGegenstand der Erfindung ist femer eine Vorrich- i» folge des beim erfindungsgemäßen Verfahren raschetung zur Durchführung des obigen Verfahrens, be- ren Reaktionsverlaufs die Chargenzahl des tu'ykonsteheod aus einem liegenden beheizten Behälter, dar- densationsappannes beträchtlich. Außerdem sind in mit Abstar 1 voneinander angeordneten Trenn- höhere Reaktionsgrade, z. B. höhere Intrinsic-Viskowändcn zur Bildung einer Mehrzahl von in Behälter- sitäten, erreichbar als mit den bisherigen diskontinuachsrichtung hintereinanderliegenden miteinander 15 ierlichcn Verfahren. Da die Schleier sowohl bei konkommunizierenden Reaktionszonen, in den Reak- üniüerücher als auch bei diskontinuierlicher Verfahtionszonen vorgesehenen Rührelementen, einem Vor- rensführung nicht mit beheizten Metallwänden in kondensateinlaß an einem Behälterende, einem Pro* Berührung kommen, entfällt die Gefahr der Uberduktauslaß am anderen Behälterende, einem dec hitzucg und die Notwendigkeit mechanischer Schicht-Reaktionszonen gemeinsamen Dampfraum oberhalb so entfernung vollständig.

der Trennwände und einer an den Dampfraum an- Der zur Durchführung des erfindungsgemäBen

schließenden Leitung zur Verbindung mit einer Verfahrens bevorzugte Polykondensationsreaktor

VakuumqueHe. . geht nach dem Sunde der Technik aus von einer Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtung, bestehend aus einem liegenden beheiz-

die Riihrelemente etwa senkrecht angeordnete Ring· »3 ten Behälter, darin mi! Abstand voneinander tnge-

scheiben (14) sind, die mittels Speichen (16) an einer ordneten Trentmäudea zur Büfang einer Mehrzahl

gemeinsamen Rührwellenanordnung (7) befestigt von in Bchälterachsrichtung hintereinanderliegenden

sind. miteinandtr kommunizierenden Reaktionszooen, in

Kontinuierlich arbeitende Verfahren, bei welchen den Rcaktionszonen vorgesehenen Rührelementen,

die polymere Reaktionsmassc den Reaktionsbedin- 30 einen: VorkoodcnsatcinUß tu einem Behälterende,

gungen in dünner Schicht ausgesetzt wird, sind be- einem ProdukUusliß am anderen Bebältercndc,

reib bekannt (deutsche Auslcgcschrift 1207 349, einem den Reakticnszonen gemeinsamen Dampfraum

Spalte 2). !:«-bei ist jedoch die Größe des für die oberhalb der Trennwände und einer an den Dampf- Reaktionswirksamkeit entscheidenden Verhältnisses raum anschließenden Leitung zur Verbindung mit

der Schichtoberfläche zum Volumen der Reaktion*- ji einer VakuumqueHe. Ernndungsgemäfl find bei

masse durch die Größe der schknttfagendcn Reak- einem Reaktor dieser Gattung die Rohrelement«

torflächen begrenzt Da diese Reaktorflächen häufig etwa senkrecht angeordnete Ringscheiben, die mittels

beheizte Metallwände sind, besteht bei den bekann- Speichen an eic?, gemeinsamen Rührwellena»»ord-

ten Verfahren dir. Notwendigkeit, die Schiebt von der nung befestigt sind.

Reaktorflächen in mehr oder weniger regelmäßigen 4· Die in der erfindungsgrmäßen Vorrichtung ver-Abständen mechanisch zu entfernen, um thermischen wendeten Ringicbeibinrüh/cr ziehen ständig an ihnen Abbau verursachende Ubcrhitzuogen der Reaktion*- hafteode Rciktiommasse aus den Sümpfen der einmasse zu vermeiden. zelnen Reaktionszonen heraus, die von den Ring-Für die Durchführung diskontinuierlicher Poly- scheiben bei drren Rotation gemäß dem erfindungskondensationsverfahren sind Rührwerkvautoklaven 45 gemäßen Verfahren in Schleiern herabläuft, die üblich, in denen die Reaktion in dicker Schicht er- ständig aus der in den Sümpfen befindlichen Rcakfolgt und daher neben anderen Nachteilen entspre- uontmasse heraus ernrr^i werden. Zr»J«ch wird chend lange dauert, weil die Freisetzung der Spalt' etue intensive Mischir 7 Jer Teilchen unterschnjdprodukte, beispietsweiw die Entfernung d.impffürmi- liehen Poiykondeniatiomgradet in den einzelnen Regen Athylenglykols bei der Herstellung von Poiy· 5· aktionuonen erreicht, die bei geringer dynamischer äthylenterephthalat, aus der infolge kleinen Schicht- Zähigkeit der Reaktiommaw vorwiegend in den oberfläche-Volumen-Verhältniuei kompakten Reak- Sümpfen und mit zunehmender dynamischer Zähig-Lonsmas^e sehr erschwert \%L keit vorwiegend durch die Schleier selbst erfolgt. Die Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Umf.'igigeschwindigkeii der Ringscheiben bzw. Nachteile der bekannten Polykondcn*atioiuverfahrc;i 33 deren Drehzahl wird zur Erzielung der Schleierbil· zu beseitigen, inibesondere ein ^*'ykondensation»· dung so eingestellt, daß die auf die Masseteilchen verfahren mi. einem Kroßen Schichtoberfläche-Vo- einwirkende Schwerkraft größer ist al« die Summe lumen-Verhältnis zu erzielen, bei welchem Uberhil- au* Zentrifugalkraft und Reibungskräften. Mit Währungen durch übermäßige Wärmezufuhr vollkommen rend des Reakiionsablaufs steigender Viskosität der ausgeschlossen sind und sich sowohl für die konti» ·« Reaktiontm«ie wird daher vorteilhaft die Umfangsnoierliche als auch für die diskontinuierliche Hen'el- geschwindigkeit der Ringscheiben verringert,
lung linearer Polykondensate* eignet. Weiter« Frfindungsrierkmak sind aus den Unter-

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, djö die «ntprbchen ersichtlich. Rcaktionunjue mehrfach in (rcj fallenden Schleiern Di« Erfindung wird nun nachfolgend an Hand der

durch den Rcaküontraufn gefuhrt wird. Durch dieses #s nach den Ausführungsbeispielen darge*tell!ea Zeicn-

Verfahren wird eine im Verhältnis zum Volumen der nungea näher erläutert. Darin zeigen Reaktionsmasse sehr große Oberfläche erreicht, weil Fig. 1 bis 16 in jeweils eine** ft sod

die Schleier zwei gleich große Oberflächen besitzen, einem Querschnitt verschiedene Ansfubmagsfe

der erfindungsgemaften vorrichtung zur DurchfÜh- Regelung oder Einstellvrig der Verwcilzeit der rung des erfindungsgemäßen Verfahrens, tionsmasse in dem polykondensationsrcaktor h

Fig. Π bis 24 verschiedene Ausgestaltungen der gezogen werden kann. Bei Chargenbcuieb kar die R -aktiunszoncn begrenzenden Trennwände, dagegen von Vorteil sein, auch in der Austrag*..

Fig. 25 bis 28 einige Ausbildungsformen der 5 eine Ringscheibe vorzusehen, um auch hie Ringscheiben und Schleierbildung zu erzielen.

F ig. 29 in perspektivischer Darstellung eine einzelne Insbesondere, wenn mit niedrigen Eingangsvn*

Trennwand-Kingscheiben-AiiordnungzurDemonstra- sitäten des Vorkondensators gearbeitet wird, ist tion der Hauptaurchrbßwege für die Reaktionsmasse von Vorteil, in den Reaktionszonen mit geringer V innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung. »o kosität der Reaktionsmasse jeweils mehrere Ru

Zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaues des scheiben 14 vorzusehen, um die Zahl der Schleier ι erfindungsgemäßen Polykendensaüonsreaktors wird Reaktionsraum und die Mischwirkung in d zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Der Sümpfen zu vergrößern. Beim Ausführungsbeisp liegende Behälter 1 ist zweckmäßig ein doppelwand!- gemäß den F i g. 3 und 4 sind in den drei ersten R ger Zylinder mit doppelwar.digen Bögen 2,3. Der 15 aktionszonen jeweils zwei Ringscheiben 14 angeor Raum zwischen den beiden Winden der Behälter- net, während die beiden ersten Reaktionszonen d teile stellt einen Heizmantel dar, durch den ein geeig- Vorrichtung entsprechend den Fi g. 5 und 6 mit dr netes dampfförmiges oder flüssiges Wärmeübertra- und deren zwei fofg;nde Reaktionszonen mit zw gungsmittel, z.B. ein Gemisch aus 27·/·Diphenyl Ringscheiben 14 ausgestattet sind. In den Reaktion und 73Vt Diphenyloxyd, fließt. Die Beheizung kann »β zonen höherer Viskosität der Reaktionsmasse ist bc aber auch allein oder zusätzlich elektrisch durch den Beispielen gemäß den Fig. 3 und 5 wiederum je Widerstandsheizbänder erfolgen, die um den Be- weils eine Ringscheibe vorgesehen. Die F1 g- 4 und halter 1 herumgeführt sind, der dann bei ausschließ- zeigen unterschiedliche und von derjenigen nac: Ikher Widcrstandsbchet7une nicht doppelwandig Fig. 2 abweichende Ausbildungen der Trenn ausgebildet «erden muß. Andere bekannte festste- ts wen le Ac und 4/, die unterhalb der Behälteimitt. bende Wärmestrahler zusätzlich oder allein sind für enden und «titer unten noch näher erläutert sind die Beheizung ebenfalls geeign^ "^e Beheizung kann Während bei der Vorrichtung nach Fig. 3, 4 jed: auch so ausgelegt sein, dal» » *eise die Einstel- Ringscheibe an einer Nabe If befestigt ist, tr%' lung unterschiedlicher Temp« jturen möglich ist, bei der Vorrichtung nach Fig.5,6 jede Nabe 15 Z. B. bei dem gezeigten Heizmantel durch Anordnung 30 7wei bzw. drei Ringscheiben 14. Dabei ist » nicht er von Trennwänden zwischen den Behälterwänden zur forderlich, jede Ringscheibe mittels Speichen an der Schaffung getrennter Heizkamniem. Der Behälter Nabe 15" zu befestigen; es genügt, wenn eine Scheibe kann zur Montage- und Wartungserleichterung aus mit Speichen versehen ist und die anderen Scheiben mehreren, vorzugsweise miteinander verflanschten an dieser Scheibe mittels Stegen (nicht gezeigt) be· Schüssen bntehen. 35 festigt sind.

Im unteren Bereich des Behälters 1 sind die ort*- Bei den Vorrichtungsbeispielen der Fig. 1 bb 6 festen Trennwände 4 erkennbar, die in diesem Aus- drehen sich die Ringscheiben mit derselben Umfangsführungsbeispiel bis in die Behältermitte reichen. Der geschwindigkeit, wobei auch trotz der in den eiazel-Vorkondensatein'aB 5 mündet in die erste, von dem ncn Reaktionszonen unterschiedlichen Viskosität der Boden 3 und J--r erten Trennwand begrenzte He* 40 Reaktionsmasse im weentlichen zusammenhängende aktionszone ein, ::rta der Produkauslaß 6 schließt an Schleier an den einzelnen Ringscheiben gebildet werdie letzte, von der letzten Trennwand und dem den. In Weiterführung des Erfindungsgedankens kann Boden 2 b renzte Zone an. Koaxial mit der Behäl· aber auch eine Anpassung an die von Reaktionszone terachse h die Rühnvellenanordnung 7 vorgesehen, zu Reakticnszone zunehmende Viskosität der Redie vakuumdicht durch die Böden 2,3 hindurchge- 45 akü'onsmasse dadurch erfolgen, daß die Umfangsführt ist und außerhalb des Behälters in ortsfesten geschwindigkeit der Ringscheiben mit zunehmender Lagern 8,9 drehbar gelagert und an ihrem Ende 10 Viskosität geringer werdend eingestellt ist. Prinzipiell zur Verbindung mit einem geeigneten drehenden An- ist d&> entweder durch gestufte Drehzahlen oder durch trieb, z.B. einem Elektromotor mit Rcgetgetricbe gestufte Durchmesser der Ringscheiben oder auch (nicht gezeigt), ausgebildet ist Der Behälter 1 ist 30 durch eine Kombination beider Prinzipien mögHcb. mittels an ihm angebrachter Pratzen 11 (F i g. 2) orts- Bei der Vorrichtung nach F i g. 7, 8 wird das Prinfest gelagert Oberhalb der Trennwände 4 befindet zip gestufter Drehzahlen verwendet, indem die Ruhrsich der allen Reakrionszonen gemeinsame Dampf- Wellenanordnung T bei gleichen Ringscheibendurchratun 12, an den sich über Stutzen 13 die Leitung zur mesera aus einer Welle 17 und dazu konzentrischen Verbindung mit einer Vakuumquelle anschließt. Aa ss Hohlwellen 18, 19 besteht, die mit unterschiedlicher Produktauslaß 6 ist vorzugsweise ein Austragsorgan, Drehzahl angetrieben sind. Hierbei ist das Lager Ψ z. B. eine Austragsschnecke (nicht gezeigt), ange- der RrhrweilenanordnungT innerhalb des Behälters iaascht Der DurchfiuS der Reaktionsma-sse durch vorgesehen, eine bauliche Maßnahme, die jedoch den Reaktor ist weiter unten beschrieben. nicht zwingend erforderlich ist, vielmehr kam die

Auf der RührweUenanordnung7 sind die Ring· «ο Lageranordnung auch wie mit Bezug auf Fig. 1, 2 scheiben 14 über drehfest auf der Welle sitzende beschrieben getroffen sein. Grundsätzlich kana sich Naben 15 und Speichen 16 befestigt Bd dem Aus- aber auch dps der Antriebsseite abgelegene Lager bei fOhningsbeispiel gemäß Fig. 1,2 ist in jeder Reak- allen Vorrichtungsmodifikationen innerhalb des Betionszone mit Ausnahme der letzten eine Ringscheibe halten befinden. Die Welle 17 und die Hohlwellen 14 vorgesehen. Für den kontinuierlichen Betriebes 18, 19 werden von einem Elektromotor 20, über ein bietet das Feh'.ea einer Ringscheibe in der Austrag»- Regelgetriche 21 und Stirnradpaart 22, 23, 24 unterzoae den Vorteil, daß^sita in dieser Zone ein defl- schiedlicher Übersetzungsverhältnis^ angetrieben Es aiertes Niveau der Rcatlionsmaue einstellt, das zur ist ersichtlich, daß die Hohlwelle 19 die größte Dreh-

zahl und die Welle 17 die kleinste Drehzahl erhalt. Sumpünaste cfw» außennittig angeordnet ist Um Die Fig.8, die den Schnittverlafif enuprecbead der ein Leerlaufen der Vorrichtung zu etmögücben, kann Linie VIII-VIII in Fig. 7 wiedergibt, zeigt die Vcr~ rrut7licti eine wettere in der Mitte angeordnete wcndung der Trenn wandausbildung 4c. Durchtritoofnung 39 to jeder Trennwand vorbanden ;

Audi die Vorrichtung tt*ch Fi.g. 11,12 zeig» riae s ·φ. Λη Suite öei Öffnungen M, 39 kann auch, wie '.-, Lösung, bei welcher der VHkoutatizunahtne durch ge*t-x?_:Ji angedeutet, eine einzige Öffnung durch Drehzahlanpauung bei gleicht¹« Ringvchtahcndurch- ein«. AjraaL-wnnJtt vorgetchen «ein. mcttcm Rechnung getrspm »in» Herbei boieht dk B^caiiiulixu durch die Wahl der Trennwände ent- ■/

RuhrwcUtnwiordxiu^g 7 ' jedodi tut zwei koaxialeo »üben im wesentlichen drei Hauptdurchrlußwege für i getreniiten Wclko 25 und 26, die von r>idtn Buden- ie die Rt Jtuonwnaue im Reaktor, *vje an HmkJ der \ leiten her mit untertducd^cher Dr tfu*h\ «agetnebj» F i g. 29 erliiuten wird. De. Pfeil 40 kennzeicijiet den ~ werden, und *w*r d* Welle 25 al höherer und ix Weg durch die Ausschnitte 38, der Pfeil 41 den Weg * Weile 24 mit fcrinücrer Drehzahl, Den Wellen i*t je- über die Trennwände an der Seite hinweg, an welcher % weil» ein äußere» L «r· bzw. 9 und eia gemein· die Reakiion&mas&e von den Ringscheiben hochge-Mmea innere* Lager 27 zugeordnet. F ig. 12 zeigt die i₄ zogen wird, und schließlich der Pfeil 42 den Weg längs Verwendung tuxu »eittfer Trenaw*ndvariarte 46. der Ruhrwellc. Je nach Ausführvrg der Trennwände

Bei der Vorrichtung enuprectend Fig. 13, 14 ist können bei kontinuierlichem Betrieb die Flüsse entdaa Prinzip au Uinfingi.ßc*chwindigkeiu*tufung lang der Rührweile und über die Trennwände mehr durch Durdunewfiiuiuog der Ring&chciben dadurch oder weniger i'nterdriickt und somit ein definierter verwirklicht, daß de. aoppsiwandige Mantel de* Be- %o Querschnitt für den Durchfluß von Reaktionszone zn halten Γ enüprechcnd ¹^r Durcfcmeuerabn&nme der Reaktionszone geschaffen werden. Die Größe der Ringtchc'^n ke§eUtun>pffonnig Ut, wobei die untere öffnungen 38 und gegebenenfalls 39 bestimmt dann KanixlUnic zur Lni:ljng eine» einheitlichen Durch- im wesentlichen bei vorgegebenem Durchsatz und tußoiveaui * «agerecht und die RünrweUenanord- Reaktinnsverlauf den für die freie Strömung erforderoung T" der Behilieraiiisc folgend geneigt ang?ord- as liehen Druckverlust, damit den Füllinhalt der einzel-■et UL Die Rinf,«d»ciLcn und miuels drehfester nen Reaktionszonen und letzüich die Verweilzeit Es Kugeüjckakc 2» an der Rührwelle befestigt und ist vorteilhaft, die Öffnungen 39 von Trennwand tu durch omfcsic Führungselemente 29, die zweckmäßig Trennwand in Richtung zunehmender Viskosität zu die Ringscheiben gabeiförmig umgreifen, senkrecht vergrößern.

«ehalten. Die*« Vorrichtung bietet den Vorteil, daß ₃₀ Um die Regelung der Verweüzeit innerhalb eines ■M our einem Antrieb für die Rührwellenanord- gröieren Bereichs wie beschrieben mit Hilfe des nuag T" an jeder der Ringf Jheiben unterschiedliche Kim s in der letzten ungerührten Reaktionszonc zu Umfaiweacnwindigkeitcn erzielt werden. erreichen, ist es zweckmäßig, daß die Reaktionsmasse

Dieter Vorted kommt auch der nach Fig. 15,16 vorwiegend durch die Öffnungen 38 und gecebenen-Vonichtung zu, bei welcher die innere ₃₅ falls 39 strömt Eine Regelung der Verweilzeit mittels -Tpelwandjgcn Mantels des Behälters 1 der Ringscheibenumfangsgeschwindigkeit ist für klcid« Durchmesmbnahme der Ring- nere Regelbereiche möglich und vorteilhaft. Beträcht-•chabca «ufcnformig aus Zylinderabschnitten 30 hche Andeningen des FülUnhaltcs der einzelnco be 35 a»ainmenge«tzt ausgebildet ist und die Reaküonszonen lassen sich durch Dreh2ahländenirg Trennwände, die eb -.falls durchmessergestuft sind 40 mnerhalb eines dynamischen Zähigfceiisbereiches an den Stufenubergo gen angeordnet sind. Obwohl zwischen etwa 0,5 und 50000 Poise aber nidit crgezeicfanet. ist zwisüicn den den Zylinderabschnitten zielen, zumal die Drehzahlen auf die Schleierbildung 34 und 35 zugeordneten Reaküonszonen eine ^urch- Rücksicht nehmen müssen. ^:*«^uclCTO " s

messerstufuiQg nicht erforderUch, so daß dif aags- Bei den Trennwänden 4c io der Vorti_thru«g nach zone auch den Durchmesser des Zybndenw. unmes 45 Fig. 15, 16, die sich nur für " *"""-"^iu11b _ 34 aufweisen kann. Fig. 16, die wiederum die Ver- triebsweise eignet, wendung von Trennwänden 4c erkennen läßt, folgt Öffnungen 38 33 < dem Schnittveriauf XVI-XVT in Fig. 15. port der ReAtiun^w^kni^dTjKeae"«"«

Wie die Fifr 17 bis 20 veranschaulich« können (Fig. 29) die BeWUter«SL,3-£5mBgU h ist. die Trennwände 4a, 46, 4c und 4JaH Kre.sab- 5· Die Fig. 25 bis 28 verdeutlichen, daß die Ringschnitte nut waagerecht eingestellter Oberkante aus- scheiben 14 mitt·!, einer oder mehrerer Suchen 16 gebildet «in In einer weiteren Ausbildung, die sich an der Nabel» ώ^^ί^ϋΚίοί aus den F i g. 21 und 22 ergibt, sind die Trennwände Zahl von vier Sw Jchen sX mit Rücksfch! auf de 4e und 4/ Kreisausschnitte. Schließlich können auch Becinirächtigun.Tde\ inin^S^TeierflSnicht übervolle Kreisscheiben al* Trennwände 4g un.1 4A ₅₅ schritte werden

denen, wie sich aus den Fig. 23 und 24 ergibt. Die Für das gewünschte Strömung«- und Reaktions-

Trennwande 4a, 4d_t 4e und 4/ enden r der Be- verhalten der erfmdunEsecmäßcn VorrichupL l·« es hältermitte, die Trennwand 4b oberhalb dieier und von Widiiifkeit (vgl Fii -- - X?^mcMvA& ^w ^a die Trennwand 4c unterhalb der Bchiilt^rmitte. In j_aß ^₁, v,rh,iu~i. a

den beiden erstgcnann'.cn Falkn n'nd in den Trenn- β« n-ln.. „,,„

wänden Aussparungen ?6 für den Rührwcllenilurch- 0 01 \ήίθ2 beüVit

tritt vorgesehen, linuprcthcn Jc Aussporunpon 36 dlß das Vcrhaltnil des Atatandes c zwischen der

smd auch beil.rcnnwdndcn4gund4/, vorhun-.cn.dte inneren Behaltene* und den Ringscheiben zu

außerdem noch in ihrem c «rcr. Bereich Dampfthrch- dun inneren Uci.^ierdurchmesser JI gleich oder

triUsüiTnunRcn 37 Aufweisen !n i»llcn TicniiwUndcn 65 pn >r ü 01 ist und ^IUVUIIIC*^{4cr β} B^1CJC" ^w 4a bis 4k ist ein A.-sclimtl 33 für den Pn-dukidwch- _di;U «J.« VerhUIuiis de· Trennwandabstandes b

tritt vorgesi-hcn, der mit Ru-VMt it tul die uch Im:! (vj-.I. l-ip. 3) zu dem inneren Behulterdurcb-

RingKhcibcnroiuüm in I'iciliKlKung verlagernde mcv.erd 0,i bis 0,4 beträgt

Für eine zweckmäßige Eingrenzung des Abstandes/ (vgl. Fig. 3) zwischen den Ringscheiben einer Reaktionszone bzw. zwischen den Ringscheiben und den Trennwänden IaTt sich angeben:

25 (mn) £ / (mm) £ — (mm).

Vorzugsweise bei Loher Viskosität kann es vorteilhaft sein, daß die Ruhrwellenaiiordnung 7 exzentrisch zur BehUlterachse angeordnet ist, wobei die Ring· scheiben 14 im unteren Behälterbereich ihre größte Waudnähe erreichen. Eine derartig« Anordnung ist aus den Fig. 9,10 ersichtlich. In diesem Fall ist dafür Sorge getragen, daB der Dampfraum 12' oberhalb der Ringscheiben vorgesehen ist, so dtß voUkoL ,sen geschlossene Schleier nicht dca Dampfraum an den Grenzen der Reaktionszonen unterbrechen können. Dieselbe Wirkung kann aber auch bei den vorangehend beschriebenen Vorrichtungen durch einen Dampfraum erreicht werden, der, muldenförmig nach außen ausgebaucht, sich oberhalb der Ringscheiben landet und über die gesamte Behälterlänge durchgeht (nicht gezeigt). Der Dampfraum kann aber auch außerhalb des Behälters angeordnet sein, wobei er mit den einzelnen Reaktionszonen über Stutzen verbunden ist

Bei dem erfindung*ge.ntieen Polykondenutionsreakior hai ich Überraschend gezeigt, daß besondere Vorkehrungen zur Zwangsforderuiig der Reaktionsmasse nicht erforderlich sind, um enge Verweilzeit· ipektren zu erhalten. Erfinaungsgeinkß ausgebildete Reaktoren sind daher lußcrtt einfach in ihrer Gestaltung und erlauben die rirtschaf ükhe Herstellung hoher ProduktqualitÜteo. Mit Hilfe des erfiodungs-

. gemäßen Verfahiuis und der erfindungsgcmaflen

ίο Vorrichtung werden Verweilzcitspektrcn erhalten, die praktisch identi sind mit denjenigen idealer Riihrkasknden.

Das erfindunfcsgetnäße Verfahren und die bier beschriebenen bevorzugten Vorrichtungen zur Durch·

is führung de Verfahrens ist bzw. sind breiter und el· gemeiner Anwendung für Reaktionen in flüssiger Phase, die in einem Bereich dynamischer TffhiV
ih 04 d SOOOO Pi bl

, y g

zwischen etwa 04 und SOOOO Poiss ablaufen, fähig. Nachfolgend sind in Verfahrensbeispielen die Er-

M gebnisse der erfindungsgtmäß durchgeführten PoIykondcusation zur Herstellung von Polyethylenterephthalat tabellarisch aufführt, wobei die Beispiele I, Π und m kontinuierliche Verfahrensfühnmg betreffen und die Beispiele IV und V sich auf di*-

■5 kontinuierliche Verfahrensfühnmg beziehen. Beispiel IV betrifft einen Vergleichsversuch, der in einem üblichen Ruhrwerksautoklav durchgeführt wurde.

Beöpiell

Beispiel Π

Durchsatz (kg/Tag)
Katalysator

Katalysatorkonzentration (Gewichtsprozent, bezogen auf Dimethylterephthalat)

Reaktordurchmeieer d (mm) Anzahl der gerührten Zonen Rührerform und -anordnung Trennwandtyp Produkttecnperatur «m Auslaß (⁰Q...

Druck (Torr)

Mittlere Verweilzeit (Stunden) Drehzahl (min"¹) Rührerumfangsgeschwindigkeit (m/sec) Intrinsic-Viskosität*)

Eintritt

Austritt

D/d-Verhältnis

s/d-Verhähnis

Speichenzahl

800
Antimontriazetat

0,04
700
5

3mal zwei Ringscheiben.
2mal eine Ringscheibe

Fig. 18
285

0,8

3,0

0,18

0,24
0.8

0,21

0,114

1000

AntimontriazeUt

0,04
700
5

3mal zwei Ringscheiben,
2ina? eine Ring-

Fig-18
284

1,6

2,0
20

0,72

0,15
04

0,21

0,114

*) MeBmethode: Phenol-Trtrtchloräiiua-Lösungimirtelseoiisch 2:3, 20° C OsJwa]<5-Viskosimeter.

6600

Germanium·-
dioxyd

0,014
1300
8

3mal zwei Ringscheiben,
5mal eine Ringscheibe

Fif.20
273

24

1,6
10

0,67

0,15
0,45

0.14

0,077

109509/380

Wahirnd die Verfahren tbcdingungca bei Beispiel I so eingestellt waren, daß am Reaktorauslaß kontauieiüch ein unmittelbar zu hochwenigen Fäden verspinnbares Produkt ausgetrage wurde, waren die Bedingungen bei Bo*p«el Π tmd ΠΤ to gewühlt, daß da· Re*fcu>rp?aduki einer ·*» _jb Poiykc

IV

Reaktortyp ReakUMdurchnester (mm) .

Rührertyp

Tempmtiufttnraaj(^eC) Drockpro£rkB9s (Torr) Katalysator Sctic^thuhe <*er RfaktkwKiMne (ma) Riinrefdrehz4h!(min-')....< ReaktkeszcU (Stunden)

lotriimc-Viiiosiiit, Austritt·)

*) Mr flit ihwW" LteiacMnittcleMiiKli ff twM-Trtri» hli w ill

Der Vergleich der Venodureihcn unter IV und V zeigt, d&ß das erfindungsgemäße Verfahren und die ernndungsgemäße Vorrichtung unter vergib xhbaren Reaktionsbcdinguogsn kürzere VerweUzeitcn erfordern und zu wesentlich noocrcn Viskositäten führen.

Claims

Patentansprüche:

1. Poly kondensationsverfahren for die Her- 4S stellung linearer Hochpolymere!-, insbesondere für die Weiterkondensalion von Vorkondensaten bei der Herstellung von Polyestern, bei welchem die Reaktionsmasse den Recktionsbedingungen in dünner Schicht ausgesetzt wird, dadurch s· gekennzeichnet, daß die Reaktionsmasse mehrfach in frei fallenden Schleiern durch den Reaktionsraum geführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem U liegenden beheizten Behälter, darin mit Abstand voneinander angeordneten Trennwänden zur Bildung einer Mehrzahl von in Behälterachsrichtung hintcreinanderliegenden miteinander kommunizierenden Reaktionszonen, in den Reactions- βο zonen vorgesehenen Rührelementen, einem VorkondensateinlEÜ an einem Behälterendc, einem Produktauslaß am anderen Behältrrende, einem den Reaktionszonen gemeinsamen Dampfraum oberhalb der Trennwände und einer an den *s Dampfraum anschließenden Leitung zur Verbindung mit einer Vakuumquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührelemente etwa senkrecht «00

SpiieWihrer
*a vcmikkr Wcfle

t» 3 Stuadea bu 275.
d*f»

Riuutmd McfaFif.1,2 700

McbFif.1,2

in 1 Stuede bi· 20,
(U te» 0.5

1275 !.SStiiMfaa bit 20,

0,04
3S0 CJH
«70 12 12 7 0.65

0j07
3S0

12

UM »7 (bei μ

7
0,7

Rührer)

7 04«

2:3. 20⁰C Om««M-V·

angeordnete Ringscheiben (14) sind, 4k RUtfcJi Spckben (16) ac einer gemeinsamen RührweUea· anordnung (7) befestigt üiA.

3. Vorrichtung nach Ax. ,mcfc2, dadereb gekeunzeichnet, daß der Behälter'I) ein doppel· wandiger Zylindtr mit doppelwand*>gea EMca (2,3) ist, dm*, welche d* RührwcUeaaaordnrsg (7) koaxial mit der BehaHertcbJc dicht hindurchgeführt ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, di3 das Verhältnis der Ringbreite (s) der Ringscheiben (14) zu den inneren Behkltcrdurchroesser (d) 0,01 be O^

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß da* Vern&tnis des Abstände* (c) zwischen der inneren Behälterwand und den Ringscheiben (14) zu dem inneren Bchälterdurchmesser (<Q gleich oder größer 0,01 ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis S, dadurch gekennzeichnet, dz& das Verhältnis des Trennwandiibstar^» φ) τα dem inneren Behälterdurchmesser 00 0,1 bis 0,4 beträgt

7. Vorrichtung ti^ch dza Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzsichact, UzZ in dsa Reaktkxozooeo mit gerin; :r \tI:QciiIt der Reaktioosmasse jeweib mc-rere Ringscheiben (14) vorgeseheasind(Fi&3b-:s6).

8. Vorrichtung n^ch icn Ansprüchen 2 bis 7, dadarcb gektfcnzsiclvan, <Li3 dl? Umfsngsgeücfawindigkeit dir FJr. scheiben ^ mit zunehmender Viskosität C-T RcakL r^sse geringer werdend cinc^tcllt ist. .

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9. Vomcfcinag nach Anspruch 8, dadurch gekeafuechnct, (UB die Ruhrwcltcnaoordnung (T) an mehreren konzentJudtcn Wetten/Hcdr eüca (17, U, 19) besteht, die nah tintcnchiediicbcr Dichzaiil angerieben and, derart, daß die Uaadigfcgrt der Riben (14) von Reakttoncnoe xn Reakäomzone nach Maßgabe f' Vakoutüttzunahme geringer wird (F i g. 7,8).

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daS die Rührwelknanordncng (T*) aus zwei ^««u·* getrennten Wellen (25, 26) unterschiedlicher Antriebsdrehzahl bracht, die \oa beiden Bodeasritn her in den Behälter hineinreichen und mit getrennten Antriebes versehen sind (F ig. U, 12).

11. Vorrichtung oadt Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheiben (14) mit vom Einlaßende zum Auslaßcode des Behälters bin abnehmenden Durchmessern ausgebildet sind.

12. Vorrichtung naJi den Ansprüchen 8 und 11, dadurch gekennzeichnet, daS der doppel· wandige Behältermantel entsprechend der Durcameuerabnahme der Ringscheiben (14) kegel· ttumpffürraig ist, wobei die untere ManteUiiüe. des Behälters (10 waagerecht und die Rühr· wetlenanordoung (7'") der Behälterachs« folgend geneigt angeordnet ist, während die Ringscheiben mittels dreWester Kugelgelenke (28) an der Rührwelle befestigt stud und durch ortsfeste Führungsektnente (29> etwa senkrecht gehalten sind (Fig. 13. 14).

13. VorhrMung nach den Ansprüchen β und 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die nucre Wand des doppelwandig« Behälter· eamets (I") ereend der Durchmesserab· nähme der Rinncheibcn (14) stufenförmig aus Zyunderabtch cn (30 bis 35) zusammengesetzt ist wed die T i«andc (4c) an den Stufeaüberfängea angec >et sind (Fig. 15,16).

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 13, daduich gekennzeichoet, daS die Rührwellenanordnung (7) exzentrisch zur Behilierachse angeordnet ist, wobei die Ringscheiben (14) im unteren Bchülterbereich ihre frofitc Wandnahe erreichen (Fig. 9,10).

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprache 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Reaktionszone, an welche der Produktau&Uß (C) angeschlossen ist, keine Ringscheibe aufweist.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (4 a bis 4 J) all Kreisabschnitte mit waagerecht eingestellter Oberkante ausgebildet, gegebenenfalls mit Aussparungen (36) für den Ruhrwellendurchtritt versehen und in ihrem unteren Bereich mit Ptoduktdurchthttsausicfanitten (38, 39) aus· gestattet sind (Fig. 17 bis 20).

Hkrzu 4 Blatt Zekhmmgea