DE2019017A1 - Freihalten der Rührwellendichtungen von Polymerisat in Polymerisationskesseln mit Untenantrieb - Google Patents

Freihalten der Rührwellendichtungen von Polymerisat in Polymerisationskesseln mit Untenantrieb

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DE2019017A1 DE19702019017 DE2019017A DE2019017A1 DE 2019017 A1 DE2019017 A1 DE 2019017A1 DE 19702019017 DE19702019017 DE 19702019017 DE 2019017 A DE2019017 A DE 2019017A DE 2019017 A1 DE2019017 A1 DE 2019017A1
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Description

Freihalten der Rührwellendichtungen von Polymerisat in Polymerisationskesseln mit Untenantrieb
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Freihalten der Rührwellendichtungen von Polymerisat in Polymerisationskesseln mit
Unt£.nantrieb und mit Inhalten über 20 m zur Durchführung der Flüssigphasen-Polymerisationen aller Art, vor allem Suspensions- und Emulsionspolymerisationen wie der des Vinylchlorids oder des Butadiens allein oder miteinander.oder auch mit anderen Comonomeren, z. B. der Emulsionspolymerisation von Butadien oder Styrol.
Die Polymerisations reaktion von Vinylchlorid zu Polyvinylchlorid wird nach diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Verfahren in druckfesten Rührkesseln ausgeführt. Dabei sind das Vinylchlorid und das Polymere in Wasser suspendiert oder emulgiert. In ähnlicher Weise betreibt man in Rührkesseln auch die Emulsionspolymerisation von Butadien-Styrol- Mischpolymerisaten, von reinem Butadien oder auch von anderen Comonomeren mit Butadien oder Vinylchlorid. Die heute üblichen Kessel haben Inhalte der Größen von 8 bis 20 m' . Diese Kessel besitzen Rührorgarie, z.B. Blattrührer, Impellerrührer oder Turbinenrührer, welche an einer dureh die Kesselhaube geführten Rührwelle befestigt sind, Meistens ist die Rührwelle an der Haube durch eine doppeltwirkende· Gleitringdichtung abgedichtet.
13/70
1 Zeichnung
BAO
109846/U8 8
- 2 - O. Z. 2461
20.4.1970
Da.der Bedarf an Polymerisaten ständig steigt, besteht die Notwendigkeit, leistungsstarke Produktionsstraßen unter Verwendung von großen Polymerisationskesseln zu erstellen. Beim Bau von Kesseln, deren Inhalt größer
ist als 20 m , trifft man bei der Dimensionierung der Rührwelle auf große Schwierigkeiten. Bei einem 50 m großen Polymerisationskessel für Vinylchlord mit einem über dem Kesselboden angeordneten Impeller rührer würde die durch die Kesselhaube geführte Rührwelle mindestens mit einem Durchmesser von 300 mm auszuführen sein, damit das starke Antriebsdrehmoment schwingungsfrei auf das Rührorgan übertragen werden kann. Bei zu dünn ausgeführten Rührwellen gerät die Welle aufgrund der unvermeidbaren auf das Rührorgan wirkenden Wechselkräfte in starke Biegeschwingungen, welche zum Bruch oder Abknicken der Welle führen können. Ein unbeabsichtigter Abbruch des Rührvorganges kann schwerwiegende betriebliche Störungen verursachen.
Die Rührwellen mit mehr als 250 mm Durchmesser sind teuer, schwer und schlecht montierbar. Sie benötigen für die Abdichtung Gleitringdichtungen, die sowohl in der Anschaffung als auch im Unterhalt außerordentlich kostspielig sind.
Daher erscheint es naheliegend, das Rührorgan mit einem sog. Untenantrieb vom Kesselboden her anzutreiben. Dabei könnte die Rührwelle extrem kurz sein und würde deshalb auch bei schlanker Ausführung kaum durch Biegeschwingungen gefährdet sein.
Konstruktionen von Polymorisationskesseln mit Untenantrieb sind bekannt
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(Pfaudler AG» Schwetzingen). Sie eignen sich aber nicht für die Durchführung aller Arten von Polymerisationen oder Copolymerisationen in flüssiger Phase.
Insbesondere sind diese Konstruktionen für Suspensions- und Emulsionspolymerisationen wie die des Vinylchlorids oder des Butadiens allein oder auch mit anderen Comonomeren, z. B. der Emulsionscopolymerisation von Butadien und Styrol nicht geeignet, weil in dem ringförmigen Kanal, der vom Kesselinnenraum zum Gleitring führt, während der Reaktion Polymerisat entsteht, welches nach einiger Zeit die beiden aufeinander schleifenden Gleitringe, die zum Kesselinnenraum hin abdichten, auseinanderdrückt und das Sperröl in den Kessel eintreten läßt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Durchführung der Polymeri-
3 satiqnen oder Copolymerisationen in Polymerisations-Kesseln über 20 m Inhalt, das Abdichten des Untenantriebes von Rührwerken dauerhaft zu machen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den ringförmigen, die Gleitringdichtung der Rührwelle mit dem Kesselinnenraum verbindenden Kanal eine mit dem Polymerisationsansatz verträgliche Spülftissigkeit von außen eingeführt wird und von dort in den Kesselinnenraum mit einer Mindestgeschwindigkeit von 20 cm/sec gelangt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß die Gleitringdichtungen der Rührwelle mit der Suspension oder Emulsion der Kesselfüllung nicht in Berührung kommen, frei von Polyme.ri.sa1 funktionstüchtig bloi-
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ben und damit die sichere Verwendung des Untenantriebes bei Polymerisa-
tionen oder Copolymerisationen in Polymerisationskesseln über 20 m Inhalt ermöglichen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt die Wellenabdichtung am Boden eines 40 m großen Polymerisationskessels. Die Rührwelle (1) wird mit doppeltwirkendem Gleitring (2) abgedichtet. Der ringförmige Kanal (4), der den Raum zwischen der Gleitringdichtung (2) und dem Kesselinnenraum (5) bildet, wird durch die im Gleitringdichtungsgehäuse (2a) angebrachte Kapillarrohrleitung (3) von außen mit der Spülflüssigkeit beschickt, die anschließend aus dem ringförmigen Kanal (4) in den Kesselinnenraum (5) abfließt.
Es wurde gefunden, daß die Geschwindigkeit der in den Kesselinnenraum eintretenden Spülflüssigkeit einen bestimmten Wert nicht unterschreiten darf, wenn das Eindringen von polymerisierenden emulgierten oder dispergierten Stoffen in den ringförmigen Kanal (4) zu der Gleitringdichtung hin verhindert werden soll. Es wurde gefunden, daß der Wert dieser Mindestgeschwindigkeit 20 cm/sec beträgt, gemessen als Mittelwert über dem Querschnitt der Eintrittsöffnung zum Kesselinnenraum.
Um die Konzentration dos zu polynierisiorenden Stoffes bzw. des Polymerisats Im Kessel nicht, unzulässig honibüusrtzon, muß man möglichst wonig SpülflÜBsigkeit in den Kessel fördern.
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Diese Forderung und die recht hohe Mindestgeschwindigkeit von 20 cm/sec ergeben zusammen die Notwendigkeit, die Eintrittsöffnung der Spülflüssigkeit in den Kesselinnenraum möglichst eng, also spaltförmig zu gestalten. Das kann mit einem Einsatz geschehen, der in dem Raum zwischen der Gleitringdichtung und dem Kesselinnenraum angebracht wird, oder mit Hilfe eines über diesem Zwischenraum angebrachten, ggf. mehrteiligen oder verstellbaren, Kragens oder eines anderen eine Verengung des SpÜlflüssigkeitsaustritts zum Kesselinnenraum hin bewirkenden Elements.
In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Rührwejle (1) eine als Rotationskörper ausgebildete verstellbare Kappe (6) Über dem ringförmigen Kanal (4) angebracht, die einen ringförmigen Spalt (7) über einer plangeschliffenen in die Kesselhülle (8) eingesetzten Platte (9) zum Kesselinnenraum freiläßt. Durch die Verstellung der Kappe (6) kann die Höhe des Spaltes (7) eingestellt werden» Die kleinstmögliche Spalthöhe hängt von der Präzision der Wellenlagerung ab, von den Passungstoleranzen, der Maßgenauigkeiten und der Wellenverbiegung.
Mit der Zunahme des Kesselvolumens verkleinert sich das Verhältnis des Wellendurchmessers und dor Spalthöhe und damit auch das Verhältnis der eingeförderten SpÜlflüssigkeitsmenge zum Volumen. Somit verringert sich die möglicherweise unerwünschte Herabsetzung der Konzentration der zu polymerisierenden Stoffe bzw. der Polymerisate im Kessel.
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Neue Seite - 6 - O.Z. 2461
Beispiel
3
Im 40 m großen Polymerisationskessel mit Untenantrieb wurde im Wasser suspendiertes Vinylchlorid bei.einem Betriebsdruck von 8 atü und einer Temperatur von 6Q°C, unter ständigem Rühren polymerisiert. Die Rührwelle besaß einen Durchmesser von 245 mm und rotierte mit 80 Umdrehungen pro Minute. 260 l/h Wasser wurden während der Polymerisationsdauer von 10 Stunden durch einen ringförmigen Spalt von 300 mm Durchmesser und einer auf 0,3 mm eingestellter Spalthöhe kontinuierlich in den Kesselinnenraum gefördert. Die Geschwindigkeit des durch den ringförmigen Spalt hindurchtretenden Wassers betrug 25 cm/sec. Die Verringerung der Vinylchlorid- bzw. Polyvinylchlorid-Konzentration betrug 0,027 %. Die Gleitringdichtungen waren nach 80 Polymerisationschargen frei von Polymerisat und unbeschädigt. η
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Claims (1)

  1. - 7 .- O. Z. 2461
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    Patentansprüche
    ν y Verfahren zum Freihalten der Rührwellendichtungen von Polymerisat in Polymerisationskesseln mit Untenantrieb und mit Inhalten über 20 m zur Durchführung der Polymerisationen oder Copolymerisationen in flüssiger \
    Phase,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    in den ringförmigen, die Gleitringdichtung (2) der Rtihrwelle (1) mit dem Kesselinrienraum verbindenden Kanal (4) eine mit dem Polymerisationsansatz verträgliche Spülfltissigkeit von außen eingeführt wird und von dort in den Kesselinnenraum (5) mit einer mittleren Mindestgeschwindigkeit von 20 cm/ see gelangt.
    2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestechend aus einer im Gleitringdichtungsgehäuse (2a) angebrachten Kapillarrohrleitung (3), die von außen her zum ringförmigen, zwischen der Gleit- ^ ringdichtung und dem Kesselinnenraum (5) befindlichen Kanal (4) führt, und einem eine Verengung des Spülflüssigkeitsaustritts zu dem Kesselinnenraum (5) bewirkenden Element.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das die Verengung des Spülflüssigkoitsaustritts zn dem Kosselinnenraum (b) bewirkende Element oine als Rotationskörper ausgebildete Kappe (6) ist,
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    die über dem Kanal (4) im Kesselinnenraum (5) auf der Rührwelle (1) verstellbar ist und über einer in die Kesselhülle (8) eingesetzten plangeschlif fenen Platte (9) einen ringförmigen Spalt (7) freiläßt. .
    109846/U88
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