DE2461104C3

DE2461104C3 - Verfahren zum Abführen von Wärme während der Methylmethacrylat-Massepolymerisation und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2461104C3
Application number: DE2461104A
Authority: DE
Inventors: Hisao Anzai; Yasuhiko Iwaoka; Toru Maeda; Kazushi Shimada
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1973-12-28
Filing date: 1974-12-23
Publication date: 1980-09-18
Also published as: IT1028033B; FR2256177B1; DE2461104B2; US3968090A; NL157321B; GB1477189A; DE2461104A1; FR2256177A1; NL7416767A

Description

1) kondensierbaren Dampf, der sich im Reaktorraum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des Polymerisationsgemisches befindet, mit Hilfe einer in diesem Bereich angeordneten Kühlvorrichtung im Innern des Polymerisationsreaktors kondensiert, während man

2) gleichzeitig die oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befwi-dliche Dampfphase rührt und

3) den innendruck des Reaktors durch Inertgas auf einem solchen Wert hält, daß das Polymerisationsgemisch nicht siedet.

2. Reaktor mit Rührwerk und Kühlmantel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, der im Innenraum oberhalb des Flüst;gkeitsspiegels eine Kühleinrichtung zur Kondensation von Dampf besitzt und zusätzlich ein Rührwerk zur Bewegung der Dampfphase im Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels aufweist

Bei Polymerisationsprozessen tritt sowohl die von der Polymerisation selbst stammende Reaktionswärme als auch die beim Rühren der flüssigen Polymerisationsmischung entwickelte Wärme auf. Die Abführung der Wärme bei Polymerisationsverfahren mit hohem Wirkungsgrad ist schwierig zu erreichen und erfolgte bisher nach zwei Verfahrenstypen, nämlich durch Verwendung eines Wärmeübertragungsmediums, dem aufgrund thermischer Leitung von der Polymerisationsmischiinjr w^nne zugeführt wird, oder durch Verdampfung der flüchtigen Flüssigkeit beim Sieden der Polymerisationsmischung, wobei latente Verdampfungswärme abgeführt wird.

Beim ersten Verfahrenstyp wird ein Kühlmedium durch einen Reaktoraußenmantel oder eine in die Polymerisationsmischung eintauchende Kühlschlange oder ein Saugrohr geleitet, wobei jedoch Polymerisatablagerungen an den Wandungen auftreten.

Beim zweiten Verfahrenstyp erfolgt ein Aufkochen der Polymerisationsmischung unter Verdampfen einer flüchtigen Flüssigkeit, z. B. der Monomeren im Falle der Massenpolymerisation, und Kondensieren der Dämpfe in einem Rückflußkühler außerhalb des Reaktors, oder durch Blitzverdampfung der verdampfbaren Flüssigkeit außerhalb des Reaktors, was eine sehr wirksame Entfernung der Wärme ermöglicht.

So wird z.B. in der DE-OS 14 95 145 eine RückflußkUhlanordnung beschrieben, bei der die Temperatur des Polymerisationsgemisches reguliert wird durch Steuerung der Kühlmittelzufuhr zum Rückflußkondensator als Funktion der Polymerisationstemperatur. Gemäß der DE-OS 21 17 364 erfolgt die Steuerung der Hitzeabführung durch Änderung der Wärmeaus tauschflSche in Abhängigkeit von der Polymerisationstemperatur, wobei diese Änderung durch Einspeisung eines Inertgases in den Kondensator oder durch Abziehen des Inertgases aus dem Kondensator bewirkt wird, ohne das Sieden des Polymerisationsgemisches zu verhindern. Gemäß der DE-OS 2038 363 wird der forcierte Transport des Gases aus dem Gasraum des Reaktors durch den Rückflußkondensator in den Rückflußkondensatorkopf und von dort in den Rcktor gasraum, oder der forcierte Transport des Gases vom Rückflußkondensatorkopf durch den Rückflußkondensator in den Reaktorgasraum und von dort in den Rückflußkondensatorkopf beschrieben. Gemäß diesen Druckschriften gelangt ein Rückfluß kondensator zur Anwendung, der außerhalb des Reaktors liegt, was den Nachteil hat, daß sich das Polymerisat an den Innenwänden des Reaktors und des Kondensators abzuscheiden pflegt aufgrund einer großen Anzahl von Bläschen und mitgerissenen Teilchen und der kondensierten RückflußflüssigkeiL Um dies zu verhindern, muß ein Polymerisationsreaktor großen Volumens verwendet werden, damit ein ausreichend großer freier Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Inneren des Reaktors zur Verfügung

2ϊ steht Dies führt naturgemäß zu einer Verminderung der Produktionsrate pro Volumeneinheit des Reaktors und bei kontinuierlicher Verfahrensdurchführung kommt aufgrund der Tatsache, daß der Innendruck des Reaktors auf einem möglichst niedrigen Niveau gehalten werden soll, um ein Sieden der Polymerisationsmischung zu gewährleisten, die Schwierigkeit hinzu, den Druck vom Reaktor zur Ausstoßpumpe hoch genug zu halten, um eine glatte Abführung des Polymerisationsproduktes aus dem Reaktor zu erzielen

is und außerdem tritt in der Ausstoßpumpe oftmals eine Blasenbildung aufgrund siedender Flüssigkeit auf, wodurch die glatte Abführung des Polymerisationsproduktes erschwert wird. Die angegebene Blitzverdampfung ist zwar für kontinuierliche Polymerisationen insoitrn geeignet, als der Innendruck des Reaktors sehr hoch sein kann, doch hat sie den Nachteil, daß sich das Polymere leicht an den Innenwandungen des Reaktors und des Blitzverdampfers abscheidet und es schwierig wird, die Polymerisa-

•n tion bei ansteigender Viskosität durchzuführen aufgrund des Anstiegs des Polymerisatgehaltes und aufgrund der Verminderung der Temperatur der Polymerisationsmischung, die durch die Blitzverdampfung hervorgerufen wird. Hinzu kommt, daß der

-λ Blitzverdampfer vergleichsweise teuer und kompliziert ist.

Aus der DE-OS 15 20 756 ist ein verbessertes Ma^se-Polymerisationsverfahren bekannt, bei dem unterhalb des FlUssigkeitsniveaus des Polymerisations-

-,-, gemisches Wärmeaustauscher zum Erhitzen und Kühlen sowie Rührer vorgesehen sind und ein Teil der Poiymerisationswärme aus der Reaktionsmasse abgeführt wird durch Verdampfungskühlung, und bei dem eine gesteuerte Menge an bei Siedetemperatur befindli-

bo ehern Wasser in der Polymerisationszone aufrecht erhalten wird. Das bekannte Verfahren stellt eine Kombination der Rückflußkondensationsmethode und der Methode zum Verdampfen einer flüchtigen Flüssigkeit durch Sieden des Polymerisationsgemisches

hi dar, wodurch die Entfernung der latenten Polmerisationswärme bewirkt wird. Dieses bekannte Verfahren ist ähnlich den üblichen Verdampfungskuhlmethoden mit der einzigen Ausnahme, daß Wasser zugeführt und

Wasserdampf zusammen mit Monomerendampf kontinuierlich abgezogen und in einem Kondensator kondensiert werden, der außerhalb des Reaktors' angebracht ist, und zumindest ein Teil des Kondensats wird im Rückfluß in das Polymerisationsgemisch zurückgeführt Dieses bekannte Verfahren besitzt somit nach wie vor die angegebenen Nachteile, daß sich Polymerisat auf den Innenwandungen des Reaktors und des Kondensators ablagert, daß es schwierig ist, den erforderlichen Druck vom Kopf des Reaktors zur ι ο Ausstoßpumpe aufrecht zu erhalten, und daß der Druck am Reaktorkopf in der Regel nicht ausreicht für eine glatte Abführung des Polymerisationsproduktes aus dem Reaktor. Außerdem macht die unerwünschte Blasenbildung, die in der Ausstoßpumpe aufgrund des is Siedens der Flüssigkeit auftritt, eine glatte Abführung des Polymerisationsproduktes schwierig.

Aus der DE-OS 21 17 623 ist es ferner bekannt, die Polykondensation eines Diaminsalzes und ein Dicarboxylats in einem Reaktor durchzuführen, der mit einer Kühleinrichtung versehen ist, die sich im Bereich oberhalb des Flüssigkeitsniveaus des Polykcndensationsgemisches befindet. Aus dem Polykondensationsgemisch verdampftes Diamin wird durch diese Kühleinrichtung kondensiert und im Rückfluß in das Polykon- 2s densationsgemisch zurückgeführt. Dadurch wird bewirkt, daß nur ein geringer oder überhaupt kein Verlust an Diamin eintritt. Bei diesem bekannten Verfahren wird weder eine rasche und gleichmäßige Kühlung der Dampfphase noch eine Steuerung des Polymerisationsgemisches und eine prompte Änderung der Temperatur bewirkt, da sich das Problem der Abführung von Wärme nicht stellt, weil diese bekannte Polykondensation sehr langsam abläuft, ganz zum Unterschied von der Massepolymerisation von Methylmethacrylat, wo die J5 Wärmeabführung von ausschlaggebender Bedeutung ist

Erfindungsgemäß wird die Polymerisationswärme in besonders wirksamer Weise ohne die Nachteile der bekannten Verfahren abgeführt und eine Vorrichtung geschaffen, die Polymerisationsreaktionen unter wirksamer Abfuhr der Polymerisationswärme zuläßt und dabei weder kompliziert noch kostspielig in der Herstellung ist

Die Erfindung betrifft daher das Verfahren gemäß v> Anspruch 1 sowie den Reaktor zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß Anspruch 2.

Da beim Verfahren der Erfindung die Polymerisation bei einem Innendruck im Polymerisationsreaktor erfolgt, der bewirkt, daß -)<e Polymerisationsmischung nicht siedet, ist es erforderlich, die Polymerisationsmischung durch Rühren zu bewegen, um den Austausch oder die Erneuerung der flüssigen Oberfläche zu erleichtern und um die Verdampfungsgeschwindigkeit der verdampfbaren Flüssigkeit zu erhöhen.

Zum Bewegen der Polymerisationsflüssigkeit sind übliche Rührwerke und Rührvorrichtungen verwendbar, vorzugsweise solche, welche zu einer zirkulierenden Strömung der Polymerisationsmischung in vertikaler Richtung führen, wie z. B. die Doppelschrauben- bo Rührwerke des in Fig. 1 dargestellten Typs sowie Spiralenschrauben-Rührwerke mit einem Saugrohr. Diese Art von Rührwerken haben sich als besonders wirksam erwiesen, wenn die Polymerisationsmischung eine hohe Viskosität aufweist. Besonders vorteilhaft kann es sein, außer derartigen Rührwerken noch einen Rührer von vergleichsweise geringer Größe zu verwenden, dessen Rührarme oder Prooellerblätter unmittelbar unter oder an der freien Oberfläche der Polymerisatjonsmischung angeordnet sind, so daß eine lokale Bewegung des oberen Teils der Polymerisationsmischung erfolgt, wodurch der Austausch der flüssigen Oberfläche erleichtert wird.

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Vorrichtung besteht aus einem verschließbaren Reaktor, der mit einem Rührwerk ausgerüstet ist und gewöhnlich als »Rührwerk-Reaktor« oder »Rührwerk-Tank-Reaktor« bezeichnet wird. Ein länglicher Reaktor oder ein turmartiger Reaktor ohne Rührwerk eignet sich nicht zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung. Jedoch kann ein Längsreaktor oder ein Reaktor vom Turm- oder Säulentyp verwendet werden, wenn dieser mit einem Rührer oder Rührwerk ausgestattet ist, mit dem sich mindestens der obere Teil der Polymerisationsmischung in Bewegung halten läßt.

Die Zeichnungen dienen der näheren Erläuterung der Erfindung. Im einzelnen sind dargestellt in:

F i g. 1 eine erfindungsgemäß eingesetzte Vorrichtung im Schnitt;

F i g. 2A, 2B, 2C und 2D Wärmeaustauscher für die Kühlung der Dampfphase im Inneren des Reaktors und

Fig.3A₁ 3B, 3C und 3D Rührer zur Bewegung der Dampfphase im Inneren des Reaktors.

Bei dcTi in F i g. 1 beispielsweise dargestellten, beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Reaktor handelt es sich um einen für eine kontinuierliche Polymerisation geeigneten Tankreaktor. Die zur Polymerisation bestimmten Monomeren werden dabei mittels einer Pumpe 1 durch die Leitung 2 in den Reaktor 5 eingespeist Der Reaktor 5 ist mit zwei äußeren Mänteln 8 und 8' versehen. In den oberen Mantel 8' wird über die Leitung 6' zur Kühlung der Dampfphase im Raum 14 oberhalb der freien Oberfläche der Polymerisationsmischung ein Wärmeübertragungsmedium von geringer Temperatur eingeführt, das über die Leitung T wieder abgezogen wird. In entsprechender Weise wird über die Leitung 6 in den unteren Mantel 8 ein Wärmeübertragungsmedium einer vorbestimmten Temperatur eingeführt, das die Polymerisationsmischung auf der gewünschten Temperatur halten soll. Dies Wärmeübertragungsmedium wird über die Leitung 7 aus dem Mantel 8 wieder abgezogen. Der Reaktor 5 ist des weiteren mit einer Art Poppelschraubenriihrer 4 zum Bewegen der Polymerisationsmischung 3 ausgerüstet Im Raum 14 befindet sich des weiteren ein Spiral-Röhren-Wärmeaustauscher 11 für die Kondensation kondensierbaren Dampfes im Raum 14 sowie ein Propellerrührer 17 zum Mischen der Dampfphase im Raum 14. Durch den Wärmeaustauscher 11 wird mittels Pumpe 9 ein Wärmeübertragungs·· medium von vergleichsweise geringer Temperatur gepumpt. Der Reaktor 4 weist des weiteren eine inerte Gasphase, beispielsweise eine Stickstoffphase ayf, wobei die Menge des inerten Gases so bemessen wird, daß der Innendruck des Reaktors 5 auf einem solchen Niveau gehalten wird, daß die Polymerisationsmischung 3 nicht siedet. Die Polymerisationsmischung mit einem bestimmten Polymergehalt kann kontinuierlich mittels Pumpe 16 über die Leitung 15 abgezogen werden.

Die Kühleinrichtung im Raum oberhalb des Fiüssigkeitsspiegels im Inneren des Reaktors kann aus einem beliebigen Typ von Wärmeaustauschern bestehen. Typische Beispiele greigneter Wärmeaustauscher sind in den F i g. 2A, 2B, 2C und 2D dargestellt.

Bei dem in Fig.2A dargestellten Wärmeaustauscher handelt es sich um einen SDiralrohr-Wärmeaustauscher.

bestehend aus einer konzentrisch spiralförmig gewundenen Schlange 11, ähnlich dem in Fig. 1 im Reaktor angeordneten Wärmeaustauscher 11.

In F i g. 2B ist ein aus einem Bündel von Leitungen 18 bestehender Wärmeaustauscher dargestellt.

Der in Fig. 2C dargestellte Austauscher besteht aus dem Austauschrohr 19 und den Rippen 20.

Bei dem in Fig. 2D dargestellten Austauscher handelt es sich um einen sogenannten Plattenaustauscher, bestehend aus einer Vielzahl von hohlen Platten 21, die in Reihe geschaltet sind.

Durch Anordnung des Wärmeaustauschers im Raum oberhaib der Polymerisationsmischung wird die gesamte Dampfphase im Raum oberhalb der Polymerisationsmischung im Inneren des Reaktors gleichförmig gekühlt. Infolgedessen wird ein Hauptteil des kondensierbaren Dampfes in dem Raum über der Polymerisationsmischung in der Dampfphase zu Nebel oder Rührer zur Bewegung der Polymerisationsmischung kombiniert werden, d. h. die Schaufeln oder Blätter des Rührers können am oberen Teil der Achse des Rührers für die Polymerisationsmischung angeordnet sein, d. h. oberhalb des Flüssigkeitsspiegels. Die zuerst erwähnte Ausgestaltung hat sich als vorteilhafter als die zuletzt erwähnte erwiesen, da im ersteren Fall der Rührer eine optimale Umlaufgeschwindigkeit haben kann, unabhängig von der Umlaufgeschwindigkeit des Rührers für die Bewegung der Polymerisationsmischung, wodurch es leichter wird, den Grad der Wärmeabfuhr zu erhöhen und die Polymerisationstemperatur im Reaktor zu steuern.

Der Innendruck im Reaktor kann je nach dem Polymerisationstyp und den zu polymerisierenden Monomeren verschieden sein, unter der Voraussetzung jedoch, daß der Druck derart ist, daß kein Sieden der Polymerisationsmischung auftreten kann. Der Innen-

nCuCiirOpiCiitM kondciiäicri, u. π. ΠΙίΓ ei Γι geringer ufÜCk im Kcäkiöf WiTu uüi\.ii IJiTfSCiIiUtJ cincS ί

Anteil des Dampfes wird auf dem Wärmeaustauscher _>n selbst und an den Innenwandungen des Reaktors kondensiert. Infolgedessen läßt sich eine unerwünschte Abscheidung von Polymeren am Wärmeaustauscher und an den Innenwandungen des Reaktors auf ein Minimum reduzieren. Des weiteren dient eine solch .ί gleichförmige Kühlung der Dampfphase dazu, die Verdampfung der verdampfbaren Flüssigkeit zu steigern.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung ein m Polymerisationsreaktor mit einem äußeren Kühlmaatel, wie in F i g. 1 durch das Bezugszeichen 8' dargestellt, der am oberen Teil an der Peripherie des Reaktors angeordnet ist, verwendet wird. Ein solcher äußerer Kühlmantel dient dazu, die Inhenwandungen des r. Reaktors, die sich in Kontakt mit der Dampfphase befinden, zu kühlen, wodurch die gleichförmige Kühlung der Dampfphase gefördert wird.

Der Reaktor weist des weiteren in der Dampfphase zur Bewegung der Dampfphase einen Rührer 17, wie in 4< > F i g. 1 dargestellt, auf. Ein solcher Rührer dient dazu, den Dampf- Film-Wärme-Übertraeuneskoeffizienten der Wärmeübertragungsoberfläche des Wärmeaustauschers zu erhöhen wie auch dazu, die Dampffilmdicke in unmittelbarer Nähe der freien Oberfläche der Flüssig- 4> keit zu vermindern. Infolgedessen wird die Verdampfung gefördert und der Grad der Wärmeabfuhr gesteigert Ein solcher Rührer dient des weiteren zur Steuerung der Temperatur der Polymerisationsmischung durch geeignete Veränderung der Umlaufgeschwindigkeit de? Rührers. Mittels eines solchen Rührers läßt sich somit in vorteilhafter Weise die Temperatur verändern, da die Temperatur rasch auf Veränderungen der Umlaufgeschwindigkeit des Rührers anspricht

Der Rührer kann aus einem beliebigen Rührer bestehen, der üblicherweise zur Bewegung und Vermischung von Gasen verwendet wird. In den F i g. 3A, 3B, 3C und 3D sind verschiedene Beispiele geeigneter Rührer dargestellt, und zwar in Fig.3A eine Art Turbinenschaufelrührer, in F > g. 3B ein Zentrifugalrührer mit geraden Schaufeln, in Fig.3C ein weiterer Schaufelrührer und in F i g. 3D ein Propellerrührer.

Die Schaufeln oder Blätter des Rührers befinden sich in der Dampfphase des Reaktors. Ein solcher Rührer kann unabhängig von dem Rührer für die Bewegung der Polymerisationsmischung, wie in F i g. 1 dargestellt, angeordnet sein oder aber der Rührer kann mit dem

z. B. Stickstoff und/oder Kohlendioxyd gesteuert. Da die Polymerisationsmischung nicht siedet, kann keine Bläschenbildung oder ein Mitreißen von Polymer erfolgen. Infolgedessen erfolgt keine Abscheidung von Polymer auf der Kühleinrichtung und an den Innenwänden des Reaktors und das Volumen des freien Raumes im Inneren des Reaktors kann auf ein Minimum reduziert werden.

Nach c!';m Verfahren der Erfindung werden Methylmethacrylat polymerisiert oder Gemische aus vorwiegend Methylmethacrylat und anderen damit copolymerisierbaren Monomeren, insbesondere solchen mit einer Vinyl- oder Vinylidengruppe, beispielsweise Alkylacrylate, z. B. Methylacrylat, Äthylacrylat, Butylacrylat, Isobutylacrylate, 2-Äthylhexylacrylat und n-Octylacrylat, ferner Alkylmethacrylate. z. B. Äthylmethacrylat, Butylmethacrylat, n-Hexylmethacrylat, n-Octylmethacrylat und Laurylmethacrylat, ferner aromatische Verbindungen, z. B. Styrol und Λ-Methylstyrol, sowie Acrylnitril.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, erfindungsgemäß außer Methylmethacrylat auch Mischungen von Methvlmethacrvlat und Methvlacrvlat. Äthylacrylat und Butylacrylat zu polymerisieren. Der Reaktionsmischung können gegebenenfalls in bekannter Weise übliche Additive zugesetzt werden, z. B. Polymerisationsinitiatoren, Polymerisationssteuermittel, ultraviolettes Licht absorbierende Verbindungen, färbende Komponenten und/oder Plastifizierungsmittel.

Erfindungsgemäße Massenpolymerisationsverfahren können kontinuierlich oder chargenweise durchgeführt werden. Die Erfindung ist von besonderem Vortei. bei kontinuierlich durchgeführten Massenpolymerisationsverfahren.

Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung können des weiteren die üblichen bekannten Polymerisationsinitiatoren oder Katalysatoren verwendet werden, beispielsweise vom Azotyp oder Peroxydradikaltyp. Die Polymerisation kann bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt werden, vorzugsweise bei hohen Temperaturen, z. B. bei Temperaturen von 100 bis 170⁰C, insbesondere bei Temperaturen von 130 bis 170" C

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.

Im Falle der folgenden Beispiele wurde ein mit einem Rührer ausgestatteter Rührwerks-Tankreaktor verwendet, der von ähnlicher Konstruktion wie der in F i g. 1 dargestellte Reaktor war, jedoch keinen oberen

äußeren Kühlmantel 8' aufwies. Der Innendurchmesser des Reaktors lag bei 500 mm. Der Reaktor wies des weiteren ein Innen volumen von 1001 auf. Bei den im folgenden angegebenen Teil- und Prozentangaben handelt es sich jeweils um Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozente.

Beispiel !(Vergleichsbeispiel)

Au") dem Reaktor wurde zunächst der Rührer 17 entfernt. Der verwendete Spiralröhren-Wärmeaustauscher Il bestand aus einer spiralförmig gewundenen Heizschlange aus rostfreiem Stahl einer Länge von 6,3 m, einem inneren Durchmesser von 4 mm und einem äußeren Durchmesser von 6 mm.

In den Reaktor wurden mit einer Geschwindigkeit von 221 pro Stunde eingeführt eine Mischung aus 100 Gew.-Teilen Methylmethacrylat, 0,28 Gewichtsteilen tert.-Butylmercaptan und 0,0017 Gewichtsteilen Ditert.-butylperoxyd. Die Polymerisationsmischung wurde auf einer Temperatur von I55°C gehalten, in dem ein Wärmeübertragungsmedium durch den äußeren Mantel 8 und Wasser durch den spiralförmigen Wärmeaustauscher 11 geführt wurden. Der Druck im Inneren des Reaktors lag bei 8 atü durch Einschluß von Stickstoff zur Verhinderung des Siedens der Polymerisationsmischung. Der Polymerisatgehalt in der Mischung (Dauerzustand) lag bei ungefähr 55%, wie auf gaschromatographischem Wege festgestellt wurde. Während die angegebenen Bedingungen konstant gehalten wurden, wurde der Grad der Bewegung der Polymerisationsmischung verändert, wobei die Temperaturen des Kühlwassers, das in den Spiralröhren-Austauscher eingeführt wurde, vor Eintritt in den Reaktor und nach Austritt aus dem Reaktor ermittelt wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I zusammengestellt.

Tabelle

K ührgfM'h windigkeit

Temperatur des Kühlwassers beim Eintritt

(l^:mdrchungen/Minutej ( C)

Temperatur des Kühlwassers beim Austritt

( C)

Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers

kg/Stunde

Durch Kühlwasser entfernte Wärmemenge

(Kcal/Stunde)

25.0	52.5
25,0	55.3
25.1	57.8

67
67
67

1840
2030
2190

Die Polymerisationswärme im Reaktor lag bei ungefähr 1600 Kcal pro Stunde. Die Polymerisation wurde über einen Zeitraum von ungefähr 70 Stunden fortgesetzt. Es traten keinerlei Schwierigkeiten auf. Insbesondere schied sich kein Polymerisat auf dem Spiralrohr-Austauscher und im oberen Teil an den inneren Wänden des Reaktors ab.

Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)

wurde auf kontinuierlichem Wege Methylmethacrylat polymerisiert. Es wurde die gleiche Vorrichtung, wie in Beispiel 1 beschrieben, verwendet mit der Ausnahme jedoch, daß die Länge des Spiralrohr-Wärmeaustauschers aus rostfreiem Stahl diesmal auf 10 m erhöht wurde. Während die Polymerisationsbedingungen konstant gehalten wurden, wurde die Bewegung der Polymerisationsmischung durch Veränderung der Umlaufgeschwindigkeit des Rührers verändert. Die erhalte nen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II

Tabelle Il

Rührgeschwindigkeit

Temperatur des Kühl- Temperatur des Kühlwassers beim Eintritt wassers beim Austritt

(Umdrehungen/Minute) ( C")

( O

Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers

kg/Stunde

Durch Kühlwasser entfernte Wärmemenge

(Kcal/Stunde)

25,3
25.2

54,0
56,6

83
83

2380
2610

Die Polymerisation wurde über einen Zeitraum von ungefähr 55 Stunden durchgeführt Es traten keinerlei Probleme auf und es fand insbesondere keine Abscheidung von Polymerisat auf dem spiralförmigen Wärmeaustauscher und an dem oberen Teil der Innenwandungen des Reaktors auf.

Beispiel 3

Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde Methylmethacrylat kontinuierlich polymerisiert Zur Durchführung des Verfahrens wurde ein Reaktor, wie in F i g. 1 beschrieben, verwendet, ausgerüstet mit einem Propellerrührer eines Durchmessers von 12 cm,

w wie in Fig.3D dargestellt, zur Bewegung der Dampfphase. Die Geschwindigkeit des die Polymerisationsmischung bewegenden Rührers lag bei 70 Umdrehungen pro Minute. Alle übrigen Bedingungen entsprachen den Bedingungen des Beispiels 1. Während die

b5 Polymerisationsbedingungen konstant gehalten wurden, wurde der Grad der Bewegung der Dampfphase variiert Die erhaltenen Meßergebnisse sind in der folgenden Tabelle III zusammengestellt

Tabelle III

ίο

Rührgeschwindigkeit
in ilt-T Dampfphase

(Umdrehungen/Minutej ( C)

( C)

Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers

kg/Stunde

Durch Kühlwasser entfernte Wärmemenge

(Kcal/Stunde)

13,5
13,6
13,2

59,2
48,2
39,5

72,0
72,0
72,0

3290
2490
1890

Die Polymerisation wurde über einen Zeitraum von ungefähr 74 Stunden durchgeführt. Es traten keinerlei Schwierigkeiten auf, und es wurde keine Polymerisatabscheidung auf dem Spiralröhrenwärmeaustauscher und den oberen Teilchen der inneren Wandungen des Reaktors festgestellt.

Dies Beispiel zeigt, daß 1.) die Bewegung der Dampfphase die Wärmeabfuhr fördert und daß 2.) die Menge an abgeführter Wärme leicht gesteuert werden kann durch Veränderung der Umlaufgeschwindigkeit des Rührers in der Dampfphase.

Beispiel 4

Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurden Methylmethacrylat und Methylacrylat miteinander copolymerisiert. Die Copolymerisation erfolgte in kontinuierlicher Weise unter Verwendung einer Ausgangsmonomerenmischung, bestehend aus 95 Gew.-Teilen Methylmethacrylat, 5 Gew.-Teilen Methylacrylat, 0,28 Gew.-Teilen tert.-Butylmercaptan und 0.0014 Gewichtsteilen Di-tert.-butylperoxyd. Zur Bewegung der Dampfphase wurde der Reaktor koaxial mit einem Blattrührer des in Fig. 3B dargestellten Typs ausgerüstet und zwar in einer Höhe von ungefähr 15 cm oberhalb des Flüssigkeitsspiegels. Der Rührer wies einen Durchmesser von 15 cm auf und jedes Blatt hatte eine Breite von 4 cm. Der Polymerisatgehalt in der Polymerisationsmischung lag bei ungefähr 53%. Alle anderen übrigen Bedingungen waren praktisch die gleichen wie in Beispiel I angegeben. Während die Polymerisationsbedingungen konstant gehalten wurden, wurde der Grad der Bewegung der Polymerisationsmischung verändert (der Grad der Bewegung der Dampfphase wurde entsprechend geändert). Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV zusammengestellt.

Tabelle IV	Temperatur des Kühl	Temperatur des Kühl
Rührgeschwindigkeit	wassers beim Eintritt	wassers beim Austritt
der flüssigen Phase	( C)	( C)
(Dampfphase)	24,1	51,4
70	24,0	54,5
80

Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers

kg/Stunde

78
78

Durch Kühlwasser entfernte Wärmemenge

(Kcal/Stunde)

2130
2380

Die Polymerisation wurde über einen Zeitraum von ungefähr 60 Stunden durchgeführt. Es traten keinerlei Schwierigkeiten auf, und es schied sich kein Polymerisat am Zentrifugalrührer und am oberen Teil der inneren Wandungen des Reaktors ab.

Beispiel 5 (Vergleichsbeispiel)
Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde kontinuierlich Methylmethacrylat polymerisiert. Der Spiralröhren-Wärmeaustauscher 11 wurde jedoch vom Reaktor entfernt und anstelle dieses Austauschers wurde ein aus einem Bündel von Röhren bestehender Austauscher mit einer Wärmeübertragungsfläche von einem Quadratmeter außerhalb des Reaktors installiert Der aus einem Bündel von Röhren bestehende Wärmeaustauscher wurde über Leitungen mit dem Reaktor verbunden, und zwar derart, daß der Dampf aus dem Raum oberhalb des Flüssigkeitsniveaus im Inneren des Reaktors in die Röhren des Wärmeaustauschers gelangte, in dem der Dampf kondensiert wurde und von dort in den Reaktor zurückfloß. Zur Bewegung der Polymerisationsmischung lief der Rührer mit einer Geschwindigkeit von 90 Umdrehungen pro Minute um. Die übrigen Bedingungen waren die gleichen, wie in Beispiel 1 angegeben. Während die Polymerisationsbedingungen konstant gehalten wurden, wurde die Temperatur des Kühlwassers beim Eintritt und beim Austritt aus dem Wärmeaustauscher gemessen. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:

Temperatur des Kühlwassers

beim Eintritt
Temperatur des Kühlwassers

beim Austritt
Strömungsgeschwindigkeit des

Kühlwassers
Menge der durch das Kühlwasser

entfernten Wärme

25,FC
26,7° C
67 kg/Stunde
110 Kcal/Stunde

Hier/u 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1, Verfahren zum Abführen von Wärme, die während der Massepolymerisation von Methylmethacrylat oder einer Mischung, die zum überwiegenden Teil aus Methylmethacrylat und zum Rest aus einem oder mehreren anderen damit copolymerisierbaren Monomeren besteht, wobei das Polymerisationsgemisch während der Polymerisationsdurchführung gerührt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man