DE2952641A1

DE2952641A1 - Rohrfoermiger hochdruck-polymerisationsreaktor

Info

Publication number: DE2952641A1
Application number: DE19792952641
Authority: DE
Inventors: Harold F Gardner
Original assignee: Dart Industries Inc
Current assignee: Dart Industries Inc
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1980-07-03
Also published as: NO793907L; GB2093913B; CA1126485A; GB2093913A; JPS5729481B2; FR2445170A1; JPS5592704A; GB2041952A; GB2041952B; US4255387A

Description

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PATENTANWÄLTE Dlpl-lng. P. WIRTH ■ Dr. V. SCH MIED-KO WARZIK

Dlpl-lng. G. DANNENBERG ■ Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL DipL-lng. S. SCHUBERT

281134 GR ESCHENHEIMER STR.

TELEFON: (0611)

287014 6000 FRANKFURT AM MAIN

Case: RC-1438-M65 20. Dezember 1979

Da/Dö

DART Industries Inc. 8480 Beverly Boulevard

Los Angeles, CaI. 90051 U.S.A.

Rohrförmiger Hochdruck-Polymerisationsreaktor

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen rohrförmigen Hochdruck-Polymerisationsreaktor gemäß Anspruch 1 sowie eine innerhalb eines solchen Reaktors verwendbare Baugruppe, welche eine Zerreißscheibe enthält gemäß Anspruch 11.

Die Polymerisation von Äthylen in Gegenwart von Sauerstoff und/oder Initiatoren aus freien Radikalen innerhalb von rohrförmigen Reaktoren unter hohen Drucken und Temperaturen ist in der Fachwelt bekannt. Auch ist es bekannt, die Produktionsrate des Polymers dadurch zu steigern, daß der Initiator an mehr als einer Stelle der Länge des Reaktors eingeführt wird, wodurch innerhalb des rohrförmigen Reaktors ebenso viele Reaktionsbereiche gebildet werden, wie Initiator-Injektionsstellen vorhanden sind.

Handelsübliche Raaktoren sind üblicherweise aus einer Vielzahl rohrförmiger Abschnitte aufgebaut, die durch Blöcke oder andere Verbindungseinrichtungen in Reihe hintereinander verbunden sind. Die Dimensionen der Reaktoren weisen allgemein Innendurchmesser in der Größenordnung von etwa 1,2 - 7,6 cm (0,5 - 3 Zoll) und typisch zwischen etwa 2,5 und 3,8 cm (1,0 - 1,5 Zolle), und Gesamtlängen von etwa 245 - 900 cm (800 - 3000 Fuß) oder sogar noch größere Längen. Um die Gesamtdimensionen der Reaktoranlage in vernünftigen Grenzen zu halten, wird das Rohr mit zahlreichen Biegungen versehen, beispielsweise in der Art, wie dies in Fig. 1 (Anlage A) der US-PS 4,008,049 gezeigt ist, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.

Die Polymerisationsreaktion ist stark exothermisch und bewirkt einen raschen Temperaturanstieg entlang eines Reaktionsbereichs, bis ein Spitzenwert erreicht wird, wenn der Initiator

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aufgebraucht ist und die Polymerisation aufhört. Kühlung in der einen oder anderen Form ist erforderlich, um die Reaktionstemperaturen innerhalb sicherer und gewünschter Grenzen zu halten und um die Temperatur des Reaktionsgemische auf eine geeignete Initiationstemperatur zu vermindern, worauf das Gemisch in einem anschließenden Reaktionsbereich mit zusätzlichem Initiator in Berührung gebraucht wird. Es ist daher üblich, wassgergekühlte, ummantelte Reaktoren zu verwenden und zusätzlich relativ kühle Nebenströme der Äthylenströmung längs des Reaktors in KUhlzonen beizugeben, die zwischen den Reaktionsbereichen liegen. Zusätzlich zu der nützlichen Kühlwirkung durch die Einführung der Äthylenseitenströme ergeben sich dabei weitere Vorteile hinsichtlich der Ausbeute.

Es entstehen in diesen rohrförmigen, für die Erzeugung von Polyäthylen verwendeten Reaktoren Druckschwankungen, die zu Temperaturänderungen innerhalb des Reaktors führen. Einige dieser DruckSchwankungen entstehen unwillkürlich als Folge von Reaktionen während der Polymerisation, aber weitere Druckschwankungen werden absichtlich herbeigeführt, um eine Akkumulation von Polymer an den Innenwänden des Reaktorrohrs zu verhindern, und diese absichtlichen Schwankungen sind als "Stoßschwingungen (bump cycles)" bekannt und werden über Entspannungsventile am Ausgangsende des Reaktors bewirkt. Diese Stoßschwingungen können beispielsweise den Druck im Reaktor von 2.800 kg/cm (40.000 psi) auf 2.460 kg/cm (35.000 psi) herabsetzen, was einen Druckabfall von 340 kg/cm (5.000 psi) bedeutet und wodurch eine Verschiebung des Temperaturprofils im Reaktor bewirkt wird, wie dies beispielsweise in Fig. 3 (Anlage B) der vorerwähnten US-PS 4,008,049 dargestellt ist.

Obgleich bei normalem Betrieb die Reaktionsbedingungen in jedem ReaktJonsbereich ziemlich genau kontrolliert

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werden können, kann eine zufällige Störung im Initiator/ Monomer-Verhältnis oder ein Versagen von Uberwachungsinstrumenten dazu führen, daß die Temperatur innerhalb eines Reaktionsbereichs eine Höhe erreicht, bei der eine Degradation des Erzeugnisses eintritt, und manchmal geht die Degradation soweit, daß das Polyäthylenprodukt sich vollkommen in Kohlenstoff und Wasserstoff zersetzt. Die Zersetzung verursacht einen gefährlichen raschen Anstieg des Drucks auf Werte, die das Reaktorrohr sprengen können. Es wurde generell angenommen, daß die Polyäthylen-Zersetzung in Form einer Explosion von erheblicher Kraft auftritt, mit Druckanstiegen bis zu etwa 34.000kg/cm (500.000 psi) pro Sekunde. Um Feuer- und Explosionsunfällen vorzubeugen und die Anlage im Falle einer Zersetzung vor ernsthaftem Schaden zu bewahren, wenn die Druckfront sich innerhalb des Reaktorrohrs fortpflanzt, ist es in der Praxis üblich geworden, eine Vielzahl von Zerreißscheiben entlang der gesamten Länge des Reaktorrohrs vorzusehen. Als wesentlich wurde dabei angesehen, daß die Zerreißscheiben unmittelbar vor den Biegungen des Reaktorrohrs angeordnet werden, weil die Druckwelle sich dann gradlinig fortpflanzt und durch die Zerreißscheibe ohne Änderung der Richtung entspannt werden kann. Zu diesem Zweck wurden die Zerreißscheiben innerhalb von Verbindungeblocks von abgewandelter Y-förmiger Gestalt in einer Stellung senkrecht zur Strömungsrichtung eingebaut. Solche Verbindungsblocks sind in Fig. 1 der erwähnten US-PS 4,008,049» beispieleweise bei den Bezugszeichen 40 und 50 gezeigt, und die Zerreißscheiben wurden in den nicht angeschlossenen, horizontalen Fortsatz oder Schenkel des Y-Blocks eingebaut.

Wenngleich diese Zerreißscheiben im Falle einer Zersetzung gut funktionieren, hat die Erfahrung in vielen Fällen gezeigt, daß eine Scheibe ohne ersichtlichen Anlaß für ein

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Versagen zerreißt, d.h., es gab keinerlei Anzeichen flir eine Störung der Reaktorbedingungen oder eine Zersetzung des Polymererzeugnisses zu derjenigen Zeit, wo die Zerreißung erfolgte. Hinsichtlich der erheblichen Kosten für Jeden Zerreißscheibeneinbau mit Zubehör, wie Abzugstutzen, und der Produktionsausfälle während der Abschaltzeiten des Reaktors ist es daher wünschenswert, sowohl die Anzahl der Zerreißscheibeneinbauten als auch die Anzahl von Zerstörungen oder Zerreißen der Scheiben wegen anderer Anlässe als einer Polymerzersetzung zu vermindern.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, einen rohrförmigen Hochdruck-Polymerisationsreaktor zu schaffen, der mit einer minimalen Anzahl von Zerreißscheiben auskommt, ohne daß dies auf Kosten der Sicherheit geschieht. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, einen rohrförmigen Hochdruck-Reaktor zu schaffen, der Zerreißscheiben an bestimmten Stellen angeordnet aufweist, um ein Versagen bzw. Zerreißen aufgrund anderer Ursachen als der Zersetzung von Polymer zu vermeiden oder auf ein Minimum zu bringen.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung einer neuen Baugruppe, die eine Zerreißscheibe innerhalb eines Verbindungsblocks enthält.

Gemäß der Erfindung wird ein rohrförmiger Hochdruck-Polymerisationsreaktor mit mindestens zwei Reaktionsbereichen vorgesehen, der folgende Teile aufweist: eine Vielzahl rohrförmiger Abschnitte; Verbindungseinrichtungen * zwischen benachbarten rohrförmigen Abschnitten; Zufuhreinrichtungen fUr Monomer am Einlaß Jedes der Reaktionsbereiche; gesonderte

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Zuführeinrichtungen für Polimerisationsinitiatoren am Einlaß Jedes der Reaktionsbereiche; und ,jedem Reaktionsbereich zugeordnet eine einzelne Zerreißscheibe, die innerhalb einer Verbindungseinrichtung vorgesehen ist, die sich stromabwärts vom Einlaß in einem maximalen Abstand von etwa 12,2 m ( 40 Fuß ) befindet.

Im Gegensatz zur vorstehend erörteren bisherigen Theorie wurde gefunden, daß, wenn eine Zersetzung von Polyäthylen in einem Reaktionsbereich auftritt, dies in der Form von Verpuffung bzw. rascher Verbrennung geschieht, deren Zentrum offenbar um die Stelle der Initiatoreinleitung oder in deren Nähe liegt. Von dieser Stelle aus verbreitet sich eine Flammenfront in beiden Richtungen mit relativ geringer Geschwindigkeit, d.h. etwa Schallgeschwindigkeit. Es wurde auch gefunden, daß ein Versagen der Zerreißscheiben aus anderen Ursachen als der Zersetzung in großem Ausmaße durch übermäßig zyklische Temperatur- und Druckbeanspruchung der Zerreißscheiben hervorgerufen werden, d.h. das Versagen der Scheiben ist eine Folge von Materialermüdung und nicht von übermäßigem Druck. Es ist daher wichtig, daß die Zerreißscheiben dort vorgesehen werden, wo die kombinierte Wirkung von zyklischen Druck- und Temperaturbeanspruchungen gering gehalten ist. Diese zyklischen Druck- und Temperaturbeanspruchungen beruhen wesentlich auf den weiter oben erwähnten "Stoßschwingungen", nämlich den willkürlichen periodischen Verminderungen des Reaktordrucks, welche eine Verschiebung des Temperaturprofils bewirken, wie dies in Fig. 3 (Anlage A) der US-PS A,008,049» nämlich Verschiebung von Profil zu Profil 112 im Reaktionsbereich Nr. 1 gezeigt ist. Minimale zyklische Beanspruchungen treten im Reaktionsbereich dort auf, wo die Temperaturschwankung ein Minimum beträgt.

Da die Druckschwankungen willkürlich sind, folgt daraus, daß die minimalen zyklischen Beanspruchungen an einer Stelle

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vorherrschen, wo die Temperaturschwankungen ein Minimum haben. Das Zerreißscheibenaggregat sollte daher so nahe wie möglich an der Stelle der Initiatoreinführung angeordnet werden.

Diese Hochdruck-Reaktoren werden Jedoch aus miteinander verbundenen dickwandigen, geflanschten Rohrabschnitten hergestellt, die mittels massiver Verbindungsblocks oder anderer gegen Ermüdung widerstandsfähiger Paßteile miteinander verbolzt werden. Jeder dieser Blöcke oder Paßteile dient gewöhnlich auch als ein Zugang zu dem Reaktor zum Beispiel für Instrumenteneinsatz oder als Zuführstelle für Initiatorströme, monomere Seitenströme, Modifizierer usw. Jeder Abschnitt des Reaktorrohrs ist von einem gesonderten Kühlmantel umgeben mit Nebenschlußleitungen um die Verbindungseinrichtungen herum, damit das Kühlmittel hintereinander durch aufeinanderfolgende Kühlmäntel fließen kann. Wenngleich es wünschenswert erscheinen könnte, die Zerreißscheibe in der gleichen Verbindungseinrichtung anzuordnen, die für Initiatorzufuhr verwendet wird, oder in einer benachbarten Verbindungseinrichtung, ist dies keine brauchbare Lösung angesichts der Wirkung zusätzlicher Streßkonzentration infolge solcher Anordnungen.

Im Hinblick auf die oben dargelegten Überlegungen, die bei der Konstruktion eines rohrförmigen Hochdruck-Reaktors zur Polymerisation von Äthylen zu berücksichtigen sind, wird die Zerreißscheibe zweckmäßig in kurzem Abstand stromabwärts vom Initiatoreinlaß angebracht, nämlich in der nachfolgenden Verbindungseinrichtung, durch welche der erste Rohrabschnitt des Reaktionsbereichs mit dem nächstfolgenden verbunden wird. Dieser Abstand sollte nicht mehr als etwa 12 m (40 Fuß) und vorzugsweise zwischen etwa 7,3 und 12,2 m (24 und 40 Fuß) betragen, insbesonda» etwa 8,5 bis 10 m

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(28 - 33 Fuß).

Die Zerreißscheibe oder das Diaphragma wird innerhalb der Verbindungseinrichtung innerhalb einer Querbohrung angebracht, die senkrecht zu dem Längskanal bzw. der Längsbohrung sich erstreckt, durch die der Weg der Reaktionsteilnehmer zwischen zwei aufeinanderfolgenden rohrförmigen Abschnitten verläuft. Für die vorliegende Erfindungsbeschreibung ist die übliche Definition für Reaktionsbereich verwendet, d.h. ein Reaktionsbereich beginnt an der Stelle, wo die Berührung des Monomers mit frischem Initiator stattfindet und endet, wo die maximale Temperaturspitze während einer Stoßschwingung (bump cycle) gemessen wird.

Gemäß der Erfindung ist die Anzahl der Zerreißscheiben, die über die gesamte Länge eines rohrförmigen Reaktors angebracht sind, genau die gleiche, wie die Anzahl der Reaktionsbereiche, die Innerhalb des Rohrs durch die einzelnen Zuführstellen für Initiator gebildet sind.

Zerreißscheiben sind im Handel für Jeden gewünschten Zweck erhältlich, weshalb die Wahl des Werkstoffs, die Ausführung usw. hier für das Verständnis der Erfindung nicht erörtert zu werden braucht.

Die Verbindungseinrichtungen sollten aus einem Metall hoher Festigkeit wie Hochleistungsstahl und dergleichen hergestellt sein.

Die Zerreißscheibe kann in dem Block bzw. der Verbindungseinrichtung in beliebiger bekannter Weise installiert werden, aber eine besonders vorteilhafte Ausbildung einer Baugruppe mit Zerreißacheibe in einem Verbindungsblock ist in Fig. 1 bis 3 gezeigt. In einer solchen Baugruppe ist das Volumen minimal, in welchem sich während Abschaltzeiten und Reinigung des Reaktors Verunreinigungen, wie kleine Luftreste, fangen

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könnten, weil solche Verunreinigungen die Qualität des Erzeugnisses beeinflussen oder sogar eine vollkommene Zersetzung der Reaktionsmischung während nachfolgender Arbeitsvorgänge hervorrufen könnten.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Verbindungsblock, der zum Einbau einer Zerreißscheibe geeignet ist;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1; und

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 1, der zugleich eine vollständige Baugruppe mit Zerreißscheibe zeigt.

Die Zeichnungen Fig. 1 - Fig. 3 zeigen einen rechteckigen Verbindungsblock 1, der mit einer Längsbohrung 2 versehen 1st sowie mit Aussparungen 3 an beiden Enden zur Aufnahme eines (nicht gezeigten) konischen Dichtrings und Gewindebohrungen U für die Aufnahme von (nicht gezeigten) Schraubbolzen. An beiden Enden wird in bekannter Weise und auf die Längsbohrung 2 ausgerichtetwgeflanschte* Abschnitt eines rohrförmigen Reaktors abdichtend befestigt mittels der Schraubbolzen, Dichtungsringe und Muttern. Senkrecht zu der Längsbohrung 2 erstreckt sich eine Querbohrung 5, die in ihrem unteren Teil 6 einen im wesentlichen gleichen Durchmesser hat wie die Längsbohrung, während ihr oberer Teil 7 einen wesentlich größeren Durchmesser als diese Längsbohrung hat. Dadurch entsteht eine ringförmige Schulter bzw. ein Sitz 8, der gewünschtenfalls an seiner inneren Kante 9 abgeschrägt sein kann, wie in Fig. 2 gezeigt, um

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eine besonders gute abdichtende Berührung mit einem in die Bohrung 5 eingesetzten Halter 15 für eine Zerreißscheibe

22 zu ergeben.

Der Sitz θ stützt also mit abdichtender Berührung mindestens an seiner inneren Kante den genau eingepaßten Halter 15, der herausnehmbar in die Querbohrung 5 eingesetzt ist (Fig. 3). Der obere Teil des Halters 15 erstreckt sich von dem Sitz aus aufwärts bis nahe an die obere Oberfläche des Blocks 1 und bildet dadurch eine Aussparung 13, die geeignet ist, einen konischen Dichtring 14 aufzunehmen, während der untere Teil des Halters 15 sich abwärts in den unteren Teil 6 der Querbohrung erstreckt. Zur Verbesserung der Abdichtung zwischen dem Halter 15 und dem Sitz 8 ist der Schulterbereich 16 des Halters leicht abgewinkelt. Der Halter 15 weist eine durchgehende zentrale Querbohrung 17 auf, deren Durchmesser in einem oberen Bereidh zu einem umgekehrt kegelstumpfförmigen Raum 18 zunehmend vergrößert ist und vorzugsweise im obersten Teil 19 nochmals verbreitert ist, um beim Zusammenbau der Teile die abdichtende Berührung mit einem Dichtring 14 zu verbessern. Am unteren Ende des Halters 15 ist ein Stutzring 21, beispielsweise durch Schweißung, befestigt, und schließlich ist eine Zerreißscheibe bzw. Membran 22 fest am Stutzring 21 so angebracht, daß sie sich an der Verbindungsstelle der Querbohrung 5 mit dem obersten Teil der Längsbohrung 2 befindet.

Eine dichte Verbindung wird beim Zusammenbau mittels eines Flansches 23, des Dichtrings 14 und weiter durch Schraubbolzen 12 und Muttern 24 erreicht. Innerhalb des Flansches

23 ist ein mit Gewinde versehener Abgabestutzen 26 aufgenommen, der dazu dient, im Falle eines Bruchs der Zerreißscheibe 22 dem Reaktor entströmendes Material über eine anschließende (nicht gezeigte) Verrohrung einem Sammel-

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raum für spätere Abgabe an die Atmosphäre zuzuleiten.

Im Falle einer Störung, die zum Bruch der Zerreißscheibe führt, werden der Flansch 23 und der Dichtring 14 entfernt, und es wird dann mit einem in Gewindebohrungen 27 eingeschraubtem Werkzeug der Halter 15 aus dem Block 1 herausgezogen, der Stutzring 21 mit der Zerreißscheibe 22 abgeschnitten und ein neuer Stutzring mit Zerreißscheibe angeschweißt, bevor der Halter 15 mit den anderen Komponenten erneut zusammengebaut wird.

Die Erfindung ist nicht auf eine besondere Ausbildung der rohrförmigen Konstruktion beschränkt oder der Betriebsbedingungen, Reaktionsteilnehmer oder Initiatoren. Im allgemeinen bewegen sich jedoch die inneren Durchmesser der rohrförmigen Abschnitte des Reaktors zwischen etwa 1,2 und 7,6 cm (0,5 und 3 Zoll) und die Reaktorlänge zwischen etwa 245 und 900 m (800 und 3.000 Fuß) oder mehr. Der Reaktor kann unter Drucken von 1.050 und 7.030 kg/cm (15.000 und 100.000 psi) betrieben werden, vorzugsweise zwischen etwa 2.100 und 3.500 kg/cm (30.000 und 50.000 psi). Die Reaktionstemperaturen liegen im allgemeinen zwischen etwa 120 und 340° C (250 und 650° F) oder höher.

Zu Initiatoren für die Polymerisationsreaktion gehören Sauerstoff und die Peroxide wie Hydroperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid, Caproylperoxid, Lauroylperoxid, t-Butylperoxyisobutyrat, Benzoylperoxid, p-Chlorbenzoyljjeroxid, Diisopropylperoxydicarbonat, Acetylperoxid, Decanoyperoxid, t-Butylperoxypivalat, t-Butylperoxyacetat, t-Butylperoxybenzoat, Cunylperoxid, Diäthyldioxid, t-Butylhydroperoxid, Methylethylketonperoxid, di-t-Butyldiperoxyphthalat, Hydroxyheptylperoxid, Cyclohexanonperoxid, p-Menthanhydroperoxid, Pinanhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, t-Butylperoxid, 2,5-Dimethylhexan-2,5 Dihydroperoxid, t-Butylperoctoat, t-Butylperacetat, 1,1,3,3-Tetramethylbutyl-Hydroperoxid oder Mischungen daraus.

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Zusätzlich zur Äthylenspeisung kann ein Co-Monomer in Mengen von 0,1 bis 20 Mol Prozent der Äthyleneinspeisung verwendet werden. Lediglich als Beispiel für solche Co-Monomere seien angeführt Alpha-Olefine wie Propylen, Butene und Pentene und andere Co-Monomere wie Vinylacetat und dergleichen. Auch kann ein Kettenübertragungsmittel in das Polymerisationssystem eingeführt werden in Mengen von 0,01 bis 5 Mol Prozent der Äthyleneinspeisung. Als Kettenübertragungsmittel kann unter anderem beispielsweise verwendet werden Hexan oder Butan oder ein Co-Monomer wie Propylen, das gleichfalls als Kettenübertragungsmittel wirkt. Die Zugabe eines Co-Monomers und/ oder eines Kettenübertragungsmittels gestattet es, in an sich bekannter Weise die physikalischen Eigenschaften des Polyäthylenerzeugnisses zu verändern.

Eingangs der vorliegenden Beschreibung wurde auf die US-PS 4,008,049 verwiesen, welche der DT-OS 25 31 154 entspricht. Es sind daher in Ergänzung und zum besseren Verständnis der Erfindungsbeschreibung die Fig. 1 und 3 dieser Vorveröffentlichung als Anlagen "A" und ¹¹B" beigefügt. Anlage A zeigt schematisch einen rohrförmigen Polymerisationsreaktor, dessen einzelne Rohrabschnitte mit 12 a - 12 ζ bezeichnet sind. Diese Abschnitte sind im allgemeinen durch rechteckige Verbindungsblöcke mit beispielsweise 38 und an Umlenkstellen durch Y-förmige Verbindungsblöcke beispielsweise 40 und 50 aneinander angeschlossen. Das Einleiten einer Initiatorlösung in die Anlage an den Stellen, die den Blöcken 26 am rechten Ende des oberen Rohrstrangs und 28 in der Mitte des fünften Rohrstrangs entsprechen, bedeutet demnach den Beginn eines Reaktionsbereichs im Sinne der Erfindung .

Die Anlage B zeigt in einem Diagramm das Temperaturprofil in einem rohrförmigen Reaktor, der 36 Blöcke einschließt. Auf der Abszisse 102 ist die Blockzahl und auf der Ordinate

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108 die Temperatur aufgetragen. Die Kurve 110 zeigt einen Spitzenwert am Block 4 und einen zweiten Spitzenwert am Block 22. Die Kurve 112 zeigt das Profil während eines späteren Zeitabschnitts im Prozeß. Hier haben sich die Spitzenwerte geringfügig nach rechts verschoben und liegen nun bei den Blöcken 7 und 23. GrUnde für die Verschiebung der Spitzenwerte sind die weiter oben erwähnten Stoßschwingungen sowie Änderungen der Bedingungen im Reaktor, beispielsweise durch Anhaften von Polymerisat an der Reaktorinnenwand. Die Stoßschwingungen werden über das Ventil 170 (links unten in Anlage A) erzeugt, welches ein Hochdruck-Entspanungsventil ist und dazu dient, den Druck im rohrförmigen Reaktor periodisch herabzusetzen.Im übrigen darf auf die vorgenannte DT-OS 25 31 154 verwiesen werden.

Die Erfindung schafft also einen rohrförmigen Hochdruckreaktor, der eine Vielzahl rohrförmiger Abschnitte aufweist, die durch Verbindungseinrichtungen in Reihe miteinander verbunden sind, und der einen oder mehr Reaktionsbereiche enthält, in deren jedem eine einzelne Zerreißscheibeneinrichtung etwa 7,3 bis 12,2 m (24 bis 40 Fuß) stromabwärts vom Einlass zu dem betreffenden Bereich angeordnet ist. Weiter offenbart die Erfindung eine besonders vorteilhafte Zerreißscheibeneinrichtung in Kombination mit einem Verbindungsblock.

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Claims

Patentansprüche

1. Rohrförmiger Hochdruck-Polymerisetionsreaktor mit mindestens zwei Reaktionsbereichen,

gekennzeichnet durch:

eine Vielzahl rohrförmiger Abschnitte;

Verbindungseinrichtungen (1) zwischen benachbarten rohrförmigen Abschnitten;

Zufuhreinrichtungen für Monomer am Einlaß Jedes der Reaktionsbereiche;

gesonderte Zufuhreinrichtungen für Polymerisationsinitiatoren am Einlaß jedes der Reaktionsbereiche; und

jedem Reaktionsbereich zugeordnet eine einzelne Zerreißscheibe (22), die innerhalb einer Verbindungseinrichtung (1) vorgesehen ist, die sich stromabwärts vom Einlaß in einem maximalen Abstand von etwa 12,2 m (40 feet) befindet.

2. Reaktor nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Abstand zwischen etwa 7,3 und 12,2 m (24 und feet) beträgt.

3. Reaktor nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Abstand zwischen etwa 8,5 und 10 m (28 und feet) beträgt.

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ORIGINAL INSPECTED

4. Reaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Zerreißscheibe (22) innerhalb einer Verbindungseinrichtung vorgesehen ist, welche folgende Teile aufweist:

einen rechteckigen Block (1) mit einer oberen und unteren Oberfläche sowie zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen, wobei der Block mit einer zwischen den Seitenflächen sich erstreckenden Längsbohrung (2) versehen ist und etwa in der Mitte eine Querbohrung (5) aufweist, die sich van der Längsbohrung aufwärts durch die obere Oberfläche erstreckt mit einem unteren Abschnitt (6), dessen Durchmesser etwa dem der Längsbohrung (2) entspricht und einem oberen Abschnitt (7) von wesentlich größerem Durchmesser als dem der Längsbohrung (2), wodurch ein ringförmiger Sitz (8) innerhalb des Blocks (1) gebildet wird;

auf dem Sitz (θ) abgestutzt und dicht, ,ledoch herausnehmbar, in die Querbohrung

(5) eingepaßt ein Halter (15) für die Zerreißscheibe (22) mit einem weiteren oberen und einem engeren unteren Abschnitt, wobei der obere Abschnitt sich von den Sitz (8) bis nahe zur oberen Oberfläche des Blocks (1) erstreckt und dabei eine Aussparung (13) in der oberen Oberfläche bildet, während der untere Abschnitt des Halters (15) sich von dem Sitz (8) abwärts in den unteren Abschnitt

(6) der Querbohrung erstreckt, wobei der Halter (15) mit einer Querbohrung (17) versehen ist,

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die einen relativ kleinen Durchmesser im unteren Abschnitt des Halters und einen relativ großen Durchmesser im obersten Abschnitt (19) des Halters aufweist;

einen am unteren Abschnitt des Halters (15) befestigten Stützring (21) von annähernd gleichen Querschnittsausmaßen wie der untere Abschnitt des Halters;

eine mit ihrem Umfang an dem Stutzring (21) befestigte Zerreißscheibe (22), die sich an der Verbindungsstelle der Querbohrung (5) im Block (1) und dem obersten Teil der Längsbohrung (2) befindet; und

Mittel für abdichtende Berührung zwischen dem Halter (15) für die Zerreißscheibe und dem Sitz (8) innerhalb des Blocks (1).

5. Reaktor nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Sitz (8) innerhalb des Blocks (1) an seiner inneren Kante abgeschrägt ist.

6. Reaktor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schulter (16) zwischen beiden Abschnitten des Halters (15) leicht abgeschrägt ist.

7. Reaktor nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet,

daß der obere Teil (18)der Querbohrung (17) im Halter (15) eine umgekehrt kegelstumpfförmige Gestalt hat.

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8. Reaktor nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet,

daß die innere Kante des Halters (15) an ihrem obersten Ende (19) abgeschrägt ist.

9. Reaktor nach einem der Ansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Mittel für abdichtende Berührung zwischen dem Halter (15) für die Zerreißscheibe und dem Sitz (8) innerhalb des Blocks (1) einen Flansch (23) mit einer Aussparung in seinem unteren Mittelteil aufweisen, sowie einen Dichtring (14), der in die Aussparungen am Flansch (23) und an der oberen Oberfläche des Blocks (1) eingesetzt ist, wobei der Flansch (23) entfernbar am Block angebracht ist.

10. Reaktor nach Anspruch 9,

dadurch gekenn zeichnet,

daß ein hohles Paßteil (26) in den Flansch (23) eingesetzt ist, welches durch eine zerstörte Zerreißscheibe (22) aus dem Reaktor entweichendes Material an einen Abzugstutzen weiterleitet.

11. Einen Verbindungsblock mit Zerreißscheibe enthaltende Baugruppe,

gekennzeichnet durch:

einen rechteckigen Block (1) mit einer oberen und unteren Oberfläche sowie zwei einander gegenüberliegenden Seitenfläche, wobei der Block mit einer zwischen den Seitenflächen sich erstreckenden Längsbohrung (2) versehen ist und etwa in der Mitte eine Querbohrung (5) aufweist, die sich von der Längsbohrung aufwärts durch die obere Oberfläche erstreckt 030027/0881

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mit einem unteren Abschnitt (6), dessen Durchmesser etwa dem der Längsbohrung (2) entspricht und einem oberen Abschnitt (7) von wesentlich größerem Durchmesser als dem der Längsbohrung (2), wodurch ein ringförmiger Sitz (8) innerhalb des Blocks (1) gebildet wird;

auf dem Sitz (8) abgestützt und dicht, Jedoch herausnehmbar, in die Querbohrung

(5) eingepaßt ein Halter (15) für die Zerreißscheibe (22) mit einem weiteren oberen und einem engeren unteren Abschnitt, wobei der obere Abschnitt sich von dem Sitz (8) bis nahe zur oberen Oberfläche des Blocks (1) erstreckt und dabei eine Aussparung (13) in der oberen Oberfläche bildet, während der untere Abschnitt des Halters (15) sich von dem Sitz (8) abwärts in den unteren Abschnitt

(6) der Querbohrung erstreckt, wobei der Halter (15) mit einer Querbohrung (17) versehen ist, die einen relativ kleinen Durchmesser im unteren Abschnnitt des Halters und einen relativ großen Durchmesser im obersten Abschnitt (19) des Halters aufweist;

einen am unteren Abschnitt des Halters (15) befestigten Stutzring (21) von annähernd gleichen Querschnittsausmaßen wie der untere Abschnitt des Halters;

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am Flansch (23) und an der oberen Oberfläche des Blocks (1) eingesetzt ist, wobei der Flansch (23) entfernbar am Block angebracht ist.

17. Baugruppe nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein hohles Paßteil (26) in den Flansch (23) eingesetzt ist, welches durch eine zerstörte Zerreißscheibe (22) aus dem Reaktor entweichendes Material an einen Abzugstutzen weiterleitet.

Patentanwalt

S.Schubert

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Mittel für abdichtende Berührung zwischen dem Halter (15) für die Zerreißscheibe und dem Sitz (8) innerhalb des Blocks (1).

12. Baugruppe nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Sitz (8) innerhalb des Blocks (1) an seiner inneren Kante abgeschrägt ist.

13. Baugruppe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichne t,

14. Baugruppe nach einem der Ansprüche 11 - 13, dadurch gekennzeichnet,

daß der obere Teil (18) der Querbohrung (17) im Halter (15) eine umgekehrt kegelstumpfförmige Gestalt hat.

15. Baugruppe nach einem der Ansprüche 11 - 14, dadurch gekennzeichnet,

daß die innere Kante des Halters (15) an ihrem obersten Ende (19) abgeschrägt ist.

16. Baugruppe nach einem der Ansprüche 11 - 15, dadurch gekennzeichne t,

daß die Mittel für abdichtende Berührung zwischen dem Halter (15) für die Zerreißscheibe und dem Sitz (8) Innerhalb des Blocks (1) einen Flansch (23) ait einer Aussparung in seinem unteren Mittelteil aufweisen, sowie einen Dichtring (14), der in die Aussparungen

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