WO2006060928A2 - Vertropfungsanlage - Google Patents

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WO2006060928A2
WO2006060928A2 PCT/CH2005/000720 CH2005000720W WO2006060928A2 WO 2006060928 A2 WO2006060928 A2 WO 2006060928A2 CH 2005000720 W CH2005000720 W CH 2005000720W WO 2006060928 A2 WO2006060928 A2 WO 2006060928A2
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melt
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nozzles
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Klaus Nothelfer
Theodor JÜRGENS
Andreas Christel
Brent Allan Culbert
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Buehler AG
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Buehler AG
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12—Powdering or granulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/02—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/18—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic using a vibrating apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/10—Making granules by moulding the material, i.e. treating it in the molten state

Definitions

  • a large number of polymers are today produced and processed on a large scale. Many polymers are obtained as polymer melts, which must be converted into a solid form for further use, processing, storage or transport. The production of granules has proven to be particularly suitable. Depending on the viscosity of the polymer melts, various granulation methods are used, whereby a dropping process is suitable, above all for low-viscosity polymer melts.
  • WO 03/054063 (Culbert, Christel.) Describes the dripping of a polymer melt through a drop section into a receiving region, in which the particles are fluidized and thus guided to an outlet opening, in order subsequently to be further treated.
  • the method described has the disadvantage that the diameter of the receiving region is coupled to the diameter of the drop zone, and that when multiple dropletizing devices are used, either a plurality of receiving regions or a very large common receiving region must be provided. Since the amount of gas required for turbulence is directly proportional to the diameter of the receiving area, correspondingly large quantities of gas must be supplied and led away again, which leads to an overall uneconomical operation.
  • WO 03/054063 always starts with the use of a dropletizing device. It is not described how to build up the supply of the melt and the removal of the particles in order to achieve a uniform product quality when using several dropletizing devices.
  • WO 01/81450 Moatthaei, Locker 10.1
  • WO 02/18113 Geier, Jürgens
  • WO 00/24809 Geier, Jürgens
  • the described methods have the disadvantage that, when using a plurality of dropletizing devices, either a plurality of drop sections or a very large common drop section must be made available. Since the required amount of gas is directly proportional to the diameter of the fall distance correspondingly large amounts of gas must be supplied and led away again, resulting in a total uneconomic operation.
  • a plant for the production of polymer particles which comprises:
  • the delivery lines are delivery pipes.
  • the delivery pipes have a diameter compared to the diameter of the drip towers in the ratio of less than 1: 2, in particular less than 1: 5.
  • the delivery lines are conveyor troughs.
  • vibrating elements can be attached to the conveyor troughs.
  • the advantage of using conveyor troughs is that the polymer particles can be transported distributed over a large area. Vibration can reduce the agglomeration of polymer particles. Also by means of conveyors a promotion to a higher level is possible.
  • An advantageous embodiment of the inventive system provides that the delivery lines, in particular the conveyor troughs are divided into several stages, which allows treatment of the polymer particles already in the delivery line, with the smallest possible residence time spectrum.
  • two or more delivery lines are combined in a further delivery line, whereby out of the advantage that the particles can be promoted by means of only one line to another process step.
  • two or more delivery lines are conveyed in an apparatus, such as e.g. a crystallizer, a sizing, a storage tank or a treatment vessel (reactor) merged.
  • an apparatus such as e.g. a crystallizer, a sizing, a storage tank or a treatment vessel (reactor) merged.
  • the drip nozzles are assigned to the upper area of the drip towers, the feed lines are assigned to the lower area of the drip towers and there are one or more openings for supplying a cooling medium.
  • a further preferred embodiment of the system according to the invention provides that the at least one melt line has markings which are connected to at least one or more dripping nozzles.
  • the melt line is connected at both ends with at least one reactor for melt production and connected via branches with two or more drip nozzles.
  • a likewise preferred embodiment of the system according to the invention provides that two or more melt lines connect the two or more drip nozzles to at least one of the melt production reactors. This results in the advantage that over each melt line a desired amount of polymer melt can be promoted without affecting the feed through the other melt lines.
  • melt pumps or melt filters are arranged between the drip nozzles and the at least one melt-producing reactor.
  • An embodiment of the system according to the invention provides that there are one or more openings for the removal of the cooling medium in the drip towers. These may preferably be provided with a device for utilizing or recovering the process energy stored in the cooling medium, e.g. a heat exchanger or a steam turbine to be connected.
  • a device for utilizing or recovering the process energy stored in the cooling medium e.g. a heat exchanger or a steam turbine to be connected.
  • the advantage here is the possibility to improve the energy efficiency of the entire system.
  • the drip nozzles each comprise a nozzle system, comprising at least one nozzle plate, at least one element spaced from the nozzle plate for vibration transmission and at least one opening into the gap melt feed opening.
  • a nozzle system comprises a nozzle package, comprising at least a nozzle pot, a nozzle plate, at least one element for vibration transmission and, between the nozzle plate and the element for vibration transmission, at least one melt supply opening.
  • a further embodiment of the system according to the invention provides that the at least one element for vibration transmission is connected to at least one vibration-transmitting element, the connection preferably being separable.
  • the at least one vibration-transmitting element is mounted movably relative to the nozzle system.
  • polymer particles are combined from the two or more delivery lines.
  • the process is particularly advantageous when the polymer melt is a polycondensate melt since, in particular, low-viscosity polycondensates are suitable for dripping and, owing to the possibility of crystallization in the dropping tower, there are energetic advantages.
  • the process is also advantageous if, for cooling the polymer melt, a liquid cooling medium is used, since large amounts of polymer melt can be cooled by the required heat of vaporization with a small amount of cooling medium.
  • a protective film of the cooling medium on the surface of the drip towers can prevent the adhesion of polymer melt.
  • Suitable polymers are polymers which are liquid or which can be liquefied by heating.
  • these are thermoplastic polymers, such as e.g. Polyolefins, polystyrene or polycondensates, such as polyester, polycarbonate or polyamide.
  • crosslinking polymers such as thermosets or elastomers, and also polymer / solvent mixtures.
  • Reactors for polymer melt production are well described in the art.
  • polymerization reactors are contemplated in which polymers are prepared in the liquid phase, e.g. Stirred tanks, cage reactors or disk reactors, or apparatus in which previously prepared polymers are melted, e.g. Extruder or kneader.
  • various parameters are regulated which have an influence on the quality of the polymer melt. For example, Pressure and temperature in the reactors, as well as the amount and composition of individual components supplied can be regulated.
  • the degree of polymerization is influenced by the prevailing negative pressure.
  • Nozzle systems are referred to as drip nozzles, from which a liquid, in particular a polymer melt, exits substantially downwards through a multiplicity of openings, forming a multiplicity of individual liquid droplets.
  • the nozzle or the liquid contained therein can be excited with a vibration.
  • the nozzle system consists at least of the components nozzle body, nozzle plate and element for vibration transmission.
  • the nozzle body encloses a space in which the polymer melt is introduced and through which the polymer melt is directed towards the nozzle plate.
  • the nozzle body has at least one opening for the supply of polymer melt. In order to achieve a uniform flow through the nozzle body, it is also possible to provide a plurality of openings for supplying the polymer melt.
  • the nozzle body may be of individual construction or integrated into a nozzle bar. Such nozzle bars are known, for example, in spinning technology, where they are referred to as spinning bars.
  • nozzle body is usually inserted from above (top loading) or from below (bottom loading) in the nozzle bar, but it is also conceivable to use a lateral insert.
  • the nozzle body may be formed as a nozzle pot, are incorporated or integrated into the other components of the nozzle system, from which a nozzle package is formed.
  • the nozzle plate and the feed opening for the polymer melt, but also melt filter and distributor plates can be incorporated or integrated into the nozzle pot.
  • the element for vibration transmission can also be installed or integrated in the nozzle pot.
  • the element for vibration above the nozzle plate and the opening for melt supply is located between these two elements.
  • the individual elements may e.g. be inserted, pressed, clamped or screwed, or be firmly connected to the nozzle body.
  • the installation of the elements in the nozzle pot can be done directly or indirectly by means of holding devices.
  • the nozzle body may be directly connected to one or more polymer melt supply conduits, or connected to at least one orifice in the nozzle beam through which the polymer melt is fed.
  • the nozzle body is preferably tempered, in particular heatable, wherein the temperature can be made directly in the nozzle body or indirectly from outside can take place.
  • the indirect temperature control can be done via the nozzle bar.
  • the installation of the nozzle bodies in the nozzle bars takes place e.g. analogous to the type known from spinning technology.
  • the nozzle plate has a plurality of holes through which the polymer melt exits.
  • the nozzle plate is substantially round, but may also be polygonal, in particular rectangular.
  • the nozzle holes are preferably arranged on one or more ring paths.
  • the individual holes are preferably round, but may also have other cross sections, e.g. oblong, oval, star-shaped.
  • Typical hole diameters are 0.1 mm to 5 mm, in particular 0.3 to 1 mm.
  • the hole length corresponds to the nozzle plate thickness, wherein the hole may initially have a larger diameter on the inlet side and narrows conically in a transition region to the outlet side, the actual capillary out.
  • the hole length is typically between 5mm and 100mm, more preferably between 10mm and 50mm.
  • the hole length is typically between 0.1 mm and 5 mm.
  • the hole edge can be sharp or rounded.
  • the capillary usually has an L: D ratio of 1: 1 to 1:10.
  • the nozzle plate may be individually connected to the nozzle body, or constitute a part of a nozzle package. In the case of an individual attachment, it is again conceivable to assemble from above (top loading), from below (bottom loading) or a lateral insertion. Construction and production of a nozzle plate are basically also known from spinning technology and can be largely transferred to a nozzle plate of a dropletizing plant.
  • the nozzle plate may be coated on the exit side, for example, to prevent adhesion of polymer components, or at least to simplify the cleaning. While the nozzle plate is usually made of metal, for example, a ceramic material can be used for coating.
  • the element for vibration transmission is eg a movable membrane.
  • the nozzle body It is connected to the nozzle body so that a melt outlet between the nozzle body and the element for vibration transmission is prevented.
  • This is done, for example, by a clamping ring in which the element is clamped for vibration transmission.
  • the element for vibration transmission can also be connected directly to the nozzle body.
  • sealing rings can be used.
  • the element for vibration transmission should be mounted substantially parallel to the nozzle plate. Other orientations, such as a conical course, but are also conceivable.
  • the vibration transmission element is connected to a vibrating element.
  • a rigid connection should be used to ensure the greatest possible power transmission.
  • An at least slightly flexible connection is used when damping between the vibration transmitting element and the vibrating element is to be achieved.
  • connection between the vibration transmitting element and the vibrating element is separable, e.g. To replace a nozzle body with the element for vibration transmission or a whole nozzle package without having to replace the vibration-transmitting element.
  • the vibration-transmitting element is movably mounted, so that when working on the nozzle body or nozzle package, e.g. can be cleared out of the way by moving, tilting or swiveling.
  • a high oscillation frequency For generating a large number of small particles, a high oscillation frequency must be generated. Typical frequencies are 50 to 5000 hertz, in particular from 200 to 1000 hertz.
  • the vibration excitation is carried out, for example, electromagnetically, piezoelectrically or by electrostriction.
  • a nozzle system may comprise a plurality of elements for vibration transmission and / or a plurality of vibration-transmitting elements.
  • piezoelectric crystals for vibration excitation, which allows an assignment of a vibrating element to a nozzle hole.
  • connection between the element for vibration transmission and the vibration-transmitting element can also be effected by a pipe or a hose, whereby the vibration transmission can be carried out hydraulically.
  • a further alternative is an arrangement in which the element for vibration transmission is connected directly to the vibrating element.
  • the vibrating element can also become part of a nozzle package.
  • a separable connection between the vibrating element and the associated energy source is advantageous.
  • the nozzle plate is formed as a movable membrane with through holes for the polymer melt.
  • the movable nozzle plate is for this purpose either connected directly to a vibration-transmitting element, or connected to a vibration transmission element, wherein the vibration transmission element is then connected to a vibration-transmitting element
  • the drip towers may for example consist of a self-supporting, vertical tube or a suspended, flexible hose. They can be provided with an insulation layer and / or a tempered jacket. According to the invention, two or more drip towers are arranged in parallel per reactor. Each drip tower is associated with at least one drip nozzle. However, it can also be assigned to a drip tower several drip nozzles.
  • the drip towers are depending on the required throughput and the prevailing process conditions 0.5m to 100m, especially 3m to 30m, high and have a diameter of 0.1 m to 10m, in particular 0.5m to 3m.
  • the drip towers may have one or more feed openings and Wegfarö Stamm.
  • cooling or heating media can be added through the supply openings or gas streams with which the fall rate or the temperature of the drops can be regulated.
  • Through the Wegtechnologyö Stamm be supplied media or emerging from the polymer droplets substances such as monomers, solvents or blowing agents, lead away from the drip towers.
  • Feed lines and discharge lines are usually located below the drip nozzles. If an arrangement provided above the drip nozzles, they must be sufficiently protected against the possible cooling effect of the media flowing past, which can be achieved for example by insulation or baffles.
  • the relative arrangement of the supply lines and * ⁇ • the Wegfar Harttechnischen is not fixed, but they must be arranged so that unnecessarily strong turbulences are avoided in the trickling tower.
  • the lines can only open from one side or radially distributed in the drip tower.
  • a supply line may be located above, below or opposite a discharge line, resulting in a DC, counter or cross flow. By tangential blowing a rotation can be generated.
  • the supply lines and / or removal lines of several drip towers can be summarized, the quantity distribution e.g. can be controlled by flaps or valves.
  • cooling or heating media appropriately tempered gases, such as nitrogen, air, CO 2 , water vapor or gas mixtures and liquids or gas / liquid mixtures can be used.
  • gases such as nitrogen, air, CO 2 , water vapor or gas mixtures and liquids or gas / liquid mixtures
  • evaporating liquids having a boiling point below the melt temperature of the polymer melt are suitable as serving. If an evaporating cooling liquid is used, with which the polymer particles are cooled to a temperature below their boiling point, then a proportion of cooling liquid must be expected, which emerges together with the polymer particles from the drip towers. It is also possible to allow cooling liquids to condense on the surface of the drip towers, whereby adhesion of polymer particles to the drip tower surface can be prevented. It may also be advantageous for starting up a dropletizing device to prevent a thermally damaged starting product from adhering to the walls of the drip towers, in particular at its conical outlet parts, by means of a liquid film.
  • polyester melt e.g. Water and / or ethylene glycol.
  • the energy stored in an exiting, reheated cooling medium is recovered by means of energy recovery, e.g. by means of a heat exchanger or a steam turbine, at least partially recovered. For this it may be necessary to further heat or densify the warmed cooling media.
  • a cleaning step such as e.g. a filtration, a condensation, a combustion, a washing or an adsorption, must be interposed.
  • the dripping device is a drip tower together with at least one associated drip nozzle and the associated supply and Wegfartechnischen for the polymer melt, cooling media, process gases and polymer particles called.
  • a dropletizing device may be, for example, devices for monitoring the conditions in the dropletizing device or the quality of the polymer particles produced, such as measuring instruments, sight glasses, lighting sources.
  • a source of illumination for example, is a stroboscope whose frequency is tuned to the frequency of the drops produced.
  • Melting lines connect the reactor for polymer melt production with the drip nozzles, wherein two or more drip nozzles are connected to a reactor.
  • the melt lines can optionally be tempered.
  • the melt lines can have openings through which additives can be introduced or further melts can be supplied.
  • the melt lines may contain active or passive mixing elements, such as static mixers.
  • one or more conveyors e.g. Gear pumps or screw presses, be arranged between the reactor and the drip nozzles.
  • one or more melt filters may be arranged between the reactor and the dripping nozzles.
  • This can e.g. be achieved by a star-shaped arrangement of the melt lines from the reactor to the drip nozzles.
  • the following arrangements can be used:
  • Another possibility offers a star-shaped division, from at least one leading away from the reactor main line, whereby also the star arrangements described above are preferred.
  • Another possibility is the construction of at least one loop, are fed by the two or more drip nozzles via branches.
  • the throughput through the ring line is at least twice, in particular at least three times, the sum of the throughputs through all the branch lines. Accordingly, the cross section of the loop should be greater, in particular twice as large as the sum of all cross sections of A perenniale Trentslek lines.
  • a separate control and shut-off is included.
  • a regulating and blocking device e.g. a melt conveying device (gear pump) or a control valve can be used.
  • Delivery lines are lines through which the solid polymer particles are led away from the drip towers.
  • Each drip tower is assigned at least one delivery line.
  • two or more delivery lines are brought together in each case.
  • two or more delivery lines are combined in another delivery line.
  • two or more delivery lines in an apparatus such as e.g. a crystallizer, a sizing sieve, a storage tank or a treatment tank (reactor) * -. merged.
  • the treatment vessel may also be used to separate excess cooling medium from the polymer particles, e.g. can be done by means of an impact dryer, a centrifugal dryer, a perforated plate or sieve or thermally.
  • the delivery lines may be e.g. act around delivery pipes or conveyor troughs.
  • the delivery pipes have a diameter of 25mm to 2m, in particular 0.1m to 0.5m.
  • the diameter of the delivery pipes is at least smaller than 1/2, in particular smaller than 1/5 of the diameter of the associated drip towers.
  • the diameter of the delivery pipes can be changed over the length of the delivery pipe, in particular reduced. If a plurality of delivery pipes are brought together, the collection pipe can in turn have a larger diameter.
  • the polymer particles flow from the inlet opening to the outlet opening of the conveyor pipes, for example by an applied gradient, a flow of a pumped medium (conveying gas or liquid conveyed) or by a mechanical transport device, such as a screw conveyor, wherein a screw conveyor can be equipped with open or continuous auger wings. It can also be arranged several augers next to each other, with a tightly meshing or not tightly meshing arrangement is conceivable.
  • the conveyors are upwardly open or closed conduits, usually of rectangular cross-section, through which the product is e.g. is moved by an applied slope, by a mechanical transport device, such as a conveyor belt, or by vibration.
  • the conveyor troughs may have a smaller, equal or greater width than the diameter of the associated drip tower.
  • the delivery lines can be tempered, in particular heated.
  • the conveyor lines in particular the conveyor channels, can be subdivided into several stages, e.g. can be achieved in succession by means of built-in transverse elements to the flow direction or by the arrangement of several conveyor troughs.
  • the delivery lines may have holes through which, for example, excess cooling liquids, small particles (undersize), but not the specified polymer particles can escape.
  • a gas can be passed through the openings, which serves, for example, for drying and / or fluidizing the polymer particles.
  • the hole size is between 2/3 and 1/20 of the average particle size according to the polymer particle size, giving hole sizes of typically 0.05mm to 3mm.
  • the holes can also be designed in such a way that individual particles with size according to specification, but not agglomerates or oversized particles (oversize particles), can pass through.
  • the hole size is in accordance with the PoIy mer particle size between 1.1 and 3 of the average particle size, which results in hole sizes of typically 0.3 mm to 15 mm.
  • the delivery lines are connected by means of conical transition pieces with the drip towers.
  • the conical transition pieces may also have holes through which e.g. Excess cooling liquids or a treatment gas, but can not escape the polymer particles.
  • blocking devices such as e.g. Flaps, sliders or locks (rotary valves) may be arranged in the delivery lines.
  • each delivery line a branch, e.g. a pipe switch or the like is located.
  • the polymer particles are the solidified polymer melt drops.
  • the polymer particles usually have a teardrop-shaped, spherical or spherical shape. They usually have an average particle size of 0.2 mm to 5 mm, in particular 0.5 mm to 2 mm.
  • FIGS. 1 to 6 Exemplary embodiments of the apparatus according to the invention are shown in FIGS. 1 to 6.
  • Figure 1 shows a part of the apparatus. Shown is the part for combining the polymer particles, consisting of seven drip towers (1a-1g), seven conical junctions (visible 2a-2e) and seven conveyor pipes (3a-3g). The delivery pipes are brought together in a common downpipe 4.
  • a start-up flap (110) is shown in a conveyor (3e).
  • a flap can be located in each of the delivery lines (3a - 3g).
  • the dripping nozzle (5e) and supply lines for water as the cooling medium (6e) and removal lines for water vapor (8e) are shown in the drip tower (1e).
  • Figure 2 shows a part of the apparatus. Shown is the part for distributing the polymer melt from the reactor (10) through four melt lines (11a-d) to four drop nozzles (12a-d). It is a star-shaped arrangement.
  • Figure 2a shows a plan view and Figure 2b shows a side view of the plant part.
  • FIG. 2b shows by way of example in line (11c) a melt pump (13c), a melt filter (14c) and a starting valve (15c). Analogously, these apparatuses can also be located in the other melt lines.
  • FIG. 3a shows another possible star-shaped arrangement of the melt lines (21a-f) from the reactor (20) to the drip nozzles (not shown).
  • Figure 3b shows an arrangement with a main line (51) from the reactor (50) to four melt lines (52a-d) leading to the drip nozzles (not shown).
  • melt pump 53 In the main line there is a melt pump (53) and in the melt lines to the drip nozzles are melt pumps (54a - d). Again, in each case in the main line and / or in the melt lines to the drip nozzles melt filter and starting valves (not shown) are located.
  • the speed signals of the individual pumps are matched to one another in a control unit (55) and optionally also used to control process parameters in the reactor (50) and any precursors associated with the reactor.
  • the distributor pumps (54a-d) determine the melt flows to the individual drop nozzles and the main pump (53) must deliver the corresponding amount of melt from the reactor (50).
  • the delivery rates of the distributor pumps are kept constant (master) and the main pump is adapted (slave), which is e.g. can be done via a pressure control before the distribution pump.
  • the main pump (53) determines the melt flow through this line (52a-d), the melt streams to the individual drop nozzles via valves (not shown) are regulated.
  • FIG. 4 shows a part of the apparatus. Shown is the part for distributing the polymer melt from the reactor (30) through a main melt line (31) and through five branch lines (32a-e) to five drop nozzles (33a-e). The main line is returned via a return line (39) in the reactor (30). It is an arrangement with a loop.
  • a melt pump (34) In the main line (31) are a melt pump (34) and a melt filter (35).
  • a melt pump (36e), a melt filter (37e) and a start-up valve (38e) are shown in the line (32e). Analogously, these apparatuses can also be located in the other melt lines.
  • Figure 5 shows a part of the apparatus. Shown is the part for energy recovery.
  • Water vapor from the manifold (9) is fed via a line (43) in a heat exchanger (42).
  • a " compressor (41) Optionally located in front of the heat exchanger a " compressor (41).
  • a line (44) leads away from the heat exchanger, optionally via a further line (47), a closed circuit can be generated. Any necessary equipment for purifying the recirculating coolant (not shown) may be interposed therebetween.
  • An inlet line (45) and an outlet line (46) for another process medium (gas or liquid) are connected to the heat exchanger (42).
  • a process gas which is used for the thermal aftertreatment of the polymer particles, are heated.
  • FIG. 6 shows a cross section through a nozzle bar (60) with a round recess and a melt feed opening (61).
  • a round nozzle package (62) consisting of a nozzle pot (63), an inserted nozzle plate (64) with a nozzle hole ring (65), optionally a sieve package (66) and a tensioning device (67), into which a movable membrane ( 68) is clamped.
  • the tensioning device With the tensioning device, the filter pack and the nozzle plate are pressed into the nozzle pot, e.g. by means of a thread or a screw (not shown).
  • the nozzle pot (63) in correspondence with the melt supply port (61), there is an inlet port (69) for the polymer melt.
  • a connecting rod (70) Attached to the membrane (68) is a connecting rod (70) which is connected by a coupling (71) to a vibrating element (72).
  • the vibrating element is supported by a rotatable support frame (73).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Polymerpartikeln mit: zumindest einem Reaktor (10, 20) zur Polymerschmelzeherstellung, zwei oder mehreren Tropftürmen (1a-1g), zwei oder mehreren Tropfdüsen (5e), die den jeweiligen Tropftürmen (1a-1g) zugeordnet sind, zumindest einer Schmelzeleitung (11a-11d, 21a-21f), die den zumindest einen Reaktor (10, 20) mit den zwei oder mehreren Tropfdüsen (5e) verbindet, zwei oder mehreren Förderleitungen (3a, 3g), die jeweils einem der Tropftürme (1a-1g) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehreren Förderleitungen zusammengeführt werden.

Description

Vertropfungsanlage
Eine Vielzahl an Polymeren wird heute im grosstechnischen Massstab hergestellt und verarbeitet. Viele Polymere fallen dabei als Polymerschmelzen an, die zur weiteren Verwendung, Bearbeitung, Lagerung oder zum Transport in eine feste Form überführt werden müssen. Dabei hat sich die Herstellung von Granulaten als besonders geeignet erwiesen. Je nach Viskosität der Polymerschmelzen kommen verschiedene Granuliermethoden zum Einsatz, wobei sich vor allem für niederviskose Polymerschmelzen ein Vertropfungsprozess eignet.
Verfahren und Anlagen zur Herstellung von Polymerpartikeln mittels Vertropfung sind im Stand der Technik bekannt.
WO 03/054063 (Culbert, Christel..) beschreibt das Vertropfen einer Polymerschmelze durch eine Fallstrecke in einen Aufnahmebereich, in dem die Partikel verwirbelt werden und so zu einer Austrittsöffnung geführt werden, um anschliessend weiter behandelt zu werden. Im grosstechnischen Massstab kann es aber notwendig sein, mehrere Vertrop- fungseinrichtungen parallel zu betreiben. Das beschriebene Verfahren weist aber den Nachteil auf, dass der Durchmesser des Aufnahmebereichs mit dem Durchmesser der Fallstrecke gekoppelt ist, und dass bei der Verwendung mehrerer Vertropfungseinrich- tungen entweder mehrere Aufnahmebereiche oder ein sehr grosser gemeinsamer Aufnahmebereich zur Verfügung gestellt werden muss. Da die zur Verwirbelung benötigte Gasmenge direkt proportional zum Durchmesser des Aufnahmebereiches ist, müssen entsprechend grosse Gasmengen zugeführt und wieder weggeführt werden, was zu einem insgesamt unwirtschaftlichen Betrieb führt.
Ausserdem geht WO 03/054063 immer nur von der Verwendung einer Vertropfungsein- richtung aus. Wie die Zufuhr der Schmelze und die Wegfuhr der Partikel aufzubauen sind, um eine gleichmässige Produktqualität beim Einsatz mehrerer Vertropfungsein- richtungen zu erreichen, wird nicht beschrieben. WO 01/81450 (Matthaei, Locker...), WO 02/18113 (Geier, Jürgens) sowie WO 00/24809 (Geier, Jürgens) beschreiben ebenfalls Verfahren zur Vertropfung einer Polymerschmelze, wobei die Partikel im Fallturm zur Erreichung einer Kristallisation mit einem Gasgegenstrom beaufschlagt werden. Die beschriebenen Verfahren weisen aber den Nachteil auf, dass bei der Verwendung mehrerer Vertropfungseinrichtungen entweder mehrere Fallstrecken oder eine sehr grosse gemeinsame Fallstrecke zur Verfügung gestellt werden muss. Da die benötigte Gasmenge direkt proportional zum Durchmesser der Fallstrecke ist müssen entsprechend grosse Gasmengen zugeführt und wieder weggeführt werden, was zu einem insgesamt unwirtschaftlichen Betrieb führt.
Auch diese Anmeldungen beschreiben jeweils nur die Verwendung einer Vertropfungs- einrichtung. Wie die Zufuhr der Schmelze und die Wegfuhr der Partikel aufzubauen sind, um eine gleichmässige Produktqualität beim Einsatz mehrerer Vertropfungseinrichtungen zu erreichen, wird nicht beschrieben.
Aufgabe
Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Apparatur und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die es erlaubt, mehrere Vertropfungseinrichtungen aneinander zu reihen, dabei die Wirtschaftlichkeit zu verbessern und die Gleichmässig- keit des Produktes zu gewährleisten.
Die Aufgabe wird gemäss Anspruch 1 durch eine Anlage zur Herstellung von Polymerpartikeln gelöst, welche aufweist:
> zumindest einen Reaktor zur Polymerschmelzeherstellung,
> zwei oder mehrere Tropftürme,
> zwei oder mehrere Tropfdüsen, die den jeweiligen Tropftürmen zugeordnet sind,
> zumindest eine Schmelzeleitung, die den zumindest einen Reaktor mit den zwei oder mehreren Tropfdüsen verbindet,
> zwei oder mehrere Förderleitungen, die jeweils einem der Tropftürme zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehreren Förderleitungen zusammengeführt werden.
Daraus ergibt sich der Vorteil, dass grosse Mengen an Polymerpartikeln hergestellt werden können, ohne dafür übermässig grosse Vertropfungseinrichtungen errichten zu müssen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass einzelne Tropftürme zur Wartung abgestellt werden können, ohne dafür den kontinuierlichen Prozess der Polymerschmelzeherstellung unterbrechen zu müssen, oder grosse Pufferkapazitäten für zwischenzeitlich produziertes Material zur Verfügung stellen zu müssen.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemässen Anlage handelt es sich bei den Förderleitungen um Förderrohre. Bevorzugterweise haben die Förderrohre einen Durchmesser im Vergleich zum Durchmesser der Tropftürme im Verhältnis von kleiner als 1 : 2, insbesondere von kleiner als 1 : 5. Durch die Verwendung von Förderrohren, können die Polykondensatpartikel rasch und Platz sparend zusammengeführt werden, wobei auch die Förderung auf ein höheres Niveau möglich ist.
Gemäss einer alternativen Ausführung der erfindungsgemässen Anlage handelt es sich bei den Förderleitungen um Förderrinnen. Optional können an den Förderrinnen Elemente zur Schwingungsgebung (Vibratoren) angebracht sein. Der Vorteil bei der Verwendung von Förderrinnen besteht darin, dass die Polymerpartikel auf eine grosse Fläche verteilt gefördert werden können. Durch eine Vibration lässt sich die Agglomeratbil- dung von Polymerpartikeln vermindern. Auch mittels Förderrinnen ist eine Förderung auf ein höheres Niveau möglich.
Eine vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemässen Anlage, sieht vor, dass die Förderleitungen, insbesondere die Förderrinnen in mehrere Stufen unterteilt werden, was eine Behandlung der Polymerpartikel schon in der Förderleitung, bei möglichst engem Verweilzeitspektrum erlaubt.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemässen Anlage werden zwei oder mehrere Förderleitungen in einer weiteren Förderleitung zusammengeführt, wor- aus sich der Vorteil ergibt, dass sich die Partikel mittels nur einer Leitung zu einem weiteren Prozessschritt fördern lassen.
Gemäss einer alternativen Ausführung der erfindungsgemässen Anlage werden zwei oder mehrere Förderleitungen in einem Apparat, wie z.B. einem Kristallisator, einem Klassiersieb, einem Vorratsbehälter oder einem Behandlungsbehälter (Reaktor) zusammengeführt.
In beiden Fällen ergibt sich die Möglichkeit, Polymerpartikel aus mehreren Vertrop- fungseinrichtungen gemeinsam in einem Apparat weiterzubehandeln, womit der entsprechende Behandlungsschritt nicht mehr jedem einzelnen Tropfturm zugeordnet sein muss.
Gemäss einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemässen Anlage, sind die Tropfdüsen dem oberen Bereich der Tropftürme zugeordnet, die Förderleitungen dem unteren Bereich der Tropftürme zugeordnet und dazwischen befinden sich eine oder mehrere Öffnungen zur Zufuhr eines Kühlmediums. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass ein Kühlmedium nicht von unten an den Polykondensatpartikeln vorbei, oder von oben an der Tropfdüse vorbei geführt werden muss.
Eine weitere bevorzugte Ausführung der erfindungsgemässen Anlage sieht vor, dass die zumindest eine Schmelzeleitung Abzeigungen aufweist, die mit zumindest einer oder mehreren Tropfdüsen verbunden sind. Bevorzugterweise ist die Schmelzeleitung an beiden Enden mit zumindest einem Reaktor zur Schmelzeherstellung verbunden und über Abzweigungen mit zwei oder mehreren Tropfdüsen verbunden.
Daraus ergibt sich der Vorteil, dass eine Menge an Polymerschmelze im Kreis geführt werden kann und über die Abzweigungen nur eine benötigte Schmelzemenge den jeweiligen Tropfdüsen zugeführt werden kann. Wird die im Kreislauf geführte Menge ausreichend gross gewählt, so ist die Verweilzeit zum Erreichen der ersten Abzweigung nur unwesentlich kleiner als die Verweilzeit bis zum Erreichen der letzten Abzweigung, was in vielen Fällen zum Erreichen einer konstanten und einheitlichen Produktqualität wichtig ist. Eine ebenfalls bevorzugte Ausführung der erfindungsgemässen Anlage sieht vor, dass zwei oder mehrere Schmelzeleitungen die zwei oder mehreren Tropfdüsen mit zumindest einem der Reaktoren zur Schmelzeherstellung verbinden. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass über jede Schmelzeleitung eine gewünschte Menge an Polymerschmelze gefördert werden kann, ohne die Zufuhr durch die anderen Schmelzeleitungen zu beeinflussen.
Weitere bevorzugte Ausführungen der erfindungsgemässen Anlage sehen vor, dass zwischen den Tropfdüsen und dem zumindest einen Reaktor zur Schmelzeherstellung Schmelzepumpen oder Schmelzefilter angeordnet sind.
Eine Ausführung der erfindungsgemässen Anlage sieht vor, dass sich in den Tropftürmen eine oder mehrere Öffnungen zur Wegfuhr des Kühlmediums befinden. Diese können bevorzugterweise mit einer Vorrichtung zur Ausnutzung oder Rückgewinnung der im Kühlmedium gespeicherten Prozessenergie, wie z.B. einem Wärmetauscher oder einer Dampfturbine, verbunden sein. Der Vorteil liegt hier bei der Möglichkeit, die Energieeffizienz der gesamten Anlage zu verbessern.
Eine Ausführung der erfindungsgemässen Anlage sieht vor, dass die Tropfdüsen jeweils ein Düsensystem umfassen, bestehend zumindest aus einer Düsenplatte, zumindest einem von der Düsenplatte beabstandeten Element zur Schwingungsübertragung und zumindest einer in den Zwischenraum mündenden Schmelzezufuhröffnung.
Bevorzugterweise umfasst jeweils ein Düsensystem ein Düsenpaket, bestehend zumindest aus einem Düsentopf, einer Düsenplatte, zumindest einem Element zur Schwingungsübertragung und, zwischen der Düsenplatte und dem Element zur Schwingungsübertragung, zumindest eine Schmelzezufuhröffnung.
Daraus ergibt sich der Vorteil eines kompakten Aufbaus und einer einfachen und raschen Austauschbarkeit ganzer Düsenpakete. Weiterhin bevorzugt ist eine Anordnung, bei der zumindest ein Düsenpaket in einen Düsenbalken integriert ist.
Eine weitere Ausführung der erfindungsgemässen Anlage sieht vor, dass das zumindest eine Element zur Schwingungsübertragung mit zumindest einem schwingungsge- benden Element verbunden ist, wobei die Verbindung bevorzugterweise trennbar ist.
Weiterhin bevorzugt ist, wenn das zumindest eine schwingungsgebende Element relativ zum Düsensystem bewegbar gelagert ist. Auch durch diese Massnahmen vereinfacht sich die Wartung oder der Austausch eines Düsenpaktes, ohne dass dazu das ganze Düsensystem ausgetauscht werden muss.
Die Aufgabe wird gemäss Anspruch 38 auch durch ein Verfahren zur Herstellung von Polymerpartikeln gelöst, welches die folgenden Schritte aufweist:
> Herstellen einer Polymerschmelze in zumindest einem Reaktor,
> Fördern der Polymerschmelze durch zumindest eine Schmelzeleitung, ausgehend von dem zumindest einen Reaktor, zu zwei oder mehreren Tropfdüsen,
> Formen von Polymerpartikeln aus der Polymerschmelze durch gleichzeitiges Ver- tropfen durch zwei oder mehrere Tropfdüsen,
> Verfestigen der Polymerschmelze in zwei oder mehreren Tropftürmen, die den jeweiligen Tropfdüsen zugeordnet sind,
> Fördern der Polymerpartikel durch zwei oder mehrere Förderleitungen, die jeweils einem der Tropftürme zugeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerpartikel aus den zwei oder mehreren Förderleitungen zusammengeführt werden.
Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn es sich bei der Polymerschmelze um eine Polykondensatschmelze handelt, da sich besonders Polykondensate niedriger Viskosität zum Vertropfen eignen und sich durch die Möglichkeit der Kristallisation im Tropfturm energetische Vorteile ergeben. Weiterhin vorteilhaft ist das Verfahren, wenn zum Abkühlen der Polymerschmelze ein flüssiges Kühlmedium verwendet wird, da sich durch die benötigte Verdampfungswärme mit wenig Kühlmedium grosse Mengen an Polymerschmelze abkühlen lassen. Gleichzeitig kann ein Schutzfilm des Kühlmediums auf der Oberfläche der Tropftürme das Anhaften von Polymerschmelze verhindern.
Beschreibung
Geeignete Polymere sind Polymere, die flüssig vorliegen, oder sich durch Erwärmen verflüssigen lassen. Insbesondere sind dies thermoplastische Polymere, wie z.B. Polyo- lefine, Polystyrol oder Polykondensate, wie Polyester, Polycarbonat oder Polyamid. Verwendbar sind aber auch die noch nicht ausgehärtete Form von vernetzenden Polymeren, wie Duromere oder Elastomere, sowie Polymer / Lösungsmittel Gemische.
Reaktoren zur Polymerschmelzeherstellung sind im Stand der Technik ausreichend beschrieben. Grundsätzlich kommen Polymerisationsreaktoren in Frage, in denen Polymere in flüssiger Phase hergestellt werden, wie z.B. Rührkessel, Käfigreaktoren oder Scheibenreaktoren, oder Apparaturen, in denen zuvor hergestellte Polymere aufgeschmolzen werden, wie z.B. Extruder oder Kneter. In den Reaktoren zur Polymerschmelzeherstellung werden verschiedene Parameter geregelt, die einen Einfluss auf die Qualität der Polymerschmelze haben. Z.B. können Druck und Temperatur in den Reaktoren, sowie die Menge und Zusammensetzung einzelner zugeführter Komponenten geregelt werden. So wird z.B. in Reaktoren zur Polykondensatschmelzeherstellung der Polymerisationsgrad durch den vorherrschenden Unterdruck beeinflusst.
Als Tropfdüsen werden Düsensysteme bezeichnet, aus denen eine Flüssigkeit, insbesondere eine Polymerschmelze, durch eine Vielzahl an Öffnungen unter Bildung einer Vielzahl an einzelnen Flüssigkeitstropfen im wesentlichen nach unten austritt. Zur Verbesserung der Tropfenbildung kann die Düse oder die darin enthaltene Flüssigkeit mit einer Schwingung angeregt werden.
Das Düsensystem besteht zumindest aus den Komponenten Düsenkörper, Düsenplatte und Element zur Schwingungsübertragung. Der Düsenkörper ummantelt einen Raum, in den die Polymerschmelze eingetragen wird und durch den die Polymerschmelze zur Düsenplatte hin gelenkt wird. Der Düsenkörper weist zumindest eine Öffnung für die Zufuhr von Polymerschmelze auf. Um eine gleichmässige Durchströmung des Düsenkörpers zu erreichen, können auch mehrere Öffnungen zur Zufuhr der Polymerschmelze vorgesehen sein. Der Düsenkörper kann individuell aufgebaut sein, oder in einen Düsenbalken integriert sein. Derartige Düsenbalken sind z.B. in der Spinntechnik bekannt und werden dort als Spinnbalken bezeichnet. Ein derartiger Aufbau ist beschrieben in der Literaturstelle „Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry; Fibers, 3 General Production Technology; VCH Verlagsgesellschaft", die in die vorliegende Anmeldung mit eingeschlossen wird. Der Düsenkörper wird üblicherweise von oben (top loading) oder von unten (bottom loading) im Düsenbalken eingesetzt. Denkbar ist aber auch eine seitlicher Einschub.
Der Düsenkörper kann als Düsentopf ausgebildet sein, in den weitere Bestandteile des Düsensystems eingebaut oder integriert werden, woraus ein Düsenpaket gebildet wird. Insbesondere die Düsenplatte und die Zufuhröffnung für die Polymerschmelze, aber auch Schmelzefilter und Verteilerplatten können in den Düsentopf eingebaut oder integriert sein. Erfindungsgemäss kann auch das Element zur Schwingungsübertragung in den Düsentopf eingebaut oder integriert werden. Dabei liegt bevorzugterweise das Element zur Schwingungsgebung oberhalb der Düsenplatte und die Öffnung zur Schmelzezufuhr befindet sich zwischen diesen beiden Elementen. Die einzelnen Elemente können z.B. eingelegt, eingepresst, eingespannt oder eingeschraubt werden, oder fest mit dem Düsenkörper verbunden sein. Der Einbau der Elemente in den Düsentopf kann direkt oder indirekt mittels Haltevorrichtungen erfolgen.
Der Düsenkörper kann direkt mit einer oder mehreren Zufuhrleitungen für Polymerschmelze verbunden sein, oder mit zumindest einer Öffnung im Düsenbalken verbunden sein, durch die die Polymerschmelze zugeführt wird.
Der Düsenkörper ist bevorzugterweise temperierbar, insbesondere beheizbar, wobei die Temperierung direkt im Düsenkörper vorgenommen werden kann oder indirekt von aussen erfolgen kann. Die indirekte Temperierung kann über den Düsenbalken erfolgen.
Der Einbau der Düsenkörper in den Düsenbalken erfolgt z.B. analog der aus der Spinntechnik bekannten Art.
Die Düsenplatte weist eine Vielzahl an Löchern auf, durch die die Polymerschmelze austritt. Üblicherweise ist die Düsenplatte im wesentlichen rund, kann aber auch mehreckig, insbesondere rechteckig sein. Bei runden Düsenplatten sind die Düsenlöcher bevorzugterweise auf einer oder mehreren Ringbahnen angeordnet. Die einzelnen Löcher sind bevorzugterweise rund, können aber auch andere Querschnitte aufweisen, wie z.B. länglich, oval, sternförmig. Typische Lochdurchmesser sind 0.1 mm bis 5mm, insbesondere 0.3 bis 1mm. Die Lochlänge entspricht der Düsenplattendicke, wobei das Loch zunächst auf der Eintrittsseite einen grosseren Durchmesser aufweisen kann und sich in einem Übergangsbereich konisch zur Austrittsseite, zur eigentlichen Kapillare hin verengt. Wird eine starre Düsenplatte verwendet, ist die Lochlänge typischerweise zwischen 5mm und 100mm, insbesondere zwischen 10mm und 50mm. Bei der Verwendung flexibler Düsenplatten ist die Lochlänge typischerweise zwischen 0.1 mm und 5mm. Auf der Austrittsseite kann die Lochkante scharf oder abgerundet sein. Die Kapillare weist üblicherweise ein L : D Verhältnis von 1 : 1 bis 1 : 10 auf.
Die Düsenplatte kann individuell mit dem Düsenkörper verbunden sein, oder einen Bestandteil eines Düsenpaketes darstellen. Bei einer individuellen Anbringung ist wiederum eine Montage von oben (top loading), eine Montage von unten (bottom loading) oder ein seitlicher Einschub denkbar. Aufbau und Fertigung einer Düsenplatte sind grundsätzlich auch aus der Spinntechnik bekannt und können grossteils für eine Düsenplatte einer Vertropfungsanlage übertragen werden. Die Düsenplatte kann auf der Austrittsseite beschichtet sein, um z.B. ein Anhaften von Polymerbestandteilen zu verhindern, oder zumindest die Reinigung zu vereinfachen. Während die Düsenplatte üblicherweise aus Metall besteht, kann zur Beschichtung z.B. ein keramisches Material verwendet werden. Das Element zur Schwingungsübertragung ist z.B. eine bewegliche Membran. Es wird mit dem Düsenkörper so verbunden, dass ein Schmelzeaustritt zwischen Düsenkörper und dem Element zur Schwingungsübertragung verhindert wird. Dies erfolgt z.B. durch einen Spannring, in dem das Element zur Schwingungsübertragung eingespannt wird. Alternativ kann das Element zur Schwingungsübertragung auch direkt mit dem Düsenkörper verbunden werden. Zur Montage können auch Dichtungsringe verwendet werden. Bevorzugterweise soll das Element zur Schwingungsübertragung im Wesentlichen parallel zur Düsenplatte angebracht sein. Andere Ausrichtungen, wie z.B. ein konischer Verlauf, sind aber auch denkbar.
Das Element zur Schwingungsübertragung ist mit einem schwingungsgebenden Element verbunden. Dazu soll bevorzugterweise eine starre Verbindung verwendet werden, um eine möglichst vollständige Kraftübertragung zu gewährleisten. Eine zumindest leicht flexible Verbindung wird dann verwendet, wenn eine Dämpfung zwischen dem Element zur Schwingungsübertragung und dem schwingungsgebenden Element erreicht werden soll.
Zur verbesserten Wartung eines Düsensystems ist es von Vorteil, wenn die Verbindung zwischen dem Element zur Schwingungsübertragung und dem schwingungsgebenden Element trennbar ist, um z.B. einen Düsenkörper mit dem Element zur Schwingungsübertragung oder ein ganzes Düsenpaket austauschen zu können, ohne das schwin- gungsgebende Element austauschen zu müssen.
Als trennbare Verbindung kommen z.B. Schraubverbindungen, Steckverbindungen, Klemmverbindungen u.dgl. in Frage.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das schwingungsgebende Element beweglich gelagert ist, so dass es bei Arbeiten am Düsenkörper oder Düsenpaket z.B. durch Verschieben, Kippen oder Schwenken aus dem Weg geräumt werden kann.
Für die Erzeugung einer Vielzahl kleiner Partikel muss eine hohe Schwingungsfrequenz erzeugt werden. Typisch sind Frequenzen von 50 bis 5000 Hertz, insbesondere von 200 bis 1000 Hertz. Die Schwingungsanregung erfolgt z.B. elektromagnetisch, piezoelektrisch oder durch Elektrostriktion.
Ein Düsensystem kann mehrere Elemente zur Schwingungsübertragung und/oder mehrere schwingungsgebende Elemente aufweisen.
Ein Möglichkeit bietet die Verwendung von Piezokristallen zur Schwingungsanregung, was eine Zuordnung eines schwingungsgebenden Elements zu einem Düsenloch erlaubt.
Alternativ kann die Verbindung zwischen dem Element zur Schwingungsübertragung und dem schwingungsgebenden Element auch durch ein Rohr oder einen Schlauch erfolgen, wodurch die Schwingungsübertragung hydraulisch erfolgen kann.
Eine weiter Alternative stellt eine Anordnung dar, in der das Element zur Schwingungsübertragung direkt mit dem schwingungsgebenden Element verbunden ist. Dadurch kann auch das schwingungsgebende Element zu einem Bestandteil eines Düsenpaketes werden. Vorteilhaft ist dann eine trennbare Verbindung zwischen dem schwingungsgebenden Element und der zugehörigen Energiequelle.
Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Düsenplatte als bewegliche Membran mit Durchtrittslöchern für die Polymerschmelze ausgebildet ist. Die bewegliche Düsenplatte ist dazu entweder direkt mit einem schwingungsgebenden Element verbunden, oder mit einem Element zur Schwingungsübertragung verbunden, wobei das Element zur Schwingungsübertragung dann mit einem schwingungsgebenden Element verbunden ist
Als Tropftürme werden Ummantelungsseinrichtungen bezeichnet, die die Schmelzetropfen durchfallen und worin sich üblicherweise die Schmelzetropfen verfestigen. Die Tropftürme können z.B. aus einem selbst tragenden, vertikalen Rohr oder aus einem aufgehängten, flexiblen Schlauch bestehen. Sie können mit einer Isolationsschicht und/oder einem temperierten Mantel versehen sein. Erfindungsgemäss werden pro Reaktor zwei oder mehrere Tropftürme parallel angeordnet. Dabei ist jedem Tropfturm zumindest eine Tropfdüse zugeordnet. Es können jedoch auch mehrere Tropfdüsen einem Tropfturm zugeordnet sein.
Die Tropftürme sind je nach verlangter Durchsatzleistung und den darin vorherrschenden Prozessbedingungen 0.5m bis 100m, insbesondere 3m bis 30m, hoch und haben einen Durchmesser von 0,1 m bis 10m, insbesondere 0.5m bis 3m.
Die Tropftürme können eine oder mehrere Zufuhröffnungen und Wegfuhröffnungen aufweisen. Durch die Zufuhröffnungen können z.B. Kühl- oder Heizmedien zugegeben werden oder Gasströme, mit denen sich die Fallgeschwindigkeit oder die Temperatur der Tropfen regulieren lässt. Durch die Wegführöffnungen lassen sich zugeführte Medien oder aus den Polymertropfen austretende Substanzen, wie z.B. Monomere, Lösemittel oder Treibmittel, aus den Tropftürmen wegführen. Zuführleitungen und Wegführleitungen befinden sich üblicherweise unterhalb der Tropfdüsen. Ist eine Anordnung oberhalb der Tropfdüsen vorgesehen, so müssen diese genügend gegen die allfällige Kühlwirkung der vorbeiströmenden Medien geschützt werden, was z.B. durch Isolation oder Leitbleche erreicht werden kann. Die relative Anordnung der Zufuhrleitungen und *■• der Wegfuhrleitungen ist nicht festgelegt, diese müssen aber so angeordnet sein, dass unnötig starke Turbulenzen im Tropfturm vermieden werden. Die Leitungen können nur von einer Seite oder radial verteilt in den Tropfturm münden. Eine Zufuhrleitung kann sich über, unter oder gegenüber einer Wegführleitung befinden, woraus sich ein Gleichstrom, Gegenstrom oder Kreuzstrom ergibt. Durch tangentiales Einblasen kann eine Rotation erzeugt werden.
Die Zufuhrleitungen und/oder Wegfuhrleitungen mehrerer Tropftürme können zusam- mengefasst werden, wobei sich die Mengenverteilung z.B. durch Klappen oder Ventile regeln lässt.
Als Kühl- oder Heizmedien können entsprechend temperierte Gase, wie Stickstoff, Luft, CO2, Wasserdampf oder Gasgemische sowie Flüssigkeiten oder Gas / Flüssigkeitsgemische verwendet werden. Insbesondere verdampfende Flüssigkeiten mit einem Siedepunkt unter der Schmelzetemperatur der Polymerschmelze eignen sich als Kühlme- dien. Wird eine verdampfende Kühlflüssigkeit eingesetzt, mit der die Polymerpartikel auf eine Temperatur unterhalb ihres Siedepunktes abgekühlt werden, so muss mit einem Anteil an Kühlflüssigkeit gerechnet werden, der zusammen mit den Polymerpartikeln aus den Tropftürmen austritt. Ebenso besteht die Möglichkeit, Kühlflüssigkeiten an der Oberfläche der Tropftürme kondensieren zu lassen, womit ein Anhaften von Polymerpartikeln an der Tropfturmoberfläche verhindert werden kann. Auch zum Anfahren einer Vertropfungseinrichtung kann es von Vorteil sein, durch einen Flüssigkeitsfilm zu verhindern, dass thermisch geschädigtes Anfahrprodukt an den Wänden der Tropftürme, insbesondere an ihren konischen Auslaufteilen anhaftet.
Bei der Vertropfung einer Polyesterschmelze eignen sich z.B. Wasser und/oder Ethy- lenglykol.
Zur Verbesserung der Energieeffizienz des Prozesses kann es von Vorteil sein, wenn die in einem austretenden, aufgewärmten Kühlmedium gespeicherte Energie mittels einer Energierückgewinnung, z.B. mittels eines Wärmetauschers oder einer Dampfturbine, zumindest teilweise zurück gewonnen wird. Dazu kann es notwendig sein, die aufgewärmten Kühlmedien weiter zu erwärmen oder zu verdichten.
Weiter ist es in vielen Fällen von Vorteil, wenn Gasströme sowie Heiz- oder Kühlmedien zumindest teilweise im Kreislauf geführt werden, wobei häufig eine Reinigungsstufe, wie z.B. eine Filtration, eine Kondensation, eine Verbrennung, ein Waschen oder eine Adsorption, dazwischengeschaltet sein muss.
Als Vertropfungseinrichtung wird ein Tropfturm zusammen mit zumindest einer zugehörigen Tropfdüse sowie den zugehörigen Zufuhr- und Wegfuhrleitungen für die Polymer- schmelze, Kühlmedien, Prozessgase und Polymerpartikel bezeichnet.
Weitere Bestandteile einer Vertropfungseinrichtung können z.B. Einrichtungen zur Überwachung der Bedingungen in der Vertropfungseinrichtung oder der Qualität der erzeugten Polymerpartikel sein, wie z.B. Messinstrumente, Schaugläser, Beleuchtungsquellen. Als Beleuchtungsquelle eignet sich z.B. ein Stroboskop, dessen Frequenz auf die Frequenz der erzeugten Tropfen abgestimmt ist. Schmelzeleitungen verbinden den Reaktor zur Polymerschmelzeherstellung mit den Tropfdüsen, wobei zwei oder mehrere Tropfdüsen mit einem Reaktor verbunden werden. Die Schmelzeleitungen können optional temperiert werden. Die Schmelzeleitungen können Öffnungen aufweisen, durch die Additive eingeführt oder weitere Schmelzen zugeführt werden können. Zur Verbesserung der Homogenität der Polymerschmelze können die Schmelzeleitungen aktive oder passive Mischelemente, wie statische Mischer, enthalten.
Um den Transport der Polymerschmelze durch die Schmelzeleitung zu gewährleisten, können eine oder mehrere Fördereinrichtungen, wie z.B. Zahnradpumpen oder Schneckenpressen, zwischen dem Reaktor und den Tropfdüsen angeordnet sein. Zur Abtrennung allfälliger fester Verunreinigungen können ein oder mehrere Schmelzefilter zwischen dem Reaktor und den Tropfdüsen angeordnet sein.
In vielen Fällen ist es zur Ereichung einer gleichmässigen Qualität in mehreren parallel betriebenen Vertropfungseinrichtungen notwendig, die Prozessbedingungen in den jeweiligen Schmelzeleitungen konstant zu halten, wobei sich vor allem Verweilzeit, Tem-. peratur und Schergeschwindigkeit in den Vertropfungseinheiten nicht wesentlich unterscheiden sollten.
Dies kann z.B. durch eine sternförmige Anordnung der Schmelzeleitungen vom Reaktor zu den Tropfdüsen erreicht werden. Dabei können je nach Anzahl Tropfdüsen folgender Anordnungen verwendet werden:
> bei zwei oder mehr Tropfdüsen: vom Reaktor ausgehend eine Schmelzeleitung zu jeder Tropfdüse. Diese Anordnung wird bevorzugt bei zwei bis fünf Tropfdüsen angewandt.
> bei drei oder mehr Tropfdüsen: vom Reaktor ausgehend zumindest zwei Schmelzeleitungen, wobei sich zumindest eine Schmelzeleitung zu zwei Tropfdüsen verzweigt. Diese Anordnung wird bevorzugt bei vier, sechs, acht usw. Tropfdüsen angewandt. > bei vier oder mehr Tropfdüsen: vom Reaktor ausgehend zumindest drei Schmelzeleitungen, wobei sich zumindest eine Schmelzeleitung zu drei Tropfdüsen verzweigt. Diese Anordnung wird bevorzugt bei sechs, neun, zwölf usw. Tropfdüsen angewandt.
Eine weitere Möglichkeit bietet eine sternförmige Aufteilung, aus zumindest einer, vom Reaktor wegführenden Hauptleitung, wobei ebenfalls die oben beschriebenen Sternanordnungen bevorzugt sind.
Eine weitere Möglichkeit bietet der Aufbau zumindest einer Ringleitung, von der zwei oder mehrere Tropfdüsen über Abzweigungen gespeist werden.
Um bei einer Ringleitung eine möglichst gleichmässige Verweilzeitverteilung von der ersten Abzweigungsleitung bis zur letzten Abzweigungsleitung zu erreichen ist es von Vorteil, wenn der Durchsatz durch die Ringleitung zumindest das Doppelte, insbesondere zumindest das Dreifache, der Summe der Durchsätze durch alle Abzweigungsleitungen beträgt. Dementsprechend soll der Querschnitt der Ringleitung grösser sein, insbesondere doppelt so gross sein, als die Summe aller Querschnitte der Abzweigungslek tungen.
Um jede einzelne Tropfd.üse oder jede Gruppe an Tropfdüsen regeln und bei Bedarf abstellen und warten zu können, ist es von Vorteil, wenn in jeder Schmelzeleitung zu jeder Tropfdüse oder Tropfdüsengruppe eine separate Regel- und Absperrvorrichtung enthalten ist. Als Regel- und Absperrvorrichtung kann z.B. eine Schmelzefördervorrichtung (Zahnradpumpe) oder ein Regelventil verwendet werden.
In Abhängigkeit von der Summe aller Schmelzeströme zu den Tropfdüsen muss eine Regelung zu Prozessparametem im Reaktor zur Polymerschmelzeherstellung erfolgen. Dabei muss vor allem die Menge der zugeführten Komponenten geregelt werden. Weitere Parameter, die einen Einfluss auf die Qualität der Polymerschmelze haben, können ebenfalls aufgrund der Summe aller Schmelzeströme zu den Tropfdüsen geregelt werden. So kann z.B. in einem Reaktor zur Polykondenstatschmelzeherstellung der vor- herrschende Unterdruck geregelt werden, um den Polymerisationsgrad konstant zu halten.
Da sich eine Polymerschmelze bei einem Stillstand in einer Schmelzeleitung negativ verändern kann, ist es von Vorteil, wenn sich vor jeder Tropfdüse eine Ablassöffnung befindet, die beim Anfahren nach einem Stillstand geöffnet werden kann.
Als Förderleitungen werden Leitungen bezeichnet, durch die die festen Polymerpartikel aus den Tropftürmen weggeführt werden. Jedem Tropfturm ist zumindest eine Förderleitung zugeordnet.
Erfindungsgemäss werden jeweils zwei oder mehrere Förderleitungen zusammengeführt.
Gemäss einem Unteranspruch werden zwei oder mehrere Förderleitungen in einer weitern Förderleitung zusammengefasst. Gemäss einem weiteren Unteranspruch werden zwei oder mehrere Förderleitungen in einem Apparat, wie z.B. einem Kristallisator, einem Klassiersieb, einem Vorratsbehälter oder einem Behandlungsbehälter (Reaktor)*-. zusammengeführt. Der Behandlungsbehälter kann auch dazu benutzt werden, um überschüssiges Kühlmedium von den Polymerpartikeln abzutrennen, was z.B. mittels eines Pralltrockners, eines Zentrifugaitrockners, eines Lochbleches oder Siebes oder thermisch erfolgen kann.
Bei den Förderleitungen kann es sich z.B. um Förderrohre oder Förderrinnen handeln.
Die Förderrohre haben je nach verlangter Durchsatzleistung einen Durchmesser von 25mm bis 2m, insbesondere 0.1 m bis 0.5m. Der Durchmesser der Förderrohre ist zumindest kleiner als 1/2, insbesondere kleiner als 1/5 des Durchmessers der zugeordneten Tropftürme. Der Durchmesser der Förderrohre kann über die Länge des Förderrohres verändert, insbesondere reduziert werden. Werden mehrere Förderrohre zusammengeführt, so kann das Sammelrohr wiederum einen grosseren Durchmesser aufweisen. Die Polymerpartikel fliessen von der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung der Förderrohre z.B. durch ein angelegtes Gefälle, einen Strom eines Fördermediums (Fördergas oder Förderflüssigkeit) oder durch eine mechanische Transportvorrichtung, wie einer Förderschnecke, wobei eine Förderschnecke mit durchbrochenen oder durchgehenden Schneckenflügeln ausgerüstet sein kann. Es können auch mehrere Förderschnecken nebeneinander angeordnet sein, wobei eine dicht kämmende oder nicht dicht kämmende Anordnung denkbar ist.
Als Förderrinnen werden nach oben offene oder geschlossene, üblicherweise mit rechteckigem Querschnitt ausgebildete Leitungen bezeichnet, durch die das Produkt z.B. durch ein angelegtes Gefälle, durch eine mechanische Transportvorrichtung, wie ein Förderband, oder durch Vibration bewegt wird.
Die Förderrinnen können eine geringere, gleiche oder grossere Breite aufweisen, als der Durchmesser des zugeordneten Tropfturmes.
Die Verwendung von Förderrinnen und Förderrohren kann kombiniert werden.
Die Förderleitungen können temperiert, insbesondere beheizt werden.
Die Förderleitungen, insbesondere die Förderrinnen, können in mehrere Stufen unterteilt werden, was z.B. durch quer zur Flussrichtung eingebaute Stauelemente oder durch die Anordnung mehrerer Förderrinnen hintereinander erreicht werden kann.
Die Förderleitungen können Löcher aufweisen, durch die z.B. überschüssige Kühlflüssigkeiten, kleine Partikel (Unterkorn), nicht aber die spezifikationsgemässen Polymerpartikel austreten können. Insbesondere bei Förderrinnen kann ein Gas durch die Öffnungen geführt werden, das z.B. zur Trocknung und/oder Fluidisation der Polymerpartikel dient. Die Lochgrösse liegt entsprechend der Polymerpartikelgrösse zwischen 2/3 und 1/20 der durchschnittlichen Partikelgrösse, was Lochgrössen von typischerweise 0.05mm bis 3mm ergibt. Die Löcher können auch so ausgebildet sein, dass einzelne Partikel mit spezifikationsgemässer Grosse, nicht jedoch Agglomerate oder übergrosse Partikel (Überkorn) durchtreten können. Die Lochgrösse liegt entsprechend der PoIy- merpartikelgrösse zwischen 1.1 und 3 der durchschnittlichen Partikelgrösse, was Loch- grössen von typischerweise 0.3mm bis 15mm ergibt.
Ist der Durchmesser oder die Breite der Förderleitungen geringer als der Durchmesser der Tropftürme, so werden die Förderleitungen mittels konischer Übergangsstücke mit den Tropftürmen verbunden. Auch die konischen Übergangsstücke können Löcher aufweisen, durch die z.B. überschüssige Kühlflüssigkeiten oder ein Behandlungsgas, nicht aber die Polymerpartikel austreten können.
Zum Schliessen einzelner Förderleitungen können Sperrvorrichtungen, wie z.B. Klappen, Schieber oder Schleusen (Zellradschleusen) in den Förderleitungen angeordnet sein.
Zum Abscheiden von ungewünschtem Produkt, z.B. Anfahrprodukt, kann es von Vorteil sein, wenn sich in jeder Förderleitung eine Verzweigung, z.B. eine Rohrweiche oder dergleichen, befindet.
Als Polymerpartikel werden die verfestigten Polymerschmelzetropfen bezeichnet. Die-- Polymerpartikel haben üblicherweise eine tropfenförmige, kugelförmige oder kugelähnliche Form. Sie haben üblicherweise eine durchschnittliche Partikelgrösse von 0.2mm bis 5mm, insbesondere 0.5mm bis 2mm.
Beispielhafte Ausführungen der erfindungsgemässen Apparatur sind in den Figuren 1 bis 6 dargestellt.
Figur 1 zeigt einen Teil der Apparatur. Dargestellt ist der Teil zum Zusammenführen der Polymerpartikel, bestehend aus sieben Tropftürmen (1a - 1g), sieben konischen Übergängen (sichtbar 2a - 2e) und sieben Förderrohren (3a - 3g). Die Förderrohre werden in einem gemeinsamen Fallrohr 4 zusammengeführt. Beispielhaft ist in einer Förderiei- tung (3e) eine Anfahrklappe (110) dargestellt. Analog dazu kann sich eine Anfahrklappe in jeder der Förderleitungen (3a - 3g) befinden. Beispielhaft sind im Tropfturm (1 e) die zugehörige Tropfdüse (5e), sowie Zufuhrleitungen für Wasser als Kühlmedium (6e) und Wegfuhrleitungen für entstandenen Wasserdampf (8e) dargestellt. Analog kann eine Wasserverteilung zu den anderen Tropftürmen über einen Verteiler (7) erfolgen und ein Zusammenführen der Wegfuhrleitungen über eine Sammelleitung (9) erfolgen.
Figur 2 zeigt einen Teil der Apparatur. Dargestellt ist der Teil zum Verteilen der Polymerschmelze vom Reaktor (10) durch vier Schmelzeleitungen (11a - d) zu vier Tropfdüsen (12a - d). Es handelt sich um eine sternförmige Anordnung.
Figur 2a zeigt eine Aufsicht und Figur 2b zeigt eine Seitenansicht des Anlageteils.
Figur 2b zeigt beispielhaft in der Leitung (11c) eine Schmelzepumpe (13c), ein Schmelzefilter (14c) und ein Anfahrventil (15c). Analog dazu können sich diese Apparaturen auch in den anderen Schmelzeleitungen befinden.
Figur 3a zeigt eine weitere mögliche sternförmige Anordnung der Schmelzeleitungen (21a - f) vom Reaktor (20) zu den Tropfdüsen (nicht dargestellt).
Figur 3b zeigt eine Anordnung mit einer Hauptleitung (51) vom Reaktor (50) zu vier Schmelzeleitungen (52a - d), die zu den Tropfdüsen (nicht dargestellt) führen.
In der Hauptleitung befindet sich eine Schmelzepumpe (53) und in den Schmelzeleitungen zu den Tropfdüsen befinden sich Schmelzepumpen (54a - d). Auch hier können sich jeweils in der Hauptleitung und/oder in den Schmelzeleitungen zu den Tropfdüsen Schmelzefilter und Anfahrventile (nicht dargestellt) befinden. Die Drehzahlsignale der einzelnen Pumpen werden in einem Regelgerät (55) aufeinander abgestimmt und optional auch zur Regelung von Prozessparametern im Reaktor (50) und allfälligen mit dem Reaktor verbundenen Vorstufen verwendet.
Es bestehen verschiedene Möglichkeiten zur Anordnung und Regelung der Schmelzepumpen: > Die Verteilerpumpen (54a - d) bestimmen die Schmelzeströme zu den einzelnen Tropfdüsen und die Hauptpumpe (53) muss die entsprechende Schmelzemenge aus dem Reaktor (50) fördern.
> Bevorzugterweise werden dabei die Förderleistungen der Verteilerpumpen konstant gehalten (master) und die Hauptpumpe wird angepasst (slave), was z.B. über eine Druckregelung vor den Verteilerpumpen erfolgen kann.
> Wird bei der oben beschriebenen Anordnung eine Verteilerpumpe (z.B. 54d) aus einer Schmelzeleitung (z.B. 52d) weggelassen, so bestimmt die Hauptpumpe (53) den Schmelzefluss durch diese Leitung (52d).
Werden bei der oben beschriebenen Anordnung mehrere Verteilerpumpen (54a-d) aus mehreren Schmelzeleitungen (52a - d) weggelassen, so bestimmt die Hauptpumpe (53) den Schmelzefluss durch diese Leitung (52a - d), wobei die Schmelzeströme zu den einzelnen Tropfdüsen über Ventile (nicht dargestellt) geregelt werden.
Figur 4 zeigt einen Teil der Apparatur. Dargestellt ist der Teil zum Verteilen der Polymerschmelze vom Reaktor (30) durch eine Hauptschmelzeleitung (31 ) und durch fünf Abzweig-Leitungen (32a - e) zu fünf Tropfdüsen (33a - e). Die Hauptleitung wird über eine Rückführleitung (39) in den Reaktor (30) zurückgeführt. Es handelt sich um eine Anordnung mit einer Ringleitung.
In der Hauptleitung (31 ) befinden sich eine Schmelzepumpe (34) und ein Schmelzefilter (35).
Beispielhaft sind in der Leitung (32e) eine Schmelzepumpe (36e), ein Schmelzefilter (37e) und ein Anfahrventil (38e) dargestellt. Analog dazu können sich diese Apparaturen auch in den anderen Schmelzeleitungen befinden.
Figur 5 zeigt einen Teil der Apparatur. Dargestellt ist der Teil zur Energierückgewinnung.
Wasserdampf aus der Sammelleitung (9) wird über eine Leitung (43) in einen Wärmetauscher (42) geführt. Optional befindet sich vor dem Wärmetauscher ein" Verdichter (41 ). Eine Leitung (44) führt aus dem Wärmetauscher weg, wobei optional über eine weitere Leitung (47) ein geschlossener Kreislauf erzeugt werden kann. Allfällig notwendige Apparaturen zur Reinigung des im Kreislauf geführten Kühlmittels (nicht dargestellt), können dazwischen angeordnet sein. Mit dem Wärmetauscher (42) ist eine Eintrittsleitung (45) und eine Austrittsleitung (46) für ein anderes Prozessmedium (Gas oder Flüssigkeit) verbunden.
Auf diesem Weg kann z.B. ein Prozessgas, das zur thermischen Nachbehandlung der Polymerpartikel verwendet wird, aufgeheizt werden.
Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch einen Düsenbalken (60) mit einer runden Aussparung und einer Schmelzezufuhröffnung (61 ). Darin eingesetzt befindet sich ein rundes Düsenpaket (62) bestehend aus einem Düsentopf (63), einer eingefügten Düsenplatte (64) mit einem Düsenlochkranz (65), optional einem Siebpaket (66) und einer Spannvorrichtung (67), in die eine bewegliche Membran (68) eingespannt ist. Mit der Spannvorrichtung werden das Filterpaket und die Düsenplatte in den Düsentopf gepresst, z.B. mittels eines Gewindes oder einer Verschraubung (nicht gezeigt). Im Düsentopf (63) befindet sich in Übereinstimmung mit der Schmelzezufuhröffnung (61 ) eine Einlassöffnung (69) für die Polymerschmelze. An der Membran (68) ist ein Verbindungsstab (70) angebracht, der mittels einer Kupplung (71 ) mit einem schwingungsgebenden Element (72) verbunden ist. Das schwingungsgebende Element wird von einem drehbaren Haltegestell (73) abgestützt.

Claims

Patentansprüche
1. Anlage zur Herstellung von Polymerpartikeln welche aufweist:
> zumindest einen Reaktor (10; 20) zur Polymerschmelzeherstellung,
> zwei oder mehrere Tropftürmen (1a-1g),
> zwei oder mehrere Tropfdüsen, die den jeweiligen Tropftürmen (1a-1g) zugeordnet sind,
> zumindest eine Schmelzeleitung (11 a-11 d; 21 a-21f), die den zumindest einen Reaktor (10;20) mit den zwei oder mehreren Tropfdüsen verbindet, -
> zwei oder mehrere Förderleitungen (3a-3g), die jeweils einem der Tropftürme zugeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehreren Förderleitungen(3a-3g) zusammengeführt werden.
2. Anlage gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Förderleitungen um Förderrohre handelt.
3. Anlage gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderrohre einen Durchmesser im Vergleich zum Durchmesser der Tropftürme im Verhältnis von kleiner 1 : 2, insbesondere von kleiner 1 : 5 aufweisen.
4. Anlage gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Förderleitungen um Förderrinnen handelt.
5. Anlage gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Förderrinnen Elemente zur Schwingungsgebung (Vibratoren) angebracht sind.
6. Anlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitungen, insbesondere die Förderrinnen in mehrere Stufen unterteilt sind.
7. Anlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitungen mit den Tropftürmen mittels konischer Übergangsstücke verbunden sind.
8. Anlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Förderleitungen in einer weiteren Förderleitung zusammengeführt sind.
9. Anlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Förderleitungen in einem Apparat, wie z.B. einem Kristallisator, einem Klassiersieb, einem Vorratsbehälter oder einem Behandlungsbehälter (Reaktor) zusammengeführt sind.
10. Anlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die Tropfdüsen dem oberen Bereich der Tropftürme zugeordnet sind, und dass jeweils die Förderleitungen dem unteren Bereich der Tropftürme zugeordnet sind, und dass sich dazwischen eine oder mehrere Öffnungen zur Zufuhr eines Kühlmediums befinden.
11. Anlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schmelzeleitung eine oder mehrere Abzeigungen aufweist, die mit einer oder mehreren Tropfdüsen verbunden sind.
12. Anlage gemäss Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzeleitung an beiden Enden mit zumindest einem der Reaktoren zur Schmelzeherstellung verbunden ist und Abzeigungen aufweist, die mit zwei oder mehreren der Tropfdüsen verbunden sind.
13. Anlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Schmelzeleitungen die zwei oder mehreren Tropfdüsen mit zumindest einem der Reaktoren zur Schmelzeherstellung verbinden.
14. Anlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den zwei oder mehreren Tropftürmen um zumindest drei Tropftürme handelt, bei den zwei oder mehreren Tropfdüsen um zumindest drei Tropfdüsen handelt und bei den zwei oder mehreren Förderleitungen um zumindest drei Förderleitungen handelt.
15. Anlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Tropfdüsen und dem zumindest einen Reaktor zur Schmelzeherstellung zumindest eine Schmelzepumpe angeordnet ist.
16. Anlage gemäss Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Tropfdüse eine Schmelzepumpe zugeordnet ist.
17. Anlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Tropfdüsen und dem zumindest einen Reaktor zur Schmelzeherstellung zumindest ein Schmelzefilter angeordnet ist.
18. Anlage gemäss Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Tropfdüse ein Schmelzefilter zugeordnet ist.
19. Anlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in den Tropftürmen eine oder mehrere Öffnungen zur Wegfuhr des Kühlmediums befinden.
20. Anlage gemäss Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen zur Wegfuhr des Kühlmediums mit zumindest einer Vorrichtung zur Ausnutzung oder Rückgewinnung der im Kühlmedium gespeicherten Prozessenergie, wie z.B. einem Wärmetauscher oder einer Dampfturbine, verbunden ist.
21. Anlage gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfdüsen jeweils ein Düsensystem umfassen, bestehend zumindest aus einer Düsenplatte, zumindest einem von der Düsenplatte beabstandeten Element zur Schwingungsübertragung und zumindest einer in den Zwischenraum mündenden Schmelzezufuhröffnung.
22. Anlage gemäss Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Düsensystem ein Düsenpaket umfasst, bestehend zumindest aus einem Düsentopf, einer Düsenplatte, zumindest einem Element zur Schwingungsübertragung und, zwischen der Düsenplatte und dem Element zur Schwingungsübertragung, zumindest eine Schmelzezufuhröffnung aufweist.
23. Anlage gemäss zumindest einem der Ansprüche 20 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Element zur Schwingungsübertragung mit zumindest einem schwingungsgebenden Element verbunden ist.
24. Anlage gemäss Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Element zur Schwingungsübertragung mittels einer trennbaren Verbindung mit zumindest einem schwingungsgebenden Element verbunden ist.
25. Anlage gemäss zumindest einem der Ansprüche 22 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine schwingungsgebende Element relativ zum Düsensystem bewegbar gelagert ist.
26. Anlage gemäss Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine schwingungsgebende Element fest mit dem Element zur Schwingungsübertragung verbunden ist und mittels einer trennbaren Verbindung mit einer Energiequelle zur Schwingungserzeugung verbunden ist.
27. Anlage gemäss zumindest einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur Schwingungsübertragung eine bewegliche Membran umfasst.
28. Anlage gemäss zumindest einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Düsenpaket in einen Düsenbalken integriert ist.
29. Anlage gemäss zumindest einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte als bewegliche Membran ausgebildet ist.
30. Düsenpaket bestehend zumindest aus einem Düsentopf, einer Düsenplatte und zumindest einer Schmelzezufuhröffnung, dadurch gekennzeichnet, dass sich von der Düsenplatte beabstandet, zumindest ein Element zur Schwingungsübertragung befindet, und dass sich die zumindest eine Schmelzezufuhröffnung zwischen der Düsenplatte und dem Element zur Schwingungsübertragung befindet.
31. Düsensystem bestehend aus zumindest einem Düsenpaket gemäss Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Düsenpaket in einen Düsenbalken eingefügt ist und das Element zur Schwingungsübertragung des zumindest einen Düsenpaketes mit einem schwingungsgebenden Element verbunden ist.
32. Düsensystem gemäss zumindest einem der Ansprüche 29 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei Düsenpakete in einen Düsenbalken eingesetzt sind.
33. Düsensystem gemäss zumindest einem der Ansprüche 29 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Element zur Schwingungsübertragung mittels einer trennbaren Verbindung mit einem schwingungsgebenden Element verbunden ist.
34. Düsensystem gemäss zumindest einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungsgebende Element relativ zum Düsensystem bewegbar gelagert ist.
35. Düsensystem gemäss zumindest einem der Ansprüche 29 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungsgebende Element fest mit einem Element zur Schwingungsübertragung verbunden ist und mittels einer trennbaren Verbindung mit einer Energiequelle zur Schwingungserzeugung verbunden ist.
36. Düsensystem gemäss zumindest einem der Ansprüche 29 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur Schwingungsübertragung eine bewegliche Membran umfasst.
37. Düsensystem gemäss zumindest einem der Ansprüche 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte als bewegliche Membran ausgebildet ist.
38. Verfahren zur Herstellung von Polymerpartikeln, welche die folgenden Schritte aufweist:
> Herstellen einer Polymerschmelze in zumindest einem Reaktor,
> Fördern der Polymerschmelze durch zumindest eine Schmelzeleitung ausgehend von dem zumindest einem Reaktor zu zwei oder mehreren Tropfdüsen,
> Formen von Polymerpartikeln aus der Polymerschmelze durch gleichzeitiges Vertropfen durch zwei oder mehrere Tropfdüsen,
> Verfestigen der Polymerschmelze in zwei oder mehreren Tropftürmen, die den jeweiligen Tropfdüsen zugeordnet sind,
> Fördern der Polymerpartikel durch zwei oder mehrere Förderleitungen, die jeweils einem der Tropftürme zugeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerpartikel aus den zwei oder mehreren Förderleitungen zusammengeführt werden.
39. Verfahren gemäss Anspruch 37 dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Förderleitungen um Förderrohre oder Förderrinnen handelt.
40. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Polymerschmelze um eine Polykondensatschmelze handelt.
41. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengefassten Polykondensatpartikel einer weiteren Behandlung in der Festphase unterzogen werden, wie z.B. einer Kristallisation, einer Trocknung, einer Klassierung und/oder einer Polykondensation.
42. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Polymerschmelze aus dem zumindest einen Reaktor durch eine Schmelzeleitung gefördert und wieder in den Reaktor zurückgeführt wird, wobei ein Teil der Polymerschmelze über Abzweigungsleitungen zu zwei oder mehreren Tropfdüsen gefördert wird.
43. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den zwei oder mehreren Tropftürmen um zumindest drei Tropftürme handelt, bei den zwei oder mehreren Tropfdüsen um zumindest drei Tropfdüsen handelt und bei den zwei oder mehreren Förderleitungen um zumindest drei Förderleitungen handelt.
44. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerpartikel im Tropfturm mittels eines Kühlmediums abgekühlt werden.
45. Verfahren gemäss Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung zumindest teilweise mittels eines flüssigen Kühlmediums erfolgt, dass das Kühlmedium verdampft, der Kühlmediumdampf durch Leitungen aus den Tropftürmen ausgetragen wird und der Kühlmediumdampf zur Energieerzeugung oder Energierückgewinnung kondensiert wird.
46. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche zumindest einzelner Bereiche der Tropftürme erzeugt wird, wobei ein Flüssigkeitsfilm insbesondere auf einem konischen Auslaufteil der Tropftürme erzeugt wird.
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