WO2006100105A1 - Modulare vorrichtung zur kontinuierlichen entgasung und herstellung polymerer vorkondensate, mit reaktions technisch hohem verhältnis produktoberfläche zu volumen, bei schonender behandlung der reaktionsproduktmasse - Google Patents

Modulare vorrichtung zur kontinuierlichen entgasung und herstellung polymerer vorkondensate, mit reaktions technisch hohem verhältnis produktoberfläche zu volumen, bei schonender behandlung der reaktionsproduktmasse Download PDF

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reaction
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Stephan Biller
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Definitions

  • the invention relates to a reactor (modular apparatus) for the continuous degassing of reaction products of a carboxylic acid or dicarboxylic acids with a polyhydric alcohol, which can be used for the production of precondensates (or prepolymers) and in which a reaction-technically higher ratio of product surface to product volume is to be achieved, which is proportional to the generation of the intrinsic viscosity (IV) of the product of 0.2 - 0.35 dl / g, and which allows a thermally and mechanically gentle treatment of this reaction product mass, according to the features in the preamble of the main claim.
  • a reactor module for the continuous degassing of reaction products of a carboxylic acid or dicarboxylic acids with a polyhydric alcohol, which can be used for the production of precondensates (or prepolymers) and in which a reaction-technically higher ratio of product surface to product volume is to be achieved, which is proportional to the generation of the intrinsic viscosity (IV) of
  • DE 10155419 A1 discloses a "process for the continuous production of high molecular weight polyester and apparatus for carrying out the process.”
  • the reaction and the production of surfaces takes place by means of a falling film evaporator.
  • Horizontal reactors are equipped with a complex agitator for surface generation.
  • the mechanical loads on the shaft seals during operation result in leaks over time which can lead to an entry of atmospheric oxygen into the reaction space that is detrimental to the product.
  • the invention has for its object to provide a device with which a reaction-technically optimal ratio of product surface to product volume is achieved, which ensures a high degassing of the product. Furthermore, the process should be feasible without the use of an agitator, which means that the reactor can be operated maintenance-free.
  • the reactor should be modular so that the greatest possible standardization of the reactor can be achieved. The modular design and the simple design allow a production-technically efficient effort and a cost-effective design. Due to the modular design, the assembly can be carried out on site for large reactors whose transport dimensions exceed the given conditions. Likewise, an expansion of capacity to be achieved without reinstalling by the installed reactor is increased by using additional modules.
  • the device or the reactor consists of at least 3 basic modules (Ia, Ib and Ie, see sketch, Fig. 1). These basic modules are only represented once in the reactor and fulfill the function of the product entry (Ib), the product sump with product discharge (Ie) and the vapor collection and the vapor discharge (Ia). Based on the product volume, a high specific product surface is generated.
  • the expansion modules (Ic and Id) serve to generate additional surface.
  • the extension modules are used if a higher system throughput is to be achieved while maintaining the same reactor diameter. By installing the extension modules, the necessary reaction surface is generated.
  • the basic module (Ib) is followed by the expansion module (Ic).
  • the expansion module (Ic) is then followed by the expansion module (Id). If more expansion modules are required, there will always be an alternating sequence of expansion modules Ic and Ib until the necessary number of expansion modules has been reached.
  • the floors of the modules Ib, Ic and Id are formed in a defined arched shape. Emerging openings for the nozzles of the inlets, overflows and drains are designed and placed in such a way that fluidic dead spaces are avoided.
  • the overflow tube (6, 12, 13) on the floors of the modules Ib, Ic and Id are dimensioned so that the product after flowing over from the product surface into the overflow pipe on the inner wall forms a defined, fully formed film. As a result, more product surface is generated and improved by the vapor stream in the core space of the overflow pipe mass transfer.
  • the trays of the modules Ib, Ic and Id are designed in a smaller diameter d than the reactor shell with the diameter D. It arises in this way Peripheral edge area outside the bottom circumference, which serves as a flow channel for the vapor.
  • the edge areas are dimensioned so that a sufficiently high vapor velocity is achieved, which leads to a self-cleaning of the reactor with respect to product adherence to the reactor walls, or resulting adhesions is cleaned by entrainment.
  • the shelves of modules Ib, Ic, Id and the reactor shell with the outlet for the vapor outlet and product outlet are equipped with heaters, which, if necessary, can be regulated separately.
  • the heating contributes the required process energy.
  • the wall heating prevents product buildup in the event of an occurrence and, in combination with the high vapor velocity, purifies it.
  • the incoming fresh precursor (1) from the upstream reaction stage in the module Ib is pre-distributed by a distributor device (16) transversely to the direction of entry.
  • This distributor device (16) is equipped with heating depending on the type of product entering.
  • the distributor device (16) is used for the reliable sub-level feed and thus the start of the reaction in the module Ib and for preventing premature strong transgression of the precursor into the vapor space.
  • the exiting end product from the bottom module Ie is fluidly influenced by a displacement device (17) such that the finished product melt does not acquire a preferential core exit flow and thus there is still a sufficient mass transfer from the outer module diameter to the central exit point.
  • Outer jacket of the reactor is supplied. About this outer jacket of the heat transfer steam to the inside doppelmantelausmake floors (9) are supplied. The condensate which is formed during the heat transfer process will flow off in the case of the module 1b via the double jacket of the product inlet line (1), in the case of the modules Ic and Id this is done by a guided from the inside to the outside
  • Condensate return line (21) The heating of the displacer device (17) provided in the bottom Ie as well as the associated heating coil (19) takes place via the steam inlet lines (20). The heat transfer condensate flows through the connection to the
  • the reactor is modular. This allows a standardized and effective production. If required, it is also possible to increase the plant capacity of installed reactors by using the modules Ic and Id. This opens up economically highly efficient effects.
  • the reactor is characterized by a simple design and construction with minimized production costs.
  • the reactor is designed without stirrers. potential
  • Fig. 1 shows the reactor in the overall view.
  • the prepolycondensation reactor described by way of example is made from 5 individual modules Ia to Ie. Each module is heated by thermal oil both in the wall and in the bottom areas to the temperature required for the reaction. Homogeneous heating of the entire reactor prevents buildup of material that can occur at relatively cold spots.
  • the modules 1 are: 1. the product sump Ie, in which the surface and residence time is generated, with the product sequence 2, from which the product is discharged into the subsequent process stage,
  • the product inlet bottom (4) which adjoins below the vapor space Ia, the product enters the submirror or underfloor centrally via a heated product line (5) and distributed with the aid of the distributor device (16) on the product inlet bottom (4).
  • the product inlet bottom (4) is provided on a defined circumference with overflows (6) over which the product on the following floor (7) runs.
  • the overflows (6) are designed to efficiently direct the product and avoid dead spaces (non-flow areas).
  • this soil has a bottom discharge (8), which also directs the product to the subsequent soil (7).
  • the product inlet bottom (4) like all other trays, has a smaller diameter than the reactor casing (10).
  • the following two trays (7 and 11) are constructed in principle similar to the product inlet bottom (4). In contrast to the product entry bottom, however, these only have overflows (12 and 13) for the product on the next floor or in the reactor sump. These floors also have a low point discharge (14 and 15).
  • the product is also conducted on the following trays so that in each case from the outer areas to the centrally arranged overflow (12) in the bottom (7) and then back to the overflows (13) on the defined circle of the soil (11) (analog product ingress floor 4) is performed.
  • the vapors are also guided through the free edge area (9) into the vapor chamber in the following trays (7 and 11). Also in these soils, the area of the free edge area (9) is dimensioned so that the vapors have such a high velocity that no material can settle on the reactor shell (10) and any deposits are cleaned (entrained). This ensures the self-cleaning effect.
  • the product is withdrawn centrally via nozzle (2) and fed to the next production stage.
  • the product sump in the module Ie is designed with a heated displacer device (17) for optimized flow cross distribution, whose incoming and outgoing heat carrier lines serve to hold, but by means of which solidified (frozen) residual material in the product sump can be melted in the event of a malfunction.
  • the product sump in Ie is sized so that it can take in case of a standstill or a malfunction, the entire product volume located in the reactor without overflow into the module arranged above it.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine modulare Vorrichtung zur kontinuierlichen Entgasung von Reaktionsprodukten aus einer Carbonsäure oder Dicarbonsäuren mit einem mehrfunktionalen Alkohol, die zur Herstellung von Vorkondensaten (oder auch Prepolymeren) eingesetzt werden kann und in der durch die Konstruktion und Anordnung der modularen Böden ein reaktionstechnisch hohes Verhältnis von Produktoberfläche zu Produktvolumen erreicht wird, welches proportional zur Erzeugung der intrinsischen Viskosität (IV) der Reaktionsproduktmasse von 0,20 - 0,35 dl/g ist. Diese Vorrichtung ist standardisiert und modular gestaltet und besteht aus mindestens 3 Modulen, die einen niedrigen Temperaturgradienten zwischen Produktmasse und Wärmeträgermedium gewährleisten: 1. Produkteintritt 2. Produktaustritt mit Produktsumpf und Beheizung, 3. Brüdensammlung und Brüdenaustritt. Zur nachträglichen Erhöhung der Reaktorkapazität können flach ausgef ührte Erweiterungsmodule zur zusätzlichen Generierung von Produktoberf läche nachtgerüstet werden. Die Vorrichtung gewährleistet eine hohe spe zi fische Produktoberfläche zur Maximierung des Stoffaustausches von niedrig siedenden Bestandteilen aus dem Produkt bei gleichzeitigem Ausschluss von Anbackungen kondens ierter und verfestigender Bestandteile an der Reaktorhülle.

Description

Modulare Vorrichtung zur kontinuierlichen Entgasung und Herstellung polymerer Vorkondensate, mit reaktionstechnisch hohem Verhältnis Produktoberfläche su Volumen, bei schonender Behandlung der Reaktionsproduktmasse.
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen Reaktor (modulare Vorrichtung) , der zur kontinuierlichen Entgasung von Reaktionsprodukten aus einer Carbonsäure oder Dicarbonsäuren mit einem mehrfunktionalen Alkohol, die zur Herstellung von Vorkondensaten (oder auch Prepolymeren) eingesetzt werden kann und in dem ein reaktionstechnisch höheres Verhältnis von Produktoberfläche zu Produktvolumen erreicht werden soll, welches proportional ist zur Erzeugung der intrinsischen Viskosität (IV) des Produkts von 0,2 - 0,35 dl/g, und die eine thermisch- und mechanisch schonende Behandlung dieser Reaktionsproduktmasse erlaubt, nach den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Es sind Reaktoren in Gestaltung von Behältern mit Rührwerk bekannt. Diese weisen jedoch ein schlechtes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen des Produktes auf. Hierbei ist nur ein bedingter IV-Aufbau möglich. Außerdem ist bei diesem Reaktortyp ein hoher Energieeintrag erforderlich. Die Gestaltung der Beheizung ist in diesem Fall aufwendig. Durch das Rührwerk wird die zur Entgasung des Produktes erforderlich Oberfläche nur unzureichend erzeugt. Es ergibt sich keine Möglichkeit einer nachträglichen Erweiterung des Reaktionsraumes zur Erhöhung der Reaktorleistung und somit zur Steigerung der Anlagen- bzw. Produktionskapazität.
Der Einsatz von Sonderrührwerksbehältern erweist sich ebenfalls als ungünstig. Die zur Erzeugung der notwendigen Reaktionsoberfläche notwendige Produktführung ist fertigungstechnisch kompliziert und die daraus resultierende Sonderkonstruktion bedingt einen hohen Fertigungsaufwand. Das zur Erzeugung einer möglichst hohen Oberfläche zusätzlich eingesetzte Rührwerk weist die oben beschriebenen Nachteile auf. Auch bei diesen Reaktoren ist ein hoher Energieeintrag notwendig. Die Gestaltung der Beheizung erweist sich dabei als sehr aufwendig.
Aus DE 10155419 Al ist ein „Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von hochmolekularem Polyester sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens" bekannt. In dem beschriebenen Turmreaktor findet die Reaktion und die Erzeugung von Oberflächen mittels eines Fallfilmverdampfers statt.
Der Einsatz eines Fallfilmverdampfers gestaltet sich im Havariefall als schwierig, da die Rohre des Fallfilmverdampfers mit thermisch abgebautem Material blockiert werden können. Des weiteren handelt es sich bei dem Turmreaktor um eine komplizierte und damit wirtschaftlich aufwendige Konstruktion.
Aus US 005310955 A ist ein vertikales Reaktor System bekannt, in dem das Reaktionsgemisch von oben nach unten unterschiedliche zylindrische Abteilungen durchläuft und über Rührwerke eine Durchmischung erfolgt.
Die Abdichtung der einzelnen Abteilungen, die über die Rührwerkswelle verbunden sind, gestaltet sich als schwierig. Durch die Rührwerke selbst wird auf der einen Seite die Durchmischung des Reaktionsmaterials verbessert, die reaktive Oberfläche nur in sehr begrenztem Masse erhöht. Hier kommt auch ein ungünstiges Durchmesser zu Höhen Verhältnis der einzelnen Abteilungen zum Tragen.
Aus US 004289895 (DE 2504258) ist ein Verfahren zur Herstellung von Oligomere Alken Therephtalate bekannt. Beschrieben ist hier eine Vorrichtung, in der in mehreren zylindrischen übereinander angeordneten zum Teil gerührten Kammern die Reaktion abläuft. Darüber hinaus verfügt jede Kammer über eine gesonderte Beheizung. Im oberen Teil findet die Reaktion im Überdruck statt, während im unteren Teil Vakuum angelegt wird.
Auch bei dieser Vorrichtung handelt es sich um ein ungünstiges Durchmesser zu Höhen Verhältnis im Vakuumbereich, bei dem im Verhältnis zum Füllvolumen wenig reaktive Oberfläche erzeugt wird. Auch die Rührwerke sorgen lediglich für eine Durchmischung, nicht jedoch für die Erzeugung der erforderlichen reaktiven Oberfläche. Die individuelle Beheizung jeder Kammer macht die Vorrichtung sehr aufwendig.
Liegende Reaktoren sind mit einem aufwendigen Rührwerk zur Oberflächenerzeugung ausgestattet. Aus den im Betrieb an den Wellendurchführungen entstehen mechanische Belastungen für die Dichtung resultieren im Laufe der Zeit Undichtheiten welche zu einem für das Produkt schädlichen Eintrag von Luftsauerstoff in den Reaktionsraum führen kann.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der ein reaktionstechnisch optimal hohes Verhältnis von Produktoberfläche zu Produktvolumen erreicht wird, das eine hohe Entgasung des Produktes gewährleistet. Weiterhin soll der Prozess ohne Anwendung eines Rührwerkes durchführbar sein, was dazu führt, dass der Reaktor wartungsfrei betrieben werden kann. Der Reaktor soll modular aufgebaut sein, damit eine größt mögliche Standardisierung des Reaktors erzielt werden kann. Der modulare Aufbau und die simple Ausführung erlauben einen fertigungstechnisch effizienten Aufwand und ein kostengünstige Ausführung. Durch den modularen Aufbau kann bei großen Reaktoren, deren Transportmaße die Gegebenheiten übersteigen, die Montage vor Ort durchgeführt werden. Ebenso soll eine Erweiterung der Kapazität ohne Neuinstallation erreicht werden, indem der installierte Reaktor durch Einsatz weiterer Module vergrößert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 6 dargestellt (siehe dazu auch Skizze Fig. 1): 1. Die Vorrichtung bzw. der Reaktor besteht aus mindestens 3 Grundmodulen (Ia, Ib und Ie, siehe Skizze, Fig. 1) . Diese Grundmodule sind jeweils nur einmal im Reaktor vertreten und erfüllen die Funktion des Produkteintrags (Ib) , des Produktsumpfs mit Produktaustrag (Ie) und der BrüdenSammlung und des Brüdenaustrags (Ia) . Gemessen am Produktvolumen wird eine hohe spezifische Produktoberfläche generiert. Die Erweiterungsmodule (Ic und Id) dienen der zusätzlichen Generierung von Oberfläche. Die Erweiterungsmodule kommen zum Einsatz, wenn bei gleichbleibendem Reaktordurchmesser, ein höherer Anlagendurchsatz erreicht werden soll. Durch den Einbau der Erweiterungsmodule wird die hierzu notwendige Reaktionsoberfläche erzeugt. Im Aufbau des Reaktors folgt dem Grundmodul (Ib) das Erweiterungsmodul (Ic) . Dem Erweiterungsmodul (Ic) folgt dann das Erweiterungsmodul (Id) . Sind mehr Erweiterungsmodule notwendig, so findet immer eine wechselweise Abfolge der Erweiterungsmodule Ic und Ib statt, bis die notwendige Anzahl der Erweiterungsmodule erreicht ist.
2. Die Böden der Module Ib, Ic und Id sind in definiert gewölbter Form ausgebildet. Entstehende Durchbrüche für die Stutzen der Zuläufe, Überläufe und Abläufe sind so ausgeführt und platziert, dass strömungstechnische Toträume vermieden werden.
3. Die Überlaufröhre (6, 12, 13) auf den Böden der Module Ib, Ic und Id sind so dimensioniert, dass das Produkt nach dem Überströmen aus der Produktoberfläche in das Überlaufrohr an dessen Innenwand einen definierten, voll ausgebildeten Film bildet. Hierdurch wird weitere Produktoberfläche generiert und durch den Brüdenstrom im Kernraum der Überlaufrohr der Stoffübergang verbessert.
4. Die Böden der Module Ib, Ic und Id sind in einem geringeren Durchmesser d als die Reaktorhülle mit dem Durchmesser D ausgeführt. Es entsteht auf diese Weise ein peripherer Randbereich außerhalb des Bodenumfangs, der als Strömungskanal für den Brüden dient. Die Randbereiche sind so dimensioniert, dass eine genügend hohe Brüdengeschwindigkeit erzielt wird, die zu einer Selbstreinigung des Reaktors hinsichtlich Produktanhaftungen an den Reaktorwänden führt, bzw. entstandene Anhaftungen durch Mitreißen abreinigt.
5. Die Böden der Module Ib, Ic, Id und die Reaktorhülle mit dem Stutzen für den Brüdenaustritt und Produktaustritt sind mit Beheizungen ausgestattet, die, falls dies erforderlich ist, separat geregelt werden können. Die Beheizung trägt die erforderliche Prozessenergie ein. Durch die Wandbeheizung werden im Falle eines Auftretens Produktanhaftungen verhindert und in Kombination mit der hohen Brüdengeschwindigkeit abgereinigt.
6. Das eintretende frische Vorprodukt (1) aus der vorgeschalteten Reaktionsstufe in das Modul Ib wird durch eine Verteilervorrichtung (16) quer zur Eintrittsrichtung vorverteilt. Diese Verteilervorrichtung (16) ist je nach eintretendem Produkttyp mit Beheizung ausgestattet. Die Verteilervorrichtung (16) dient zur gesicherten unterspiegeligen Einspeisung und somit dem Reaktionsbeginn in dem Modul Ib und zur Verhinderung eines vorzeitig starken Übertretens des Vorproduktes in den Brüdenraum.
7. Das austretende Endprodukt aus dem Bodenmodul Ie wird durch eine Verdrängervorrichtung (17) strömungstechnisch dahingehend beeinflusst, dass die fertige Produktschmelze keine bevorzugte Kernaustrittsströmung erlangt und somit noch ein genügender Stoffqueraustausch vom äußeren Moduldurchmesser hin zum zentralen Austrittspunkt erfolgt.
8. Die Beheizung des Reaktors erfolgt über Wärmeträgerdampf, der über einen oder mehrere Dampfeintrittsstutzen (18) dem
Außenmantel des Reaktors zugeführt wird. Über diesen Außenmantel kann der Wärmeträgerdampf den innen liegenden doppelmantelausgeführten Böden (9) zugeführt werden. Das während des Wärmeübertragungsvorganges dabei entstehende Kondensat wird beim Modul Ib über den Doppelmantel der Produkteintrittsleitung (1) abfließen, bei den Modulen Ic und Id erfolgt dies durch eine von innen nach außen geführte
Kondensatrückflussleitung (21) . Die Beheizung der im Boden Ie vorgesehenen Verdrängervorrichtung (17) sowie die zugehörige Heizschlange (19) erfolgt über die Dampfeintrittsleitungen (20) . Das Wärmeträgerkondensat fließt über die Verbindung zum
Heizmantel des Bodens des Moduls Ie ab und tritt über eine oder mehrere Kondensatleitungsanschlüsse (22) aus dem Heizmantel aus.
Die Erfindung hat folgende Vorteile:
1. Der Reaktor ist modular aufgebaut. Dies gestattet eine standardisierte und effektive Fertigung. Ebenso ist bei Bedarf die Erhöhung der Anlagenkapazität bei installierten Reaktoren durch den Einsatz der Module Ic und Id möglich. Hierdurch eröffnen sich wirtschaftlich hoch effiziente Effekte.
2. Durch die konstruktive Gestaltung der Böden der Module Ib, Ic und Id und ihre Anordnung zueinander kann eine hohe Durchmischung des Produkts erzielt werden, die sich auch in einer hoch effizienten Generierung von Produktoberfläche gemessen am Produktvolumen darstellt. Die Entgasung des Produkts wird infolge des höheren Stoffaustauschs, bedingt durch die vergrößerte Stoffaustauschfläche, verbessert.
3. Der Reaktor zeichnet sich durch eine einfache Gestaltung und Konstruktion aus mit minimierten Fertigungskosten.
4. Ansatzflächen für Ablagerungen von Produkt bzw. Produktschmelze werden allseits durch die konstruktive Gestaltung und Beheizung der Flächen und Brüdendurchführungen verhindert. Ein
Selbstreinigungseffekt des Reaktors ist gewährleistet. 5. Der Reaktor ist ohne Rührorgane ausgeführt. Potentielle
Leckluftströmungen bzw. Eindringen von Luftsauerstoff an
Wellendurchführungen sind nicht gegeben. Somit ist eine potentielle Qualitätseinbuße durch oxidativ bedingte Produktschädigung ausgeschlossen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung sind die Einzelheiten dargestellt. Fig. 1 zeigt den Reaktor in der Gesamtansicht.
Entscheidend für die Kinetik des Polykondensationsprozesses ist die reaktive Oberfläche des Produkts gegenüber dem im Reaktor herrschenden Vakuum. Je größer die Produktoberfläche und je geringer die Schichthöhe ist, die mit Vakuum beaufschlagt wird, desto gezielter und schneller läuft die Reaktion ab. Aus diesem Grund ist das Bestreben, in den Prepolykondensations- und Polykondensations-Reaktoren eine größt mögliche effektive, sprich dem Vakuum ausgesetzte Oberfläche zu schaffen.
Der beispielhaft beschriebene Prepolykondensationsreaktor ist aus 5 einzelnen Modulen Ia bis Ie gefertigt. Jedes Modul wird mittels Thermalöl sowohl in den Wand- wie auch in den Bodenbereichen auf die für die Reaktion notwendige Temperatur geheizt. Durch eine homogene Beheizung des gesamten Reaktors werden Materialanhaftungen, wie sie an relativ kalten Stellen auftreten können, verhindert.
Bei den Modulen 1 handelt es sind im einzelnen um: 1. den Produktsumpf Ie, in dem Oberfläche und Verweilzeit generiert wird, mit dem Produktablauf 2, aus dem das Produkt in die nachfolgende Prozessstufe ausgetragen wird,
2. zwei Bodensektionen Ic und Id, in denen weitere Oberfläche generiert wird und von denen das Material jeweils nach unten überläuft,
3. einen Einlaufboden Ib, über den das Produkt aus der vorangegangenen Stufe in den Reaktor eintritt und 4. den Brüdenraum Ia.
Im Brüdenraum Ia werden die Brüden zusammengefasst . Die Brüden verlassen den Reaktor über die Brüdenleitung (3) . Das im Produktraum des Reaktors herrschende Vakuum wird von einer nachgeschalteten Vakuumanlage erzeugt. Der Produktraum des Reaktors steht mit dieser Vakuumanlage über die Brüdenleitung (3) in Verbindung. Durch die nachfolgend näher beschriebenen Randgängigkeit der Brüden, tritt ein Selbstreinigungseffekt des Reaktors ein.
In dem Produkteintrittsboden (4) , der sich unterhalb des Brüdenraums Ia anschließt, tritt das Produkt unterspiegelig bzw. unterflurig zentral über eine beheizte Produktleitung (5) ein und verteilt sich mit Hilfe der Verteilervorrichtung (16) auf dem Produkteintrittsboden (4) . Der Produkteintrittsboden (4) ist auf einem definierten Kreisumfang mit Überläufen (6) versehen, über die das Produkt auf den nachfolgenden Boden (7) läuft. Die Überläufe (6) sind so ausgeführt, dass das Produkt effizient geleitet wird und tote Räume (nicht-durchströmte Bereiche) vermieden werden. Neben den Überläufen (6) verfügt dieser Boden über eine Tiefpunktentleerung (8), die ebenfalls das Produkt auf den nachfolgenden Boden (7) leitet. Der Produkteintrittsboden (4) hat, wie alle anderen Böden, einen kleineren Durchmesser als die Reaktorhülle (10) . Daraus resultiert ein freier Randbereich (9) oberhalb des Produktspiegels. Durch diese freien Randbereiche (9) werden die Brüden geführt, um den Selbstreinigungseffekt des Reaktors zu erreichen. Die Fläche der freien Randbereiche (9) ist so bemessen, dass die Brüden eine Geschwindigkeit aufweisen, die ein Absetzen von Material auf der Reaktorhülle (10) vermeidet bzw. eventuelle Ablagerungen abreinigt (mitreißt) .
Die nachfolgenden zwei Böden (7 und 11) sind prinzipiell ähnlich dem Produkteintrittsboden (4) aufgebaut. Abweichend von dem Produkteintrittsboden verfügen diese jedoch nur über Überläufe (12 und 13) für das Produkt auf den nächsten Boden oder in den Reaktorsumpf. Diese Böden verfügen ebenfalls über eine Tiefpunktentleerung (14 und 15) . Ebenso wie im Produkteintrittsboden (4) wird auch auf den nachfolgenden Böden das Produkt so geleitet, dass jeweils von den Außenbereichen zum zentral angeordneten Überlauf (12) im Boden (7) und dann wieder zu den Überläufen (13) auf dem definierten Kreis des Bodens (11) (analog Produkteintrittsboden 4) geführt wird. Wie schon beim Produkteintrittsboden (4) werden auch bei den nachfolgenden Böden (7 und 11) die Brüden durch den freien Randbereich (9) in den Brüdenraum geführt. Auch bei diesen Böden ist die Fläche des freien Randbereiches (9) so bemessen, dass die Brüden eine so hohe Geschwindigkeit aufweisen, dass sich auf der Reaktorhülle (10) kein Material absetzen kann und eventuelle Ablagerungen abgereinigt (mitgerissen) werden. Damit wird auch hier der Selbstreinigungseffekt gewährleistet .
Aus dem Produktsumpf Ie wird das Produkt zentral über Stutzen (2) abgezogen und der nächsten Produktionsstufe zugeführt. Der Produktsumpf im Modul Ie ist mit einer beheizten Verdrängervorrichtung (17) zur optimierten Strömungsquerverteilung ausgeführt, dessen zu- und abgehende Wärmeträgerleitungen zur Halterung dienen, mittels derer aber auch im Falle einer Störung verfestigtes (eingefrorenes) Restmaterial im Produktsumpf aufgeschmolzen werden kann. Ferner ist der Produktsumpf in Ie so bemessen, dass er in Fällen eines Stillstandes oder einer Störung das gesamte im Reaktor befindliche Produktvolumen aufnehmen kann, ohne in das darüber angeordnete Modul überzulaufen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Modulare Vorrichtung zur kontinuierlichen Entgasung und
Herstellung polymerer Vorkondensate (Reaktionsprodukte aus einer Carbonsäure oder Dicarbonsäuren mit einem mehrfunktionalen Alkohol) und in der ein höheres reaktionstechnisches Verhältnis von Produktoberfläche zu
Produktvolumen erreicht werden soll, welches proportional ist zur Erzeugung der intrinsischen Viskosität (IV) des Produkts von 0,20 - 0,35 dl/g und ist, und dieser Prozess bei thermisch- und mechanisch schonender Behandlung der Reaktionsproduktmasse erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor mit dem Durchmesser D aus mindestens den Modulen des Typs Ia, Ib und Ie sowie optional einem oder mehreren Modulen des Typs Ic und / oder Id aufgebaut ist, die Anzahl der Erweiterungsmodule des Typs Ic und/ oder Id nach der erforderlichen Anlagenkapazität bestimmt ist, wobei das Erweiterungsmodul Ic mit einem zentralen Überlaufrohr 12 in zylindrischer oder konischer Form ausgeführt ist und das Erweiterungsmodul Id mit peripheren Überlaufrohren 13 versehen ist und in dieser Reihenfolge nacheinander angeordnet sind, der Boden 4 des Grundmoduls Ib mit einem unten angeordneten Einlaufstutzen 5 für das Produkt und in einem definierten Abstand mit mehreren peripheren Überlaufröhren 6 versehen ist, die Böden 4, 7 und 11 der Module Ib, Ic und Id in gewölbter Form so ausgebildet sind, dass keine strömungstechnischen Toträume für das fließende Produkt entstehen und sie mit Bodenentleerungen 8, 14 und 15 ausgestattet sind, die unkontrollierte Verweilzeiten des Produkts vermeiden und die Verweilzeitänderungen bei Kapazitätsänderungen minimieren, der Brüden (Prozessabdampf) sowohl durch die Randbereiche 9, wie auch durch die Überlaufröhre 6, 12 und 13 durch den Reaktor strömt und aus einem in der oberen Haube angeordneten Stutzen 3 entweicht und die Reaktorhülle 10, die Böden 4, 7 und 11 sowie die Stutzen 2 und 3 mit Beheizungen versehen sind, die, falls erforderlich, getrennt angesteuert werden können, und somit der Stoffaustausch auf der Produktfilmoberfläche erhöht wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Module vom Typ Ic und Id für geplante Kapazitätserhöhung nachträglich in den bestehenden Reaktor eingesetzt werden können.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Böden 4, 7 und 11 einen Durchmesser d aufweisen, der den Wert von 70% bis 99% des Durchmessers D der
Reaktorhülle 10 einnimmt, so dass ein peripherer
Randbereich 9 für die Brüdenströmung entlang der
- Reaktorhülle 10 entsteht, der seinerseits . so . bemessen ist, dass hohe Brüdengeschwindigkeiten entstehen, die einen Selbstreinigungseffekt des Reaktors gewährleisten.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufrohre 6, 12 und 13 so gestaltet und dimensioniert sind, dass das überlaufende Produkt einen Fallfilm an ihren inneren Oberflächen bildet und ihr zentraler Gasraum zum Stoffaustausch und als Strömungskanal für den Brüden wirkt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenentleerungen 8, 14 und 15 jeweils in definiertem
Querschnitt ausgelegt sind, so dass aus den Böden eine Produktmenge im Bereich von 0,1% bis 10% der Reaktorleistung durch die Bodenentleerungen fließt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Betrieb des Reaktors keine Rührorgane oder rührwerksähnliche Vorrichtungen benötigt werden, so dass eine potentielle Leckströmung von Luftsauerstoff an der Antriebswellendurchführung nicht existiert, somit eine potentielle Qualitätseinbuße durch oxidativ bedingte Produktschädigung ausgeschlossen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beheizung der innenliegenden Böden 4, 7 und 11 der
Module Ib, Ic und Id der erforderliche Wärmeträgerdampf
(Heizmedium) über den äußeren Gesamtheizmantel 10 des Reaktors eingebracht wird, somit die Anzahl der notwendigen Heizmediumsystemverrohrung minimal ist.
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