WO2009027386A1 - Method and devices for producing precondensed resin solutions - Google Patents

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WO2009027386A1
WO2009027386A1 PCT/EP2008/061125 EP2008061125W WO2009027386A1 WO 2009027386 A1 WO2009027386 A1 WO 2009027386A1 EP 2008061125 W EP2008061125 W EP 2008061125W WO 2009027386 A1 WO2009027386 A1 WO 2009027386A1
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reaction
residence time
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PCT/EP2008/061125
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Andreas Endesfelder
Katarina Rot
Christian FÜRST
Ingo Christian Nerger
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Borealis Agrolinz Melamine Gmbh
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    • B01J2219/00121Controlling the temperature by direct heating or cooling
    • B01J2219/00123Controlling the temperature by direct heating or cooling adding a temperature modifying medium to the reactants

Definitions

  • the present invention relates to a method according to claim 1 and a device according to claim 90, which can be used in particular for the production of precondensed resin solutions.
  • a rapid heating rate can be achieved and products can be produced with a narrow distribution of the degree of polymerization.
  • Pre-condensed resin solutions find versatility, especially in the woodworking industry, e.g. in the production of laminates or chipboard.
  • the polymerization is stopped so early that the resin is still soluble and thus can be further processed in dissolved form.
  • the resin is then condensed to complete the polymerization. The resin thus obtains its thermosetting properties.
  • the starting materials eg aminoplastics
  • Carbonyl compound and optionally catalyst is usually introduced into the boiler cold, then heated to reaction temperature and cooled again after completion of the reaction time.
  • the heat input occurs by means of heat transfer from heated surfaces (e.g., the vessel wall) to the fluid.
  • heated surfaces e.g., the vessel wall
  • the proportions of heat exchange surface and reactor volume that can be represented on an industrial scale limit the rate at which the reaction solution can be heated. If the heating times are to be reduced to the most economical possible, this leads to an inhomogeneous temperature distribution in the reactor. As a result, products having a broad distribution of the degree of polymerization are produced.
  • the object of the present invention is to provide processes and devices for the production of precondensed resin solutions with as narrow a distribution of the degree of polymerization as possible. This implies, on the one hand, compliance with the lowest possible hydraulic residence time distribution and, on the other hand, the drastic minimization of spatial temperature gradients in the reaction mixture. For this purpose, it is also necessary to bring the reactants after mixing as quickly as possible to the reaction temperature in order to process such material systems, in which one or more Reactants are available at low temperatures only to a certain extent for the reaction (eg by insufficient solubility at low temperature). In addition, this measure improves the space-time yield of the process.
  • the educts of the resin solution namely at least one aminoplast-forming agent and at least one carbonyl compound are subjected to direct heating in at least one heating stage.
  • a stage may comprise one or more apparatuses, each having one or more (sub) regions of different process conditions.
  • the areas may also be arranged in the same apparatus in a spatial and / or temporal sequence.
  • a component present in liquid form in the reaction mixture is advantageously mixed with the optionally preheated remaining components in a superheated state, preferably in vapor form.
  • other methods of direct heating can be used or combined, for example: irradiation of the reaction mixture (microwaves, infrared, gamma or particle radiation, etc.), inductive heating (optionally with the addition of an electrically conductive, particulate phase if necessary later separated), adding a chemically inert, overheated phase, which is separated later if necessary, etc.
  • the object is also achieved by a device according to claim 89.
  • the device comprises at least one fumigant for introducing a gas or a vapor for directly heating at least one liquid and / or a suspension and an agitator, wherein the agitator by substantially radially arranged blades or flow channels promoting with respect to the at least one liquid and / or Suspension is.
  • FIG. 1A shows an embodiment of an arrangement with a continuous sequence of process stages arranged in succession in space
  • FIG. 1B shows an embodiment of an arrangement with a discontinuous sequence of process stages arranged chronologically one after the other
  • Fig. 2 is a schematic representation of a first
  • Embodiment of a continuous process and embodiment of a continuous apparatus with a tubular reactor Embodiment of a continuous process and embodiment of a continuous apparatus with a tubular reactor
  • Fig. 3 is a schematic sectional view through a
  • FIG. 4 is a schematic sectional view through a
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a continuous method with static mixer and calorimetric measuring section
  • Fig. 6 embodiment of residence and Abkühlement in a continuous process.
  • FIG. 1A In connection with FIG. 1A, IB, embodiments of the method according to the invention are represented in the form of block diagrams.
  • Fig. IA describes a continuous process.
  • a resin solution e.g. an aminoplast generator, phenol or a phenol derivative and a carbonyl compound and a catalyst of at least one heating stage 1 fed.
  • a direct heating takes place in the at least one heating stage.
  • the product of the heating stage 1 is at least one residence time 2 fed.
  • the substances After heating, the product of the heating stage 1 is at least one residence time 2 fed.
  • the substances After the substances have spent a predeterminable time in the at least one residence time stage 2, the substances are fed to at least one cooling stage 3.
  • the process steps are continuously formed and spatially arranged so as to pass through one after the other.
  • FIG. 1B shows an alternative flow diagram with a discontinuous procedure, in which the process step of filling 5 of the at least one heating stage 1 with the educts is carried out.
  • the educts may correspond to those of the example illustrated in FIG. 1A.
  • At least one heating stage 1 here means that several heaters with direct heating can be carried out in one container.
  • the lingering i. the at least one dwell time level 2.
  • the dwell in one stage or in several staggered stages can be done.
  • stage in connection with a continuous method can mean a spatial arrangement of apparatuses for the realization of stages.
  • step means the temporal succession of certain operating states.
  • a continuous plant is shown as an exemplary embodiment for the production of precondensed resin solution.
  • Suitable starting materials for the resins are aminoplastics, e.g. Urea, at least one urea derivative, at least one dicyandiamide, at least one guanamine, melamine and / or at least one melamine derivative.
  • aminoplastics e.g. Urea, at least one urea derivative, at least one dicyandiamide, at least one guanamine, melamine and / or at least one melamine derivative.
  • phenol or phenol derivatives can be used as starting materials.
  • aminoplastics are considered.
  • the reactant for the aminoplast formers is at least one carbonyl compound, e.g. an aldehyde, especially formaldehyde.
  • the formaldehyde may be used, for example, in whole or in part as a formalin solution and / or as paraformaldehyde.
  • this embodiment is an embodiment of the method shown in principle in Fig. IA.
  • particulate melamine is fed via the metering device H1 to a first container M1 as an educt.
  • the melamine serves as Aminoplastsentner in the following processing.
  • a premix of the reaction components with a reduced water content compared to the required reaction mixture is prepared (stirred tank Ml).
  • a pre-tempering of the premix can be made via the heating jacket of the stirred tank Ml.
  • a pump Pl which preferably as
  • the premix is promoted in the heating stage Cl, which is designed here as a continuous stirred reactor.
  • the heating stage Cl is here under an operating pressure of 6 bar.
  • the content of the heating stage Cl is brought by direct heating to a temperature of about 137 0 C.
  • the direct heating takes place here by the introduction of steam via a control valve V2 in the heating stage Cl.
  • a temperature controller TCl via the valve V2 so much steam that a corresponding discharge temperature is reached.
  • This steam condenses in the heating stage Cl to liquid water and heats the mixture by the resulting heat of condensation on.
  • Control valve Vl added to adjust the required water content of the reaction mixture. This amount is controlled via a ratio controller FV3 so that the mass flow flowing out of the heating stage Cl is in the correct ratio to the incoming premix.
  • the premix is thereby diluted in the appropriate ratio with water, so that sets a solids content of about 57% in the produced resin solution.
  • the control loops described are parameterized in such a way that a largely steady state of equilibrium is established during operation.
  • control valve Vl can be controlled via a flow controller, which in turn receives a desired value for the flow rate of the valve Vl from the ratio controller FV3.
  • the flow measurement FIl can be expanded to the controller, which receives a setpoint for the flow in the pump Pl from the ratio controller FV3 and controls them accordingly.
  • the discharge temperature of the heating stage Cl is controlled by the amount of water added via Vl means the temperature controller TCl. As much steam is added via the valve V2 that results in a suitable running mass flow from the heating stage Cl in relation to the incoming premix. This ratio is controlled by the ratio regulator FV3, which controls valve V2.
  • a model-based control algorithm can also be used to control the dilution and the temperature in Cl.
  • the average hydraulic residence time of the reaction mixture in the heating stage Cl is 45 s. In this case, the melamine supplied in suspension passes completely or partially into solution.
  • the hydraulic residence time in the heating stage may also be shorter or longer. It is advantageous if the mean hydraulic residence time in the at least one heating stage is less than 60 minutes, preferably less than 20 minutes, more preferably less than 5 minutes, most preferably less than 1 minute.
  • the residence time should be distributed as uniformly as possible over all volume elements of the reaction mixture until the reaction is virtually stopped again by sufficient cooling.
  • the Residence time distribution is to be determined at least up to 4.5 times the spacetime and the standard deviation over the interval from 0 to 4.5 times the spacetime.
  • the centroid of the determined residence time distribution must correspond more exactly than +/- 2% with the corresponding space-time.
  • the hydraulic parameters in determining the residence time distribution must be in accordance with the actual operating conditions.
  • Space-time is understood to mean the quotient of liquid volume and volume flow.
  • the heating rate of the inlet temperature to the starting temperature, in particular in the last portions of the heating stage and / or in the entire heating stage is greater than 1 ° C per minute, in particular greater than 30 0 C per minute, more in particular greater than 150 0 C per minute, more preferably greater than 380 0 C per minute.
  • the temperature at the outlet of the heating stage is advantageously at least 90%, in particular at least 95%, very particularly at least 97% of the average reaction temperature in Celsius.
  • the temperature at the exit of the heat-up from 60 to 230 ° C, in particular between 70 and 200 0 C, more preferably between 80 and 180 0 C and most preferably between 110 and 150 0 C. is.
  • temperatures of from 120 to 140 ° C. are particularly advantageous.
  • a temperature between 135 and 140 0 C is particularly preferred.
  • MF resin a resin with melamine as the aminoplast former and formaldehyde as the carbonyl compound.
  • the F / M ratio denotes the mass ratio of the educts formaldehyde to melamine.
  • a residence time stage C2 is generally understood to mean a device in which the materials are held for a predetermined time, so that a reaction can take place. It is possible, but not mandatory, that a temperature control and / or temperature maintenance is provided.
  • the mean hydraulic residence time in the at least one residence time step C2 is less than 10 hours, preferably less than 2 hours, more preferably less than 45 minutes, most preferably less than 15 minutes.
  • residence times of from 6 to 12 minutes are particularly advantageous for MF resins having an F / M ratio of from 1.3 to 2.4.
  • a residence time between 6 and 9 minutes is particularly preferred in this embodiment.
  • the individual pipe sections which make up this residence time stage are accommodated in a steam-heated jacket in the manner of a shell-and-tube heat exchanger, but these pipe sections are essentially connected in series.
  • the reaction mixture is so tempered that the heat of reaction and the energy required for a possible redissolution of melamine still in suspension are compensated and the temperature of the reaction mixture, for example for the resin type shown as an embodiment in FIG. 7 remains at about 137 0 C.
  • the tube diameter of the residence time C2 is selected so that Reynolds numbers greater than 2300 and thus present turbulent flow conditions.
  • the volume of the residence time C2 is chosen so that the reaction mixture flows through this zone with a mean residence time of about 7 minutes and thereby converted to a resin solution having the desired degree of polymerization.
  • Degree of polymerization the water compatibility of the resin solution produced is determined manually at certain intervals by titration or determined continuously via an online measuring device.
  • the online measurement of the following material properties of the resin solution produced can also be used as a criterion for controlling the degree of polymerization: density, viscosity, conductivity, refractive index, dielectric constant and / or light scattering and diffraction.
  • the heat of reaction can also be evaluated calorimetrically as a measure of the progress of the reaction.
  • at least one adiabatic measuring section A1 is placed within or after the residence time step with a measuring point for its inlet temperature (TI 2) and outlet temperature (TI3) (see FIG. 5).
  • TI 2 inlet temperature
  • TI3 outlet temperature
  • the temperature difference can be determined very accurately and is a measure of the evolution of heat of the reaction in the measuring section.
  • the throughput should always remain so high that the critical Reynolds number in the tubular reactor is not undershot.
  • compliance with a limit temperature may be required to achieve certain resin qualities, which should not be exceeded during operation.
  • Rohrbündel Anlagenübager executed residence time C2 bridged individual pipe sections or such a bridging be repealed, so as to change the reaction volume.
  • the running out of the residence time C2 resin solution is passed into the condenser Wl, which is similar to the residence time C2 constructed as a tube bundle heat exchanger.
  • the cooler Wl is thus a cooling stage Wl for the reaction mixture.
  • the tube diameter is chosen so that the hot resin solution is cooled very rapidly under turbulent flow conditions to a temperature level below the reaction temperature.
  • the pipe diameter is preferably chosen to be larger, so that the increasing viscosity with decreasing temperature does not lead to an excessive pressure loss.
  • valve V3 which can be designed as a pressure-retaining valve (see FIG. 5), in particular as a pinch valve.
  • the pressure drop at this valve is adjusted so that the boiling pressure of the reaction mixture every point in the system is exceeded with sufficient certainty.
  • an operating pressure of 6 bar can be set in the heating stage C1.
  • the design of the valve V3 as a control valve (see Fig. 2), in particular as Schlauchquetschventil and control of this valve by a pressure regulator PICL.
  • the pressure regulator is designed so that it ensures at one or more measuring points, which have a high temperature level and / or a high vapor pressure of the reaction mixture, exceeding the boiling pressure. This makes it possible, in a particularly economical manner, to keep the operating pressure of the plant as low as possible and to make use of the relaxation of the reaction mixture to some extent in order to overcome the pressure loss of the cooling stage (s).
  • valve V3 can be followed by further cooling stages.
  • the direct heating is carried out in the heating stage Cl of the continuous process. Due to the achievable high heat input rates, this stage can be kept relatively small, so that it also reactor vessels with high backmixing (e.g., stirred tank) can be used without causing an excessive broadening of the hydraulic residence time distribution in the entire system. Furthermore, static mixers, as shown in the exemplary embodiment of FIG. 5, or jet pumps or jet mixers 84, as shown in the exemplary embodiment of FIG. 6, can also be used for the heating stage C1.
  • the heating stage C1, the residence time stage C2 and / or the cooling stage W1 can also be configured differently in terms of apparatus, as shown in FIG.
  • the stages can each Be distributed over more than one apparatus and be connected in series and / or parallel.
  • the reactants of the polymerization at storage temperature or preheated state are initiated.
  • Urea, melamine or their derivatives are preferably used for the preparation of condensation resins.
  • the combination of several Aminoplast sometimesner can be used. Phenol or phenol derivatives can also be used as starting materials.
  • the reactive component used is a carbonyl compound, preferably an aldehyde, in particular formaldehyde.
  • Other reactive components incorporated as modifiers in the network of the resulting condensation resin may also be added (eg, especially a monohydric alcohol, a polyhydric alcohol, a caprolactam, a polyol, in trimethylopropane, a sorbitol, glucose, sulfite, toluenesulfonic acid amide Carbamate, a salt of the maleic or fumaric acid monoamide and / or an aminoalcohol)
  • a variant of the method according to the invention provides for the addition of the catalyst only in a downstream stage, so that the heating stage is operated in this case essentially not for the reaction, but for heating and optionally for mixing the reaction components. Subsequently, the reaction mixture brought to the reaction temperature reaches one or more residence time steps.
  • the residence time stages are preferably designed as turbulent flows through tubular reactors.
  • internals e.g., perforated plates
  • tube reactors to be used under non-turbulent operating conditions.
  • the residence time stages are essentially connected in series. However, individual stages of this series may also include parallel connected regions 81 as shown in FIG.
  • a cooling stage 80 may include one or more areas 82 bridged by a bypass so that volume adjustment of the residence time stage may be made.
  • the dissolution process need not be completed within the heating stage. Rather, the dissolution process may also come to an end at the beginning of the residence time stages and optionally be limited by the solubility product of the substance in the solvent, so that redissolving of the substance is only possible in the further course of the reaction.
  • the first region 83 of the first residence time 80 is formed so that any not yet dissolved residues are operationally controllable by deposits of undissolved residues is prevented by means of vertical flow control or increased flow rate or such in their consequences by a particularly easy accessibility for cleaning or replacement measures can be made manageable.
  • An object of the method according to the invention is to achieve a dissolution of such substances as quickly as possible and in particular not to hinder them by slow heating processes.
  • the amounts of heat transferred in the residence time stages are generally comparatively low and merely serve to maintain the temperature or to adjust the temperature within the framework of a temperature profile variable in the course of the reaction. Therefore, in these residence time stages, heat transfer can take place through corresponding heat exchange surfaces (preferably through the tube wall) without causing harmful temperature gradients. If, in the context of a temperature profile required for the reaction or due to its heat of reaction, larger amounts of heat must be exchanged in one of the subsequent residence time stages, this can take place via an intermediate further stage for direct heating or an evaporator, so that the temperature gradients in the reaction medium can be kept low.
  • the reaction system formed from the described stages is so dimensioned in its volume that, after the average residence time required for the reaction has elapsed, the reaction solution exits from the last residence time stage. From there, it is sent to a cooling stage to stop the reaction. If further processing of the resin solution at an elevated temperature level is required (eg spray-drying), the cooling can be completely or partially dispensed with if the further processing takes place sufficiently quickly or immediately after the reaction and the residence time in the reaction system is correspondingly shortened if necessary, so that excessively advanced polymerization of the product is avoided.
  • the cooling stage has, as shown in FIG.
  • an evaporator preferably a flash evaporator
  • the flash evaporation is realized via an expansion valve 89 and a separator 87, which is preferably designed as a cyclone.
  • the resulting vapor is passed into the condenser 88 and condensed there.
  • the resulting in the separator resin solution is fed to the next region 85 of the cooling stage, which has a narrower dimensioned pipe cross-section.
  • Reaction temperature is cooled, the slower or at the larger spatial temperature gradient, the further cooling can take place without the spectrum of the degree of polymerization contained in the product appreciably increases in width.
  • the last region (s) 86 of the cooling stage are therefore dimensioned so that there is a lower flow velocity, which possibly makes turbulence no longer possible, but restricts the build-up of undesired pressure losses.
  • corresponding static mixing elements can be arranged in the cooling stage.
  • a further embodiment of the cooling stage provides for the addition of a cold medium (preferably of the solvent used in the reaction) in the first region of the cooling stage, or immediately after the evaporator.
  • the medium used for cooling can also be particulate in solid State of aggregation are added so that it melts in the resin solution and deprives her of heat in this way.
  • the resin solution After leaving the cooling stage, the resin solution can be further processed or stored or filled. It should be noted that most types of resin in solution only for a limited period of storage are stable and must be correspondingly early to further processing (for example, to solid resin or laminates) must be supplied.
  • the invention further provides a device with which the direct heating taking place in the heating stage of the continuous process described above can be carried out.
  • this device according to the invention can also be used for other reaction systems.
  • the device allows in the manner of a continuously operated Begasungsrlochers the merging and intensive mixing of the incoming liquid medium with a vaporous medium, which condenses, so that a heating of the liquid medium by the resulting condensation heat is the result.
  • the contents of the stirred tank is kept under a pressure which is above the boiling pressure at the operating temperature.
  • liquid media in the broader sense, in particular suspensions can also be treated in the agitator according to the invention.
  • a gassing stirrer is only one example of a gassing device which, for example, may also have a special nozzle system with which the reaction mixture can be mixed.
  • the agitator and the essential flow processes occurring therein are shown in FIG. This embodiment can be used, for example, as heating stage C1 in the embodiment according to FIG. 2.
  • the stirred tank 30 has curved bottoms and is cylindrical.
  • a hollow shaft 34 rotates, which is sealed with respect to the inlet nozzle with the sealing system 35.
  • This is preferably designed as a double-acting mechanical seal (details not shown in the drawing).
  • the inlet nozzle 32 is preferably mounted axially below the stirring vessel.
  • an effective as a gassing agitator stirrer is mounted, which consists of several elements:
  • the stirring element has, in the manner of a blade or disc stirrer, a horizontal, circular disk 40, the top and bottom of which are equipped with essentially radially extending blades 36.
  • a cover plate 37 is preferably attached, which has an inlet opening in its center.
  • the blades 36 may be disposed on only one side of the disk.
  • the disc contains on its top and bottom discharge openings 38, through which steam is introduced fine bubbles for heating in the funded by the stirrer reaction medium.
  • This steam is fed via the hollow shaft 34 in the disc.
  • a preferably adjustable distribution system which accomplishes the distribution of the steam outlet between the top and bottom or on the individual outlet opening.
  • the distribution system via a hollow screw (41) is realized with lateral holes. Due to the vertical positioning of this as an outlet opening functioning holes, the distribution between the top and bottom exiting steam amount can be varied.
  • an annular guide plate 30 At the level of the stirrer is optionally located on the inside of the container wall, an annular guide plate 30.
  • This baffle 30 deflects the conveyed on the bottom of the agitator fluid so that it remains largely below the agitator and is sucked from there back into the agitator.
  • the conveyed on the top of the agitator fluid is deflected so that it remains largely above the stirring member and is sucked in again by an optional guide tube 39 by the stirring member.
  • the residence time distribution of the overall system can be kept relatively narrow because the fully mixed zones of the heating stage are small in relation to the residence time and divided into two areas.
  • the inlet connection 32 for the inflowing premix is preferably through-stretched through the lower bottom and brought close to the stirring element.
  • the incoming premix can flow directly against the underside of the stirring element, so that no gas cushion can form there.
  • the conveying efficiency of the stirring member is maintained.
  • the supply of steam and premixing can also take place via corresponding inlet pipes, which introduce outside the agitator axis to the underside of the stirring body.
  • the agitator can optionally be equipped with baffles or baffles that prevent excessive rotational flow of the container contents.
  • the agitator may also be equipped with several, in particular similar, stirring bodies, which are arranged either on a common shaft or on several shafts.
  • the subject of the invention is also a discontinuous process and a corresponding device, e.g. for the preparation of resin solution described here can be used.
  • this device according to the invention can also be used for other reaction systems.
  • the reactor is designed so that it can be operated at pressures above the boiling pressure of the reaction mixture at the reaction temperature.
  • the reactants of the polymerization at storage temperature or in the preheated state are introduced into the reactor.
  • urea, melamine or their derivatives are preferably used as the amino resin former.
  • at least one urea derivative, at least one dicyandiamide or at least one guanamine, melamine can be used.
  • the combination of several Aminoplast brieflyner can be used.
  • the reactive component used is a carbonyl compound, preferably an aldehyde, in particular formaldehyde.
  • Other reactive components incorporated as modifiers in the network of the resulting condensation resin can also be added (e.g., alcohols).
  • the addition of customary additives, for example dyes, can already take place in this production step.
  • the addition of a solvent also takes place.
  • Most types of resin also require the addition of one or more catalysts, usually consisting of an acid or a base.
  • a variant of the method according to the invention provides for the addition of the catalyst in whole or in part only at a later stage of the process cycle.
  • the heating stage of the process cycle begins (see Fig. IB).
  • the direct heating is carried out within the reaction system. Due to the achievable high rates of heat input, this stage can be kept relatively short, so that advantageously results in an increased space-time yield of the process and reactants, which are present as a solid as quickly as possible or as far as possible and made available for the reaction.
  • the reaction usually starts during the heat-up stage, but mainly takes place subsequently within one or more residence time stages. However, a certain reaction progress is usually recorded during the subsequent cooling.
  • a heat exchange is either only for temperature maintenance or to compensate for heat losses or to set a temperature profile in the course of the reaction progress required.
  • the heat exchange during the residence time is low, then this can be carried out by means of heat exchange surfaces, which are heated or cooled accordingly.
  • a necessary heat input takes place with the already described means of direct heating and a dissipation of heat by evaporation. This is particularly advantageous when the heat of reaction in the synthesis of the desired type of resin is significant.
  • the described evaporation steps for heat removal by lowering the operating pressure in the reactor, so that the reaction mixture begins to boil.
  • a solvent having a high vapor pressure is selected, so that substantially pure solvent evaporates here.
  • the vapors are discharged from the reactor and condensed in a condenser. If the steam consists of only slightly contaminated water, it can also be released directly to the atmosphere.
  • an agitator which rotates just below the self-adjusting liquid level of the reaction mixture.
  • the stirring element used is preferably a paddle stirrer sucking from below.
  • the agitator may be equipped with a guide tube.
  • the agitator can optionally be equipped with baffles or baffles that prevent excessive rotational flow of the container contents.
  • the agitator may also be equipped with a plurality of, in particular similar, stirring bodies, which are arranged either on a common shaft or on several shafts.
  • the external preheating has the advantage that the time required for the temperature does not need to be taken into account in the cycle time of the actual reactor.
  • the preheating can be slower and with the use of waste heat, which comes for example from the product cooler or condenser, take place.
  • Preheating can take place below the boiling point or below the temperature at which a reaction already begins to a considerable extent.
  • an advantageous temperature within the range of 40 to 90 ° C. results.
  • the further heating of the reaction mixture advantageously takes place rapidly, so that the melamine used as aminoplast is dissolved as quickly as possible with the onset of reaction.
  • the heat-up stage of the production cycle with a gas distribution stirrer, water vapor is introduced into the reaction mixture which is brought to, for example, 137 0 C and the desired solids content.
  • An optimally arranged for the described heating stirrer 55 is placed in the lower part of the stirred reactor, it is driven by a hollow shaft and supplied with steam, which flows through appropriate outlet holes fine bubbles into the reaction mixture.
  • a guide tube 54 arranged above the stirring body ensures during the heating stage that the circulation through the stirring body 55 extends to the entire liquid reactor contents.
  • temperature losses can be compensated via an optional heating jacket 61.
  • the described cooling process comes to a halt at temperatures around 100 °. This is sufficient to slow down the reaction considerably. After the subsequent emptying stage, which lasts about 5 minutes, however, a further cooling of the resin produced must take place, provided that this can not be further processed immediately.
  • the finished resin solution is passed through the outlet nozzle 62 in a cooling container by preferably pre-cooled resin solution is already produced, so that there is a further rapid cooling of the same when mixing the fresh, hot resin solution.
  • the cooling tank is equipped with appropriate heat exchange surfaces (eg pipe coils) to dissipate the accumulated heat can.
  • the cooled resin solution is removed at temperatures between 30 and 80 ° C from the cooling tank for further processing or storage.
  • a simplified embodiment of the agitator shown in FIG. 4 can either dispense with the degassing stirrer and the possibility of precooling or else abandon the particularly favorable positioning of the gassing stirrer arranged at the bottom.
  • the above-arranged stirrer under respective respective pressure conditions for both degassing and for gassing is effective when the drive shaft is designed as a hollow shaft with steam supply and appropriate outlet openings for the steam are preferably provided in the outer Rlickève Society Symposium.
  • Particularly advantageous in this case is the design of the stirring body with alternately upward and downward flow channels and attachment of the steam outlet openings in the region of the downwardly directed flow channels.

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Abstract

The invention relates to a method for producing precondensed resin solutions, wherein a) the starting materials of the resin solution are made of at least one aminoplast former and at least one carbonyl compound and b) in at least one heating step (C1), the starting materials are directly heated. The invention also relates to a device that is suitable, in particular, for carrying out said method.

Description

Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung vorkondensierter HarzlösungenProcesses and apparatus for preparing pre-condensed resin solutions
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 90, die insbesondere zur Herstellung von vorkondensierten Harzlösungen verwendet werden können. Dabei kann mittels Direktbeheizung eine schnelle Aufheizrate erreicht werden und Produkte mit enger Verteilung des Polymerisationsgrades hergestellt werden.The present invention relates to a method according to claim 1 and a device according to claim 90, which can be used in particular for the production of precondensed resin solutions. In this case, by means of direct heating, a rapid heating rate can be achieved and products can be produced with a narrow distribution of the degree of polymerization.
Vorkondensierte Harzlösungen finden vielseitige Anwendung, vor allem in der holzverarbeitenden Industrie, z.B. bei der Herstellung von Laminaten oder Spanplatten. Bei ihrer Herstellung wird die Polymerisationsreaktion so frühzeitig gestoppt, dass das Harz noch löslich ist und somit in gelöster Form weiterverarbeitet werden kann. Während der Weiterverarbeitung wird das Harz dann fertig kondensiert, die Polymerisation also abgeschlossen. Das Harz erhält dadurch seine duroplastischen Eigenschaften.Pre-condensed resin solutions find versatility, especially in the woodworking industry, e.g. in the production of laminates or chipboard. In their preparation, the polymerization is stopped so early that the resin is still soluble and thus can be further processed in dissolved form. During further processing, the resin is then condensed to complete the polymerization. The resin thus obtains its thermosetting properties.
Da Polymerisationsreaktionen in Form einer stufenweisen Kondensationsreaktion ablaufen, führt das Stoppen dieser Reaktion vor ihrem Abschluss unvermeidbar zu einem Gemisch von Stoffen unterschiedlichen Polymerisationsgrades in der Harzlösung. Es liegt also ein Spektrum von niedrig kondensierten Stoffen (z.B. Edukte und Monomere) und stärker kondensierten Polymeren vor. Für viele Anwendungen ist es jedoch erwünscht, die Breite dieses Spektrums so eng wie möglich zu halten.Since polymerization reactions proceed in the form of a stepwise condensation reaction, stopping this reaction before its completion inevitably results in a mixture of materials of different degrees of polymerization in the resin solution. Thus, there is a spectrum of low condensed materials (e.g., starting materials and monomers) and more condensed polymers. For many applications, however, it is desirable to keep the breadth of this spectrum as close as possible.
Es ist bekannt, vorkondensierte Harzlösungen in großen, beheizbaren Rührkesseln chargenweise (also im Batch-Verfahren) zu produzieren. Dazu werden die Edukte (z.B. Aminoplastbildner,It is known to produce pre-condensed resin solutions in large, heatable stirred tanks in batches (ie in the batch process). For this purpose, the starting materials (eg aminoplastics,
Carbonylverbindung und ggf. Katalysator) normalerweise kalt in den Kessel eingebracht, anschließend auf Reaktionstemperatur erhitzt und nach Abschluss der Reaktionsdauer wieder abgekühlt. Die Wärmeeinbringung erfolgt dabei mittels Wärmeübergang von beheizten Oberflächen (z.B. der Kesselwand) auf das Fluid. Die im technischen Maßstab darstellbaren Verhältnisse von Wärmeaustauschfläche und Reaktorvolumen begrenzen die Geschwindigkeit, mit der die Reaktionslösung aufgeheizt werden kann. Sollen die Aufheizzeiten auf ein möglichst wirtschaftliches Maß verkürzt werden, so führt dies zu einer inhomogenen Temperaturverteilung im Reaktor. Infolge dessen werden Produkte mit einer breiten Verteilung des Polymerisationsgrades erzeugt.Carbonyl compound and optionally catalyst) is usually introduced into the boiler cold, then heated to reaction temperature and cooled again after completion of the reaction time. The heat input occurs by means of heat transfer from heated surfaces (e.g., the vessel wall) to the fluid. The proportions of heat exchange surface and reactor volume that can be represented on an industrial scale limit the rate at which the reaction solution can be heated. If the heating times are to be reduced to the most economical possible, this leads to an inhomogeneous temperature distribution in the reactor. As a result, products having a broad distribution of the degree of polymerization are produced.
Liegen eines oder mehrerer Edukte bei Reaktionsbeginn nicht in Lösung, sondern als suspendierte Feststoffe vor, wird dieser Nachteil noch verstärkt: Durch die langsame Aufheizung geht zunächst nur ein Teil des Feststoffs in Lösung über und steht somit bereits für die Reaktion zur Verfügung, während der andere Teil des Feststoffs erst später nachgelöst wird und reagieren kann. Dadurch verbreitert sich das Spektrum des Polymerisationsgrades in der resultierenden Harzlösung. Ein weiterer Nachteil der niedrigen Aufheizrate herkömmlicher Verfahren liegt darin, dass der Zeitbedarf für die Aufheizphase sich mindernd auf die Raum-Zeit-Ausbeute und damit auf die Produktionsleistung entsprechender Anlagen auswirkt .If one or more starting materials are not in solution at the beginning of the reaction, but rather as suspended solids, this disadvantage is even more pronounced: due to the slow heating up, only part of the solid initially passes into solution and is therefore already available for the reaction while the other one is available Part of the solid is redissolved later and can react. This broadens the spectrum of the degree of polymerization in the resulting resin solution. Another disadvantage of the low heating rate of conventional methods is that the time required for the heating phase has a reducing effect on the space-time yield and thus on the production capacity of corresponding installations.
Diese Nachteile können teilweise durch eine kontinuierliche Betriebsweise aufgefangen werden: Die in der Aufheizstufe eines solchen Reaktionssystems befindliche beheizte Oberfläche wird zeitlich durchgehend und somit effektiver zum Beheizen verwendet. Daher können günstigere Verhältnisse von Oberfläche zu Volumen und eine Steigerung der Aufheizrate in gewissen Grenzen erreicht werden. In kontinuierlichen Verfahren kann sogar eine sehr schnelle Temperaturerhöhung erreicht werden: Leitet man die kalten oder vortemperierten Edukte kontinuierlich in einen volldurchmischten und auf Reaktionstemperatur befindlichen Rührkessel, so findet eine nahezu sprungartige Temperaturerhöhung statt. Je größer dieser Temperatursprung ist, umso länger muss jedoch die mittlere Verweilzeit in dieser volldurchmischten Zone sein. Die dadurch bedingte Verbreiterung der Verweilzeitverteilung im Reaktionssystem resultiert allerdings in einer breiten Verteilung vorherrschender Polymerisationsgrade in der entstehenden Harzlösung.These disadvantages can be partially absorbed by a continuous mode of operation: The heated surface located in the heating stage of such a reaction system is used throughout the time and thus more effectively for heating. Therefore, more favorable surface area to volume ratios and an increase in the heating rate can be achieved within certain limits. In continuous processes, even a very rapid increase in temperature can be achieved: If the cold or preheated educts are passed continuously into a thoroughly mixed stirred tank at the reaction temperature, an almost sudden increase in temperature takes place. However, the larger this temperature jump, the longer the average residence time in this fully mixed zone must be. The resulting broadening of the residence time distribution in the reaction system, however, results in a broad distribution of prevailing degrees of polymerization in the resulting resin solution.
Der mit dem Wärmeeintrag durch beheizte Oberflächen verbundene Nachteil einer inhomogenen Temperaturverteilung in der Aufheizstufe der Anlage lässt sich bei bisherigen Verfahren auch mittels kontinuierlicher Betriebsweise nicht vermeiden.The disadvantage associated with the heat input through heated surfaces of an inhomogeneous temperature distribution in the heating stage of the system can not be avoided in previous methods, even by means of continuous operation.
Kontinuierliche Verfahren sind z.B. in der Patentschrift DE- 1595035 und Auslegeschrift DE-1720306 beschrieben.Continuous methods are e.g. in the patent DE-1595035 and patent application DE-1720306.
Es ist z.B. aus den US-Patentschriften US-4413113, US 2927097 oder der Patentschrift DE-2161052 bekannt, Kondensationsreaktionen in Rohrreaktoren durchzuführen.It is e.g. from US Pat. Nos. 4,131,113, 2,927,097 or DE-2161052, to carry out condensation reactions in tubular reactors.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung von vorkondensierten Harzlösungen mit möglichst enger Verteilung des Polymerisationsgrades. Dies impliziert einerseits die Einhaltung einer möglichst engen hydraulischen Verweilzeitverteilung und andererseits die drastische Minimierung von räumlichen Temperaturgradienten im Reaktionsgemisch. Dazu ist es außerdem erforderlich, die Reaktionspartner nach ihrer Mischung möglichst rasch auf Reaktionstemperatur zu bringen, um auch solche Stoffsysteme verarbeiten zu können, bei denen ein oder mehre Reaktionspartner bei niedrigen Temperaturen nur zu einem gewissen Anteil für die Reaktion verfügbar sind (z.B. durch unzureichende Löslichkeit bei niedriger Temperatur) . Außerdem verbessert diese Maßnahme die Raum-Zeit-Ausbeute des Prozesses .The object of the present invention is to provide processes and devices for the production of precondensed resin solutions with as narrow a distribution of the degree of polymerization as possible. This implies, on the one hand, compliance with the lowest possible hydraulic residence time distribution and, on the other hand, the drastic minimization of spatial temperature gradients in the reaction mixture. For this purpose, it is also necessary to bring the reactants after mixing as quickly as possible to the reaction temperature in order to process such material systems, in which one or more Reactants are available at low temperatures only to a certain extent for the reaction (eg by insufficient solubility at low temperature). In addition, this measure improves the space-time yield of the process.
Es hat sich überraschend gezeigt, dass die für diese Aufgabe erforderlichen, hohen Wärmeeintragsraten unter Minimierung von räumlichen Temperaturgradienten und mit nur geringer Verbreiterung der hydraulischen Verweilzeitverteilung möglich sind, wenn der Wärmeeintrag nicht wie bei den bisher bekannten Verfahren über beheizte Oberflächen, sondern über Direktbeheizung der Reaktionsmischung erfolgt.It has surprisingly been found that the required for this task, high heat input rates while minimizing spatial temperature gradients and only small broadening of the hydraulic residence time distribution are possible if the heat input not as in the previously known methods on heated surfaces, but via direct heating of the reaction mixture he follows.
Dazu werden die Edukte der Harzlösung, nämlich mindestens ein Aminoplastbildner und mindestens eine Carbonylverbindung in mindestens einer Aufheizstufe einer Direktbeheizung unterzogen. Eine Stufe kann einen Apparat oder mehrere, Apparate aufweisen, mit jeweils einem oder mehreren (Teil-) Bereichen unterschiedlicher Prozessbedingungen. Die Bereiche können auch im gleichen Apparat in einer räumlichen und / oder zeitlichen Abfolge angeordnet sein.For this purpose, the educts of the resin solution, namely at least one aminoplast-forming agent and at least one carbonyl compound are subjected to direct heating in at least one heating stage. A stage may comprise one or more apparatuses, each having one or more (sub) regions of different process conditions. The areas may also be arranged in the same apparatus in a spatial and / or temporal sequence.
Vorteilhaft wird dazu eine in der Reaktionsmischung flüssig vorliegende Komponente (insbesondere ein Lösemittel) den ggf. vorgewärmten übrigen Komponenten in überhitztem Zustand, vorzugsweise dampfförmig, zugemischt. Es können jedoch auch andere Methoden der Direktbeheizung zum Einsatz kommen bzw. kombiniert werden, zum Beispiel: Bestrahlung der Reaktionsmischung (Mikrowellen, Infrarot, Gamma- oder Teilchenstrahlung etc.), induktive Heizung (ggf. unter Zusatz einer elektrisch leitfähigen, partikulären Phase, welche nötigenfalls später abgetrennt wird) , Zugabe einer chemisch inerten, überhitzten Phase, welche nötigenfalls später abgetrennt wird usw. ie Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 89 gelöst. Die Vorrichtung weist mindestens ein Begasungsmittel zur Einleitung eines Gases oder eines Dampfes zur Direktbeheizung mindestens einer Flüssigkeit und / oder einer Suspension auf und ein Rührwerk, wobei das Rührwerk durch im Wesentlichen radial angeordnete Schaufeln oder Strömungskanäle förderwirksam in Bezug auf die mindestens eine Flüssigkeit und / oder Suspension ist.For this purpose, a component present in liquid form in the reaction mixture (in particular a solvent) is advantageously mixed with the optionally preheated remaining components in a superheated state, preferably in vapor form. However, other methods of direct heating can be used or combined, for example: irradiation of the reaction mixture (microwaves, infrared, gamma or particle radiation, etc.), inductive heating (optionally with the addition of an electrically conductive, particulate phase if necessary later separated), adding a chemically inert, overheated phase, which is separated later if necessary, etc. The object is also achieved by a device according to claim 89. The device comprises at least one fumigant for introducing a gas or a vapor for directly heating at least one liquid and / or a suspension and an agitator, wherein the agitator by substantially radially arranged blades or flow channels promoting with respect to the at least one liquid and / or Suspension is.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstände der Unteransprüche .Further advantageous embodiments are subject of the dependent claims.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the figures of the drawings of several embodiments. Show it:
Fig. IA Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit kontinuierlicher und räumlich nacheinander angeordneter Abfolge der Verfahrensstufen;FIG. 1A shows an embodiment of an arrangement with a continuous sequence of process stages arranged in succession in space; FIG.
Fig. IB Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit diskontinuierlicher und zeitlich nacheinander angeordneter Abfolge der Verfahrensstufen;FIG. 1B shows an embodiment of an arrangement with a discontinuous sequence of process stages arranged chronologically one after the other; FIG.
Fig. 2 schematische Darstellung eines erstenFig. 2 is a schematic representation of a first
Ausführungsbeispiels für ein kontinuierliches Verfahren und eines Ausführungsbeispiels für eine kontinuierliche Vorrichtung mit einem Rohrreaktor;Embodiment of a continuous process and embodiment of a continuous apparatus with a tubular reactor;
Fig. 3 schematische Schnittdarstellung durch eineFig. 3 is a schematic sectional view through a
Ausführungsform einer kontinuierlichen Vorrichtung; Fig. 4 schematische Schnittdarstellung durch eineEmbodiment of a continuous device; Fig. 4 is a schematic sectional view through a
Ausführungsform einer diskontinuierlichen Vorrichtung;Embodiment of a discontinuous device;
Fig. 5 Ausführungsbeispiel für ein kontinuierliches Verfahren mit statischem Mischer und kalorimetrischer Messstrecke;5 shows an exemplary embodiment of a continuous method with static mixer and calorimetric measuring section;
Fig. 6 Ausführungsbeispiel für Verweilzeit- und Abkühlstufe im kontinuierlichen Prozess.Fig. 6 embodiment of residence and Abkühlstufe in a continuous process.
Fig. 7 Speziell für ein F:M-Verhältnis von 1,3 möglicheFig. 7 Especially for a F: M ratio of 1.3 possible
Betriebsparameter für ein Ausführungsbeispiel des kontinuierlichen Prozesses.Operating parameters for an embodiment of the continuous process.
In Zusammenhang mit Fig. IA, IB werden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form von Blockdiagrammen dargestellt. Fig. IA beschreibt dabei ein kontinuierliches Verfahren .In connection with FIG. 1A, IB, embodiments of the method according to the invention are represented in the form of block diagrams. Fig. IA describes a continuous process.
Dabei werden in Fig. IA die Edukte einer Harzlösung, z.B. ein Aminoplastbildner, Phenol oder ein Phenolderivat sowie eine Carbonylverbindung und ein Katalysator mindestens einer Aufheizstufe 1 zugeführt. Wie später noch beschrieben wird, erfolgt in der mindestens einen Aufheizstufe eine Direktbeheizung.In this case, in Fig. IA, the starting materials of a resin solution, e.g. an aminoplast generator, phenol or a phenol derivative and a carbonyl compound and a catalyst of at least one heating stage 1 fed. As will be described later, a direct heating takes place in the at least one heating stage.
Nach dem Aufheizen wird das Produkt der Aufheizstufe 1 mindestens einer Verweilzeitstufe 2 zugeführt. Nachdem die Stoffe eine vorbestimmbare Zeit in der mindestens einen Verweilzeitstufe 2 verbracht haben, werden die Stoffe mindestens einer Abkühlstufe 3 zugeführt. In Fig. IA sind die Verfahrensstufen kontinuierlich ausgebildet und räumlich so angeordnet, dass sie nacheinander durchlaufen werden.After heating, the product of the heating stage 1 is at least one residence time 2 fed. After the substances have spent a predeterminable time in the at least one residence time stage 2, the substances are fed to at least one cooling stage 3. In Fig. IA, the process steps are continuously formed and spatially arranged so as to pass through one after the other.
In Fig. IB ist ein alternatives Fließschema mit einer diskontinuierlichen Fahrweise dargestellt, bei dem der Verfahrensschritt des Befüllens 5 der mindestens eine Aufheizstufe 1 mit den Edukten ausgeführt wird. Die Edukte können dabei denen des in Fig. IA dargestellten Beispiels entsprechen .FIG. 1B shows an alternative flow diagram with a discontinuous procedure, in which the process step of filling 5 of the at least one heating stage 1 with the educts is carried out. The educts may correspond to those of the example illustrated in FIG. 1A.
Mindestens eine Aufheizstufe 1 bedeutet hier, dass in einem Behälter mehrere Beheizungen mit einer Direktbeheizung durchführbar sind.At least one heating stage 1 here means that several heaters with direct heating can be carried out in one container.
Anschließend erfolgt im selben Behälter oder in denselben Behältern das Verweilen, d.h. die mindestens eine Verweilzeitstufe 2. Auch hier kann das Verweilen in einer Stufe oder in mehreren zeitlich gestaffelten Stufen erfolgen.Subsequently, in the same container or in the same containers, the lingering, i. the at least one dwell time level 2. Again, the dwell in one stage or in several staggered stages can be done.
Schließlich erfolgt mindestens eine Abkühlstufe 3 mit einer anschließenden Entleerung und einer darauf folgenden Befüllung.Finally, there is at least one cooling stage 3 with a subsequent emptying and a subsequent filling.
Aus den Fig. IA und IB wird deutlich, dass der Begriff Stufe in Zusammenhang mit einem kontinuierlichen Verfahren (Fig. IA) eine räumliche Anordnung von Apparaten zur Realisierung von Stufen bedeuten kann. Im diskontinuierlichen Fall (Fig. IB) bedeutet Stufe die zeitliche Aufeinanderfolge von bestimmten Betriebszuständen . In Zusammenhang mit Fig. 2 wird eine kontinuierliche Anlage als Ausführungsbeispiel zur Herstellung von vorkondensierter Harzlösung dargestellt.It is clear from FIGS. 1A and 1B that the term stage in connection with a continuous method (FIG. 1A) can mean a spatial arrangement of apparatuses for the realization of stages. In the discontinuous case (FIG. IB), step means the temporal succession of certain operating states. In connection with FIG. 2, a continuous plant is shown as an exemplary embodiment for the production of precondensed resin solution.
Als Beispiel wird hier die Herstellung eines Formaldehyd- Melaminharzes beschrieben, wobei auch andere Harze, in einer analogen Anlage und mit einem analogen Verfahren herstellbar sind.As an example, the preparation of a formaldehyde melamine resin is described here, wherein other resins, in an analog system and with an analogous method can be produced.
Als Edukte für die Harze dienen Aminoplastbildner, wie z.B. Harnstoff, mindestens ein Harnstoff-Derivat, mindestens ein Dicyandiamid, mindestens ein Guanamin, Melamin und / oder mindestens ein Melamin-Derivat . Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass Phenol oder Phenolderivate als Edukte verwendet werden können. Im Folgenden werden jedoch Aminoplastbildner betrachtet .Suitable starting materials for the resins are aminoplastics, e.g. Urea, at least one urea derivative, at least one dicyandiamide, at least one guanamine, melamine and / or at least one melamine derivative. In principle, however, it is also possible that phenol or phenol derivatives can be used as starting materials. In the following, however, aminoplastics are considered.
Als Reaktionspartner für die Aminoplastbildner dient mindestens eine Carbonylverbindung, wie z.B. ein Aldehyd, insbesondere Formaldehyd ist. Dabei kann das Formaldehyd z.B, ganz oder teilweise als Formalin-Lösung und / oder als Paraformaldehyd eingesetzt werden.The reactant for the aminoplast formers is at least one carbonyl compound, e.g. an aldehyde, especially formaldehyde. The formaldehyde may be used, for example, in whole or in part as a formalin solution and / or as paraformaldehyde.
Das Verfahren wird in einer Anlage durchgeführt, die aus mehreren, im Wesentlichen seriell verschalteten Stufen besteht, welche von der Reaktionsmischung fortlaufend durchströmt werden. Insofern ist diese Ausführungsform eine Ausgestaltung des prinzipiell in Fig. IA dargestellten Verfahrens .The process is carried out in a plant which consists of several, substantially serially connected stages, which are flowed through by the reaction mixture continuously. In this respect, this embodiment is an embodiment of the method shown in principle in Fig. IA.
In alternativen Ausführungsformen ist es auch möglich, einzelne Stufen oder Teilbereiche der Stufen parallel zu schalten . Als ein Edukt wird hier partikuläres Melamin über die Dosiervorrichtung Hl einem ersten Behälter Ml zugeführt. Das Melamin dient als Aminoplastbildner in der folgenden Weiterverarbeitung .In alternative embodiments, it is also possible to switch individual stages or partial areas of the stages in parallel. Here, particulate melamine is fed via the metering device H1 to a first container M1 as an educt. The melamine serves as Aminoplastbildner in the following processing.
Als weiteres Edukt und als Carbonylverbindung wird hier Formaldehyd (und Lauge) in den ersten Behälter Ml zugeführt.As a further starting material and as a carbonyl compound here formaldehyde (and brine) is fed into the first container Ml.
In einem ersten Schritt wird eine Vormischung der Reaktionskomponenten mit vermindertem Wassergehalt gegenüber der erforderlichen Reaktionsmischung hergestellt (Rührkessel Ml) . Dabei kann über den Heizmantel des Rührkessels Ml eine Vortemperierung der Vormischung vorgenommen werden.In a first step, a premix of the reaction components with a reduced water content compared to the required reaction mixture is prepared (stirred tank Ml). In this case, a pre-tempering of the premix can be made via the heating jacket of the stirred tank Ml.
Über eine Pumpe Pl, welche vorzugsweise alsVia a pump Pl, which preferably as
Exzenterschneckenpumpe ausgeführt ist, wird die Vormischung in die Aufheizstufe Cl, die hier als kontinuierlicher Rührreaktor ausgebildet ist, gefördert. Die Aufheizstufe Cl steht hier unter einem Betriebsdruck von 6 bar.Progressing cavity pump is executed, the premix is promoted in the heating stage Cl, which is designed here as a continuous stirred reactor. The heating stage Cl is here under an operating pressure of 6 bar.
Der Inhalt der Aufheizstufe Cl wird mittels Direktbeheizung auf eine Temperatur von ca. 137 0C gebracht. Die Direktbeheizung erfolgt hier durch Einleitung von Wasserdampf über ein Regelventil V2 in die Aufheizstufe Cl.The content of the heating stage Cl is brought by direct heating to a temperature of about 137 0 C. The direct heating takes place here by the introduction of steam via a control valve V2 in the heating stage Cl.
Dazu führt ein Temperaturregler TCl über das Ventil V2 so viel Dampf zu, dass eine entsprechende Ablauftemperatur erreicht wird. Dieser Dampf kondensiert in der Aufheizstufe Cl zu flüssigem Wasser und heizt das Gemisch durch die dabei anfallende Kondensationswärme auf.For this purpose, a temperature controller TCl via the valve V2 so much steam that a corresponding discharge temperature is reached. This steam condenses in the heating stage Cl to liquid water and heats the mixture by the resulting heat of condensation on.
Um den erforderlichen Wassergehalt der Reaktionsmischung einzustellen, wird weiteres Wasser in flüssiger Form über ein Regelventil Vl zugegeben. Diese Menge wird über einen Verhältnisregler FV3 so gesteuert, dass der aus der Aufheizstufe Cl abfließende Massenstrom im richtigen Verhältnis zur zulaufenden Vormischung steht.To adjust the required water content of the reaction mixture, more water is added in liquid form Control valve Vl added. This amount is controlled via a ratio controller FV3 so that the mass flow flowing out of the heating stage Cl is in the correct ratio to the incoming premix.
Die Vormischung wird dadurch im entsprechenden Verhältnis mit Wasser verdünnt, so dass sich in der produzierten Harzlösung ein Feststoffgehalt von ca. 57 % einstellt. Die beschriebenen Regelkreise sind so parametriert, dass sich im Betrieb ein weitgehend stationärer Gleichgewichtszustand einstellt.The premix is thereby diluted in the appropriate ratio with water, so that sets a solids content of about 57% in the produced resin solution. The control loops described are parameterized in such a way that a largely steady state of equilibrium is established during operation.
In einer speziellen Ausführungsform der beschriebenen Regelung kann das Regelventil Vl über einen Durchflussregler kontrolliert werden, der seinerseits einen Sollwert für den Durchfluss des Ventils Vl vom Verhältnisregler FV3 empfängt. Ebenso kann die Durchflussmessung FIl zum Regler ausgebaut werden, der einen Sollwert für den Durchfluss in der Pumpe Pl vom Verhältnisregler FV3 empfängt und diese entsprechend ansteuert .In a specific embodiment of the described control, the control valve Vl can be controlled via a flow controller, which in turn receives a desired value for the flow rate of the valve Vl from the ratio controller FV3. Similarly, the flow measurement FIl can be expanded to the controller, which receives a setpoint for the flow in the pump Pl from the ratio controller FV3 and controls them accordingly.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens (vergl. Fig. 5) wird die Ablauftemperatur der Aufheizstufe Cl durch die über Vl zugegebene Wassermenge mittel dem Temperaturregler TCl gesteuert. Über das Ventil V2 wird soviel Dampf zugegeben, dass sich im Verhältnis zur zulaufenden Vormischung ein passender ablaufender Massenstrom aus der Aufheizstufe Cl ergibt. Dieses Verhältnis wird über den Verhältnisregler FV3 kontrolliert, welcher das Ventil V2 ansteuert.In a further embodiment of the method (see Fig. 5), the discharge temperature of the heating stage Cl is controlled by the amount of water added via Vl means the temperature controller TCl. As much steam is added via the valve V2 that results in a suitable running mass flow from the heating stage Cl in relation to the incoming premix. This ratio is controlled by the ratio regulator FV3, which controls valve V2.
Alternativ zu den hier aufgezeigten konventionellen Regelstrategien kann auch ein modellbasierter Regelalgorithmus eingesetzt werden, um die Verdünnung und die Temperatur in Cl zu kontrollieren. Die mittlere hydraulische Verweilzeit der Reaktionsmischung in der Aufheizstufe Cl liegt bei 45 s. Dabei geht das in Suspension zugeführte Melamin ganz oder teilweise in Lösung über .As an alternative to the conventional control strategies shown here, a model-based control algorithm can also be used to control the dilution and the temperature in Cl. The average hydraulic residence time of the reaction mixture in the heating stage Cl is 45 s. In this case, the melamine supplied in suspension passes completely or partially into solution.
In anderen Ausführungsformen (wie sie z.B. auch in Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 dargestellt werden) kann die hydraulische Verweilzeit in der Aufheizstufe auch kürzer oder länger sein. Vorteilhaft ist es, wenn die mittlere hydraulische Verweilzeit in der mindestens einen Aufheizstufe weniger als 60 Minuten, bevorzugt weniger als 20 Minuten, besonders bevorzugt weniger als 5 Minuten, ganz besonders bevorzugt weniger als 1 Minute beträgt.In other embodiments (as illustrated, for example, in connection with Figures 3 and 4), the hydraulic residence time in the heating stage may also be shorter or longer. It is advantageous if the mean hydraulic residence time in the at least one heating stage is less than 60 minutes, preferably less than 20 minutes, more preferably less than 5 minutes, most preferably less than 1 minute.
Sobald die Reaktionsmischung soweit temperiert ist, dass die Reaktion in nennenswertem Ausmaß einsetzt, sollte vorteilhafterweise die Verweilzeit über alle Volumenelemente der Reaktionsmischung möglichst einheitlich verteilt sein, bis die Reaktion durch eine ausreichende Abkühlung praktisch wieder gestoppt ist.As soon as the reaction mixture has been heated to such an extent that the reaction begins to a significant extent, advantageously the residence time should be distributed as uniformly as possible over all volume elements of the reaction mixture until the reaction is virtually stopped again by sufficient cooling.
Betrachtet man die Stufen bzw. Teilbereiche, die eine entsprechende Temperatur aufweisen, als ein Strömungssystem, sollte dessen Verweilzeitverteilung daher möglichst eng sein.If one considers the stages or partial regions which have a corresponding temperature as a flow system, its residence time distribution should therefore be as narrow as possible.
Vorteilhaft ist es somit, wenn die hydraulische Verweilzeitverteilung dieses Strömungssystems und / oder die über alle Aufheiz- und Verweilzeitstufen eine Standardabweichung kleiner 60 %, insbesondere kleiner 40 %, ganz insbesondere kleiner 25 %, besonders bevorzugt kleiner 15 % und ganz besonders bevorzugt kleiner 9 % der entsprechenden Raumzeit aufweist.It is thus advantageous if the hydraulic residence time distribution of this flow system and / or over all heating and Verweilzeitstufen a standard deviation of less than 60%, especially less than 40%, more preferably less than 25%, more preferably less than 15% and most preferably less than 9% has the corresponding space-time.
Für die Bestimmung der hydraulischen Verweilzeitverteilung und ihrer Standardabweichung soll hierbei folgendes gelten: Wird die Verteilung an diskreten Punkten (z. B. durch Messungen in einem Tracerversuch) ermittelt, so sind ausreichend viele (mindestens 100) Ermittlungspunkte in äquidistanten Zeitabständen zu wählen. Die Verweilzeitverteilung ist mindestens bis zum 4.5-fachen der Raumzeit zu ermitteln und die Standardabweichung über das Intervall von 0 bis zum 4.5-fachen der Raumzeit zu bestimmen. Der Flächenschwerpunkt der ermittelten Verweilzeitverteilung muss genauer als +/- 2 % mit der entsprechenden Raumzeit übereinstimmen. Die hydraulischen Parameter bei der Bestimmung der Verweilzeitverteilung müssen mit den tatsächlichen Betriebsbedingungen übereinstimmen .For the determination of the hydraulic residence time distribution and its standard deviation, the following applies: If the distribution is determined at discrete points (eg by measurements in a tracer test), then sufficiently many (at least 100) detection points are to be selected at equidistant time intervals. The Residence time distribution is to be determined at least up to 4.5 times the spacetime and the standard deviation over the interval from 0 to 4.5 times the spacetime. The centroid of the determined residence time distribution must correspond more exactly than +/- 2% with the corresponding space-time. The hydraulic parameters in determining the residence time distribution must be in accordance with the actual operating conditions.
Unter Raumzeit wird hierbei der Quotient von durchströmtem Flüssigkeitsvolumen und Volumenstrom verstanden.Space-time is understood to mean the quotient of liquid volume and volume flow.
Es ist vorteilhaft, wenn die Aufheizrate von der Eingangstemperatur auf die Ausgangstemperatur insbesondere in den letzten Teilbereichen der Aufheizstufe und / oder in der gesamten Aufheizstufe größer als 1 C° pro Minute, insbesondere größer als 30 0C pro Minute, ganz insbesondere größer als 150 0C pro Minute, besonders bevorzugt größer als 380 0C pro Minute ist.It is advantageous if the heating rate of the inlet temperature to the starting temperature, in particular in the last portions of the heating stage and / or in the entire heating stage is greater than 1 ° C per minute, in particular greater than 30 0 C per minute, more in particular greater than 150 0 C per minute, more preferably greater than 380 0 C per minute.
Die Temperatur am Ausgang der Aufheizstufe beträgt vorteilhafterweise mindestens 90%, insbesondere mindestens 95%, ganz besonders mindestens 97% der mittleren Reaktionstemperatur in Celsius.The temperature at the outlet of the heating stage is advantageously at least 90%, in particular at least 95%, very particularly at least 97% of the average reaction temperature in Celsius.
Auch ist es vorteilhaft, je nach eingesetzten Edukten, dass die Temperatur am Ausgang der Aufheizstufe zwischen 60 und 230 °C, insbesondere zwischen 70 und 200 0C, ganz bevorzugt zwischen 80 und 1800C und ganz besonders bevorzugt zwischen 110 und 1500C beträgt.It is also advantageous, depending on the reactants used, that the temperature at the exit of the heat-up from 60 to 230 ° C, in particular between 70 and 200 0 C, more preferably between 80 and 180 0 C and most preferably between 110 and 150 0 C. is.
In einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens sind beispielsweise für MF-Harze mit einem F/M-Verhältnis von 1,3 bis 2,4 Temperaturen von 120 bis 140 0C besonders vorteilhaft. Speziell für die in Fig. 7 als Ausführungsbeispiel dargestellte Harztype ist in dieser Ausführungsform eine Temperatur zwischen 135 und 140 0C besonders bevorzugt.In a particular embodiment of the process, for example, for MF resins having an F / M ratio of from 1.3 to 2.4, temperatures of from 120 to 140 ° C. are particularly advantageous. Especially for in Fig. 7 as an embodiment resin type shown in this embodiment, a temperature between 135 and 140 0 C is particularly preferred.
Unter MF-Harz wird hierbei ein Harz mit Melamin als Aminoplastbildner und Formaldehyd als Carbonylverbindung verstanden. Das F/M-Verhältnis bezeichnet das Massenverhältnis der Edukte Formaldehyd zu Melamin.By MF resin is meant a resin with melamine as the aminoplast former and formaldehyde as the carbonyl compound. The F / M ratio denotes the mass ratio of the educts formaldehyde to melamine.
Die die Aufheizstufe Cl verlassende Reaktionsmischung wird dann in die als Rohrreaktor ausgeführte Verweilzeitstufe C2 geleitet. Unter einer Verweilzeitstufe C2 wird hier allgemein eine Vorrichtung verstanden, in der die Materialien eine vorbestimmte Zeit gehalten werden, so dass eine Reaktion stattfinden kann. Es ist möglich, aber nicht zwingend, dass eine Temperaturführung und / oder Temperaturhaltung vorgesehen ist.The reaction mixture leaving the heating stage C1 is then passed into the residence time stage C2, which is designed as a tube reactor. A residence time stage C2 is generally understood to mean a device in which the materials are held for a predetermined time, so that a reaction can take place. It is possible, but not mandatory, that a temperature control and / or temperature maintenance is provided.
Es ist vorteilhaft, wenn die mittlere hydraulische Verweilzeit in der mindestens einen Verweilzeitstufe C2 weniger als 10 Stunden, bevorzugt weniger als 2 Stunden, besonders bevorzugt weniger als 45 Minuten, ganz besonders bevorzugt weniger als 15 Minuten beträgt.It is advantageous if the mean hydraulic residence time in the at least one residence time step C2 is less than 10 hours, preferably less than 2 hours, more preferably less than 45 minutes, most preferably less than 15 minutes.
In einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens sind beispielsweise für MF-Harze mit einem F/M-Verhältnis von 1,3 bis 2,4 Verweilzeiten von 6 bis 12 Minuten besonders vorteilhaft. Speziell für die in Fig. 7 als Ausführungsbeispiel dargestellte Harztype ist in dieser Ausführungsform eine Verweilzeit zwischen 6 und 9 Minuten besonders bevorzugt.In a particular embodiment of the process, residence times of from 6 to 12 minutes, for example, are particularly advantageous for MF resins having an F / M ratio of from 1.3 to 2.4. Especially for the resin type shown as an exemplary embodiment in FIG. 7, a residence time between 6 and 9 minutes is particularly preferred in this embodiment.
Die einzelnen Rohrabschnitte, aus denen dies Verweilzeitstufe besteht, sind nach der Art eines Rohrbündelwärmeübertragers in einem dampfbeheizten Mantel untergebracht, allerdings sind diese Rohrabschnitte im Wesentlichen seriell verschaltet. Durch die Rohroberfläche wird die Reaktionsmischung so temperiert, dass die Wärmetönung der Reaktion und der Energiebedarf für ein eventuelles Nachlösen von noch in Suspension befindlichem Melamin kompensiert werden und die Temperatur der Reaktionsmischung z.B. für die in Fig. 7 als Ausführungsbeispiel dargestellte Harztype bei etwa 137 0C bleibt. Der Rohrdurchmesser der Verweilzeitstufe C2 ist so gewählt, dass Reynoldszahlen größer 2300 und somit turbulente Strömungsverhältnisse vorliegen. Das Volumen der Verweilzeitstufe C2 ist so gewählt, dass die Reaktionsmischung diese Zone mit einer mittleren Verweilzeit von etwa 7 Minuten durchströmt und dabei zu einer Harzlösung mit dem gewünschten Polymerisationsgrad umgesetzt wird.The individual pipe sections which make up this residence time stage are accommodated in a steam-heated jacket in the manner of a shell-and-tube heat exchanger, but these pipe sections are essentially connected in series. Through the pipe surface, the reaction mixture is so tempered that the heat of reaction and the energy required for a possible redissolution of melamine still in suspension are compensated and the temperature of the reaction mixture, for example for the resin type shown as an embodiment in FIG. 7 remains at about 137 0 C. The tube diameter of the residence time C2 is selected so that Reynolds numbers greater than 2300 and thus present turbulent flow conditions. The volume of the residence time C2 is chosen so that the reaction mixture flows through this zone with a mean residence time of about 7 minutes and thereby converted to a resin solution having the desired degree of polymerization.
Als Kriterium zur laufenden Kontrolle desAs a criterion for the ongoing control of the
Polymerisationsgrades wird die Wasserverträglichkeit der produzierten Harzlösung in bestimmten Abständen manuell durch Titration ermittelt oder kontinuierlich über ein Online- Messgerät bestimmt. Auch die Online-Messung der folgenden Stoffeigenschaften der produzierten Harzlösung kann als Kriterium für die Kontrolle des Polymerisationsgrades herangezogen werden: Dichte, Viskosität, Leitfähigkeit, Brechungsindex, Dielektrizitätskonstante und / oder Lichtstreuung und -beugung.Degree of polymerization, the water compatibility of the resin solution produced is determined manually at certain intervals by titration or determined continuously via an online measuring device. The online measurement of the following material properties of the resin solution produced can also be used as a criterion for controlling the degree of polymerization: density, viscosity, conductivity, refractive index, dielectric constant and / or light scattering and diffraction.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann auch die Wärmetönung der Reaktion als Maß für den Reaktionsfortschritt kalorimetrisch ausgewertet werden. Dazu wird innerhalb oder nach der Verweilzeitstufe mindestens eine adiabatische Messstrecke Al platziert mit einer Messstelle für deren Eingangstemperatur (TI 2) und Ausgangstemperatur (TI3) (vergl. Fig. 5) . Die Temperaturdifferenz kann sehr genau ermittelt werden und ist ein Maß für die Wärmetönung der Reaktion in der Messstrecke .In a further embodiment of the method, the heat of reaction can also be evaluated calorimetrically as a measure of the progress of the reaction. For this purpose, at least one adiabatic measuring section A1 is placed within or after the residence time step with a measuring point for its inlet temperature (TI 2) and outlet temperature (TI3) (see FIG. 5). The temperature difference can be determined very accurately and is a measure of the evolution of heat of the reaction in the measuring section.
Anhand solcher Messergebnisse wird im Betrieb nötigenfalls eine Feinabstimmung des Polymerisationsgrades vorgenommen, welche manuell oder über einen modellbasierten Regelalgorithmus erfolgt. Eine solche Abstimmung ist in gewissen Grenzen über die Variation von Reaktionstemperatur und Durchsatz möglich.On the basis of such measurement results, if necessary, a fine-tuning of the degree of polymerization is carried out during operation, which takes place manually or via a model-based control algorithm. Such tuning is possible within certain limits via the variation of reaction temperature and throughput.
Einerseits sollte jedoch der Durchsatz immer so hoch bleiben, dass die kritische Reynoldszahl im Rohrreaktor nicht unterschritten wird. Andererseits kann zur Erreichung von bestimmten Harzqualitäten die Einhaltung einer Grenztemperatur erforderlich sein, die im Betrieb nicht überschritten werden sollte .On the one hand, however, the throughput should always remain so high that the critical Reynolds number in the tubular reactor is not undershot. On the other hand, compliance with a limit temperature may be required to achieve certain resin qualities, which should not be exceeded during operation.
Sind zur Abstimmung des Polymerisationsgrades gröbere Änderungen gewünscht, so können in der alsAre coarser changes desired to tune the degree of polymerization, so can in the
Rohrbündelwärmeübertrager ausgeführten Verweilzeitstufe C2 einzelne Rohrabschnitte überbrückt oder solch eine Überbrückung aufgehoben werden, um so das Reaktionsvolumen zu verändern .Rohrbündelwärmeübager executed residence time C2 bridged individual pipe sections or such a bridging be repealed, so as to change the reaction volume.
Die aus der Verweilzeitstufe C2 ablaufende Harzlösung wird in den Kühler Wl geleitet, der ähnlich wie die Verweilzeitstufe C2 als Rohrbündelwärmeübertrager aufgebaut ist. Der Kühler Wl ist damit eine Abkühlstufe Wl für das Reaktionsgemisch.The running out of the residence time C2 resin solution is passed into the condenser Wl, which is similar to the residence time C2 constructed as a tube bundle heat exchanger. The cooler Wl is thus a cooling stage Wl for the reaction mixture.
Der Rohrdurchmesser ist dabei so gewählt, dass die heiße Harzlösung unter turbulenten Strömungsverhältnissen sehr schnell auf ein Temperaturniveau unterhalb der Reaktionstemperatur abgekühlt wird. Im weiteren Verlauf wird der Rohrdurchmesser vorzugsweise größer gewählt, so dass die mit abnehmender Temperatur steigende Viskosität nicht zu einem übermäßigen Druckverlust führt.The tube diameter is chosen so that the hot resin solution is cooled very rapidly under turbulent flow conditions to a temperature level below the reaction temperature. In the further course of the pipe diameter is preferably chosen to be larger, so that the increasing viscosity with decreasing temperature does not lead to an excessive pressure loss.
Die aus der Abkühlstufe Wl ablaufende, fertige Harzlösung wird über ein Ventil V3 geführt, welches als Druckhalteventil (vergl. Fig. 5), insbesondere als Schlauchquetschventil ausgeführt sein kann. Der Druckverlust an diesem Ventil wird so eingestellt, dass der Siededruck der Reaktionsmischung an jeder Stelle des Systems mit ausreichender Sicherheit überschritten wird. Z.B. kann für die in Fig. 7 als Ausführungsbeispiel dargestellte Harztype in der Aufheizstufe Cl ein Betriebsdruck von 6 bar einstellt werden. Besonders bevorzugt ist die Ausführung des Ventils V3 als Regelventil (vergl. Fig. 2), insbesondere als Schlauchquetschventil und Ansteuerung dieses Ventils durch einen Druckregler PICl. Der Druckregler ist so ausgeführt, dass er an einer oder mehreren Messstellen, welche ein hohes Temperaturniveau und / oder einen hohen Dampfdruck des Reaktionsgemisches aufweisen, eine Überschreitung des Siededrucks sicherstellt. Dies erlaubt es, in besonders wirtschaftlicher Weise, den Betriebsdruck der Anlage so niedrig als möglich zu halten und die Abspannung des Reaktionsgemisches zu einem Teil dafür zu nutzen, den Druckverlust der Kühlstufe (n) zu überwinden.The finished resin solution flowing out of the cooling stage W1 is guided via a valve V3, which can be designed as a pressure-retaining valve (see FIG. 5), in particular as a pinch valve. The pressure drop at this valve is adjusted so that the boiling pressure of the reaction mixture every point in the system is exceeded with sufficient certainty. For example, for the resin type shown as an embodiment in FIG. 7, an operating pressure of 6 bar can be set in the heating stage C1. Particularly preferred is the design of the valve V3 as a control valve (see Fig. 2), in particular as Schlauchquetschventil and control of this valve by a pressure regulator PICL. The pressure regulator is designed so that it ensures at one or more measuring points, which have a high temperature level and / or a high vapor pressure of the reaction mixture, exceeding the boiling pressure. This makes it possible, in a particularly economical manner, to keep the operating pressure of the plant as low as possible and to make use of the relaxation of the reaction mixture to some extent in order to overcome the pressure loss of the cooling stage (s).
An das Ventil V3 können sich weitere Abkühlstufen anschließen.The valve V3 can be followed by further cooling stages.
Die Direktbeheizung wird in der Aufheizstufe Cl des kontinuierlichen Verfahrens vorgenommen. Durch die erreichbaren hohen Wärmeeintragsraten kann diese Stufe vergleichsweise klein gehalten werden, so dass hierfür auch Reaktorbehälter mit hoher Rückvermischung (z.B. Rührkessel) verwendet werden können, ohne dass es zu einer übermäßigen Verbreiterung der hydraulischen Verweilzeitverteilung im Gesamtsystem kommt. Ferner sind für die Aufheizstufe Cl auch statische Mischer, wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 gezeigt, oder Strahlpumpen bzw. Strahlmischer 84, wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 gezeigt, einsetzbar.The direct heating is carried out in the heating stage Cl of the continuous process. Due to the achievable high heat input rates, this stage can be kept relatively small, so that it also reactor vessels with high backmixing (e.g., stirred tank) can be used without causing an excessive broadening of the hydraulic residence time distribution in the entire system. Furthermore, static mixers, as shown in the exemplary embodiment of FIG. 5, or jet pumps or jet mixers 84, as shown in the exemplary embodiment of FIG. 6, can also be used for the heating stage C1.
Wie in Zusammenhang mit Fig. IA ausgeführt, können die Aufheizstufe Cl, die Verweilzeitstufe C2 und / oder die Abkühlstufe Wl apparativ auch anders ausgebildet werden, als in Fig. 2 dargestellt. Insbesondere können die Stufen jeweils über mehr als einen Apparat verteilt sein und auch seriell und / oder parallel verschaltet sein.As stated in connection with FIG. 1A, the heating stage C1, the residence time stage C2 and / or the cooling stage W1 can also be configured differently in terms of apparatus, as shown in FIG. In particular, the stages can each Be distributed over more than one apparatus and be connected in series and / or parallel.
In die Aufheizstufe Cl werden die Edukte der Polymerisation bei Lagertemperatur oder in vorgewärmten Zustand eingeleitet. Zur Herstellung von Kondensationsharzen werden dabei vorzugsweise Harnstoff, Melamin oder ihre Derivate verwendet. Auch die Kombination mehrerer Aminoplastbildner kann eingesetzt werden. Auch Phenol oder Phenolderivate können als Edukte eingesetzt werden.In the heating stage Cl, the reactants of the polymerization at storage temperature or preheated state are initiated. Urea, melamine or their derivatives are preferably used for the preparation of condensation resins. The combination of several Aminoplastbildner can be used. Phenol or phenol derivatives can also be used as starting materials.
Als reaktive Komponente wird eine Carbonylverbindung, vorzugsweise ein Aldehyd, insbesondere Formaldehyd verwendet. Weitere reaktive Komponenten, die als Modifikatoren in das Netzwerk des entstehenden Kondensationsharzes eingebaut werden, können ebenfalls hinzugesetzt werden (z.B. insbesondere ein einwertiger Alkohol, ein mehrwertiger Alkohol, ein Caprolactam, ein Polyol, in Trimethylopropan, ein Sorbit, Glukose, Sulfit, Toluolsulfonsäureamid, ein Carbamat, ein Salz der Malein- bzw. Fumarsäuremonoamid und / oder ein Aminoalkohol)The reactive component used is a carbonyl compound, preferably an aldehyde, in particular formaldehyde. Other reactive components incorporated as modifiers in the network of the resulting condensation resin may also be added (eg, especially a monohydric alcohol, a polyhydric alcohol, a caprolactam, a polyol, in trimethylopropane, a sorbitol, glucose, sulfite, toluenesulfonic acid amide Carbamate, a salt of the maleic or fumaric acid monoamide and / or an aminoalcohol)
Auch die Zugabe von üblichen Additiven, beispielsweise von Farbstoffen kann bereits in diesem Produktionsschritt erfolgen .The addition of customary additives, for example dyes, can already take place in this production step.
Es kann auch die Zugabe eines Lösemittels erfolgen. Für die meisten Harztypen ist außerdem die Zugabe eines oder mehrerer Katalysatoren erforderlich, die in der Regel aus einer Säure oder einer Base bestehen. Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht die Zugabe des Katalysators erst in einer nachgeschalteten Stufe vor, so dass die Aufheizstufe in diesem Falle im Wesentlichen nicht zur Reaktion, sondern zur Aufheizung und gegebenenfalls zur Mischung der Reaktionskomponenten betrieben wird. Anschließend gelangt die auf Reaktionstemperatur gebrachte Reaktionsmischung in eine oder mehrere Verweilzeitstufen.It may also be the addition of a solvent. Most types of resin also require the addition of one or more catalysts, usually consisting of an acid or a base. A variant of the method according to the invention provides for the addition of the catalyst only in a downstream stage, so that the heating stage is operated in this case essentially not for the reaction, but for heating and optionally for mixing the reaction components. Subsequently, the reaction mixture brought to the reaction temperature reaches one or more residence time steps.
Die Verweilzeitstufen sind vorzugsweise als turbulent durchströmte Rohrreaktoren ausgebildet. Durch die Verwendung von Einbauten (z.B. Lochblechen), welche die Strömungsgeschwindigkeit über den Rohrquerschnitt vergleichmäßigen bzw. in den Randbereichen vergrößern, können allerdings auch Rohrreaktoren unter nicht turbulenten Betriebsbedingungen eingesetzt werden.The residence time stages are preferably designed as turbulent flows through tubular reactors. However, the use of internals (e.g., perforated plates) which equalize or increase the flow rate across the tube cross-section also allows tube reactors to be used under non-turbulent operating conditions.
Die Verweilzeitstufen sind im Wesentlichen seriell verschaltet. Einzelne Stufen dieser Serie können jedoch auch parallel geschaltete Bereiche 81 beinhalten, wie in Fig. 6 dargestelltThe residence time stages are essentially connected in series. However, individual stages of this series may also include parallel connected regions 81 as shown in FIG
Außerdem kann eine Abkühlstufe 80 einen oder mehrere Bereiche 82 enthalten, die durch einen Bypass überbrückbar sind, so dass eine Volumenanpassung der Verweilzeitstufe vorgenommen werden kann.In addition, a cooling stage 80 may include one or more areas 82 bridged by a bypass so that volume adjustment of the residence time stage may be made.
Liegen einer oder mehrere der Reaktionspartner zum Reaktionsbeginn als suspendierte Feststoffe in der Reaktionsmischung vor, so muss deren Auflösevorgang nicht innerhalb der Aufheizstufe abgeschlossen sein. Vielmehr kann der Auflösevorgang auch zu Beginn der Verweilzeitstufen zum Abschluss kommen und gegebenenfalls durch das Löslichkeitsprodukt des Stoffes im Lösungsmittel begrenzt sein, so dass ein Nachlösen des Stoffes erst im weiteren Reaktionsverlauf möglich ist. Vorzugsweise ist in einem solchen Fall, wie in Fig. 6 dargestellt, der erste Bereich 83 der ersten Verweilzeitstufe 80 so ausgebildet, dass eventuell noch nicht gelöste Reste betrieblich beherrschbar sind, indem mittels senkrechter Strömungsführung oder erhöhter Strömungsgeschwindigkeit Ablagerungen von ungelösten Resten vorgebeugt wird oder solche in ihren Folgen durch eine besonders leichte Zugänglichkeit für Reinigungs- oder Austauschmaßnahmen beherrschbar gemacht werden.If one or more of the reactants are present as suspended solids in the reaction mixture at the beginning of the reaction, their dissolution process need not be completed within the heating stage. Rather, the dissolution process may also come to an end at the beginning of the residence time stages and optionally be limited by the solubility product of the substance in the solvent, so that redissolving of the substance is only possible in the further course of the reaction. Preferably, in such a case, as shown in Fig. 6, the first region 83 of the first residence time 80 is formed so that any not yet dissolved residues are operationally controllable by deposits of undissolved residues is prevented by means of vertical flow control or increased flow rate or such in their consequences by a particularly easy accessibility for cleaning or replacement measures can be made manageable.
Ein Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es jedoch, eine Auflösung solcher Stoffe so rasch als möglich zu erreichen und diese insbesondere nicht durch langsame Aufheizvorgänge zu behindern .An object of the method according to the invention, however, is to achieve a dissolution of such substances as quickly as possible and in particular not to hinder them by slow heating processes.
Die in den Verweilzeitstufen übertragenen Wärmemengen sind in der Regel vergleichsweise gering und dienen lediglich der Temperaturhaltung bzw. der Nachführung der Temperatur im Rahmen eines im Reaktionsverlauf variablen Temperaturprofils. Daher kann in diesen Verweilzeitstufen eine Wärmeübertragung durch entsprechende Wärmeaustauschflächen (vorzugsweise durch die Rohrwandung) erfolgen, ohne dass es zu schädlichen Temperaturgradienten kommt. Sind im Rahmen eines für die Reaktion erforderlichen Temperaturprofils oder durch ihre Wärmetönung größere Wärmemengen in einer der nachfolgenden Verweilzeitstufen auszutauschen, so kann dies über eine zwischengeschaltete weitere Stufe zur Direktbeheizung oder einen Verdampfer erfolgen, so dass die Temperaturgradienten im Reaktionsmedium gering gehalten werden können.The amounts of heat transferred in the residence time stages are generally comparatively low and merely serve to maintain the temperature or to adjust the temperature within the framework of a temperature profile variable in the course of the reaction. Therefore, in these residence time stages, heat transfer can take place through corresponding heat exchange surfaces (preferably through the tube wall) without causing harmful temperature gradients. If, in the context of a temperature profile required for the reaction or due to its heat of reaction, larger amounts of heat must be exchanged in one of the subsequent residence time stages, this can take place via an intermediate further stage for direct heating or an evaporator, so that the temperature gradients in the reaction medium can be kept low.
Das aus den beschriebenen Stufen gebildete Reaktionssystem ist in seinem Volumen so bemessen, dass nach Ablauf der für die Reaktion erforderlichen mittleren Verweilzeit die Reaktionslösung aus der letzten Verweilzeitstufe austritt. Von dort wird sie in eine Abkühlstufe geleitet, um die Reaktion zu stoppen. Ist eine Weiterverarbeitung der Harzlösung auf erhöhtem Temperaturniveau erforderlich (z.B. eine Sprühtrocknung) , so kann auf die Kühlung ganz oder teilweise verzichtet werden, wenn die Weiterverarbeitung ausreichend rasch bzw. unmittelbar im Anschluss auf die Reaktion erfolgt und die Verweilzeit im Reaktionssystem nötigenfalls entsprechend verkürzt wird, so dass eine übermäßig fortgeschrittene Polymerisation des Produkts vermieden wird. Die Abkühlstufe weist, wie in Fig. 6 dargestellt vorzugsweise mehrere Teilbereiche auf, ausgebildet, um anfangs eine schnelle Abkühlung bei möglichst turbulenten Strömungsverhältnissen in entsprechend eng dimensionierten Rohrquerschnitten (85) zu ermöglichen und auch hier die räumlichen Temperaturgradienten zu minimieren. Vorteilhaft kann für den ersten Bereich der Abkühlstufe auch ein Verdampfer (vorzugsweise ein Flash-Verdampfer) eingesetzt werden. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 wird die Flashverdampfung über ein Entspannungsventil 89 und einen Abscheider 87 realisiert, welcher vorzugsweise als Zyklon ausgebildet ist. Der entstehende Dampf wird in den Kondensator 88 geleitet und dort kondensiert. Die im Abscheider anfallende Harzlösung wird dem nächsten Bereich 85 der Kühlstufe zugeleitet, welche einen enger dimensionierten Rohrquerschnitt aufweist .The reaction system formed from the described stages is so dimensioned in its volume that, after the average residence time required for the reaction has elapsed, the reaction solution exits from the last residence time stage. From there, it is sent to a cooling stage to stop the reaction. If further processing of the resin solution at an elevated temperature level is required (eg spray-drying), the cooling can be completely or partially dispensed with if the further processing takes place sufficiently quickly or immediately after the reaction and the residence time in the reaction system is correspondingly shortened if necessary, so that excessively advanced polymerization of the product is avoided. The cooling stage has, as shown in FIG. 6, preferably a plurality of subregions, designed to initially enable a rapid cooling at the most turbulent flow conditions in accordance with closely sized pipe cross-sections (85) and also to minimize the spatial temperature gradients. Advantageously, for the first region of the cooling stage, an evaporator (preferably a flash evaporator) can be used. In the embodiment of FIG. 6, the flash evaporation is realized via an expansion valve 89 and a separator 87, which is preferably designed as a cyclone. The resulting vapor is passed into the condenser 88 and condensed there. The resulting in the separator resin solution is fed to the next region 85 of the cooling stage, which has a narrower dimensioned pipe cross-section.
Je weiter die Harzlösung bereits unter ihreThe further the resin solution already under her
Reaktionstemperatur abgekühlt ist, umso langsamer bzw. bei umso größeren räumlichen Temperaturgradienten kann die weitere Abkühlung erfolgen, ohne dass das Spektrum der im Produkt enthaltenen Polymerisationsgrade nennenswert in seiner Breite zunimmt. Vorzugsweise sind die letzte (n) Bereich (e) 86 der Abkühlstufe daher so dimensioniert, dass hier eine geringere Strömungsgeschwindigkeit vorliegt, die eventuell keine Turbulenz mehr ermöglicht, aber den Aufbau unerwünschter Druckverluste beschränkt. Zur Verbesserung des Wärmeaustausches, insbesondere unter nicht turbulenten Strömungsbedingungen können in der Abkühlstufe entsprechende statische Mischelemente angeordnet sein.Reaction temperature is cooled, the slower or at the larger spatial temperature gradient, the further cooling can take place without the spectrum of the degree of polymerization contained in the product appreciably increases in width. Preferably, the last region (s) 86 of the cooling stage are therefore dimensioned so that there is a lower flow velocity, which possibly makes turbulence no longer possible, but restricts the build-up of undesired pressure losses. In order to improve the heat exchange, in particular under non-turbulent flow conditions, corresponding static mixing elements can be arranged in the cooling stage.
Eine weitere Ausführungsform der Abkühlstufe sieht die Zugabe eines kalten Mediums (vorzugsweise des in der Reaktion verwendeten Lösungsmittels) im ersten Bereich der Abkühlstufe, bzw. unmittelbar nach dem Verdampfer vor. Das zur Kühlung verwendete Medium kann auch partikulär in festem Aggregatzustand zugegeben werden, so dass es in der Harzlösung aufschmilzt und ihr auf diese Weise Wärme entzieht.A further embodiment of the cooling stage provides for the addition of a cold medium (preferably of the solvent used in the reaction) in the first region of the cooling stage, or immediately after the evaporator. The medium used for cooling can also be particulate in solid State of aggregation are added so that it melts in the resin solution and deprives her of heat in this way.
Nach Verlassen der Abkühlstufe kann die Harzlösung weiterverarbeitet bzw. gelagert oder abgefüllt werden. Hierbei ist zu beachten, dass die meisten Harztypen in Lösung nur über einen begrenzten Zeitraum lagerstabil sind und entsprechend frühzeitig einer Weiterverarbeitung (z.B. zu Festharz oder Laminaten) zugeführt werden müssen.After leaving the cooling stage, the resin solution can be further processed or stored or filled. It should be noted that most types of resin in solution only for a limited period of storage are stable and must be correspondingly early to further processing (for example, to solid resin or laminates) must be supplied.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung, mit der die in der Aufheizstufe des oben beschriebenen kontinuierlichen Verfahrens stattfindende Direktbeheizung ausgeführt werden kann. Grundsätzlich ist diese erfindungsgemäße Vorrichtung auch für andere Reaktionssysteme verwendbar .The invention further provides a device with which the direct heating taking place in the heating stage of the continuous process described above can be carried out. In principle, this device according to the invention can also be used for other reaction systems.
Die Vorrichtung erlaubt nach Art eines kontinuierlich betriebenen Begasungsrührers die Zusammenführung und intensive Durchmischung des zulaufenden flüssigen Mediums mit einem dampfförmigen Medium, welches dabei kondensiert, so dass eine Aufheizung des flüssigen Mediums durch die entstehende Kondensationswärme die Folge ist. Dazu wird der Inhalt des Rührbehälters unter einem Druck gehalten, der oberhalb des Siededrucks bei Betriebstemperatur liegt. In dem erfindungsgemäßen Rührwerk können neben reinen Flüssigkeiten auch flüssige Medien im weiteren Sinne, insbesondere auch Suspensionen behandelt werden.The device allows in the manner of a continuously operated Begasungsrührers the merging and intensive mixing of the incoming liquid medium with a vaporous medium, which condenses, so that a heating of the liquid medium by the resulting condensation heat is the result. For this purpose, the contents of the stirred tank is kept under a pressure which is above the boiling pressure at the operating temperature. In addition to pure liquids, liquid media in the broader sense, in particular suspensions, can also be treated in the agitator according to the invention.
Ein Begasungsrührer ist nur ein Beispiel für eine Begasungsvorrichtung, die z.B. auch über ein besonderes Düsensystem verfügen kann, mit dem das Reaktionsgemisch durchmischbar ist. Das Rührwerk und die wesentlichen darin ablaufenden Strömungsvorgänge sind in Fig. 3 dargestellt. Diese Ausführungsform kann z.B. als Aufheizstufe Cl in der Ausführungsform nach Fig. 2 verwendet werden.A gassing stirrer is only one example of a gassing device which, for example, may also have a special nozzle system with which the reaction mixture can be mixed. The agitator and the essential flow processes occurring therein are shown in FIG. This embodiment can be used, for example, as heating stage C1 in the embodiment according to FIG. 2.
Vorzugsweise weist der Rührbehälter 30 gewölbte Böden auf und ist zylindrisch ausgeführt. Innerhalb des ZulaufStutzens 32 für die Vormischung dreht sich eine Hohlwelle 34, die gegenüber dem Zulaufstutzen mit dem Dichtungssystem 35 abgedichtet ist. Dieses ist vorzugsweise als doppelt wirkende Gleitringdichtung ausgeführt (Details in der Zeichnung nicht dargestellt) . Der Zulaufstutzen 32 ist vorzugsweise axial unten am Rührbehälter angebracht.Preferably, the stirred tank 30 has curved bottoms and is cylindrical. Within the inlet nozzle 32 for the premix, a hollow shaft 34 rotates, which is sealed with respect to the inlet nozzle with the sealing system 35. This is preferably designed as a double-acting mechanical seal (details not shown in the drawing). The inlet nozzle 32 is preferably mounted axially below the stirring vessel.
Auf der Hohlwelle 34 befindlich und von dieser angetrieben, ist ein als Begasungsrührer wirksames Rührorgan angebracht, welches aus mehreren Elementen besteht:Located on the hollow shaft 34 and driven by this, an effective as a gassing agitator stirrer is mounted, which consists of several elements:
Das Rührorgan weist nach Art eines Schaufel- oder auch Scheibenrührers eine horizontale, kreisrunde Scheibe 40 auf, deren Ober- und Unterseite mit im Wesentlichen radial verlaufenden Schaufeln 36 bestückt ist. Auf den oberen Schaufeln ist vorzugsweise eine Deckscheibe 37 angebracht, welche in ihrer Mitte eine ZulaufÖffnung aufweist. Alternativ können die Schaufeln 36 auch nur auf einer Seite der Scheibe angeordnet sein.The stirring element has, in the manner of a blade or disc stirrer, a horizontal, circular disk 40, the top and bottom of which are equipped with essentially radially extending blades 36. On the upper blades, a cover plate 37 is preferably attached, which has an inlet opening in its center. Alternatively, the blades 36 may be disposed on only one side of the disk.
Die Scheibe enthält auf ihrer Ober- und Unterseite Ausströmöffnungen 38, durch welche Dampf zur Beheizung in das vom Rührorgan geförderte Reaktionsmedium feinblasig eingetragen wird. Dieser Dampf wird über die Hohlwelle 34 in die Scheibe eingespeist. Innerhalb der Scheibe befindet sich ein vorzugsweise einstellbares Verteilsystem, welches die Verteilung des Dampfaustritts zwischen Ober- und Unterseite bzw. auf die einzelne Auslassöffnung bewerkstelligt. In der dargestellten Ausführung ist das Verteilsystem über eine Hohlschraube (41) mit seitlichen Bohrungen realisiert. Durch die vertikale Positionierbarkeit dieser als Austrittsöffnung fungierenden Bohrungen kann die Verteilung zwischen der oben und unten austretenden Dampfmenge variiert werden.The disc contains on its top and bottom discharge openings 38, through which steam is introduced fine bubbles for heating in the funded by the stirrer reaction medium. This steam is fed via the hollow shaft 34 in the disc. Within the disc is a preferably adjustable distribution system, which accomplishes the distribution of the steam outlet between the top and bottom or on the individual outlet opening. In the illustrated embodiment, the distribution system via a hollow screw (41) is realized with lateral holes. Due to the vertical positioning of this as an outlet opening functioning holes, the distribution between the top and bottom exiting steam amount can be varied.
In Höhe des Rührorgans befindet sich optional an der Innenseite der Behälterwand ein ringförmig ausgebildetes Leitblech 30. Dieses Leitblech 30 lenkt das auf der Unterseite des Rührorgans geförderte Fluid so um, dass es weitgehend unterhalb des Rührorgans verbleibt und von dort wieder in das Rührorgan gesaugt wird. Das auf der Oberseite des Rührorgans geförderte Fluid wird so umgelenkt, das es weitgehend oberhalb des Rührorgans verbleibt und über ein optionales Leitrohr 39 durch das Rührorgan erneut angesaugt wird. Durch diese Art der Strömungsführung bilden sich zwei gut durchmischte Bereiche innerhalb des Rührkessels aus, zwischen denen ein verminderter Austausch an Fluid besteht. Der zulaufseitige Bereich weist vorzugsweise ein kleineres Volumen als der ablaufseitige auf. Dadurch wird in dem zulaufseitigen Bereich eine schnelle Aufheizung der zuströmenden Vormischung erreicht, während der zweite Bereich eine Nachbeheizung und eine weitere Vermischung zwischen den Fluidelementen bewirkt. So wird eine intensive Beheizung, Durchmischung und ein Ausgleich von Temperatur- und / oder Konzentrationsschwankungen auf kleinem Raum sichergestellt. Dabei kann die Verweilzeitverteilung des Gesamtsystems relativ eng gehalten werden, da die volldurchmischten Zonen der Aufheizstufe in Relation zur Verweilzeitstufe klein und in zwei Bereiche unterteilt sind.At the level of the stirrer is optionally located on the inside of the container wall, an annular guide plate 30. This baffle 30 deflects the conveyed on the bottom of the agitator fluid so that it remains largely below the agitator and is sucked from there back into the agitator. The conveyed on the top of the agitator fluid is deflected so that it remains largely above the stirring member and is sucked in again by an optional guide tube 39 by the stirring member. By this type of flow guidance, two well-mixed areas within the stirred tank form, between which a reduced exchange of fluid exists. The inlet-side region preferably has a smaller volume than the outlet-side. As a result, rapid heating of the inflowing premix is achieved in the inflow-side region, while the second region effects reheating and further mixing between the fluid elements. This ensures intensive heating, mixing and compensation of temperature and / or concentration fluctuations in a small space. In this case, the residence time distribution of the overall system can be kept relatively narrow because the fully mixed zones of the heating stage are small in relation to the residence time and divided into two areas.
Bei der vorteilhaften, aufwärtsdurchströmten Ausführung des Rührwerks, welche in Fig. 3 dargestellt ist, ist der Zulaufstutzen 32 für die zuströmende Vormischung vorzugsweise durch den unteren Boden durchgestreckt und bis nahe an das Rührorgan herangeführt. Dadurch kann die zulaufende Vormischung direkt gegen die Unterseite des Rührorgans strömen, so dass sich dort kein Gaspolster ausbilden kann. Infolge dessen bleibt die Förderwirksamkeit des Rührorgans erhalten . In einer vereinfachten, hier nicht dargestellten Ausführung des erfindungsgemäßen Rührwerks kann die Zuführung von Dampf und Vormischung auch über entsprechende Zulaufrohre erfolgen, die außerhalb der Rührwerksachse an die Unterseite des Rührkörpers heranführen.In the advantageous upward flow-through design of the agitator, which is shown in FIG. 3, the inlet connection 32 for the inflowing premix is preferably through-stretched through the lower bottom and brought close to the stirring element. As a result, the incoming premix can flow directly against the underside of the stirring element, so that no gas cushion can form there. As a result, the conveying efficiency of the stirring member is maintained. In a simplified, not shown here embodiment of the agitator according to the invention, the supply of steam and premixing can also take place via corresponding inlet pipes, which introduce outside the agitator axis to the underside of the stirring body.
Außerdem kann der Rührbehälter optional mit Strombrechern bzw. Stromstörern ausgestattet sein, die eine übermäßige Rotationsströmung des Behälterinhalts verhindern. Weiterhin kann das Rührwerk auch mit mehrerern, insbesondere gleichartigen Rührkörpern ausgestattet sein, die entweder auf einer gemeinsamen Welle oder aber auf mehreren Wellen angeordnet sind.In addition, the agitator can optionally be equipped with baffles or baffles that prevent excessive rotational flow of the container contents. Furthermore, the agitator may also be equipped with several, in particular similar, stirring bodies, which are arranged either on a common shaft or on several shafts.
Das aufgeheizte und mit dem kondensierten Dampf durchmischte Reaktionsmedium verlässt den Rührreaktor über den Ablaufstutzen 33.The heated and mixed with the condensed vapor reaction medium leaves the stirred reactor via the outlet pipe 33rd
Gegenstand der Erfindung ist auch ein diskontinuierliches Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung, die z.B. für die hier beschriebene Herstellung von Harzlösung verwendet werden kann. Grundsätzlich ist aber diese erfindungsgemäße Vorrichtung auch für andere Reaktionssysteme verwendbar.The subject of the invention is also a discontinuous process and a corresponding device, e.g. for the preparation of resin solution described here can be used. In principle, however, this device according to the invention can also be used for other reaction systems.
Im Folgenden wird die diskontinuierliche Herstellung der vorkondensierten Harzlösung unter Nutzung einer Direktbeheizung beschrieben. Der Reaktor ist so ausgeführt, dass er mit Drücken oberhalb des Siededrucks der Reaktionsmischung bei Reaktionstemperatur betrieben werden kann .The following describes the batchwise preparation of the precondensed resin solution using direct heating. The reactor is designed so that it can be operated at pressures above the boiling pressure of the reaction mixture at the reaction temperature.
Zu Beginn des Prozesszyklus werden die Edukte der Polymerisation bei Lagertemperatur oder in vorgewärmtem Zustand in den Reaktor eingeleitet. Zur Herstellung von Kondensationsharzen werden dabei als Aminoplastbildner vorzugsweise Harnstoff, Melamin oder ihre Derivate verwendet. Auch können mindestens ein Harnstoff-Derivat, mindestens ein Dicyandiamid oder mindestens ein Guanamin, Melamin eingesetzt werden .At the beginning of the process cycle, the reactants of the polymerization at storage temperature or in the preheated state are introduced into the reactor. For the preparation of condensation resins, urea, melamine or their derivatives are preferably used as the amino resin former. Also, at least one urea derivative, at least one dicyandiamide or at least one guanamine, melamine can be used.
Auch die Kombination mehrerer Aminoplastbildner kann eingesetzt werden. Als reaktive Komponente wird eine Carbonylverbindung, vorzugsweise ein Aldehyd, insbesondere Formaldehyd verwendet. Weitere reaktive Komponenten, die als Modifikatoren in das Netzwerk des entstehenden Kondensationsharzes eingebaut werden, können ebenfalls hinzugesetzt werden (z.B. Alkohole). Auch die Zugabe von üblichen Additiven, beispielsweise von Farbstoffen kann bereits in diesem Produktionsschritt erfolgen. In der Regel erfolgt auch die Zugabe eines Lösemittels. Für die meisten Harztypen ist außerdem die Zugabe eines oder mehrerer Katalysatoren erforderlich, die in der Regel aus einer Säure oder einer Base bestehen. Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht die Zugabe des Katalysators ganz oder teilweise erst in einer späteren Stufe des Prozesszyklus vor.The combination of several Aminoplastbildner can be used. The reactive component used is a carbonyl compound, preferably an aldehyde, in particular formaldehyde. Other reactive components incorporated as modifiers in the network of the resulting condensation resin can also be added (e.g., alcohols). The addition of customary additives, for example dyes, can already take place in this production step. As a rule, the addition of a solvent also takes place. Most types of resin also require the addition of one or more catalysts, usually consisting of an acid or a base. A variant of the method according to the invention provides for the addition of the catalyst in whole or in part only at a later stage of the process cycle.
Nach Abschluss des Befüllens beginnt die Aufheizstufe des Prozesszyklus (vergl. Fig. IB) . Dabei wird die Direktbeheizung innerhalb des Reaktionssystems vorgenommen. Durch die erreichbaren hohen Wärmeeintragsraten kann diese Stufe vergleichsweise kurz gehalten werden, so dass sich vorteilhaft eine erhöhte Raum-Zeit-Ausbeute des Prozesses ergibt und Edukte, die als Feststoff vorliegen, möglichst schnell bzw. möglichst weitgehend gelöst und für die Reaktion verfügbar gemacht werden.After completion of filling, the heating stage of the process cycle begins (see Fig. IB). In this case, the direct heating is carried out within the reaction system. Due to the achievable high rates of heat input, this stage can be kept relatively short, so that advantageously results in an increased space-time yield of the process and reactants, which are present as a solid as quickly as possible or as far as possible and made available for the reaction.
Die Reaktion setzt in der Regel bereits während der Aufheiz- Stufe ein, findet aber vorwiegend im Anschluss innerhalb einer oder mehrerer Verweilzeitstufen statt. Ein gewisser Reaktionsfortschritt ist in der Regel allerdings auch während der anschließenden Abkühlung zu verzeichnen.The reaction usually starts during the heat-up stage, but mainly takes place subsequently within one or more residence time stages. However, a certain reaction progress is usually recorded during the subsequent cooling.
In der Verweilzeitstufe ist ein Wärmeaustausch entweder nur zur Temperaturhaltung bzw. zum Ausgleich von Wärmeverlusten oder aber zur Einstellung eines Temperaturprofils im Verlauf des Reaktionsfortschritts erforderlich.In the residence time stage, a heat exchange is either only for temperature maintenance or to compensate for heat losses or to set a temperature profile in the course of the reaction progress required.
Ist der Wärmeaustausch während der Verweilzeitstufe gering, so kann dieser mittels Wärmeaustauschflächen durchgeführt werden, die entsprechend beheizt oder gekühlt werden. Vorzugsweise erfolgt ein notwendiger Wärmeeintrag jedoch mit den bereits beschriebenen Mitteln der Direktbeheizung und eine Abfuhr von Wärme durch Verdampfung. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Wärmetönung bei der Synthese des gewünschten Harztyps erheblich ist.If the heat exchange during the residence time is low, then this can be carried out by means of heat exchange surfaces, which are heated or cooled accordingly. Preferably, however, a necessary heat input takes place with the already described means of direct heating and a dissipation of heat by evaporation. This is particularly advantageous when the heat of reaction in the synthesis of the desired type of resin is significant.
Nach Abschluss der Verweilzeitstufe (n) erfolgt eine schnelle Abkühlung vorzugsweise durch Verdampfung. Dies ermöglicht eine rasche Beendigung der Reaktion. Abschließend folgt die Entleerung, bei der das Produkt aus dem Reaktor ausgetragen wird. Das Produkt wird zum Beispiel einem gekühlten Tank zugeführt, indem es bis zur Weiterverarbeitung gelagert wird. Anschließend beginnt der Prozesszyklus erneut.After completion of the residence time (s), rapid cooling preferably takes place by evaporation. This allows a rapid termination of the reaction. Finally follows the emptying, in which the product is discharged from the reactor. For example, the product is fed to a refrigerated tank by storing it until further processing. Then the process cycle starts again.
Beim Kühlen oder während der Reaktion erfolgen die beschriebenen Verdampfungsschritte zur Wärmeabfuhr durch Absenkung des Betriebsdrucks im Reaktor, so dass das Reaktionsgemisch zu sieden beginnt. Vorzugsweise wird ein Lösemittel mit hohem Dampfdruck gewählt, so dass hier weitgehend reines Lösemittel abdampft. Die Dämpfe werden aus dem Reaktor abgeleitet und in einem Kühler kondensiert. Besteht der Dampf aus lediglich gering verunreinigtem Wasser, so kann dieser auch direkt an die Atmosphäre abgegeben werden. Um die bei der schnellen Abkühlung erforderlichen hohen Dampfmengen aus dem Reaktionsgemisch abzuscheiden und eine effektive Phasentrennung zu erleichtern, kann ein Rührorgan verwendet werden, das knapp unter dem sich einstellenden Flüssigkeitsspiegel der Reaktionsmischung rotiert. Als Rührorgan wird vorzugsweise ein von unten ansaugender Schaufelrührer verwendet. Zur Verbesserung der Durchmischung des Reaktors kann das Rührwerk mit einem Leitrohr ausgestattet sein . Außerdem kann der Rührbehälter optional mit Strombrechern bzw. Stromstörern ausgestattet sein, die eine übermäßige Rotationsströmung des Behälterinhalts verhindern. Weiterhin kann das Rührwerk auch mit mehreren, insbesondere gleichartigen Rührkörpern ausgestattet sein, die entweder auf einer gemeinsamen Welle oder aber auf mehreren Wellen angeordnet sind.During cooling or during the reaction, the described evaporation steps for heat removal by lowering the operating pressure in the reactor, so that the reaction mixture begins to boil. Preferably, a solvent having a high vapor pressure is selected, so that substantially pure solvent evaporates here. The vapors are discharged from the reactor and condensed in a condenser. If the steam consists of only slightly contaminated water, it can also be released directly to the atmosphere. In order to separate the high amounts of steam required for rapid cooling from the reaction mixture and to facilitate effective phase separation, it is possible to use an agitator which rotates just below the self-adjusting liquid level of the reaction mixture. The stirring element used is preferably a paddle stirrer sucking from below. To improve the mixing of the reactor, the agitator may be equipped with a guide tube. In addition, the agitator can optionally be equipped with baffles or baffles that prevent excessive rotational flow of the container contents. Furthermore, the agitator may also be equipped with a plurality of, in particular similar, stirring bodies, which are arranged either on a common shaft or on several shafts.
Dieses Verfahren wird im Zusammenhang mit Fig. 3 anhand einer weiteren Ausführungsform erläutert.This method will be explained in connection with FIG. 3 with reference to a further embodiment.
In der Befüllstufe des Produktionszyklus wird der Rührreaktor 51 über den Zulaufstutzen 60 mit vortemperierter Formalinlösung, KOH und Melamin befüllt. Diese Edukte können einzeln oder als Vormischung eingefüllt werden.In the filling stage of the production cycle of the stirred reactor 51 is filled via the inlet port 60 with preheated formalin solution, KOH and melamine. These starting materials can be introduced individually or as premix.
Die externe Vorwärmung bietet den Vorteil, dass die für die Temperierung benötigte Zeit nicht in der Zykluszeit des eigentlichen Reaktors berücksichtigt zu werden braucht. Somit kann die Vorwärmung auch langsamer und unter Nutzung von Abwärme, welche z.B. aus dem Produktkühler oder Kondensator stammt, erfolgen. Eine Vorwärmung kann bis unterhalb des Siedepunkts bzw. bis unterhalb der Temperatur erfolgen, bei der bereits eine Reaktion in erheblichem Umfang einsetzt. In der Praxis ergibt sich beispielsweise für MF-Harze mit einem F/M-Verhältnis zwischen 1,3 und 2,4 eine vorteilhafte Temperatur innerhalb des Bereiches von 40 bis 900C.The external preheating has the advantage that the time required for the temperature does not need to be taken into account in the cycle time of the actual reactor. Thus, the preheating can be slower and with the use of waste heat, which comes for example from the product cooler or condenser, take place. Preheating can take place below the boiling point or below the temperature at which a reaction already begins to a considerable extent. In practice, for example, for MF resins having an F / M ratio between 1.3 and 2.4, an advantageous temperature within the range of 40 to 90 ° C. results.
Die weitere Erwärmung der Reaktionsmischung erfolgt vorteilhafterweise schnell, so dass mit einsetzender Reaktion auch das als Aminoplastbildner eingesetzte Melamin möglichst zügig aufgelöst ist. Dazu wird in der Aufheizstufe des Produktionszyklus über einen Begasungsrührer Wasserdampf in die Reaktionsmischung eingetragen, wobei diese auf beispielsweise 137 0C und den gewünschten Feststoffgehalt gebracht wird. Ein für die beschriebene Aufheizung optimal angeordneter Rührkörper 55 ist im unteren Teil des Rührreaktors zu platzieren, er wird über eine Hohlwelle angetrieben und mit Dampf versorgt, welcher über entsprechende Austrittsbohrungen feinblasig in die Reaktionsmischung einströmt. Ein über dem Rührkörper angeordnetes Leitrohr 54 sorgt während der Aufheizstufe dafür, dass sich die Umwälzung durch den Rührkörper 55 auf den gesamten flüssigen Reaktorinhalt erstreckt.The further heating of the reaction mixture advantageously takes place rapidly, so that the melamine used as aminoplast is dissolved as quickly as possible with the onset of reaction. For this purpose, the heat-up stage of the production cycle with a gas distribution stirrer, water vapor is introduced into the reaction mixture which is brought to, for example, 137 0 C and the desired solids content. An optimally arranged for the described heating stirrer 55 is placed in the lower part of the stirred reactor, it is driven by a hollow shaft and supplied with steam, which flows through appropriate outlet holes fine bubbles into the reaction mixture. A guide tube 54 arranged above the stirring body ensures during the heating stage that the circulation through the stirring body 55 extends to the entire liquid reactor contents.
In der Verweilzeitstufe, welche sich anschließt und welche zum Beispiel etwa 9 Minuten dauert, können Temperaturverluste über einen optionalen Heizmantel 61 kompensiert werden.In the residence time stage, which adjoins and which lasts, for example, about 9 minutes, temperature losses can be compensated via an optional heating jacket 61.
Sobald der gewünschte Polymerisationsgrad erreicht ist, ist es vorteilhaft, die Reaktion möglichst schnell durch eine Vorkühlung zu verlangsamen. Dies geschieht in dem dargestellten Rührwerk durch Druckabsenkung mittels Ablass von Gas über den Austrittsstutzen 58 bei gleichzeitiger Inbetriebnahme des Entgasungsrührers . Dessen Rührkörper 52 ist knapp unter der Oberfläche der sich bei seinem Betrieb einstellenden Trombe angeordnet. Über das Leitrohr 54 saugt er von unten Flüssigkeit an, so dass auch während der Abkühl- Phase der komplette Behälterinhalt intensiv umgewälzt wird. Der geringste Druck innerhalb des Systems tritt bei diesem Prozess an den Schaufeln des Entgasungsrührers auf, wo daher die Verdampfung der Flüssigkeit bevorzugt einsetzt, so dass der entstehende Dampf vergleichsweise leicht zur Flüssigkeitsoberfläche entweichen kann. In der Trombe selbst findet aufgrund der Zentrifugalkräfte außerdem eine Anreicherung von Gasblasen in Richtung Rührwerksachse statt. Durch diese Vorgänge wird eine hohe Verdampfungsleistung in dem beschriebenen Rührwerk ermöglicht.Once the desired degree of polymerization has been achieved, it is advantageous to slow down the reaction as quickly as possible by pre-cooling. This is done in the illustrated agitator by lowering the pressure by means of discharge of gas through the outlet stub 58 with simultaneous start-up of the degassing stirrer. Whose stirring body 52 is located just below the surface of adjusting itself in his operation Trombe. Via the guide tube 54, he sucks liquid from below, so that even during the cooling phase of the complete container contents is circulated intensively. The lowest pressure within the system occurs in this process on the blades of the degassing stirrer, where therefore the evaporation of the liquid preferably starts, so that the resulting vapor can escape relatively easily to the liquid surface. In the Trombe itself also takes place due to the centrifugal forces an enrichment of gas bubbles in the direction of agitator axis. These processes allow a high evaporation rate in the described agitator.
Bei Entspannung des Rührwerksinhalts auf Atmosphärendruck, kommt der beschriebene Abkühlungsprozess bei Temperaturen um 100° zum Stillstand. Dies ist ausreichend, um die Reaktion erheblich zu verlangsamen. Nach der sich anschließenden Entleerungsstufe, welche etwa 5 Minuten dauert, muss jedoch eine weitere Kühlung des produzierten Harzes erfolgen, sofern dieses nicht unmittelbar weiterverarbeitet werden kann. Dazu wird die fertige Harzlösung über den Ablaufstutzen 62 in einen Kühl-Behälter geführt, indem sich vorzugsweise bereits produzierte, vorgekühlte Harzlösung befindet, so dass sich beim Einmischen der frischen, heißen Harzlösung eine weitere schnelle Abkühlung derselben ergibt. Der Kühlbehälter ist mit entsprechenden Wärmeaustauschflächen (z.B. Rohrschlangen) ausgestattet, um die anfallende Wärme abführen zu können. Die abgekühlte Harzlösung wird bei Temperaturen zwischen 30 und 80 °C aus dem Kühlbehälter zur Weiterverarbeitung bzw. zur Lagerung abgezogen.When the contents of the agitator are relieved to atmospheric pressure, the described cooling process comes to a halt at temperatures around 100 °. This is sufficient to slow down the reaction considerably. After the subsequent emptying stage, which lasts about 5 minutes, however, a further cooling of the resin produced must take place, provided that this can not be further processed immediately. For this purpose, the finished resin solution is passed through the outlet nozzle 62 in a cooling container by preferably pre-cooled resin solution is already produced, so that there is a further rapid cooling of the same when mixing the fresh, hot resin solution. The cooling tank is equipped with appropriate heat exchange surfaces (eg pipe coils) to dissipate the accumulated heat can. The cooled resin solution is removed at temperatures between 30 and 80 ° C from the cooling tank for further processing or storage.
Eine vereinfachte Ausführung des in Fig. 4 dargestellten Rührwerks kann entweder auf den Entgasungsrührer und die Möglichkeit der Vorkühlung verzichten oder aber die besonders günstige unten angeordnete Positionierung des Begasungsrührers aufgeben. Im letztgenannten Fall wird das oben angeordnete Rührorgan unter jeweils entsprechenden Druckverhältnissen sowohl zur Entgasung als auch zur Begasung wirksam, wenn die Antriebswelle als Hohlwelle mit DampfZuführung gestaltet ist und entsprechende Austrittsöffnungen für den Dampf vorzugsweise in dem äußeren Rührkörperbereich vorgesehen sind. Besonders vorteilhaft ist in diesem Fall die Gestaltung des Rührkörpers mit wechselweise aufwärts und abwärts gerichteten Strömungskanälen und Anbringung der Dampf-Austrittsöffnungen im Bereich der abwärts gerichteten Strömungskanäle.A simplified embodiment of the agitator shown in FIG. 4 can either dispense with the degassing stirrer and the possibility of precooling or else abandon the particularly favorable positioning of the gassing stirrer arranged at the bottom. In the latter case, the above-arranged stirrer under respective respective pressure conditions for both degassing and for gassing is effective when the drive shaft is designed as a hollow shaft with steam supply and appropriate outlet openings for the steam are preferably provided in the outer Rührkörperbereich. Particularly advantageous in this case is the design of the stirring body with alternately upward and downward flow channels and attachment of the steam outlet openings in the region of the downwardly directed flow channels.
Wird das Rührwerk, wie in Fig. 4 dargestellt, mit zwei Rührkörpern betrieben, so ist zu beachten, dass jeweils nur eines der Rührorgane in Betrieb genommen wird. Der Ansaugvorgang über das Leitrohr 54 kann dann über das jeweils stillstehende Rührorgan erfolgen. If the agitator, as shown in Fig. 4, operated with two Rührkörpern, it should be noted that only one of the stirrers is put into operation. The suction via the guide tube 54 can then be done via the respective stationary stirrer.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung vorkondensierter Harzlösungen, wobei a) die Edukte der Harzlösung mindestens ein1. A process for the preparation of precondensed resin solutions, wherein a) the starting materials of the resin solution at least one
Aminoplastbildner und /oder mindestens Phenol und / oder ein Phenolderivat und mindestens eine Carbonylverbindung sind, b) die Edukte mit mindestens einer Aufheizstufe (1, Cl) einer Direktbeheizung unterzogen werden.Aminoplastbildner and / or at least phenol and / or a phenol derivative and at least one carbonyl compound, b) the reactants with at least one heating stage (1, Cl) are subjected to a direct heating.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt der Aufheizstufe (1, Cl) mindestens einer Verweilzeitstufe (2, C2) zugeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the product of the heating stage (1, Cl) at least one residence time (2, C2) is supplied.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt der Aufheizstufe (1, Ci; und / oder der Verweilzeitstufe (2, C2) mindestens einer Abkühlstufe (3, Wl) zugeführt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the product of the heating stage (1, Ci; and / or the residence time (2, C2) at least one cooling stage (3, Wl) is supplied.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere hydraulische Verweilzeit in der mindestens einen Aufheizstufe (1, Cl) weniger als 60 Minuten, bevorzugt weniger als 20 Minuten, besonders bevorzugt weniger als 5 Minuten, ganz besonders bevorzugt weniger als 1 Minute beträgt .4. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the average hydraulic residence time in the at least one heating stage (1, Cl) less than 60 minutes, preferably less than 20 minutes, more preferably less than 5 minutes, most preferably less than 1 minute.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere hydraulische Verweilzeit in der mindestens einen Verweilzeitstufe (2, C2) weniger als 10 Stunden, bevorzugt weniger als 2 Stunden, besonders bevorzugt weniger als 45 Minuten, ganz besonders bevorzugt weniger als 15 Minuten und höchst bevorzugt weniger als 8 Minuten beträgt.5. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the average hydraulic residence time in the at least one residence time (2, C2) less than 10 hours, preferably less than 2 hours, more preferably less than 45 Minutes, more preferably less than 15 minutes and most preferably less than 8 minutes.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungssystem, welches durch die vorhandenen Aufheizstufen (1, Cl) und Verweilzeitstufen (2, C2) gebildet wird, insgesamt eine hydraulische Verweilzeitverteilung besitzt, welche unter hydrodynamischen Betriebsbedingungen und über das 4,5-fache der Raumzeit ermittelt, eine Standardabweichung kleiner 60 % insbesondere kleiner 40 %, ganz insbesondere kleiner 25 %, besonders bevorzugt kleiner 15 % und ganz besonders bevorzugt kleiner 9 % der Raumzeit aufweist.6. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the flow system, which is formed by the existing heating stages (1, Cl) and Verweilzeitstufen (2, C2), has a total of a hydraulic residence time distribution, which under hydrodynamic operating conditions and on the 4.5 times the spacetime, a standard deviation of less than 60%, in particular less than 40%, in particular less than 25%, more preferably less than 15% and most preferably less than 9% of the space-time.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizrate in der Aufheizstufe (1, Cl) von der Eingangstemperatur auf die Ausgangstemperatur größer als 1 C° pro Minute, insbesondere größer als 30 0C pro Minute, ganz insbesondere größer als 150 0C pro Minute, besonders bevorzugt größer als 380 0C pro Minute ist.7. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heating rate in the heating stage (1, Cl) from the inlet temperature to the outlet temperature greater than 1 C ° per minute, in particular greater than 30 0 C per minute, in particular greater than 150 0 C per minute, more preferably greater than 380 0 C per minute.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur am Ausgang der Aufheizstufe (1, Cl) mindestens 90%, insbesondere mindestens 95%, ganz besonders mindestens 97i der mittleren Reaktionstemperatur in Celsius beträgt.8. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the temperature at the outlet of the heating stage (1, Cl) is at least 90%, in particular at least 95%, especially at least 97i of the average reaction temperature in Celsius.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur am Ausgang der Aufheizstufe (1, Cl) zwischen 60 und 230 0C, insbesondere zwischen 70 und 200 0C, bevorzugt zwischen 80 und 1800C, besonders bevorzugt zwischen 110 und 1500C, ganz besonders bevorzugt zwischen 135 und 1400C beträgt. 9. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the temperature at the output of the heating stage (1, Cl) between 60 and 230 0 C, in particular between 70 and 200 0 C, preferably between 80 and 180 0 C, particularly preferred between 110 and 150 0 C, most preferably between 135 and 140 0 C.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlrate in der Abkühlstufe (3, Wl) von der Eingangstemperatur auf die Ausgangstemperatur größer als 1 C° pro Minute, insbesondere größer als 10 0C pro Minute, ganz insbesondere größer als 100 0C pro Minute ist.10. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cooling rate in the cooling stage (3, Wl) from the inlet temperature to the outlet temperature greater than 1 C ° per minute, in particular greater than 10 0 C per minute, in particular greater than 100 0 C per minute.
11. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aufheizstufe (1, Cl), Verweilzeitstufe (2, C2) und / oder die Abkühlstufe (3, Wl) mit mindestens einer weiteren Stufe seriell und / oder parallel verbunden ist.11. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating stage (1, Cl), residence time (2, C2) and / or the cooling stage (3, Wl) with at least one further stage serially and / or in parallel connected is.
12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsmedium nach Erreichen der Reaktionstemperatur für eine vorgewählte Zeit auf einem vorbestimmten Temperaturprofil geführt wird, insbesondere auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird.12. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the reaction medium is guided after reaching the reaction temperature for a preselected time to a predetermined temperature profile, in particular is maintained at a predetermined temperature.
13. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Aminoplastbildner mindestens Harnstoff, mindestens ein Harnstoff-Derivat, mindestens ein Dicyandiamid, mindestens ein Guanamin, Melamin und / oder mindestens ein Melamin- Derivat eingesetzt wird.13. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least urea, at least one urea derivative, at least one dicyandiamide, at least one guanamine, melamine and / or at least one melamine derivative is used as aminoplast.
14. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonylverbindung ein Aldehyd, insbesondere Formaldehyd, Acetaldehyd, Isobutyraldehyd, Aceton, Methylethylketon und /oder Diethylketon ist. 14. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the carbonyl compound is an aldehyde, in particular formaldehyde, acetaldehyde, isobutyraldehyde, acetone, methyl ethyl ketone and / or diethyl ketone.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Formaldehyd ganz oder teilweise als Formalin-Lösung und / oder als Paraformaldehyd eingesetzt wird.15. The method according to claim 14, characterized in that the formaldehyde is used in whole or in part as a formalin solution and / or as paraformaldehyde.
16. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Katalysator oder die Katalysatoren ganz oder teilweise erst in einer der Direktbeheizung nachgeschalteten Stufe zur übrigen Reaktionsmischung zugegeben werden.16. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one catalyst or catalysts are added in whole or in part only in one of the direct heating downstream stage to the rest of the reaction mixture.
17. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Komponenten mindestens ein saurer oder basischer Katalysator eingesetzt wird.17. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one acidic or basic catalyst is used as further components.
18. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Komponenten mindestens ein Modifikator, insbesondere ein einwertiger Alkohol, ein mehrwertiger Alkohol, ein Caprolactam, ein Polyol, ein Trimethylopropan, ein Sorbit, Glukose, Sulfit, Toluolsulfonsäureamid, ein Carbamat, ein Salz des Malein- bzw. Fumarsäuremonoamids und / oder ein Aminoalkohol eingesetzt wird.18. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that as further components at least one modifier, in particular a monohydric alcohol, a polyhydric alcohol, a caprolactam, a polyol, a Trimethylopropan, a sorbitol, glucose, sulfite, Toluolsulfonsäureamid, a carbamate , a salt of the maleic or Fumarsäuremonoamids and / or an aminoalcohol is used.
19. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Komponenten mindestens ein Additiv, insbesondere ein Postforming-Additiv zur Standzeitverlängerung eingesetzt wird.19. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that as further components at least one additive, in particular a postforming additive for service life extension is used.
20. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Komponente mindestens ein Lösemittel, insbesondere Wasser oder ein Alkohol, eingesetzt wird.20. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that as a further component at least one solvent, in particular water or an alcohol is used.
21. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Direktbeheizung mindestens teilweise durch einen Stoff erfolgt, der ganz oder teilweise in gas- oder dampfförmigem Zustand in das übrige Reaktionsmedium eingemischt wird.21. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the direct heating at least partially by a substance which is wholly or partially mixed in the gas or vapor state in the remaining reaction medium.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die ganz oder teilweise als Dampf zugegebene Komponente ein Lösemittel ist.22. The method according to claim 21, characterized in that the wholly or partially added as a vapor component is a solvent.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aufheizstufe (1, Cl) in der die Einmischung der dampfförmigen Komponente zur Direktbeheizung erfolgt, in mehrere sequenzielle Bereiche unterteilt ist, so dass im ersten Bereich eine Vor- oder Hauptbeheizung und in nachgeschalteten Bereichen eine Nachbeheizung durch Zugabe weiteren Gases oder Dampfes stattfindet .23. The method according to claim 21 or 22, characterized in that the at least one heating stage (1, Cl) in which the admixing of the vaporous component for direct heating is divided into a plurality of sequential areas, so that in the first area a preheating or main heating and subsequent heating takes place in subsequent areas by adding further gas or steam.
24. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführte Gasmenge oder Dampfmenge von einer Verhältnisregelung kontrolliert wird, welche das Verhältnis von zulaufender Vormischung und ablaufender Reaktionsmischung konstant hält, während die Temperaturregelung in der mindestens einen Verweilzeitstufe (2, C2) durch Zugabe einer flüssigen, die Harzlösung verdünnenden Komponente erfolgt, deren variabler Anteil die Eigenschaften der Harzlösung nicht wesentlich nachteilig verändert .24. The method according to at least one of claims 21 to 23, characterized in that the supplied gas quantity or amount of steam is controlled by a ratio control, which keeps the ratio of incoming premix and running reaction mixture constant, while the temperature control in the at least one residence time stage (2, C2) by addition of a liquid component diluting the resin solution, the variable portion of which does not substantially adversely affect the properties of the resin solution.
25. Verfahren nach mindestens einem Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine flüssige, die Harzlösung verdünnende Komponente und die für die Direktbeheizung zugeführte dampfförmige Komponente stofflich weitgehend identisch sind.25. The process as claimed in at least one of claims 21 to 24, wherein a liquid component diluting the resin solution and the vaporous component fed for direct heating are substantially identical in terms of material.
26. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung der Ablauftemperatur der mindestens einen Aufheizstufe (1, Cl) über die zugegebene Gasmenge oder Dampfmenge erfolgt.26. The method according to at least one of claims 21 to 25, characterized in that a regulation of Expiration temperature of the at least one heating stage (1, Cl) via the added amount of gas or amount of steam.
27. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Variabilität der zugegebenen Gasmenge oder Dampfmenge verursachte Veränderlichkeit im Feststoffgehalt der produzierten Harzlösung durch eine Anpassung der Zulauftemperatur der Vormischung gesteuert wird, so dass nach erfolgter Anpassung die Variabilität der zugegebenen Dampfmenge deutlich beschränkt wird.27. Process according to claim 21, characterized in that the variability in the solids content of the resin solution produced, caused by the variability of the added amount of gas or steam, is controlled by an adjustment of the premix inlet temperature, so that after the adaptation the variability of the premix added amount of steam is significantly limited.
28. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 21 bis28. The method according to at least one of claims 21 to
27, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Variabilität der zugegebenen Dampfmenge verursachte Veränderlichkeit im Feststoffgehalt der produzierten Harzlösung mittels einer Verhältnisregelung kompensiert wird, welche das Verhältnis von zulaufender Vormischung und ablaufender Reaktionsmischung durch Zugabe einer die Vormischung verdünnenden, flüssigen Komponente konstant hält.27, characterized in that the variability in the solids content of the produced resin solution caused by the variability of the added amount of steam is compensated by means of a ratio control which keeps the ratio of incoming premix and effluent reaction mixture constant by adding a premix-diluting liquid component.
29. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 21 bis29. The method according to at least one of claims 21 to
28, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Direktbeheizung verwendete dampfförmige Komponente und die die Vormischung verdünnende flüssige Komponente aus demselben Stoff bestehen .28, characterized in that the vaporous component used for the direct heating and the liquid component diluting the premix consist of the same substance.
30. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet dass die Mengen an gas- oder dampfförmigen und nicht gas- oder dampfförmig zugeführten Komponenten über einen modellbasierten Regelalgorithmus kontrolliert werden, welcher den Feststoffgehalt der produzierten Harzlösung und die Ablauftemperatur der mindestens einen Aufheizstufe (1, Cl) regelt.30. The method according to at least one of claims 21 to 29, characterized in that the amounts of gaseous or vaporous and non-gaseous or vapor-fed components are controlled by a model-based control algorithm, which determines the solids content of the produced resin solution and the discharge temperature of the at least one heating stage (1, Cl) regulates.
31. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Viskosität der Reaktionsmischung, ihre Dichte, ihre Wärmetönung, ihre Leitfähigkeit, ihr Brechungsindex, ihre31. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the viscosity of the Reaction mixture, their density, their heat of reaction, their conductivity, their refractive index, their
Dielektrizitätskonstante, ihre Lichtstreuung und -beugung erfasst und als Maß für den Reaktionsfortschritt ausgewertet werden und insbesondere zur Korrektur von Betriebstemperatur und / oder Anlagendurchsatz verwendet werden.Dielectric constant, their light scattering and diffraction detected and evaluated as a measure of the reaction progress and are used in particular for the correction of operating temperature and / or system throughput.
32. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Direktbeheizung mindestens teilweise durch eine Bestrahlung, insbesondere mit Mikrowellen, Infrarotstrahlung, Röntgenstrahlung der Reaktionsmischung und / oder radioaktiver Strahlung erfolgt.32. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the direct heating takes place at least partially by irradiation, in particular with microwaves, infrared radiation, X-radiation of the reaction mixture and / or radioactive radiation.
33. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Direktbeheizung mindestens teilweise durch eine induktive Beheizung der Reaktionsmischung erfolgt.33. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the direct heating takes place at least partially by an inductive heating of the reaction mixture.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Beheizung durch Zugabe eines leitfähigen Mediums unterstützt wird.34. The method according to claim 33, characterized in that the inductive heating is supported by adding a conductive medium.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Unterstützung der induktiven Beheizung zugegebene leitfähige Medium später wieder abgetrennt wird.35. The method according to claim 34, characterized in that the added to support the inductive heating conductive medium is separated later again.
36. Verfahren nach den Ansprüchen 33bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Unterstützung der induktiven Beheizung zugegebene leitfähige Medium eine feste, partikuläre Phase, insbesondere einen metallischen Werkstoff aufweist .36. Method according to claims 33 to 35, characterized in that the conductive medium added to support the inductive heating has a solid, particulate phase, in particular a metallic material.
37. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Direktbeheizung der Reaktionsmischung mindestens teilweise durch Zugabe einer chemisch inerten, überhitzten Komponente erfolgt. 37. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the direct heating of the reaction mixture is at least partially by addition of a chemically inert, overheated component.
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die chemisch inerte, überhitzte Komponente in einer partikulären Phase, insbesondere in Form eines metallischen Feststoffes vorliegt.38. The method according to claim 37, characterized in that the chemically inert, overheated component is present in a particulate phase, in particular in the form of a metallic solid.
39. Verfahren nach Anspruch 37 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die chemisch inerte Komponente später wieder abgetrennt wird.39. The method of claim 37 to 38, characterized in that the chemically inert component is separated later again.
40. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennte, chemisch inerte Komponente erneut auf eine gegenüber der Reaktionstemperatur höhere Temperatur überhitzt und erneut zur Direktbeheizung in der mindestens einen Aufheizstufe (Cl) eingesetzt wird.40. The method according to at least one of claims 37 to 39, characterized in that the separated, chemically inert component is reheated to a higher temperature than the reaction temperature and re-used for direct heating in the at least one heating stage (Cl).
41. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Direktbeheizung mit einer indirekten Beheizung durch beheizte Apparateflächen in der mindestens einen Aufheizstufe (Cl) kombiniert wird.41. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the direct heating is combined with an indirect heating by heated apparatus surfaces in the at least one heating stage (Cl).
42. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vormischung der Edukte in bereits vorgewärmten Zustand, aber noch deutlich unterhalb der Reaktionstemperatur in die mindestens eine Aufheizstufe (Cl) eintritt, wo die weitere Erwärmung mittels Direktbeheizung erfolgt.42. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a premix of the educts in already preheated state, but still significantly below the reaction temperature in the at least one heating stage (Cl) occurs where the further heating takes place by means of direct heating.
43. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aufheizstufe (Cl) mindestens ein Rührwerk und / oder mindestens einen statischen Mischer und / oder mindestens einen Strahlmischer und / oder mindestens eine Strahlpumpe aufweist . 43. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating stage (Cl) comprises at least one agitator and / or at least one static mixer and / or at least one jet mixer and / or at least one jet pump.
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk so weit mit der Reaktionsmischung gefüllt ist, dass sich über der Reaktionsmischung kein nennenswerter Gasraum mehr befindet und sich kein Flüssigkeitsspiegel ausbildet .44. The method according to claim 43, characterized in that the agitator is filled so far with the reaction mixture that there is no appreciable gas space above the reaction mixture and no liquid level is formed.
45. Verfahren nach Anspruch 43 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Rührorgan als Begasungsrührer ausgebildet ist.45. The method of claim 43 to 44, characterized in that at least one stirring element is designed as a gassing stirrer.
46. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der mindestens einen Aufheizstufe (Cl) so dimensioniert ist, dass bei Einsatz von in Suspension vorliegenden festen Edukten in der Vormischung, diese Edukte beim Verlassen der mindestens einen Aufheizstufe (Cl) weitestgehend in Lösung übergegangen sind.46. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the volume of the at least one heating stage (Cl) is dimensioned such that when using solid in suspension present educts in the premix, these starting materials on leaving the at least one heating stage (Cl ) have largely gone into solution.
47. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die47. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the
Reaktionsmischung nach Durchlauf der Aufheizstufe in einem ersten Bereich der Verweilzeitstufe weiterbehandelt wird, in welchem beim Einsatz von in Suspension vorliegenden, festen Edukten eventuell noch nicht gelöste Reste betrieblich beherrschbar sind, indem mittels senkrechter Strömungsführung oder erhöhter Strömungsgeschwindigkeit Ablagerungen von ungelösten Resten vorgebeugt wird oder solche in ihren Folgen durch eine besonders leichte Zugänglichkeit für Reinigungs- oder Austauschmaßnahmen beherrschbar gemacht werden.Reaction mixture is further treated after passing through the heating stage in a first region of the residence time, in which the use of suspended solid starting materials possibly not yet dissolved residues are operationally controlled by deposits of undissolved radicals is prevented by means of vertical flow control or increased flow rate or in their consequences by a particularly easy accessibility for cleaning or replacement measures are made manageable.
48. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Verweilzeitstufe (2, C2), welche der mindestens einen Aufheizstufe (Cl) nachgeschaltet ist, wobei die mindestens eine weitere Stufe einen Wärmeübertrager aufweist, so dass 1048. The method according to at least one of the preceding claims, characterized by at least one residence time (2, C2), which is connected downstream of the at least one heating stage (Cl), wherein the at least one further stage comprises a heat exchanger, so that 10
über die Oberfläche eine Temperaturführung oder Temperaturhaltung der Reaktionsmischung erreicht wird.a temperature control or temperature maintenance of the reaction mixture is achieved via the surface.
49. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Stufe, insbesondere die, welche der mindestens einen Aufheizstufe (Cl) nachgeschaltet ist, als Rohrreaktor ausgebildet ist.49. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one stage, in particular that which is connected downstream of the at least one heating stage (Cl), is designed as a tubular reactor.
50. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Abschnitte des Rohrreaktors überbrückt werden können, um das Reaktionsvolumen zu reduzieren.50. The method according to claim 49, characterized in that individual sections of the tubular reactor can be bridged in order to reduce the reaction volume.
51. Verfahren nach Anspruch 49 oder 50, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrreaktor nach Art eines Rohrbündelwärmeübertragers aufgebaut ist, die einzelnen Rohrabschnitte im Wesentlichen jedoch eine serielle Verschaltung aufweisen.51. The method of claim 49 or 50, characterized in that the tubular reactor is constructed in the manner of a Rohrbündelwärmeübertragers, the individual pipe sections but essentially have a serial interconnection.
52. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 49 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom zwischen mindestens zwei Bereichen des Rohrreaktors durch einen Bypass und / oder Rohrabschnitte gezielt parallel geführt wird, um die Verweilzeitverteilung der Reaktionsmischung gezielt zu beeinflussen.52. The method according to at least one of claims 49 to 51, characterized in that a partial flow between at least two areas of the tube reactor through a bypass and / or pipe sections is guided in a targeted parallel to influence the residence time distribution of the reaction mixture targeted.
53. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teilstrom zwischen zwei Stufen und / oder Teilbereichen von Stufen rezirkuliert wird, um die Verweilzeitverteilung gezielt zu beeinflussen.53. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least a partial stream between two stages and / or subregions of stages is recirculated to selectively influence the residence time distribution.
54. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine volldurchmischte Zone gegenüber anderen Bereichen in den Stufen gezielt vergrößert wird, um die Verweilzeitverteilung gezielt zu beeinflussen. 1154. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a fully mixed zone is selectively increased compared to other areas in the stages in order to influence the residence time distribution targeted. 11
55. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung in mindestens einer Stufe so gewählt ist, dass die vorliegende Reynoldszahl über der kritischen Reynoldszahl liegt und eine turbulente Strömung vorherrscht.55. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the flow is selected in at least one stage so that the present Reynolds number is above the critical Reynolds number and a turbulent flow prevails.
56. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Viskositätsverlauf der Reaktionslösung im56. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the viscosity profile of the reaction solution in
Reaktionsfortschritt unter betriebsähnlichen Bedingungen vorab in einem Reaktionsviskosimeter oder im Modellversuch gemessen oder aus bekannten Stoffdaten errechnet wird und die Dimensionierung der Rohrabschnitte mit überkritischer Reynoldszahl bei optimierten Druckverlusten erreicht wird, indem in Bereichen, in denen niedrigere Viskositäten auftreten, größere Rohrdurchmesser gewählt werden und umgekehrt .Reaction progress under similar conditions is measured in advance in a reaction viscometer or in a model experiment or calculated from known material data and the dimensioning of the tube sections with supercritical Reynolds number is achieved with optimized pressure losses by larger pipe diameters are selected in areas where lower viscosities occur, and vice versa.
57. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Stufe, insbesondere ein Rohrreaktor, Einbauten aufweist, welche die Strömungsgeschwindigkeit in Rohrmitte verlangsamen und im Randbereich erhöhen.57. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one stage, in particular a tubular reactor, has internals, which slow down the flow velocity in the center of the pipe and increase in the edge region.
58. Verfahren nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauten senkrecht zur Strömungsrichtung montierte Lochbleche aufweisen, welche im Innenbereich durch eine verringerte Dichte und / oder Größe der angebrachten Löcher die Strömung abbremsen und welche im Außenbereich eine relativ höhere Durchlässigkeit für das Fluid aufweisen.58. The method according to claim 57, characterized in that the internals have perforated plates mounted perpendicular to the flow direction, which slow down the flow in the interior due to a reduced density and / or size of the attached holes and which have a relatively higher permeability for the fluid in the outer region.
59. Verfahren nach Anspruch 57 oder 58, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Einbauten so gewählt ist und die Einbauten so über die Lauflänge der Stufe, insbesondere des Rohrreaktors verteilt werden, dass sich die 1259. The method according to claim 57 or 58, characterized in that the number of internals is selected and the internals are distributed over the run length of the stage, in particular of the tubular reactor, that the 12
hydraulische Verweilzeitverteilung der Verweilzeitverteilung einer Pfropfenströmung annähert.hydraulic residence time distribution of the residence time distribution approximates a plug flow.
60. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Bereich der Abkühlstufe eine Verdampfung erfolgt, in welcher unter Druckabsenkung aus der Harzlösung ein Stoff oder ein Stoffgemisch verdampft und infolge der dabei verbrauchten Verdampfungsenthalpie der Harzlösung Wärme entzogen wird.60. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in a first region of the cooling step, an evaporation takes place in which a substance or a mixture of substances evaporates under pressure reduction from the resin solution and heat is removed as a result of the evaporation enthalpy of the resin solution consumed.
61. Verfahren nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, dass der verdampfende Stoff vorwiegend aus dem eingesetzten Lösemittel besteht.61. The method according to claim 60, characterized in that the evaporating substance consists mainly of the solvent used.
62. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach mindestens einem Bereich der mindestens einen Kühlstufe mindestens ein Druckhalteventil oder Druckregler angeordnet sind, welche den Betriebsdruck der jeweils vorgeschalteten Bereiche und Stufen oberhalb des Siededrucks der Reaktionsmischung bzw. der Harzlösung halten.62. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one region of the at least one cooling stage, at least one pressure-holding valve or pressure regulator are arranged, which hold the operating pressure of the respectively upstream regions and stages above the boiling pressure of the reaction mixture or the resin solution.
63. Verfahren nach mindesten einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der mindestens einen Verweilzeitstufe mindestens ein Druckhalteventil oder Druckregler angeordnet sind, welche den Betriebsdruck der jeweils vorgeschalteten Bereiche und Stufen oberhalb des Siededrucks der Reaktionsmischung hält.63. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that behind the at least one residence time at least one pressure holding valve or pressure regulator are arranged, which keeps the operating pressure of the respective upstream regions and stages above the boiling pressure of the reaction mixture.
64. Verfahren nach Anspruch 62 bis 63, dadurch gekennzeichnet, dass das Regel- oder Druckhalteventil totraumfrei, insbesondere als Schlauchquetschventil ausgebildet ist.64. The method of claim 62 to 63, characterized in that the control or pressure holding valve dead space, in particular as a pinch valve is formed.
65. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abkühlstufe im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist. 1365. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one cooling step is substantially tubular. 13
66. Verfahren nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrquerschnitt der mindestens einen rohrförmigen Abkühlstufe mit abnehmender Temperatur und ansteigender Viskosität der Harzlösung zunimmt, so dass ein übermäßiger Druckverlust vermieden wird.66. The method according to claim 65, wherein the tube cross-section of the at least one tubular cooling stage increases with decreasing temperature and increasing viscosity of the resin solution, so that an excessive pressure loss is avoided.
67. Verfahren nach Anspruch 65 bis 66, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrquerschnitt im ersten Bereich der rohrförmigen Abkühlstufe relativ eng gewählt ist, so dass anfangs unter möglichst turbulenten67. The method of claim 65 to 66, characterized in that the tube cross-section is relatively narrow in the first region of the tubular cooling stage, so initially under turbulent as possible
Strömungsbedingungen ein besonders intensiver Wärmeaustausch ermöglicht wird.Flow conditions a particularly intense heat exchange is possible.
68. Verfahren nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten rohrförmigen Abkühlstufe turbulente Strömungsbedingungen durch eine Dimensionierung der Rohrdurchmesser mit überkritischer Reynoldszahl sichergestellt werden, welche sich auf einen vorab ermittelten Viskositätsverlauf der Harzlösung während des Abkühlvorgangs stützt.68. The method according to claim 67, characterized in that in the first tubular cooling stage turbulent flow conditions are ensured by dimensioning the tube diameter with supercritical Reynolds number, which is based on a previously determined viscosity profile of the resin solution during the cooling process.
69. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abkühlstufe statische Mischelemente aufweist.69. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one cooling stage comprises static mixing elements.
70. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abkühlstufe und / oder mehrere ihrer rohrförmig ausgebildeten Bereiche nach Art eines Doppelrohrwärmetauscher und / oder nach Art eines Rohrbündelwärmeübertragers ausgebildet sind.70. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one cooling stage and / or several of their tubular regions are formed in the manner of a double tube heat exchanger and / or in the manner of a tube bundle heat exchanger.
71. Verfahren nach einem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass alle Förderorgane in Strömungsrichtung gesehen vor der mindestens einen Aufheizstufe (Cl) angeordnet sind. 1471. The method according to any preceding claim, characterized in that all conveying members are arranged in the flow direction before the at least one heating stage (Cl). 14
72. Verfahren nach einem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren der kalten Anlage, diese bis zum Erreichen einer bestimmten Anfahrtemperatur ganz oder teilweise mit einem Lösungsmittel betrieben wird.72. The method according to any preceding claim, characterized in that when starting the cold plant, this is wholly or partially operated with a solvent until reaching a certain starting temperature.
73. Verfahren nach Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet, dass das zum Anfahren verwendete Lösemittel ein mehrwertiger Alkohol, insbesondere Polyethylenglykol ist.73. The method according to claim 72, characterized in that the solvent used for starting is a polyhydric alcohol, in particular polyethylene glycol.
74. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren der kalten Anlage zunächst in mindestens einer Stufe eine Anfahrtemperatur gehalten wird, welche unterhalb der Reaktionstemperatur zur Herstellung des Produktes liegt.74. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that when starting the cold plant initially in at least one stage a starting temperature is maintained, which is below the reaction temperature for the production of the product.
T 5. Verfahren nach Anspruch 74, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Anfahrtemperatur so gewählt ist, dass eine besondere Qualität des Harzes stabil ist oder in der ersten Reaktionszone erzeugt werden kann, welche in dem zum Anfahren verwendeten Lösungsmittel eine besonders hohe Löslichkeit aufweist.5. A method according to claim 74, characterized in that the said starting temperature is selected so that a particular quality of the resin is stable or can be generated in the first reaction zone, which has a particularly high solubility in the solvent used for starting.
76. Verfahren nach Anspruch 75, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung des Harzes von besonders löslicher Qualität während des Anfahrvorganges in der Aufheizstufe zeitweise diskontinuierlichen Betrieb erfolgt, während das Anfahren der übrigen Stufen durch Betrieb mit dem Lösungsmittel erfolgt.76. The method according to claim 75, characterized in that the generation of the resin of particularly soluble quality during the startup in the heating stage is done intermittently discontinuous operation, while the start of the remaining stages is carried out by operation with the solvent.
77. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass vor oder während des Anfahrvorgangs Harz von besonders löslicher Qualität in einen oder mehrere Bereiche des Systems zugegeben wird.77. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that prior to or during the start-up resin of particularly soluble quality in one or more areas of the system is added.
78. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung 1578. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the preparation 15
einer vorkondensierten Harzlösung mindestens teilweise in einem Batch-Reaktor als mindestens einer Reaktionszone erfolgt, wobei der Reaktor einzelne Prozessstufen in einem Zyklus durchläuft und in einer Füllstufe mit Edukten befüllt wird, anschließend neben weiteren möglichen Stufen eine Aufheizstufe, insbesondere mit einer Direktbeheizung, eine Verweilzeitstufe und eine Entleerungsstufe durchläuft.a precondensed resin solution is at least partially carried out in a batch reactor as at least one reaction zone, wherein the reactor passes through individual process stages in a cycle and is filled with educts in a filling stage, then next to other possible stages a heating stage, in particular with a direct heating, a residence time and goes through an emptying stage.
79. Verfahren nach Anspruch 78, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion oberhalb des Siededrucks des Reaktionsgemisches durchgeführt wird.79. The method according to claim 78, characterized in that the reaction is carried out above the boiling pressure of the reaction mixture.
80. Verfahren nach Anspruch 78 oder 79, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Füllstufe zugeführten Edukte ganz oder teilweise als Vormischung, insbesondere als bereits vorgewärmte Vormischung vorliegen.80. The method of claim 78 or 79, characterized in that the starting materials supplied in the filling stage wholly or partially present as a premix, in particular as pre-heated premix.
81. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 78 bis 80, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation von Wärmeverlusten oder zur Einstellung eines Temperaturprofils ein Wärmeaustausch über Wärmeaustauschflächen erfolgt.81. The method according to at least one of claims 78 to 80, characterized in that for the compensation of heat losses or for setting a temperature profile, a heat exchange via heat exchange surfaces takes place.
82. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 78 bis 81, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Verweilzeitstufe und der Entleerungsstufe eine Prozessstufe erfolgt, in der das Reaktionsmedium abgekühlt wird.82. The method according to at least one of claims 78 to 81, characterized in that between the residence time and the discharge stage, a process stage takes place, in which the reaction medium is cooled.
83. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 78 bis 82, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Abkühlung lediglich um eine Vorkühlung der Harzlösung handelt, welche nach ihrer Entleerung aus dem Reaktors eine weitere Kühlung in einem anschließenden Behälter erfährt. 1683. The method according to at least one of claims 78 to 82, characterized in that the cooling is only a pre-cooling of the resin solution, which undergoes after its emptying from the reactor further cooling in a subsequent container. 16
84. Verfahren nach Anspruch 83, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkühlung ganz oder teilweise durch eine Entspannungsverdampfung bewirkt wird, welche durch eine Absenkung des Betriebsdrucks im Reaktor herbeigeführt wird.84. The method according to claim 83, characterized in that the precooling is wholly or partially effected by a flash evaporation, which is brought about by a reduction of the operating pressure in the reactor.
85. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 78 bis 84, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einem geeigneten Lösemittel betrieben wird, welches einen ausreichend hohen Dampfdruck aufweist, so dass in der Entspannungsverdampfung weitgehend reines Lösemittel abdampft .85. The method according to at least one of claims 78 to 84, characterized in that the method is operated with a suitable solvent, which has a sufficiently high vapor pressure, so that evaporates in the flash evaporation largely pure solvent.
86. Verfahren nach Anspruch 85, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Lösemittel um Wasser handelt, und ein entstehender, u. U. gering verunreinigter Dampf an die Atmosphäre abgegeben werden kann.86. The method according to claim 85, characterized in that it is the solvent is water, and a resulting, u. U. little contaminated steam can be released to the atmosphere.
87. Verfahren nach Anspruch 84 oder 85, dadurch gekennzeichnet, dass der während der Entspannungsverdampfung abgeführte Dampf in einem Kondensator behandelt wird.87. The method according to claim 84 or 85, characterized in that the vapor discharged during the flash evaporation is treated in a condenser.
88. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 84 bis 87, dadurch gekennzeichnet, dass der während der Entspannungsverdampfung abgeführte Dampf durch Einblasen in eine Vorlage mit bereits vorgekühlter Flüssigkeit behandelt wird, wo er kondensiert.88. The method according to at least one of claims 84 to 87, characterized in that the vapor discharged during the flash evaporation is treated by blowing into a template with pre-cooled liquid, where it condenses.
89. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 84 bis 88, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Reaktor abgedampfte Flüssigkeitsmenge durch Zufuhr von Flüssigkeit ersetzt wird, so dass der Füllstand im Reaktor während der Vorkühlung weitgehend konstant bleibt. 1789. The method according to at least one of claims 84 to 88, characterized in that the amount of liquid evaporated from the reactor is replaced by the supply of liquid, so that the level in the reactor during the pre-cooling remains substantially constant. 17
90. Vorrichtung, welche als mindestens eine Aufheizstufe zur Durchführung eines Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 89 dient,90. Device which serves as at least one heating stage for carrying out a method according to at least one of claims 1 to 89,
gekennzeichnet durchmarked by
mindestens ein Begasungsmittel zur Einleitung eines Gases oder eines Dampfes zur Direktbeheizung mindestens einer Flüssigkeit und / oder einer Suspension und ein Rührwerk mit mindestens einem Rührkörper, wobei der mindestens eine Rührkörper durch im Wesentlichen radial angeordnete Schaufeln oder Strömungskanäle förderwirksam in Bezug auf die mindestens eine Flüssigkeit und / oder Suspension ist.at least one fumigant for the introduction of a gas or a vapor for the direct heating of at least one liquid and / or a suspension and a stirrer with at least one agitator, wherein the at least one agitating by substantially radially arranged blades or flow channels promoting with respect to the at least one liquid and / or suspension is.
91. Vorrichtung nach Anspruch 90, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk mindestens ein Leitrohr aufweist, welches den Ort, an dem die die vom mindestens einen Rührkörper geförderte Flüssigkeit und / oder Suspension angesaugt wird, soweit vom Rührkörper weg verlagert, dass eine intensive Umwälzung der vom Rührkörper geförderten Suspension und / oder Flüssigkeit über den gesamten Inhalt des Rührbehälters erzeugbar ist.91. Apparatus according to claim 90, characterized in that the agitator has at least one guide tube, which is the place where the conveyed by at least one stirring body liquid and / or suspension is sucked, as far away from the stirring body that an intensive circulation of from the stirring body promoted suspension and / or liquid over the entire contents of the stirred tank can be generated.
92. Vorrichtung nach Anspruch 90 oder 91, dadurch gekennzeichnet, dass die Begasung der Flüssigkeit und / oder Suspension feinblasig mit einem Dampf erfolgt, welcher unter Überdruck in die Flüssigkeit und / oder Suspension einströmt, dort kondensiert und über die dabei freiwerdende Verdampfungsenthalpie die Flüssigkeit erwärmt.92. Apparatus according to claim 90 or 91, characterized in that the gassing of the liquid and / or suspension takes place fine bubbles with a vapor which flows under pressure into the liquid and / or suspension, condenses there and heated via the thereby released evaporation enthalpy the liquid ,
93. Vorrichtung nach mindestens einem der Anspruch 90 bis 92, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Flüssigkeit oder Suspension von unten in der Art erfolgt und die 1893. Device according to at least one of claims 90 to 92, characterized in that the supply of liquid or suspension takes place from below in the manner and 18
Unterseite des Rührorgans angeströmt ist, so dass sich dort kein Gaspolster ausbilden kann.Bottom of the stirring element is flown, so that there can form no gas cushion.
94. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 90 bis94. The device according to at least one of claims 90 to
93, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas oder der Dampf dem Rührorgan über eine Hohlwelle zugeführt wird.93, characterized in that the gas or steam is supplied to the stirring member via a hollow shaft.
95. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 90 bis95. The device according to at least one of claims 90 to
94, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf über separate Zuleitungen an den mindestens einen Rührkörper geführt wird, welche in etwa mittig knapp oberhalb oder knapp unterhalb der Rührkörperoberfläche enden.94, characterized in that the steam is fed via separate supply lines to the at least one stirring body, which ends approximately in the middle just above or just below the Rührkörperoberfläche.
96. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 90 bis96. The device according to at least one of claims 90 to
95, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf über separate Zuleitungen an den mindestens einen Rührkörper geführt wird, welche seitlich am Umfang des Rührkörpers knapp neben der Rührkörperoberfläche enden.95, characterized in that the steam is fed via separate supply lines to the at least one stirring body, which ends laterally on the circumference of the stirring body just next to the Rührkörperoberfläche.
97. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 94 bis97. The device according to at least one of claims 94 to
96, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Zuleitungen für die Zuführung des Dampfes als Düsensystem ausgebildet sind.96, characterized in that the ends of the feed lines for the supply of steam are formed as a nozzle system.
98. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 94 bis98. Device according to at least one of claims 94 to
97, dadurch gekennzeichnet, dass Gas oder der Dampf über entsprechende Auslassbohrungen aus dem mindestens einen Rührkörper austritt.97, characterized in that gas or steam exits through corresponding outlet bores from the at least one stirring body.
99. Vorrichtung nach Anspruch 98, dadurch gekennzeichnet, dass Auslassbohrungen an der Unterseite, der Oberseite und / oder am Umfang des mindestens einen Rührkörpers angeordnet sind.99. Apparatus according to claim 98, characterized in that outlet bores are arranged on the underside, the top and / or on the circumference of the at least one stirring body.
100. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 94 bis 99, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis des an der Oberseite, an der Unterseite und / oder durch am Umfang 19100. The device according to at least one of claims 94 to 99, characterized in that the quantitative ratio of the at the top, at the bottom and / or by the periphery 19
ausströmenden Dampfes über ein einstellbares Verteilsystem steuerbar ist.outgoing steam is controlled via an adjustable distribution system.
101. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 94 bis101. The device according to at least one of claims 94 to
100, dadurch gekennzeichnet, dass Auslassbohrungen an der in Drehrichtung rückwärtigen Seite der förderwirksamen Schaufeln angebracht sind.100, characterized in that outlet bores are mounted on the rear side in the direction of rotation of the conveying-effective blades.
102. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 90 bis102. The device according to at least one of claims 90 to
101, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung des Rührbehälters in axialer Richtung hinreichend klein ist, so dass sich eine intensive Umwälzung der vom mindestens einen Rührkörper geförderten Suspension oder Flüssigkeit im gesamten Volumen des Rührbehälters ergibt, ohne dass es eines Leitrohres bedarf.101, characterized in that the expansion of the stirred tank in the axial direction is sufficiently small, so that there is an intensive circulation of the promoted by at least one stirring or suspension suspension in the entire volume of the stirred tank, without the need for a guide tube.
103. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 90 bis 102, dadurch gekennzeichnet, dass die das Rührorgan verlassende Strömung so geführt ist, dass sich im Rührbehälter zwei Zonen ergeben, zwischen denen ein relativ geringer konvektiver Stoffaustausch besteht.103. The device according to at least one of claims 90 to 102, characterized in that the flow leaving the stirring member is guided so that in the stirred tank two zones arise between which there is a relatively low convective mass transfer.
104. Vorrichtung nach Anspruch 103, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der Zonen durch den Einbau einer ringförmigen Leiteinrichtung an der Innenseite des Rührbehälters in Höhe des Rührorgans unterstützt wird.104. Apparatus according to claim 103, characterized in that the formation of the zones is supported by the installation of an annular guide on the inside of the agitator at the level of the stirring member.
105. Vorrichtung nach Anspruch 104, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung aus den Krempen zweier Klöpperböden besteht, welche an ihrem kleineren Durchmesser aufeinander gelegt und verschweißt werden.105. Apparatus according to claim 104, characterized in that the guide consists of the brims of two dished ends, which are placed on each other at their smaller diameter and welded.
106. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 94 bis 105, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührorgan nach Art eines Schaufel- oder Scheibenrührers aus einer horizontal angebrachten, rotierenden Scheibe besteht, an der im 20106. The device according to at least one of claims 94 to 105, characterized in that the stirring member in the manner of a blade or Scheibenrührers consists of a horizontally mounted, rotating disc, at the in 20
Wesentlichen radial verlaufende förderwirksame Schaufeln angebracht sind.Essentially radially extending delivery-effective blades are mounted.
107. Vorrichtung nach Anspruch 106, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln auf der Unterseite der Scheibe und / oder auf der Oberseite der Scheibe angeordnet sind.107. Apparatus according to claim 106, characterized in that the blades are arranged on the underside of the disc and / or on the upper side of the disc.
108. Vorrichtung nach Anspruch 106 oder 107, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln auf der Oberseite mit einer runden Deckplatte abgeschlossen sind, die in ihrer Mitte eine Einlassöffnung aufweist.108. Apparatus according to claim 106 or 107, characterized in that the blades are closed on the top with a round cover plate having an inlet opening in its center.
109. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 90 bis 108, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk als Batch- Reaktor ausgebildet ist.109. The device according to at least one of claims 90 to 108, characterized in that the agitator is designed as a batch reactor.
110. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 90 bis 109, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk über mindestens einen Rührkörper verfügt, an welchem bei Druckabsenkung ein Entgasungsprozess stattfindet, der zur schnellen Kühlung des Rührwerkinhalts verwendbar ist.110. The device according to at least one of claims 90 to 109, characterized in that the agitator has at least one agitator on which takes place at pressure reduction, a degassing, which is used for rapid cooling of the Rührwerkinhalts.
111. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 90 bis111. The device according to at least one of claims 90 to
110, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Rührkörper, an dem der Entgasungsprozess stattfindet, sich dicht unter der Oberfläche der sich bei seinem Betrieb einstellenden Trombe angebracht ist.110, characterized in that the at least one stirring body, at which the degassing takes place, is located just below the surface of the adjusting itself in its operation Trombe.
112. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 90 bis112. The device according to at least one of claims 90 to
111, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Rührkörper des Begasungsrührers identisch ist mit mindestens einem bei entsprechender Druckabsenkung für die Entgasung wirksamen Rührkörper . 21111, characterized in that at least one agitator of the gassing stirrer is identical to at least one effective at a corresponding pressure reduction for the degassing agitator. 21
113. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 90 bis113. The device according to at least one of claims 90 to
112, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Rührkörper des Begasungsrührers im unteren Teil des Rührwerks angeordnet ist.112, characterized in that at least one stirring body of the gassing stirrer is arranged in the lower part of the agitator.
114. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 90 bis114. The device according to at least one of claims 90 to
113, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk einen beheizbaren oder kühlbaren Mantel und / oder eine beheizbare oder kühlbare Rohrschlange aufweist, über die sein Inhalt temperierbar ist.113, characterized in that the agitator comprises a heatable or coolable jacket and / or a heatable or coolable tube coil over which its contents can be tempered.
115. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 90 bis 114, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk an seinem Deckel einen Dom aufweist, über den entstehender Dampf weitgehend frei von Flüssigkeit abgezogen werden kann.115. The device according to at least one of claims 90 to 114, characterized in that the agitator has on its lid a dome, can be deducted largely free of liquid over the resulting vapor.
116. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 90 bis 114, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk Stromstörer aufweist . 116. Device according to at least one of claims 90 to 114, characterized in that the agitator comprises baffles.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BG67456B1 (en) * 2019-11-05 2022-08-15 "Кемикал Иновейшън" ООД Polymerization installation with integrated combined absorption-diffusion and absorption-condensation unit and its application for polymer and copolymer preparation
CN112473590A (en) * 2020-10-26 2021-03-12 上海斯诺化学科技有限公司 Reactor for high-performance dispersant synthesis reaction
CN112295532A (en) * 2020-11-09 2021-02-02 苏州市浒墅关化工添加剂有限公司 Reaction kettle with reflux ratio control and temperature and density interlocking control

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE516766C (en) * 1928-07-18 1931-01-29 Bakelite Ges M B H Process for the preparation of pure resinous phenol-formaldehyde condensation products
US1889791A (en) * 1929-01-15 1932-12-06 Ig Farbenindustrie Ag Production of artificial resins
GB417519A (en) * 1932-04-04 1934-10-04 British Celanese New synthetic resins and their manufacture
US2146004A (en) * 1937-01-07 1939-02-07 Sherwin Williams Co Manufacture of synthetic resin
US2813072A (en) * 1955-01-07 1957-11-12 Ladislao J Biro Process for preparing thermo-setting resins
US4130550A (en) * 1975-08-04 1978-12-19 Matsushita Electric Works, Ltd. Phenol-formaldehyde composition useful as a raw material for the preparation of phenolic resins
EP0017312A1 (en) * 1979-03-02 1980-10-15 Coal Industry (Patents) Limited Method of producing a resin for producing heat stable products, the resin and the products
GB2061130A (en) * 1979-10-04 1981-05-13 Schenectady Midland Polymerisation processes and products
SU883073A1 (en) * 1979-09-03 1981-11-23 Новгородское Производственное Объединение "Азот" Им.50-Летия Великого Октября Method of producing carbamide resin
US4689392A (en) * 1985-04-01 1987-08-25 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Highly reactive aromatic hydrocarbon-formaldehyde resin and process for preparing the same
EP0253488A2 (en) * 1986-06-18 1988-01-20 Borden, Inc. Water soluble phenolic resole-urea composition
EP0396001A1 (en) * 1989-05-05 1990-11-07 Rota Guido S.R.L. A method and device for the production of coagulated products

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2927097A (en) 1956-05-04 1960-03-01 Dow Chemical Co Process for forming phenol-formaldehyde resinous condensates in continuous tubular reactors
DE1595035C3 (en) 1964-08-25 1973-12-20 Nischne-Tagilskij Sawod Plastmass, Nischnij-Tagil (Sowjetunion) Process for the continuous implementation of the phenol aldehyde polycondensation
DE1720306B1 (en) 1967-09-22 1972-03-16 Basf Ag PROCESS FOR CONTINUOUS MANUFACTURING OF PHENOLIC RESINS
ZA804839B (en) * 1979-10-04 1981-08-26 Schenectady Chemical Microwave formation of resins
EP0062757B1 (en) 1981-04-03 1985-05-22 Formica Limited Continuous production of phenolformaldehyde resin and laminates produced therefrom
NL8400921A (en) * 1984-03-23 1985-10-16 Dsm Resins Bv PROCESS FOR MANUFACTURING MOLDING MOLDINGS FROM THERMO-CURING MATERIAL WITH AN IMPROVED FINISH.
US4500690A (en) * 1984-05-11 1985-02-19 The Dow Chemical Company Thermosetting polymers from aromatic aldehydes, azines and isopropenyl phenols
DD279414A1 (en) * 1984-10-01 1990-06-06 Fotochem Werke Berlin Veb METHOD AND DEVICE FOR CLEANING POLYMER RESINS
GB8617569D0 (en) * 1986-07-18 1986-08-28 Davidson J F Impellers
JPH09157341A (en) * 1995-12-07 1997-06-17 Sumitomo Bakelite Co Ltd Preparation of phenolic resin
DE10027770A1 (en) * 2000-06-07 2001-12-13 Basf Ag Production of elastic melamine-formaldehyde foam with very low formaldehyde emission, used e.g. for heat and sound insulation, involves foaming a precondensate with a high melamine to formaldehyde mol ratio
DE10241421A1 (en) * 2002-07-26 2004-02-05 Linde-Kca-Dresden Gmbh Unit dissolving gas in liquid, comprises tank with aerator unit operating at level of stirrer action
DE102005022228A1 (en) * 2005-05-10 2006-11-23 Ami-Agrolinz Melamine International Gmbh Melamine-formaldehyde resin solution and process for its preparation

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE516766C (en) * 1928-07-18 1931-01-29 Bakelite Ges M B H Process for the preparation of pure resinous phenol-formaldehyde condensation products
US1889791A (en) * 1929-01-15 1932-12-06 Ig Farbenindustrie Ag Production of artificial resins
GB417519A (en) * 1932-04-04 1934-10-04 British Celanese New synthetic resins and their manufacture
US2146004A (en) * 1937-01-07 1939-02-07 Sherwin Williams Co Manufacture of synthetic resin
US2813072A (en) * 1955-01-07 1957-11-12 Ladislao J Biro Process for preparing thermo-setting resins
US4130550A (en) * 1975-08-04 1978-12-19 Matsushita Electric Works, Ltd. Phenol-formaldehyde composition useful as a raw material for the preparation of phenolic resins
EP0017312A1 (en) * 1979-03-02 1980-10-15 Coal Industry (Patents) Limited Method of producing a resin for producing heat stable products, the resin and the products
SU883073A1 (en) * 1979-09-03 1981-11-23 Новгородское Производственное Объединение "Азот" Им.50-Летия Великого Октября Method of producing carbamide resin
GB2061130A (en) * 1979-10-04 1981-05-13 Schenectady Midland Polymerisation processes and products
US4689392A (en) * 1985-04-01 1987-08-25 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Highly reactive aromatic hydrocarbon-formaldehyde resin and process for preparing the same
EP0253488A2 (en) * 1986-06-18 1988-01-20 Borden, Inc. Water soluble phenolic resole-urea composition
EP0396001A1 (en) * 1989-05-05 1990-11-07 Rota Guido S.R.L. A method and device for the production of coagulated products

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 198238, Derwent World Patents Index; AN 1982-80859E, XP002508424 *

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Publication number Publication date
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