DD246038A1

DD246038A1 - Ruehrkesselreaktor zur herstellung hochviskoser polymere

Info

Publication number: DD246038A1
Application number: DD28722486A
Authority: DD
Inventors: Ingolf Lazar; Lutz Zimmermann; Roland Lipp; Bernd Hamann; Hans Kaltwasser; Herbert Jantzen; Peter Volkmann
Original assignee: Buna Chem Werke Veb
Priority date: 1986-02-21
Filing date: 1986-02-21
Publication date: 1987-05-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ruehrkesselreaktor zur Herstellung hochviskoser Polymere. Das Ziel besteht darin, durch die erfindungsgemaesse Anordnung eines kuehlbaren Einsteckrohres in einem beidseitig mit Foerderelementen ausgeruesteten Hohlzylinderruehrer die Durchmischung der Reaktionsmasse zu verbessern und die Waermeabfuhr zu erhoehen, um dadurch Polymere mit guter Qualitaet zu erhalten und den Reaktor sicher zu beherrschen.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Rührkesselreaktor zur Herstellung hochviskoser Polymere aus ungesättigten Monomeren, gegebenenfalls in Gegenwart von Elasten und Hilfsstoffen durch Masse- oder Lösungspolymerisation.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß bei der Masse- oder Lösungspolymerisation aufgrund der hohen Viskosität der Polymerisate Schwierigkeiten bei der Wärmeabfuhr, der Homogenisierung der Reaktionsmasse und der Einmischung der in der Regel niederviskosen Einsatzstoffe in die hochvikose Reaktionsmasse auftreten. Zur Beherrschung der Wärmeabfuhr werden Rührkesselreaktoren mit kühlbarem Einsteckrohr und Rohrbündelwärmeübertrager im Ringraum zwischen Rührer und Reaktorwand eingesetzt (US 3679651), um zusätzliche Wärmeaustauschflächen zu schaffen. Diese Reaktoren besitzen neben ihrem komplizierten Aufbau den weiteren Nachteil, daß sie schlecht durchmischte Gebiete enthalten Und deshalb nicht für hohe Produktviskositäten und/oder schnelle Reaktionsverläufe geeignet sind.

Speziaireaktoren mit einer oder mehreren Schnecken werden mit wachsender Produktivität immer extruderähnlicher und damit teurer (DD 57700, DE-AS 1 719321, DE-OS 2160410, US 3953002).

Diese Reaktoren gewährleisten zwar eine gute Einmischung der niederviskosen Einsatzstoffe in die hochviskose Reaktionsmasse, besitzen jedoch nur ein begrenztes Reaktionsvolumen und sind wegen der fehlenden Rückvermischung für zahlreiche Polymerisate aus Qualitätsgründen nur bedingt geeignet.

Bekannt ist weiterhin.ein Verfahren zur Einmischung der Einsatzstoffe in die Reaktionsmasse und zur Verbesserung der Wärmeabfuhr, bei dem die Einsatzstoffe und kondensierte Monomerbrüden mit einem Teil des Reaktionsproduktes außerhalb des Rührkesselreaktors in einem statischen oder dynamischen Mischer homogenisiert werden und das so erhaltene Gemisch den Reaktor zugeführt wird (DE-OS 2343871). Nachteilig ist hierbei, daß eine zusätzliche Schmelzpumpe nebst Rohrleitungen und Mischvorrichtungen für das Auskreisen und Wiedereinspeisen eines Teiles des Reaktionsproduktes benötigt wird und daß die Siedekühlung speziell bei Monomergemischen zu einer Beeinträchtigung der Produktqualität wegen der unterschiedlichen Zusammensetzung von Reaktionsmasse und Gasraum führt.

In DD 144064 wird ein Reaktor beschrieben, der mit einem wandgängigen Wendelrührer mit zentralem Rückströmkanal (Hohlwelle) ausgerüstet ist. Dieser Reaktor ist von der Hydrodynamik her für hochviskose Produkte geeignet, besitzt jedoch mit dem Reaktormantel allein nur eine begrenzte Wärmeabfuhrmöglichkeit.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Polymerisationsbedingungen so zu verbessern, daß die Polymerisation sicher beherrscht wird und Polymere mit guten Eigenschaften erhalten werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung Die technische Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rührkesselreaktor zur Herstellung hochviskoser Polymere so zu gestalten, daß die freigesetzte Reaktionswärme problemlos abgeführt wird, die niederviskosen Einsatzstoffe schnell in die hochviskose Reaktionsmasse eingemischt werden und eine gute Durchmischung und Isothermie der Reaktionsmasse gewährleistet ist.

Merkmale der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Reaktor einen zentralsymmetrisch angeordneten hohlzylinderförmigen Rotor besitzt, der oben und unten offen ist, sich in Richtung Rührerwelle erstreckt, oberhalb des Reaktorbogens beginnt und unterhalb des Produktspiegels endet. In diesem Rotor befindet sich ein feststehendes, temperierbares Einsteckrohr, durch welches die Zufuhr der Einsatzstoffe in den Reaktor erfolgt.

Der Rotor besitztauf seiner Außenseite wendeiförmige Fördereleme.nte, die sich vom Boden bis zum Deckel des Reaktors erstrecken und die Innenwand des Reaktors schaben. Im Ringraum zwischen Rotor und feststehendem Einsteckrohr befinden sich ebenfalls wendeiförmige Förderelemente und/oder Mischelemente, die vorzugsweise am Rotor befestigt sind und die Wand des Einsteckrohres.schaben aber auch am Einsteckrohr oder alternierend an beiden befestigt sein können.

Um eine deutliche Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche zu erreichen und um annähernd gleiche Reaktionsvolumina innerhalb und außerhalb des Rotors zu gewährleisten, sollen der Quotient aus Einsteckrohrdurchmesser/Reaktordurchmesser größer als V3 und der Ouotient aus Rotordurchmesser/Reaktordurchmesser größer als % sein.

Die auf der Außenseite des Rotors und im Ringraum zwischen Rotor und feststehendem Einsteckrohr angeordneten wendeiförmigen Förderelemente erzeugen bei Drehung des Rotors eine intensive totraumfreie axiale Zirkulationsströmung im gesamten Reaktorraum. Dadurch werden die Einsatzstoffe sehr schnell in die Reaktionsmasse eingemischt und Temperatur- und Konzentrationsunterschiede abgebaut. Da sowohl im Ringraum zwischen Rotor und Einsteckrohr eine Zwangsförderung erfolgt und dort jeweils die Wärmeaustauschflächen geschabt werden, ist die abführbare, auf das Reaktorvolumen bezogene Reaktionswärme, groß.

Die intensive Durchmischung und die große Wärmeabfuhr gestatten die Herstellung einheitlicher Polymerisate mit guten

Eigenschaften und eine sichere Beherrschung der Polymerisation. &

Ausführungsbeispiel

Die Erfindungsoll nachstehend näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen geflutet betriebenen Rührkesselreaktor 1 mit hohlzylinderförmigem Rotor 2 und feststehendem, temperierbarem Einsteckrohr 3. Die Temperierung des Einsteckrohres erfolgt durch die Stutzen a, b und die Temperierung des Reaktormantels durch die Stutzen c, d. Die Zufuhr der Einsatzstoffe erfolgt durch den Stutzen e, während die hochviskose Reaktionsmasse den Rührkesselreaktor durch den Stutzen f verläßt. Der Rotor besitzt auf seiner Außenseite wendeiförmige Förderelemente 4. Im Ringraum zwischen Rotor 2 und Einsteckrohr 3 befinden sich ebenfalls wendeiförmige Förder- und Mischelemente 5; 6, die zum Teil am Einsteckrohr 3 befestigt sind und den Rotor 2 schaben, zum Teil am Rotor 2 befestigt sind und das Einsteckrohr 3 schaben.

Alle Förderelemente sind so angeordnet, daß sie im Ringraum Reaktor-Rotor aufwärts und im Ringraum Rotor-Einsteckrohr abwärts fördern.

Bei dieser Ausführüngsform wird im gesamten Reaktorraum eine totraumfreie Zwangsförderung mit hoher axialer Zirkulationsrate erreicht, was sich positiv auf die Einmischung der Einsatzstoffe, die Homogenisierung der Reaktionsmasse und damit die Produktqualität auswirkt.

Weiterhin ist bei dem gewählten Beispiel die Wärmeaustauschfläche um ²/3 größer als die eines Rührkesselreaktors ohne Einsteckrohr mit gleichem Reaktionsvolumen und gleichem Verhältnis von Höhe zu Durchmesser. Damit läßt sich die freigesetzte Reaktionswärme besser abführen und die Polymerisation sicher beherrschen.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Rührkesselreaktor zur Herstellung hochviskoser Polymere aus ungesättigten Monomeren, gegebenenfalls in Gegenwart von Elasten und Hilfsstoffen durch Masse- und Lösungspolymerisation, bestehend aus Reaktor und zentralsymmetrisch angeordnetem hohlzylinderförmigem Rotor, der oben und unten offen ist, sich Richtung Rührerwelle erstreckt, oberhalb des Reaktorbodens beginnt und unterhalb des Produktspiegels endet, gekennzeichnet dadurch, daß auf der Außenseite des Rotors (2) festsitzende wendeiförmige Förderelemente (4) angebracht sind, die sich bis zur Reaktorwand erstrecken, sich im Innenraum des Rotors (2) ein feststehendes, temperierbares Einsteckrohr (3) mit einer odermehreren Einlaßöffnungen für die Einsatzstoffe (e) befindet und im Ringraum zwischen Rotor (2) und Einsteckrohr (3) wendeiförmige Förder- und Mischelemente (5,6) angeordnet sind. .· · .
2. Rührkesselreaktor nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die wendeiförmigen Förder- und Mischelemente (5,6) im Ringraum zwischen Rotor (2) und Einsteckrohr (3) am Rotor (2) oder am Einsteckrohr (3) oder abwechselnd an beiden angebracht sind und sich jeweils zur gegenüberliegenden Wand des Ringraumes erstrecken.
3. Rührkesselreaktor nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß der Quotient: Einsteckrohrdurchmesser/Reaktordurchmesser größer als V3 und der Quotient: Rotordurchmesser/Reaktordurchmesser größer als ²Iz sind.