DD294426A5 - RUHRKESSELREAKTOR FOR THE PRODUCTION HIGH VISCOSER POLYMERER - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Ruehrkesselreaktor zur Durchfuehrung von Polymerisationsreaktionen in hochviskosen Reaktionsmedien und bei hohen Reaktionsgeschwindigkeiten. Durch die Verwendung eines kuehlbaren Einsteckrohres in einem beidseitig mit Foerderelementen ausgeruesteten Hohlzylinder-Ruehrer mit der erfindungsgemaeszen Anordnung der Einlaszoeffnung sowie der Mischelemente zwischen den Durchtrittsoeffnungen auf * ueber dem Joch wird die Durchmischung und Homogenitaet der Reaktionsmasse sowie die Waermeabfuhr verbessert. Die Polymerisation wird sicher beherrscht; es werden Polymere hoher Einheitlichkeit erzeugt.{Reaktor; Polymerisation; Waermeabfuhr; Styren-Acrylnitril-Copolymerisat; Molekulargewichtsverteilung; Hohlzylinder; Einsteckrohr; Einlaszoeffnung; Mischelemente; Durchtrittsoeffnung}The invention relates to a stirred tank reactor for carrying out polymerization reactions in highly viscous reaction media and at high reaction rates. Through the use of a coolable plug-in tube in a hollow cylinder stirrer equipped on both sides with the inventive arrangement of the inlet opening and the mixing elements between the passage openings on the yoke, the mixing and homogeneity of the reaction mass as well as the heat removal are improved. The polymerization is safely controlled; polymers of high uniformity are produced {reactor; polymerization; Waermeabfuhr; Styrene-acrylonitrile copolymer; Molecular weight distribution; Hollow cylinder; spigot; Einlaszoeffnung; Mixing elements; Durchtrittsoeffnung}
Description
Die Erfindung betrifft einen Rührkesselreaktor zur Herstellung hochviskoser Polymerer aus ungesättigten Nonomeren, gegebenenfalls in Gegenwart von Elasten und Hilfsstoffen, durch Masse- oder Lösungspolymerisation.The invention relates to a stirred tank reactor for the preparation of highly viscous polymers of unsaturated monomers, optionally in the presence of elastomers and auxiliaries, by bulk or solution polymerization.
allgemeinen niederviskoseren Einsatzstoffe auftreten, die die Beherrschung des Prozesses erschweren. Zur Lösung dieseroccur generally low-viscosity feedstocks that complicate the mastery of the process. To solve this
zwischen Rührer und Reaktorwand vorgeschlagen, bei denen die Rührerschne-ken mit Leitrohr als Mischorgane verwendetwerden (US 3679 651, GB 1238943, GB1404163). Diese Reaktoren ermöglichen zwar wärmetechnisch hohe Umsätze, könnenaber die Ausbildung stagnierender Bereiche, Insbesondere in den Rückförderräumen zwischen Reaktormantel und Leitrohr nichtvermeiden.between stirrer and reactor wall in which the stirrer blades with guide tube are used as mixing devices (US 3679 651, GB 1238943, GB1404163). Although these reactors allow high turnover in terms of heat technology, they can not avoid the formation of stagnant areas, especially in the recirculation spaces between the reactor jacket and guide tube.
damit teurer (DD 57700, DE-AS 1719321, DE-OS 2160410, US 3953002, EP 0202826, EP 0222599, EP 0160570, EP 0189507,EP 0274668).thus more expensive (DD 57700, DE-AS 1719321, DE-OS 2160410, US 3953002, EP 0202826, EP 0222599, EP 0160570, EP 0189507, EP 0274668).
zahlreiche Polymerisate aus Qualitätsgründen nur bedingt geeignet.Numerous polymers for reasons of quality only partially suitable.
des Rührkesselreaktors in einem statischen oder dynamischen Mischer homogenisiert werden und das so erhaltene Gemischdem Reaktor zugeführt wird (DE OS 2343871). Nachteilig Ist hierbei, daß eine zusätzliche Schmelzpumpe nebst Rohrleitungenund Mischvorrichtungen für das Auskreisen und Wiedereinspeisen eines Teils des Reaktionsproduktes benötigt werden und daßdie Siedekühlung speziell bei Monomergemlschen zu einer Beeinträchtigung der Produktqualität wegen der unterschiedlichenof the stirred tank reactor are homogenized in a static or dynamic mixer and the resulting mixture is fed to the reactor (DE OS 2343871). The disadvantage here is that an additional melt pump along with piping and mixing devices for the removal and re-feeding of a portion of the reaction product are needed and that the Siedekühlung especially at Monomergemlschen to a deterioration in product quality due to the different
(Hohlwelle) ausgerüstet ist. In US 4007016 ist gleichfalls ein Reaktor mit zentralem Rückströmkanal beschrieben, wobei sich beidiesem zusätzliche wendeiförmige Statikmischer im Rückströmkanal befinden. Beide Reaktoren besitzen mit den(Hollow shaft) is equipped. US Pat. No. 4,007,016 likewise describes a reactor with a central return flow channel, in which case there are additional helical static mixers in the return flow channel. Both reactors have with the
größerer, nicht gerührter Volumenanteile und der damit verbundenen Nachteile in der Wärmeabführung über die Wand, der Gefahr der Bildung von Ausscheidungen in diesen Bereichen sowie einer nicht homogenen Reaktionsmasse nicht bzw. nur sehr begrenzt geeignet.larger, unstirred volume fractions and the associated disadvantages in heat dissipation through the wall, the risk of formation of precipitates in these areas and a non-homogeneous reaction mass not or only very limited suitable.
Aus gleichen Gründen ungeeignet für schnelle Polymerisationsprozesse in hochviskosen Reaktionsmischungen sind Rührreaktoren mit an der Welle angebrachten Rührerarmen, die in Wandnähe des Reaktors an diesen Armen angebrachte Rührelemente besitzen (DE 3332069) bzw. zur Zirkulation bei entsprechend komplizierter Rührerkonfiguration noch einen separaten Propellerrührer aufweisen (DD 230157).For the same reasons unsuitable for rapid polymerization in highly viscous reaction mixtures are stirred reactors mounted on the shaft stirrer arms, which have in the vicinity of the reactor attached to these arms stirring elements (DE 3332069) or for circulation with a correspondingly complicated stirrer configuration still have a separate propeller stirrer (DD 230157 ).
Der in DD 24603Γ beschriebene Reaktor ist grundsätzlich zur Herstellung von Polymeren in hochviskosen Reaktionsgemischen bei hohen Reaktionsgeschwindigkeiten geeignet, besitzt aber noch Mängel bezüglich einer genügend schnellen Einmischung der niedrigviskosen Einsatzmischung in die hochviskose Reaktionsmasse.The reactor described in DD 24603Γ is basically suitable for the preparation of polymers in highly viscous reaction mixtures at high reaction rates, but still has shortcomings with respect to a sufficiently rapid mixing of the low-viscosity starting mixture into the highly viscous reaction mass.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Bedingungen bei der Herstellung von Polymeren aus Monomeren unterschiedlicher Reaktivitäten nach dar Masse- oder Lösungspolymerisationstechnologie so zu verbessern, daß auch bei hohen Polymerisationsgeschwindigkeiten die Polymerisation sicher beherrscht wird und molekular einheitliche Copolymere mit gewünschten Eigenschaften erhalten werden.The object of the invention is to improve the conditions in the preparation of polymers of monomers of different reactivity by mass or Lösungspolymerisationstechnologie so that even at high polymerization rates, the polymerization is reliably controlled and molecularly uniform copolymers are obtained with desired properties.
Darlegung des Wesen· der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rührkesselreaktor zur kontinuierlichen Herstellung von Polymeren, bestehend aus temperierbarem Reaktormantel, feststehendem Einsteckrohr und einem zentralsymmetrisch angeordnetem Rotor, der aus einer Rotorwelle einem Joch und einem Rührerzylinder besteht, oben und unten offen ist, sich in Achsrichtung der Rotorwelle vom Reaktorboden bis zum Reaktordeckel erstreckt, und im Ringraum zwischen dem Rührerzylinder und dem Einsteckrohr Rührerwendeln aufweist und der Einlaßöffnungen an Reaktordeckel, Reaktorboden, Rotorwelle und/oder Einsteckrohr und Auslaßöffnungen besitzt, so zu gestalten, daß auch bei Viskositäten der Reaktionsmasse bis 1000 Pas und kleinen mittleren Verweilzeiten die niedrigviskosen Ausgangsstoffe besonders schnell in die hochviskose Reaktionsmasse eingemischt werden, eine verbesserte Durchmischung und Isothermie der Reaktionsmasse, eine sichere Ableitung der Reaktionswärme und ein ausscheidungsfreier Betrieb gewährleistet sind.The invention is based on the object, a stirred tank reactor for the continuous production of polymers, consisting of temperature-controllable reactor jacket, fixed Einsteckrohr and a centrally symmetrically arranged rotor, which consists of a rotor shaft, a yoke and a stirrer cylinder is open at the top and bottom, in the axial direction of the rotor shaft extends from the bottom of the reactor to the reactor cover, and in the annular space between the stirrer cylinder and the plug has Rührerwendeln and the inlet openings on the reactor cover, reactor bottom, rotor shaft and / or plug-in tube and outlet openings has to be designed so that even at viscosities of the reaction mass to 1000 Pas and small average residence times the low-viscosity starting materials are mixed very quickly in the highly viscous reaction mass, an improved mixing and isotherm of the reaction mass, a safe dissipation of the heat of reaction and a precipitation-free operation gewä are guaranteed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Durchtrittsöffnungen auf und/oder unter dem Joch Mischelemente vorzugsweise am Joch angeordnet sind, wobei die Mischelemente vorzugsweise Stege und/oder Wendeln sind und das Joch als Verdrängerkörper ausgebildet ist.This object is achieved in that are preferably arranged on the yoke between the passage openings on and / or under the yoke mixing elements, wherein the mixing elements are preferably webs and / or helical and the yoke is designed as a displacement body.
Durch die Verwendung mehrerer Ein- und Auslaßöffnungen in Verbindung mit dem als Verdrängerkörper ausgebildeten Joch sowie zusätzlichen Mischelementen, einer spezifischen Anordnung von Einlaßöffnungen und Mischelementen und der Gesamtkonfiguration des Reaktors wird erreicht, daß auch bei hohen Reaktionsgeschwindigkeiten, kurzen Verweilzeiten und damit hohen Durchsatzleistungen im Reaktor ständig eine weitgehend homogene und isotherme Reaktionsmasse vorliegt. Schlieren- und Kanalbildung niedrigviskoser Zulaufgemischanteile oder große Temperaturgradienten mit der Folge der Verschlechterung der molekularen Einheitlichkeit sowie der Gefahr der Bildung lokaler Ausscheidungen im Reaktor werden vermieden. Die für die Wärmebilanz solcher Reaktoren wichtige Kühlkapazität des kalten Zulaufs das Einsatzgemisches wird vollständiger ausgenutzt, ohne daß Anteile direkt an der heißen Reaktorwand erwärmt werden bzw. die Erzeugung von Polymeren mit veränderten Molmassen verursachen.Through the use of multiple inlet and outlet ports in conjunction with the trained as a displacer yoke and additional mixing elements, a specific arrangement of inlet ports and mixing elements and the overall configuration of the reactor is achieved that even at high reaction rates, short residence times and thus high throughput in the reactor constantly a largely homogeneous and isothermal reaction mass is present. Stratification and channeling of low-viscosity feed mixture components or large temperature gradients with the consequence of deterioration in molecular uniformity and the risk of formation of local precipitates in the reactor are avoided. The cooling capacity of the cold feed, the feed mixture, which is important for the heat balance of such reactors, is utilized to a greater extent without components being heated directly on the hot reactor wall or causing the production of polymers having altered molecular weights.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachstehend näher erläutert werdenThe invention will be explained in more detail below
In der dazugehörigen Zeichnung zeigen In the accompanying drawing show
Fig. 1: Seitenansicht RührkesselreaktorFig. 1: Side view stirred tank reactor
Fig. 2: Draufsicht auf Rotor im RührkesselreaktorFig. 2: Top view of the rotor in the stirred tank reactor
Fig. 1 zeigt einen temperierbaren Rührkesselreaktor mit einem aus Rotorwelle 1, Joch 2 und Rührnrzylinder mit inneren und äußeren Wendeln 3 bestehenden Rotor.1 shows a temperature-controllable stirred-tank reactor with a rotor consisting of rotor shaft 1, yoke 2 and stirring cylinder with inner and outer spirals 3.
Fig. 2 stellt die Draufsicht auf den Rotor im Rührkesselreaktor mit den Mischelementen 4 und den Durchtrittsöffnungen 5 dar. Die Mischelemente können, wie gezeigt, unterschiedliche Formen aufweisen.FIG. 2 shows the plan view of the rotor in the stirred tank reactor with the mixing elements 4 and the passage openings 5. As shown, the mixing elements may have different shapes.
Durch die spezielle Anordnung der Mischelemente 4 werden Ausscheidungen am Reaktordeckel virmieden und eine lokale und schnelle Einmischung des Einsatzgemisches in die Reaktionsmasse erreicht. Gleichfalls kann damit eine zusätzliche Förderung des Produkstromes erzielt werden.Due to the special arrangement of the mixing elements 4 precipitates are virmieden on the reactor cover and a local and rapid mixing of the feed mixture achieved in the reaction mass. Likewise, an additional promotion of the product flow can thus be achieved.
Claims (4)
Priority Applications (1)
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| DD34084090A DD294426A5 (en) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | RUHRKESSELREAKTOR FOR THE PRODUCTION HIGH VISCOSER POLYMERER |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DD294426A5 true DD294426A5 (en) | 1991-10-02 |
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ID=5618612
Family Applications (1)
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| DD34084090A DD294426A5 (en) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | RUHRKESSELREAKTOR FOR THE PRODUCTION HIGH VISCOSER POLYMERER |
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| DD (1) | DD294426A5 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008000432A1 (en) | 2008-02-28 | 2009-09-03 | Evonik Röhm Gmbh | Rührkesselreaktor and methods for carrying out a polymerization reaction using such a stirred tank reactor |
| CN112588243A (en) * | 2020-12-22 | 2021-04-02 | 河北北方学院 | Synthesis device and synthesis method of biomass hydrogen production composite catalyst |
-
1990
- 1990-05-21 DD DD34084090A patent/DD294426A5/en not_active IP Right Cessation
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| DE102008000432A1 (en) | 2008-02-28 | 2009-09-03 | Evonik Röhm Gmbh | Rührkesselreaktor and methods for carrying out a polymerization reaction using such a stirred tank reactor |
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