WO2013117677A1 - Verfahren zur durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen prozessen - Google Patents

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    • B01J2219/00245—Avoiding undesirable reactions or side-effects
    • B01J2219/00247—Fouling of the reactor or the process equipment

Definitions

  • Such devices are performed for example in mixing kneaders. These serve very diverse purposes.
  • evaporation with solvent recovery which is carried out batchwise or continuously and often under vacuum.
  • distillation residues and in particular toluene diisocyanates are treated, but also production residues with toxic or high-boiling solvents from chemistry and pharmaceutical production, washing solutions and paint sludge, polymer solutions, elastomer solutions from the solvent, adhesives and sealants.
  • the apparatuses is also a continuous or batchwise contact drying, water and / or solvent-moist products, often also under vacuum, performed.
  • the application is intended primarily for pigments, dyes, fine chemicals, additives such as salts, oxides, hydroxides, antioxidants, temperature-sensitive pharmaceutical and vitamin products, active ingredients, polymers, synthetic rubbers, polymer suspensions, latex, hydrogels, waxes, pesticides and residues from the chemical or pharmaceutical production, such as salts, catalysts, slags, waste liquors.
  • a polycondensation reaction usually continuously and usually in the melt, take place and is mainly used in the treatment of polyamides, polyesters, polyacetates, polyimides, thermoplastics, elastomers, silicones, urea resins, phenolic resins, detergents and fertilizers.
  • it has application to polymer melts after bulk polymerization to derivatives of methacrylic acid.
  • a polymerization reaction likewise usually continuously. This is applied to polyacrylates, hydrogels, polyols, thermoplastic polymers, elastomers, syndiotactic polystyrene and polyacrylamides.
  • degassing and / or devolatilization may take place. This is applied to polymer melts, after (co) polymerization of monomer (s), after condensation of polyester or polyamide melts, on spinning solutions for synthetic fibers and on polymer or elastomer granules or powder in the solid state.
  • solid, liquid or multiphase reactions can take place in the mixing kneader. This is especially true for baking reactions, in the treatment of hydrofluoric acid, stearates, cyanides, polyphosphates, cyanuric acids, cellulose derivatives, esters, ethers, polyacetal resins, sulphanilic acids, Cu phthalocyanines, starch derivatives, ammonium polyphosphates, sulfonates, pesticides and fertilizers.
  • reactions may take place solid / gaseous (e.g., carboxylation) or liquid / gaseous. This is used in the treatment of acetates, acids, Kolbe-Schmitt reactions, e.g. BON, Na salicylates, parahydroxibenzoates and pharmaceuticals.
  • Dissolving and / or degassing in such mixing kneaders takes place in spinning solutions for synthetic fibers, polyamides, polyesters and celluloses.
  • a so-called Flushing takes place in the treatment or production of pigments.
  • a solid state postcondensation takes place in the production or treatment of polyesters, polycarbonates and polyamides, a continuous mashing eg in the treatment of fibers, eg cellulose fibers with solvents, a crystallization from the melt or from solutions in the treatment of salts, Fine chemicals, polyols, alcoholates, compounding, mixing (continuous and / or batchwise) in polymer blends, silicone compounds, sealants, fly ash, coagulating (especially continuous) in the treatment of polymer suspensions.
  • a mixing kneader also multifunctional processes can be combined, for example heating, drying, melting, crystallizing, mixing, degassing, reacting - all this continuously or in batches. This produces and / or treats polymers, elastomers, inorganic products, residues, pharmaceutical products, food products, printing inks.
  • vacuum sublimation / desublimation may also occur, thereby reducing chemical precursors, e.g. Anthrachinon, metal chlorides, ferrocenes, iodine, organometallic compounds, etc. are purified.
  • chemical precursors e.g. Anthrachinon, metal chlorides, ferrocenes, iodine, organometallic compounds, etc.
  • pharmaceutical intermediates can be prepared.
  • a continuous carrier gas desublimation takes place, for example, in organic intermediates, for example anthraquinone and fine chemicals.
  • a single-shaft and two-shaft mixing kneader are distinguished.
  • a single-shaft mixing kneader is known, for example, from AT 334 328, CH 658 798 A5 or CH 686 406 A5.
  • an axially extending, occupied with disc elements and rotating about a rotational axis in a rotational direction shaft is arranged in a housing. This causes the transport of the product in the transport direction.
  • Between the disc elements are Counter-elements fixedly mounted on the housing.
  • the disc elements are arranged in planes perpendicular to the kneader shaft and form between them free sectors, which form with the planes of adjacent disc elements Knüschreib.
  • a multi-shaft mixing and kneading machine is described in CH-A 506 322.
  • a mixing kneader of the abovementioned type is known, for example, from EP 0 517 068 B1. With him turn in a mixer housing two axially parallel shafts either in opposite directions or in the same direction. In this case, mixing bars applied to disk elements interact with each other. In addition to the function of mixing, the mixing bars have the task of cleaning product-contacted areas of the mixer housing, the shafts and the disk elements as well as possible and thus avoid unmixed zones.
  • a mixing kneader of the above-mentioned type in which the support elements form a recess in the region of the kneading bars so that the kneading bar has as large an axial extent as possible.
  • Such a mixing kneader has excellent self-cleaning of all product-contacting surfaces of the housing and the waves, but has the property that the support elements of the kneading bars due to the paths of the kneading bars make recesses necessary, which lead to complicated Tragelementformen. task
  • the object of the present invention is to improve the reaction process in the educt or in the product.
  • the educt is mixed with the catalyst before it is introduced into the housing.
  • the process which is the subject of this invention, is based on a catalytic reaction, wherein the conversion and thus the necessary size of the reactor or the residence time of a mixture of reactant and product in the reactor of the concentration of catalyst in the mixture of starting material and Product of the reaction depends.
  • the starting material and the product, as well as the catalyst should be well mixed or even better soluble in each other.
  • the inventive method improves the mentioned limitations by the catalyst is mixed with a partial amount of the educt and then fed to the polymerization reactor. Since the catalyst concentration is higher, the reaction rate is correspondingly faster. The largely thoroughly reacted product is mixed with a further subset of starting material. The reaction rate will now be slower. This process is repeated until the total amount of starting material has been mixed in and reacted through.
  • the concentration of catalyst is therefore identical to the case where the starting material was completely mixed in advance with catalyst, but the reaction was initially faster.
  • a further advantage of the method according to the invention results from the fact that the back-mixed area around each individual feed point can be set separately with regard to the degree of conversion and the temperature level. Many reactions are exothermic and therefore require accurate temperature control.
  • the temperature level is set when starting the process and then kept on the energy balance. If there is only one feed point, only one temperature level can be adjusted.
  • the portion of the reactor downstream, which is not adequately remixed with the area of the feed gets its feedstock with educt and product from the previous back-mixed apparatus part and is therefore not independently regulate.
  • the degree of conversion and the temperature level over the entire reactor space can be adjusted by controlling the other feed points in terms of time and quantity. For this purpose, separate protection is sought after.
  • Partially back-mixed reactors are, for example, large-volume, horizontal kneaders, the mixing in the wave direction being hindered by corresponding installations on the shaft or the housing. These apparatuses have a good radial and tangential mixing effect. The product flow and thus the orientation of the backmixing is therefore realized in the wave direction.
  • the accompanying drawing is a graphical representation of the process of the invention

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Description

Verfahren zur Durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen Prozessen
Bei einem Verfahren zur Durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen Prozessen in einem Edukt bzw. Produkt in einem Gehäuse, welches zumindest eine Zugabestelle (Feedstelle) aufweist, wobei dem Edukt zumindest ein Katalysator zugemischt wird, durch den das Produkt bis zu einem gewünschten Umsatzgrad reagiert.
Stand der Technik
Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise in Mischknetern durchgeführt. Diese dienen sehr vielfältigen Zwecken. Als erstes ist das Eindampfen mit Lösungsmittelrückgewinnung zu erwähnen, welches chargenweise oder kontinuierlich und oft auch unter Vakuum erfolgt. Hierdurch werden beispielsweise Destillationsrückstände und insbesondere Toluoldiisocyanate behandelt, aber auch Produktionsrückstände mit toxischen oder hochsiedenden Lösungsmitteln aus der Chemie und Pharmaproduktion, Waschlösungen und Lack-Schlämme, Polymerlösungen, Elastomerlösungen aus der Lösemittelpolymerisation, Klebstoffe und Dichtmassen.
Mit den Apparaten wird ferner eine kontinuierliche oder chargenweise Kontakttrocknung, wasser- und/oder lösemittelfeuchter Produkte, oftmals ebenfalls unter Vakuum, durchgeführt. Die Anwendung ist vor allem gedacht für Pigmente, Farbstoffe, Feinchemikalien, Additive, wie Salze, Oxyde, Hydroxyde, Antioxidantien, temperaturempfindliche Pharma- und Vitaminprodukte, Wirkstoffe, Polymere, synthetische Kautschuke, Polymersuspensionen, Latex, Hydrogele, Wachse, Pestizide und Rückstände aus der chemischen oder pharmazeutischen Produktion, wie Salze, Katalysatoren, Schlacken, Ablaugen gedacht. Anwendung finden diese Verfahren auch in der Lebensmittelproduktion, beispielsweise bei der Herstellung und/oder Behandlung von Blockmilch, Zuckeraustauschstoffen, Stärkederivaten, Alginaten, zur Behandlung von Industrieschlämmen, Ölschlämmen, Bioschlämmen, Papierschlämmen, Lackschlämmen und allgemein zur Behandlung von klebrigen, krustenden zähpastösen Produkte, Abfallprodukten und Zellulosederivaten.
In einem Mischkneter kann eine Polykondensationsreaktion, meist kontinuierlich und meist in der Schmelze, stattfinden und wird vor allem verwendet bei der Behandlung von Polyamiden, Polyester, Polyacetaten, Polyimiden, Thermoplaste, Elastomere, Silikone, Harnstoffharze, Phenolharze, Detergentien und Düngemittel. Zum Beispiel findet sie Anwendung auf Polymerschmelzen nach einer Massepolymerisation auf Derivate der Methacrylsäure. Stattfinden kann auch eine Polymerisationsreaktion, ebenfalls meist kontinuierlich. Dies wird angewendet auf Polyacrylate, Hydrogele, Polyole, thermoplastische Polymere, Elastomere, syndiotaktisches Polystyrol und Polyacrylamide. In Mischknetern kann ein Entgasen und/oder Devolatilisieren stattfinden. Angewendet wird dies auf Polymerschmelzen, nach (Co-) Polymerisation von Monomer(en), nach Kondensation von Polyester oder Polyamidschmelzen, auf Spinnlösungen für synthetische Fasern und auf Polymer- oder Elastomergranulate bzw. -pulver im festen Zustand.
Ganz allgemein können im Mischkneter feste, flüssige oder mehrphasige Reaktionen stattfinden. Dies gilt vor allem für Backreaktionen, bei der Behandlung von Flusssäure, Stearaten, Cyaniden, Polyphosphaten, Cyanursäuren, Zellulosederivaten, -ester, -äther, Polyacetalharzen, Sulfanilsäuren, Cu- Phthalocyaninen, Stärkederivaten, Ammoniumpolyphosphaten, Sulfonaten, Pestiziden und Düngemittel.
Des weiteren können Reaktionen fest-/gasförmig (z.B. Karboxylierung) oder flüssig-/gasförmig stattfinden. Angewendet wird dies bei der Behandlung von Acetaten, Aciden, Kolbe-Schmitt-Reaktionen, z.B. BON, Na-Salicylaten, Parahydroxibenzoaten und Pharmaprodukten.
Reaktionen flüssig/flüssig erfolgen bei Neutralisationsreaktionen und Umesterungsreaktionen.
Ein Lösen und/oder Entgasen in derartigen Mischknetern findet bei Spinnlösungen für synthetische Fasern, Polyamiden, Polyester und Zellulosen statt.
Ein sogenanntes Flushen findet bei der Behandlung bzw. Herstellung von Pigmenten statt. Eine Solid-State-Nachkondensation findet bei der Herstellung bzw. Behandlung von Polyester, Polycarbonaten und Polyamiden statt, ein kontinuierliches Anmaischen z.B. bei der Behandlung von Fasern, z.B. Zellulosefasern mit Lösungsmitteln, eine Kristallisation aus der Schmelze oder aus Lösungen bei der Behandlung von Salzen, Feinchemikalien, Polyolen, Alkoholaten, ein Compoundieren, Mischen (kontinuierlich und/oder chargenweise) bei Polymeren- Mischungen, Silikonmassen, Dichtmassen, Flugasche, ein Koagulieren (insbesondere kontinuierlich) bei der Behandlung von Polymersuspensionen.
In einem Mischkneter können auch multifunktionale Prozesse kombiniert werden, beispielsweise Erhitzen, Trocknen, Schmelzen, Kristallisieren, Mischen, Entgasen, Reagieren - dies alles kontinuierlich oder chargenweise. Hergestellt bzw. behandelt werden dadurch Polymere, Elastomere, anorganische Produkte, Rückstände, Pharmaprodukte, Lebensmittelprodukte, Druckfarben.
In Mischknetern kann auch eine Vakuumsublimation/ Desublimation stattfinden, wodurch chemische Vorprodukte, z.B. Anthrachinon, Metallchloride, Ferrozene, Jod, metallorganische Verbindungen usw. gereinigt werden. Ferner können pharmazeutische Zwischenprodukte hergestellt werden.
Eine kontinuierliche Trägergas-Desublimation findet z.B. bei organischen Zwischenprodukten, z.B. Anthrachinon und Feinchemikalien statt. Im Wesentlichen werden einwellige und zweiwellige Mischkneter unterschieden. Ein einwelliger Mischkneter ist beispielsweise aus der AT 334 328, der CH 658 798 A5 oder der CH 686 406 A5 bekannt. Dabei ist in einem Gehäuse eine axial verlaufende, mit Scheibenelementen besetzte und um eine Drehachse in einer Drehrichtung drehende Welle angeordnet. Diese bewirkt den Transport des Produktes in Transportrichtung. Zwischen den Scheibenelementen sind Gegenelemente am Gehäuse feststehend angebracht. Die Scheibenelemente sind in Ebenen senkrecht zur Kneterwelle angeordnet und bilden zwischen sich freie Sektoren, welche mit den Ebenen von benachbarten Scheibenelementen Kneträume ausformen.
Eine mehrwellige Misch- und Knetmaschine wird in der CH-A 506 322 beschrieben. Dort befinden sich auf einer Welle radiale Scheibenelemente und zwischen den Scheiben angeordnete axial ausgerichtete Knetbarren. Zwischen diese Scheiben greifen von der anderen Welle rahmenartig geformte Misch- und Knetelemente ein. Diese Misch- und Knetelemente reinigen die Scheiben und Knetbarren der ersten Welle. Die Knetbarren auf beiden Wellen reinigen wiederum die Gehäuseinnenwand.
Ein Mischkneter der oben genannten Art ist beispielsweise aus der EP 0 517 068 B1 bekannt. Bei ihm drehen in einem Mischergehäuse zwei achsparallel verlaufende Wellen entweder gegensinnig oder gleichsinnig. Dabei wirken auf Scheibenelementen aufgesetzte Mischbarren miteinander. Neben der Funktion des Mischens haben die Mischbarren die Aufgabe, produktberührte Flächen des Mischergehäuses, der Wellen und der Scheibenelemente möglichst gut zu reinigen und damit ungemischte Zonen zu vermeiden.
Ferner ist aus der DE 199 40 521 A1 ein Mischkneter der o.g. Art bekannt, bei welchem die Tragelemente im Bereich der Knetbarren eine Ausnehmung ausbilden, damit der Knetbarren eine möglichst grosse axiale Erstreckung aufweist. Ein derartiger Mischkneter hat eine hervorragende Selbstreinigung aller produktberührten Flächen des Gehäuses und der Wellen, hat aber die Eigenschaft, dass die Tragelemente der Knetbarren aufgrund der Bahnen der Knetbarren Ausnehmungen erforderlich machen, die zu komplizierten Tragelementformen führen. Aufgabe
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Reaktionsprozess in dem Edukt beziehungsweise in dem Produkt zu verbessern.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führt, dass das Edukt vor dem Eingeben in das Gehäuse mit dem Katalysator vermischt wird.
Das Verfahren, das Gegenstand dieser Erfindung ist, soll auf einer katalytischen Reaktion basieren, wobei der Umsatz und damit die nötige Grösse des Reaktors bzw. die Verweilzeit einer Mischung von Edukt und Produkt in dem Reaktor von der Konzentration an Katalysator in der Mischung aus Edukt und Produkt der Reaktion abhängt. Das Edukt und das Produkt sollten, wie auch der Katalysator, gut misch- oder besser noch lösbar ineinander sein.
Es handelt sich vor allem um Verfahren zur katalytischen Polymerisierung oder Reaktion von Monomeren oder anderen Ausgangsstoffen mit erhöhtem Umsatz. Es soll sich um eine Reaktion handeln, bei der es zu keiner oder nur kurzzeitig zur Entstehung von Zwischenprodukten kommt. Als Beispiel sei die Polymerisation von Polylactiden (PLA) genannt, die durch katalytische Ringöffnungspolymerisation von Lactiden durchgeführt wird. Typisch für diese Reaktion ist, dass das Monomer mit dem Katalysator intensiv vorgemischt wird und dann einem Polymerisationsreaktor zugeführt wird. Der Polymerisationsreaktor ist typischerweise kontinuierlich, da das Endprodukt viskos und damit schlecht fliessfähig ist. Es werden daher horizontale Mischkneter, Schneckenextruder, Rührkessel oder Ringreaktoren mit statischen Mischern benutzt. Alle diese Reaktortypen haben gemeinsam, dass während der Polymerisation eine Durchmischung des Polymers mit dem Katalysator und dem Monomer gewährleistet werden muss. Nur so ist es möglich, hochmolekulares PLA zu produzieren. Während sich die Reaktortypen bzgl. der Möglichkeit, hoher Umsatzgrade zu erreichen, unterscheiden, ist doch gemeinsam, dass die Reaktionsrate in erster Näherung linear von der Katalysatorkonzentration abhängt. Leider ist es so, dass die besten Katalysatoren auf Zinkbasis bestehen, wobei toxische Abbauprodukte entstehen können. Die Konzentration an Katalysator muss daher limitiert werden, wobei dann aber die Reaktionsdauer zunimmt. Dadurch haben unerwünschte Nebenreaktionen ebenfalls mehr Zeit sich zu entwickeln, was zu einer Verschlechterung der Produkteigenschaften führt. Diesen Nebenreaktionen kann durch Senkung der Temperatur begegnet werden, was aber die Reaktionsgeschwindigkeit weiter verlangsamt.
Das erfindungsgemässe Verfahren verbessert die erwähnten Limitierungen indem der Katalysator mit einer Teilmenge des Eduktes vermischt wird und dann dem Polymerisationsreaktor zugeführt wird. Da nun die Katalysatorkonzentration höher ist, ist auch die Reaktionsgeschwindigkeit entsprechend schneller. Das weitgehend durchreagierte Produkt wird mit einer weiteren Teilmenge an Edukt vermischt. Die Reaktionsgeschwindigkeit wird nun langsamer sein. Dieser Vorgang wird wiederholt bis die Gesamtmenge an Edukt eingemischt und durchreagiert ist. Die Konzentration an Katalysator ist daher identisch zu dem Fall, dass das Edukt vollständig vorab mit Katalysator vermischt wurde, aber die Reaktion war am Anfang schneller. Wird diese Idee des Verfahrens auf einen kontinuierlichen Prozess übertragen, werden die Vorteile wirklich sichtbar. Beim kontinuierlichen Verfahren wird immer das komplett verfügbare Reaktorvolumen genutzt. Da die benötigte Verweilzeit der ersten Feedstelle aber kürzer ist, kann der Abstand zur zweiten Feedstelle reduziert werden. Analog gilt dies auch für die folgenden Feedstellen. Als ein Beispiel sei genannt, dass die Reaktion erster Ordnung sei und linear von der Katalysatorkonzentration abhängen. Dann wird sich die erforderliche Verweilzeit verdreifachen, wenn die Katalysatormenge um den Faktor drei reduziert wird. Wird aber der Feed auf drei identische Feedstellen verteilt, ergibt sich bei einem Abstand von 25% zwischen Feedstelle 1 und 2, sowie von 25% zwischen Feedstelle 2 und 3 eine Erhöhung der erforderlichen Verweilzeit nur um 35 % (anstatt 200 %).
Ist der kontinuierliche Prozess über die Länge teilweise rückgemischt, ergibt sich ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens dadurch, dass der rückgemischte Bereich um jede einzelne Feedstelle getrennt bezüglich Umsatzgrad und Temperaturniveau eingestellt werden kann. Viele Reaktionen sind exotherm und bedürfen daher einer genauen Temperaturführung. Beim rückgemischten Verfahren wird das Temperaturniveau beim Anfahren des Prozesses eingestellt und dann über die Energiebilanz gehalten. Ist nur eine Feedstelle vorhanden, kann auch nur ein Temperaturniveau eingeregelt werden. Der Teil des Reaktors downstream, der nicht mit dem Bereich des Feeds ausreichend rückgemischt wird, bekommt seine Beschickung mit Edukt und Produkt aus dem vorangehenden rückgemischten Apparateteil und ist daher nicht unabhängig einzuregeln. Bei mehreren Feedstellen lässt sich durch zeitliches und mengenmässiges Steuern der anderen Feedstellen der Umsatzgrad und das Temperaturniveau über den kompletten Reaktorraum einregeln. Hierfür wird auch gesondert Schutz begehrt.
Teilrückgemischte Reaktoren sind z.B. grossvolumige, horizontale Kneter, wobei die Vermischung in Wellenrichtung durch entsprechende Einbauten auf der Welle oder dem Gehäuse behindert wird. Diese Apparate weisen eine gute radiale und tangentiale Misch Wirkung auf. Der Produktfluss und damit die Orientierung der Rückmischung wird daher in Wellenrichtung realisiert. Die beiliegenden Zeichnung ist eine grafische Darstellung des Erfindungsgemäßenverfahrens

Claims

Ansprüche:
1 . Verfahren zur Durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen Prozessen in einem Edukt bzw. Produkt in einem Gehäuse, welches zumindest eine Zugabestelle (Feedstelle) aufweist, wobei dem Edukt zumindest ein Katalysator zugemischt wird, durch den das Produkt bis zu einem gewünschten Umsatzgrad reagiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Edukt an einer Mehrzahl von Feedstellen zeitlich und/oder mengenmässig unterschiedliche in das Gehäuse eingegeben wird.
2. Verfahren zur Durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen Prozessen in einem Edukt bzw. Produkt in einem Gehäuse, welches zumindest eine Zugabestelle (Feedstelle) aufweist, wobei dem Edukt zumindest ein Katalysator zugemischt wird, durch den das Produkt bis zu einem gewünschten Umsatzgrad reagiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Edukt vor dem Eingeben in das Gehäuse mit dem Katalysator vermischt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Edukts mit Katalysator in Teilmengen aufgeteilt wird und bei einem Batchverfahren zeitlich gestaffelt dem Reaktor zugegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Edukt mit Katalysator bei einem kontinuierlichen Verfahren räumlich getrennt über getrennte Feedstellen dem Reaktor zugegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim kontinuierlichen Verfahren zwischen den Feedstellen die Rückmischung behindert oder unterbunden ist.
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatormenge komplett oder zum allergrössten Teil zusammen mit der zuerst in den Reaktor eingegebene Menge des Edukts bzw. beim kontinuierlichen Verfahren in Produktflussrichtung in die erstplatzierte Feedstelle eingegeben wird.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Polymerisationsreaktion handelt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Ringöffnungspolymerisation handelt.
9. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Initiator zum Starten der Reaktion zugegeben wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen Prozessen in einem Gehäuse (3) mit Misch- und Putzelementen (5) an Wellen (1 ,2), wobei die Misch- und Putzelemente (5) der Wellen (1 ,2) bei deren Drehung um ihre Achsen ineinander greifen,
PCT/EP2013/052498 2012-02-10 2013-02-08 Verfahren zur durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen prozessen Ceased WO2013117677A1 (de)

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US14/377,635 US20160009855A1 (en) 2012-02-10 2013-02-08 Method for performing mechanical, chemical and/or thermal processes
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BR112014019591A BR112014019591A2 (pt) 2012-02-10 2013-02-08 processo para a execução de processos mecânicos, químicos e/ou térmicos
RU2014128904A RU2014128904A (ru) 2012-02-10 2013-02-08 Способ проведения механических, химических и/или термических процессов
CA2863853A CA2863853A1 (en) 2012-02-10 2013-02-08 Method for performing mechanical, chemical and/or thermal processes
JP2014556059A JP2015509444A (ja) 2012-02-10 2013-02-08 物理的、化学的及び/又は熱的工程を実行する方法
KR1020147023867A KR20140129063A (ko) 2012-02-10 2013-02-08 기계적, 화학적 및/또는 열적 공정을 수행하기 위한 방법

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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH506322A (de) 1969-03-17 1971-04-30 List Heinz Mehrspindelige Misch- und Knetmaschine
AT334328B (de) 1972-10-18 1976-01-10 List Heinz Mischkneter mit gegenschaufeln
CH658798A5 (de) 1982-12-08 1986-12-15 List Ind Verfahrenstech Mischkneter mit bewegten gegenwerkzeugen.
EP0517068B1 (de) 1991-06-07 1995-09-06 List Ag Mischkneter
CH686406A5 (de) 1990-04-11 1996-03-29 List Ag Kontinuierlich arbeitender Mischkneter.
EP1078682A2 (de) * 1999-08-26 2001-02-28 List Ag Mischkneter
US6369173B1 (en) * 2000-02-02 2002-04-09 Samsung General Chemicals Co., Ltd. Process for preparing syndiotactic styrenic polymers by recycling the products
WO2005003185A1 (en) * 2003-07-02 2005-01-13 E.I. Dupont De Nemours And Company Pressurized high temperature polymerization process
US20090111954A1 (en) * 2007-10-29 2009-04-30 Toshiaki Matsuo Polymer producing method and apparatus and polymer degassing method and apparatus
EP2269727A1 (de) * 2009-07-01 2011-01-05 LANXESS International SA Rohrreaktor und Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation
WO2011073372A1 (en) * 2009-12-18 2011-06-23 Total Petrochemicals Research Feluy Method for improving ethylene polymerization reaction

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3091518A (en) * 1957-11-06 1963-05-28 Continental Oil Co Continuous polymerization apparatus
US4921919A (en) * 1985-12-10 1990-05-01 Amoco Corporation Method and apparatus for minimizing polymer agglomerate or lump formation in a gas-phase polypropylene polymerization reactor
JP2504452B2 (ja) * 1987-03-13 1996-06-05 チッソ株式会社 横型反応器
US5244988A (en) * 1989-05-17 1993-09-14 Rohm And Haas Company Maleate polymerization process
JPH0517578A (ja) * 1991-07-11 1993-01-26 Kao Corp 重合体の製造方法
FI105818B (fi) * 1996-03-13 2000-10-13 Borealis Tech Oy Prosessi olefiinimonomeerien polymeroimiseksi
ES2188210T3 (es) * 1998-08-10 2003-06-16 Bp Chem Int Ltd Procedimiento continuo para el revestimiento en fase gaseosa de un catalizador de polimerizacion.
NO984786D0 (no) * 1998-10-14 1998-10-14 Borealis As Prepolymerisasjonsreaktor
US7585924B2 (en) * 2002-07-11 2009-09-08 E. I. Du Pont De Nemours And Company Pressurized high temperature polymerization process and polymerization system used therein
US6989421B2 (en) * 2003-07-02 2006-01-24 E. I. Dupont Denemours And Company Two component coating compositions and coatings produced therefrom
JP2009132857A (ja) * 2007-10-29 2009-06-18 Hitachi Plant Technologies Ltd ポリマーの製造方法及び製造装置
JP2009126908A (ja) * 2007-11-21 2009-06-11 Japan Polypropylene Corp 重合反応装置
JP5365913B2 (ja) * 2009-04-02 2013-12-11 株式会社カネカ リビングカチオン重合体の連続製造方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH506322A (de) 1969-03-17 1971-04-30 List Heinz Mehrspindelige Misch- und Knetmaschine
AT334328B (de) 1972-10-18 1976-01-10 List Heinz Mischkneter mit gegenschaufeln
CH658798A5 (de) 1982-12-08 1986-12-15 List Ind Verfahrenstech Mischkneter mit bewegten gegenwerkzeugen.
CH686406A5 (de) 1990-04-11 1996-03-29 List Ag Kontinuierlich arbeitender Mischkneter.
EP0517068B1 (de) 1991-06-07 1995-09-06 List Ag Mischkneter
EP1078682A2 (de) * 1999-08-26 2001-02-28 List Ag Mischkneter
DE19940521A1 (de) 1999-08-26 2001-04-19 List Ag Arisdorf Mischkneter
US6369173B1 (en) * 2000-02-02 2002-04-09 Samsung General Chemicals Co., Ltd. Process for preparing syndiotactic styrenic polymers by recycling the products
WO2005003185A1 (en) * 2003-07-02 2005-01-13 E.I. Dupont De Nemours And Company Pressurized high temperature polymerization process
US20090111954A1 (en) * 2007-10-29 2009-04-30 Toshiaki Matsuo Polymer producing method and apparatus and polymer degassing method and apparatus
EP2269727A1 (de) * 2009-07-01 2011-01-05 LANXESS International SA Rohrreaktor und Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation
WO2011073372A1 (en) * 2009-12-18 2011-06-23 Total Petrochemicals Research Feluy Method for improving ethylene polymerization reaction

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Génie de la réaction chimique", 1 January 1995, TEC & DOC + LAVOISIER, Paris (France), ISBN: 978-2-85-206759-2, article J. VILLERMAUX: "Réacteurs à alimentation étagées", pages: 126 - 133, XP055060039 *
ASTEASUAIN ET AL: "Modeling and optimization of a high-pressure ethylene polymerization reactor using gPROMS", COMPUTERS & CHEMICAL ENGINEERING, PERGAMON PRESS, OXFORD, GB, vol. 32, no. 3, 5 January 2008 (2008-01-05), pages 396 - 408, XP022410971, ISSN: 0098-1354, DOI: 10.1016/J.COMPCHEMENG.2007.02.011 *
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