DE1023013B - Verfahren zum Abfuehren von Reaktionswaerme - Google Patents

Description

DEUTSCHES

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Für die Abführung der Reaktionswärme bei schnell und unter starker Wärmetönung verlaufenden Reaktionen, z. B. bei kontinuierlichen Polymerisatiomsprozessen, sind schon verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Bei der Polymerisation flüssiger .Monomerer werden z. B. sogenannte Siedemittel verwendet, das sind, flüssige Verdünnungs- oder Lösungsmittel, die unter den Druck- und Temperaturbedin-'.cungra der Polymerisation durch Verdampfen die Reaktionswärme abführen und anschließend nach Kondensation an einer Kühlfläche dem Reaktionsgemisch wieder zugeführt werden.

Bei einem anderen Verfahren wird die PoIyinerisationswärme gemäß dem Kompressionskält.?- inaschinenprinzip unter gleichzeitiger Verwendung von Reaktionsteilnehmern, z. B. zu polymerisierendem Äthylen, als Wärmeträger, aus der Reaktionszone herausgeführt.

Es wurde nun gefunden,, daß sich das Prinzip der "Innenkühlung«, dem auch obenerwähnte Verfahren entsprechen, in einfacher Weise dadurch verwirklichen läßt, daß man die Lösung eines Gases in einem Lösungsmittel, in dem es sich unter Wärmeentwicklung löst, nach Abkühlen in den Reaktionsraum einführt und während des Ablaufes der Reaktion durch Entspannen das Gas entweichen läßt, wobei dieses die Reaktionswärme abführt. Das als Wärmeträger dienende Gas kann insbesondere auch ein aktiver Reaktionsteilnehmer sein, z, B. bei der Polymerisation eines gasförmigen Olefine das Olefin selbst. In diesem Falle wird das Olefin in das Lösungsmittel eingeleitet und die Lösungswärme vor der Polymerisation durch Kühlen abgeführt.

Besonders bei relativ hohen Reaktionsdrücken empfiehlt sich die Anwendung dieses Verfahrens. In diesem Fall ist die Verwendung von besonderen Siedemitteln in Form von flüssigen Verdünnungsoder Lösungsmitteln ungeeignet, besonders wenn die Reaktionstemperatur, z. B. mit Rücksicht auf katalytische Prozesse, nicht genügend hoch ist, um infolge ausreichender Temperaturdifferenzen zwischen Reaktor und Kühler eine Wärmeabfuhr durch Leitung zu ermöglichen. Wenngleich das beanspruchte Verfahren auch allgemein angewendet werden kann, bietet es doch ganz besondere Vorteile bei schnell verlaufenden Polymerisationsreaktionen. Es eignet sich vor allem zur Abführung der Polymerisationswärme von unter Normalbedingungen gasförmigen Monomeren, /.. B. von Äthylen, Propylen, Isobutylen, Vinylchlorid oder fluorierten Äthylenen. Insbesondere läßt sich bei der Xiederdruckpolymerisation des Äthylens mit Hilfe dieses Verfahrens die Wärmeabfuhr völlig beherrschen, und man erzielt daher sehr hohe Raum-Zeit-Ausbeuten.

Verfahren zum Abführen
von Reaktionswärme

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein

Dr. Karl Wisseroth und Dr. Ernst-Günther Kastning,

Ludwigshafen/Rhein,
sind als Erfinder genannt worden

Eine Durchführungsform des Verfahrens bei PoIymerisatiomsreaktionen sei an Hand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.

In Abb. 1 wird einem druckbeständigen Vorratsbehälter VB über eine Förderpumpe F₁ laufend Lösungsmittel, gegebenenfalls unter Zusatz von gelöstem oder di-spergiertem Katalysator, zugeführt, während gleichzeitig über einen Gaskompressor K, nach Abführen der adiabatischen Kompressionswärme im Wärmetauscher WA₃ das Monomere vom Ursprung liehen Normaldruck P₀ und Raumtemperatur T₀ zugeführt wird. Eine Gasumwälzpumpe [^T sorgt für ausreichende Mischbewegung, um die Erreichung des Löisungsgleichg.ewichtes unter dem Druck P₁ und bei der Temperatur T₁ zu gewährleisten. Die beim Lösevorgang entstehende Lösungswärme -Q₁ wird über einen in der Lösung befindlichen. Kühler KU abgeführt. Die Förderpumpe F₂, die gegen die Druckdifferenz P₂-P₁ arbeitet, führt laufend gesättigte Lösung in einem Umfang, der über den Bedarf an Monomeren zur Polymerisation wesentlich hinausgeht, in den Reaktor R ein, während gleichzeitig ein Teil derReiaktionsmischung laufend über A abgezogen wird. Unter den anderen Druck-ZV und Temperatur-7VBedingungen im Reaktor entweicht durch Entgasung eine wesentliche Menge des gelösten Monomeren unter Wärmeaufnahme + Q., aus der Lösung und wird über ein Drosselventil DV auf den Druck des Vorratsbehälters entspannt und diesem wieder zugeführt, SO' daß insgesamt ein Wärmetransport vom Reaktor auf den Vorratsbehälter stattgefunden hat. Sofern P^>P_V ist, kann die Druckdifferenz zum Fördern ausgenutzt und an Stelle der Förderpumpe F₂ ein Ventil V gesetzt werden. Das bei der Entgasung im Reaktor entweichende Monomere wird in diesem

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Falle auf den ursprünglichen Druck P₀ entspannt und zur Wiederverwendung der Niederdruckseite des Eingangskompressors zugeführt, wie schematisch in Abb. 2 dargestellt ist.

Das erfmdungsgemäße Verfahren ist nicht auf die vorstehend schematisierten Ausführungsformen beschränkt, sondern es kann grundsätzlich bei allen Verfahren, deren kennzeichnendes Merkmal die Abfuhr von, Reaktionswärme durch Ausgasen von mit merklicher Lösungswärme im Reaktionsgemisch gelösten, normalerweise gasförmigen Stoffen ist, angewendet werden,.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung des Verfahrens.

Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile.

Beispiel 1

Aus einem Vorratsgefäß, das eine bei Zimmertemperatur und 60 at Äthylendruck gesättigte benzolische Äthylenlösung sowie als Polymerisationskatalysator 0,1 Teil a, a'-Azobisisobuttersäurenitril in 100 Teilen Benzol gelöst enthält, werden dem Reaktionsgefäß bei 'der Reaktionstemperatur von 80° und unter einem Druck von 100 at stündlich und kontinuierlich über eine Förderpumpe 104 Teile der gesättigten Lösung zugeführt. Zum Abführen der Polymerisations wärme werden stündlich und kontinuierlich etwa 20 Teile Äthylen durch Entspannung auf den Druck des Vorratsbehälters ausgegast und gleichzeitig zur Wiederverwendung bei der Herstellung der gesättigten Lösung im Kreis zurückgeführt. Es werden stündlich etwa 49 Teile Benzol sowie etwa 5 Teile wachsartiges Polyäthylen in Form einer breiartigen Suspension ausgetragen.

Beispiel 2

In einem Druckbehälter wird laufend bei Zimmertemperatur und 50 at Äthylendruck eine gesättigte Cyclohexan-Äthyl-Lösung hergestellt. Die frei werdende Lösungswärme wird über ein Kühlsystem abgeführt. Urateir Ausnutzung der Druckdifferenz zur Förderung wird die gesättigte Lösung über eine Drossel bei Zimmertemperatur und 30 at Äthylendruck einem Reaktor zugeführt. An einer äußeren Standkontrolle wird laufend kontrolliert, daß im Lösungsbehälter mit Rücksicht auf den dauernden stündlichen Zufluß von etwa 85 Teilen frischen Cyciohexans das Niveau der gesättigten Lösung konstant bleibt. Über getrennte Leitungen werden dem Reaktor stündlich je 0,05 Teile n-Amylnatrium in 10 Teilen Cyclohexan suspendiert und 0,05 Teile Titantetrachlorid in. 5 Teilen Cyclohexan gelöst zugeführt. Es werden kontinuierlich je Stunde etwa 40 Teile Äthylen durch Entspannung ausgegast und zur Wiederverwendung bei der Herstellung der gesättigten Lösung zurückgeführt. Stündlich werden etwa 100 Teile Cyclohexan und etwa 10 Teile sehr hochmolekulares Linearpolyäthylen als breiartige Suspension ausgetragen.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Durchführung von schnell und unter starker Wärmeentwicklung verlaufenden Reaktionen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung eines Gases in einem Lösungsmittel, in dem es sich unter Wärmeentwicklung löst, nach Abkühlen in den Reaktionsraum einführt und während des Ablaufes der Reaktion durch Entspannen entweichen läßt, wobei das Gas die Reaktionswärme abführt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Wärmeträger dienende gelöste, gasförmige Stoff ein aktiver Reaktionsteilnehmer ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger ein polymerisierbarer Stoff ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Drücken oberhalb Normaldruck gearbeitet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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