DE1167021B - Vorrichtung zur Polykondensation polyamidbildender Verbindungen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Polykondensation polyamidbildender Verbindungen Es ist bekannt, daß man polyamidbildende Verbindungen, insbesondere Caprolactam, in senkrecht stehenden Reaktionsgefäßen polykondensiert. In diesen Reaktionsgefäßen, die im allgemeinen unter Normaldruck stehen, strömt die Reaktionsmasse von oben nach unten, wobei durch Anordnung von Schikanen innerhalb des Reaktionsgefäßes für einen gleichmäßigen Fluß der polykondensierenden Schmelze gesorgt wird.
• Die ablaufenden chemischen Reaktionen setzen das Vorhandensein von Wasser voraus. Allerdings wird dieses lediglich für die Initialreaktion, nämlich das Aufspalten des Lactamringes benötigt, während die anschließende Umsetzung zu Polymerkettenmolekülen unter Ausbildung von Amidgruppen unter Wasseraustritt erfolgt. Das Vorhandensein größerer Wassermengen beschleunigt demnach die Anfangsreaktion, die Polyamidbildung wird jedoch, wenn das Wasser nicht entfernt wird, verlangsamt und kommt bei Einstellung eines Gleichgewichtszustandes zum Stillstand. Es ist daher erforderlich, das Wasser aus dem Reaktionsraum zu entfernen. Dies kann nach bekannten Verfahren dadurch erreicht werden, daß man ein inertes Gas durch die polykondensierende Schmelze hindurchleitet, die das Wasser bei ihrem Austritt aus dem Reaktionsraum mitschleppt. Das Durchleiten des inerten Gasstromes und insbesondere der Austritt des Gas-Wasserdampf-Gemisches muß jedoch in der Weise erfolgen, daß eine Entwässerung im oberen Teil des Reaktionsgefäßes möglichst vermieden wird.
• Nach einem bekannten Vorschlag wird ein Reaktionsgefäß verwendet, bei dem auf ein rohrförmiges Reaktionsgefäß ein kesselförmiger Aufbau aufgesetzt ist, welcher durch spiralenförmig verlaufende Wände unterteilt ist. Das Ausgangsmaterial tritt in den derart gebildeten äußeren Kanal ein und bewegt sich zur Mitte hin in nahezu horizontaler Richtung fort, bis ein Überlaufen in den rohrförmigen Teil der Apparatur erfolgt. In diesen rohrförmigen Reaktionsraum wird ein inertes Gas eingeleitet, und zwar in einer Entfernung wenigstens 2m unterhalb des sich einstellenden Schmelzespiegels. Die Ableitung des Gas-Wasserdampf-Gemisches erfolgt nach oben. Eine Entwässerung tritt auf diese Weise nur in dem rohrförmigen Teil der Apparatur ein, da das Gemisch die Reaktionsmasse in dem oberen kesselförmigen Teil der Einrichtung nicht durchströmt.
• Die Verwendung dieser bekannten Vorrichtung, die unzweifelhaft erhebliche Vorteile, insbesondere im Hinblick auf die Durchsatzgeschwindigkeit und/oder den erreichbaren Polymerisationsgrad des Polyamids bringt, setzt jedoch einen völligen Umbau der vorhandenen Einrichtungen voraus. Diese sind in den Abmessungen um mehrere Meter höher und im Durchmesser kleiner als die bekannte Vorrichtung.
• Eine konstruktive Anderung der vorhandenen, meist gruppenweise auf engem Raum angeordneten Reaktionsrohre im Sinne der bereits bekannten Vorrichtung, bedingt aufwendige bauliche Änderungen und Erweiterungen, welche unter den gegebenen Raumverhältnissen vielfach undurchführbar sind. Es wurde nun angestrebt, die gleichen Vorteile mit einer Vorrichtung zu erzielen, ohne an den üblicherweise verwandten rohrförmigen Reaktionsgefäßen komplizierte und kostspielige Anderungen vornehmen zu müssen.
• Dieses Ziel wird durch die Erfindung erreicht.
• Gegenstand der Erfindung ist nun eine Vorrichtung zur Polykondensation polyamidbildender Verbindungen, bestehend aus einem senkrecht stehenden, in mehreren Stufen unterschiedlich beheizten Reaktionsgefäß, das im unteren Teil Zuleitungen für inerte Gase und im oberen Teil Ableitungen für das Gas-Wasserdampf-Gemisch aufweist, die gekennzeichnet ist durch eine in dem Reaktionsgefäß in einem Abstand von wenigstens 1,5 m unterhalb des sich einstellenden Schmelzespiegels angeordnete Glocke, von deren Boden die Ableitungen für das Gas-Wasserdampf-Gemisch ausgehen, während die Zuleitungen für inerte Gase axial oder achsparallel durch die Glocke bzw. das Reaktionsrohr verlaufen und in einem Abstand von wenigstens 1,5 m unterhalb des Glockenrandes enden, sowie weiterhin durch einen in geringem Abstand vom Glockenrand in das Reaktionsrohr eingesetzten keilförmigen Ring.
• Dieser Ring verhindert das Aufsteigen von Stickstoffblasen neben der Glocke in den oberen Teil des Reaktionsrohres.
• Die Vorrichtung ist im einzelnen aus der Abbildung ersichtlich. Das Reaktionsrohr 1 wird mittels Heizflüssigkeiten in drei Stufen 2, 3, 4 beheizt. Inner- Imlb c?e3 Rohres is: eine kegelstumpçförmige Glocke 5 angeordnet. Der Abstand 6 zwischen unterem Glockenrand und Gefäßwand beträgt etwa 15 cm.
• Unterhalb der Glocke ist im Rohr in geringem Abstand ein Ring 7 mit keilförmigem Proíilquerichni Ç inge-e.zfz welcher an der Wand des Reaktion gefäßes anliegt. Der kleinste Innendurchmesser des Profilringes ist kleiner oder höchstens gleich dem Durchmesser des unteren Glockenrandes 14. Die Zuleitungen 8 für das inerte Gas verlaufen achsparallel durch die Glocke und enden etwa 2 m unterhalb des Glockenrandes 14. Diese Zuleitungen sind zweckmäßig Kapillaren mit verhältnismäßig engem Durchmesser von etwa 3 mm. die nach oben umgebogen sind. Die Anzahl der Kapillaren wird entsprechend dem Durchmesser des Reaktionsrohres ausgewählt, und zwar verwendet man zweckmäßig um so mehr Kapillaren, je weiter das Gefäß ist. Die Ableitung 10 für das Gas-Wasserdampf-Gemisch ist mit dem Glockenboden 9 verbunden und verläuft im oberen Teil des Reaktionsrohres achsparallel. Im Kühler 11 wird das Wasser kondensiert und kann anschließend über den Wasserabscheider 12 entfernt werden. Die Zufuhr des inerten Gases und die Ableitung des Gas-Wasserdampf-Gemisches werden so reguliert, daß sich der Schmelzespiegel 13 innerhalb der Glocke nur einige Zentimeter oberhalb des Glockenrandes 14 einstellt. Im oberen Raum sammelt sich das Gas-Wasserdampf-Gemisch. Die Höhe des Schmelzespiegels in der Glocke wird über den Gegendruck der einstellbaren Tauchung 15 gesteuert. Als Standanzeige der Schmelze in der Glocke wird das U-Rohr 16 benutzt, worin die Druckdifferenz des am unteren Glockenrandes durch Rohr 17 eingeleiteten Gasstromes gegen den des durch die Glocke abgeleiteten Gasstromes gemessen wird. Oberhalb der Glocke und unterhalb der Gaseinleitung ist das Reaktionsrohr mit Schikanen 18 ausgestattet, die einen gleichmäßigen Fluß der Reaktionsmasse gewährleisten.
• Bei der Durchführung der Polykondensation von Caprolactam in ansonst gleichen Reaktionsrohren kann bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Durchsatz um 330/0 gesteigert werden.

Claims (2)

1. Es ist ebenfalls möglich. eine Verbesserung des Polymensars zu erreichen, die sich in einer Steigerung der Lösungsviskosität von 2,33 - bei der bisher verwendeten Vorrichtung - auf 2,60 - bei der erfindungsgemäßen - ausdrückt. (Die Lösungsviskosität wird gemessen an einer l0loigen Lösung in 900/oiger Ameisensäure bei 250 C.) Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Polykondensation polyamidbildender Verbindungen, bestehend aus einem senkrecht stehenden, in mehreren Stufen unterschiedlich beheizten Reaktionsgefäß, das im unteren Teil Zuleitungen für inerte Gase und im oberen Teil Ableitungen für das Gas-Wasserdampf-Gemisch aufweist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine in dem Reaktionsgefäß in einem Abstand von wenigstens 1,5 m unterhalb des sich einstellenden Schmelzespiegels angeordnete Glocke, von deren Boden die Ableitungen für das Gas-Wasserdampf-Gemisch ausgehen, während die Zuleitungen für inerte Gase axial oder achsparallel durch die Glocke bzw. das Reaktionsrohr verlaufen und in einem Abstand von wenigstens 1,5 m unterhalb des Glockenrandes enden, sowie weiterhin durch einen in geringem Abstand vom Glockenrand in das Reaktionsrohr eingesetzten keilförmigen Ring.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Innendurchmesser des keilförmigen Ringes kleiner als der oder höchstens gleich dem Durchmesser des Glockenrandes ist.