DE2050445C3

DE2050445C3 - Polymerisationsanlage

Info

Publication number: DE2050445C3
Application number: DE2050445A
Authority: DE
Inventors: Wladimir D. Medwedew; Aleksandr N. Nowitschkow; Wladimir S. Schiwilow
Original assignee: LENINGRADSKIJ NAUTSCHNO-ISSLEDOWATELSKIJ INSTITUT CHIMITSCHESKOWO MASCHINOSTROJENIJA LENINGRAD (SOWJETUNION)
Current assignee: LENINGRADSKIJ NAUTSCHNO-ISSLEDOWATELSKIJ INSTITUT CHIMITSCHESKOWO MASCHINOSTROJENIJA LENINGRAD (SOWJETUNION)
Priority date: 1970-10-09
Filing date: 1970-10-14
Publication date: 1975-11-06
Also published as: GB1269600A; DE2050445B2; JPS5011433B1; FR2109435A5; DE2050445A1

Description

Bekannt ist eine Polymerisationsanlage aus dem SU-Erfinderschein 1 75 924, bestehend aus einem Gehäuse mit Wärmeaustauschmantel und Stutzen zum Einführen von Reaktionsmasse und zum Ausbringen des fertigen Produktes sowie mit einem im Inneren des Gehäuses angeordneten Mischer, der auf einer Welle befestigt ist, die mit einem Antrieb verbunden ist. Mischer und Welle weisen in Verbindung stehende Innenruume zum Durchgang eines Wärme- oder Kühlmittels auf.

Diese bekannte Polymerisationsanlage gewährleistet jedoch nicht die Zu- bzw. Ableitung von Wärme im ganzen Querschnitt der Anlage, so daß die gleiche Temperatur im gesamten Volumen der Polymerisationsanlage, besonders bei der Arbeit mit zähen und hochzähen Reaktionsmassen, nicht aufrechterhalten werden kann.

Aus der DT-PS 8 16 604 ist eine aus einem Gefäß mit Rührwerk bestehende Vorrichtung zur Herstellung von thermoplastischen Harzen bekannt, bei der das Rührwerk etwa in der Mitte des Gefäßes wirkende Schaufeln aufweist, die in bezug auf die Drehrichtung und Drehachse des Rührwerkes so geneigt sind, daß sie die im Gefäß befindlichen Stoffe zum Gefäßmantel hin bewegen. Auch wenn, wie dort weiter vorgeschlagen wird, das Rührwerk nahe dem Gefäßmantel wirkende Schaufeln aufweist, die in benug auf die Drehrichtung und -ebene des Rührwerks so geneigt sind, daß sie die Stoffe zur Gefäßmitte hin zurückbewegen, so ist mit diesem relativ schmalen Schaufeln, deren Breite zwischen '/is und ¹A des Durchmessers des Gefäßes liegen soll, bei hochviskosem Ausgangsmaterial nur eine ungenügende Durchmischung erzielbar.

In der DT-AS 12 Π 394 ist ein Verfahren zur Polymerisation oder Copolymerisation von Äthylenderivaten beschrieben, nach dem man die Polymerisation in einem feststehenden Autoklaven mit horizontaler oder gegen die Horizontale geneigter Achse durchführt, indem ein bekannter Bandschneckenmischer mit in Richtung der Autoklavachse verlaufender Drehwelle untergebracht ist, wobei man die Umlaufgeschwindigkeit des Bandschneckenmischers in Abhängigkeit von der den Erzeugnissen zu erteilenden Korngrößenverteilung regelt. Die Bandschneckenmischer, wie sie auch aus der DT-OS 19 48 783 bei einem Reaktor für hochviskoses Material bekannt sind, besitzen einen komplizierten Aufbau, und wenn man nicht, wie bei der zuletzt genannten Vorrichtung, zwei getrennte Schraubenwindungen vorsieht, was sehr aufwendig ist, um dazwischen einen ringförmigen Wärmeaustauscher anzubringen, gelingt es kaum, eine gleichmäßige Temperatur über das gesamte Volumen, insbesondere bei höher viskosen Gemischen, zu erreichen.

Außerdem haben die Rührorgane aus zwei oder mehr spiralförmig um tine Welle gewickelten Metallbändern die Eigenschaft eine Bewegung des Gutes in Achsrichtung der Schraubenwicklung hervorzurufen, die in viefen Fällen unerwünscht ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Polymerisationsanlage zu schaffen, die es einerseits gestattet, den Einsatz über den gesamten Querschnitt der Mischerkammer vollständig und unter den Bedingungen einer idealen Verdrängung zu durchmischen und die es bei einfachem Aufbau ferner ermöglicht, e^:ne bestimmte Temperatur während der Dauer des gesamten Polymerisationsprozesses gleichmäßig über den gesamten Querschnitt der Reaktionsmasse aufrechtzuerhalten, insbesondere auch bei Reaktionsmassen mit hoher und sehr hoher Viskosität.

Dies wird nach der Erfindung durch eine Polymerisationsanlage mit einem Gehäuse mit einem Wärmeaustauschermantel, mit Stutzen zum Einführen der Reaktionsmasse und zum Ausbringen des fertigen Produktes sowie mit einem im Inneren des Gehäuses angeordneten Mischer, der auf einer Welle befestigt ist, die mit einem Antrieb verbunden ist, wobei Mischer und Welle in Verbindung stehende Innenräume zum Durchgang eines Wärme- oder Kühlmittels aufweisen, erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mischer aus Rohren hergestellte Arme aufweisen, die in durch die Drehachse der Welle gehenden Ebenen und in verschiedenen Abständen von der Wand des Gehäuses angeordnet sind.

Auf diese Weise kann mit einfachen Mitteln eine Durchmischung des gesamten Volumens und gleichzeitig eine genaue Temperatureinhaltung in diesem Volumen gewährleistet werden.

Vorteilhaft sind die Rohre der Mischerarme parallel zu den Wänden des Gehäuses angeordnet.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht demgegenüber darin, daß die Rohre der Mischerarme zickzackförmig ausgebildet sind.

Dies ermöglicht eine bedeutende Erhöhung der Wärmeaustauschoberfläche, wobei die Durchmischung weiter nach dem Prinzip der idealen Verdrängung arbeitet.

Versuche haben gezeigt, daß sich beispielsweise die exotherme Polymerisation von Vinylacetat unter Beibehaltung eines vorgegebenen Konversionsgrades über die gesamte Höhe der Anlage selbst bei einer Zähigkeit der Reaktionsmasse von 200 000 Centipoise und mehr erfolgreich durchführen ließ.

Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt einer Polymerisationsanlage gemäß der Erfindung, in dem die aus Rohren hergestellten Arme des Mischers parallel zu den Gehäusewänden verlaufen,

F i g. 2 einen Schnitt nach Linie H-II in F i g. 1,

F i g. 3 einen schematischen Längsschnitt einer Polymerisationsanlage gemäß der Erfindung; in dem die aus Rohren hergestellten Arme des Mischers zickzackförmig ausgeführt sind,

F i g. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in F i g. 3.

Die Polymerisationsanlage besitzt ein Gehäuse 1 (Fig. 1), das von einem Wärmeaustauschmittel 2 umkleidet ist, Stutzen 3 und 4, zum Einführen der Reaktionsmassü und zum Ausbringen des fertigen Produktes. Im Innern des Gehäuses 1 ist eine hohle Welle 5 angeordnet, auf der ein Mischer mit aus Rohren hergestellten Armen 6 befestigt ist.

Die Polymerisationsanlage ist mit einem Antrieb 7 zur Drehung der Welle 5 ve: sehen. Die Zu- bzw. Ableitung des Wärme- oder Kühlmittels in die Arme 6 des Mischers erfolgt durch Stutzen 8 bzw. 9. Die Stutzen 3 und 4 sind im Gehäuse derart angeordnet, daß beim kontinuierlichen Betrieb der Polymerisationsanlage die Verschiebung der Reaktionsmasse hauptsächlich parallel zur Welle 5 erfolgt.

Die Arme 6 des Mischers liegen in Ebenen, die durch die Drehachse der"Welle 5 gehen, und ihre Anzahl wird durch die Wärmemenge bestimmt, die der Reaktionsmasse ab- bzw. zugeführt werden muß.

Die Arme 6 des Mischers verlaufen in verschiedenen Abständen parallel zu den Wänden des Gehäuses 1, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist. Dadurch durchsetzen beim Drehen des Mischers seine Arme 6 das ganze Reaktionsvolumen der Anlage, was zur gleichmäßigen Ab- bzw. Zuleitung von Wärme zur Reaktionsniasse beiträgt.

Die die Mischerarme bildenden Rohre können zickzackförmig ausgeführt sein, wie beispielsweise die Arme 10 des Mischers, der in F i g. 3 und 4 dargestellt ist, was eine beträchtliche Erhöhung der Wärmeaustauschoberfläche der Arme ermöglicht.

Die Polymerisationsanlage arbeitet folgendermaßen:

Die Reaktionsmasse wird der Anlage durch den Stutzen 3 (Fig. 1) zugeführt und füllt diese. Der Mischer v.'ird mit Hilfe des Antriebs 7 in Drehbewegung versetzt. Den Armen 6, 10 des Mischers wird über den Stutzen 8 und die hohle Welle 5 in Abhängigkeit von technologischen Anforderungen das Polymerisationsprozesses Wärme- bzw. Kühlmittel zugeführt und über den Stutzen 9 abgeführt. Die Reaktionsmasse wird beim Drehen des Mischers fortwährend von seinen Armen 6,10 durchdrungen, und hierbei erfolgt eine gleichmäßige Erwärmung der Reaktionsmasse, oder es wird, bei exothermen Prozessen, Reaktionswärme abgeführt, wodurch es möglich wird, die Temperatur der Reaktionsmasse im ganzen Volumen der Polymerisationsanlage konstant zu halten. Das fertige Produkt wird aus der Anlage durch den Stutzen 4 ausgetragen.

Die Lage der Arme 6, 10 der Mischer in Ebenen, die durch die Drehachse der Welle 5 gehen, vermeidet eine Verschiebung der Schichten der Reaktionsmasse in Richtung der Achse der Welle 5 was die vorgeschlagene Polymerisationsanlage zu einem Apparat mit idealer Verdrängung macht.

Die erfindungsgemäße Polymerisationsanlage, die eine leichte Regelung der Wärmeverhältnisse beim Betrieb der Anlage unter Veränderung der Anzahl der Arme 6, 10 des Mischers oder deren Wärmeaustauschfläche ermöglicht sowie eine konstante Temperatur der Reaktionsniasse im ganzen Volumen des Apparates gewährleistet, kann vorteilhaft zur Erzeugung vieler polymerer Produkte verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Polymerisationsanlage ist konstruktiv einfach und zuverlässig im Betrieb.

Diese Vorteile ermöglichen die Schaffung von industriellen Polynierisationsanlagen hoher Kapazität, weiche die Erzeugung von Produkten gestatten, die hervorragende physikalisch-chemische Eigenschaften besitzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Polymerisationsanlage mit einem Gehäuse mit einem Wärmeaustauschmantel, mit Stutzen zum Einführen der Reaktionsmasse und zum Ausbringen des fertigen Produktes sowie mit einem im Inneren des Gehäuses angeordneten Mischer, der auf einer Welle befestigt ist, die mit einem Antrieb verbunden ist, wobei Mischer und Welle in Verbindung stehende Innenräume zum Durchgang eines Wärme- oder Kühlmittels aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischer aus Rohren hergestellte Arme (6 oder 10) aufweisen, die in durdi die Drehachse der Welle (5) gehenden Ebenen und in verschiedenen Abständen von der Wand des Gehäuses (t) angeordnet sind.

2. Polymerisationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre der Mischerarme (6) parallel zu den Wänden des Gehäuses (1) angeordnet sind.

3. Polymerisationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre der Mischerarme (10) zickzackförmig ausgebildet sind.

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