DE1013870B - Verfahren zum Abfuehren der Polymerisationswaerme - Google Patents
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Description
DEUTSCHES
Es ist bekannt, daß bei der kontinuierlichen Polymerisation von Monomeren die Abführung der Polymerisationswärme
gewöhnlich erhebliche Schwierigkeiten bereitet. Wenn es sich um die Polymerisation
flüssiger Monomerer handelt, kann man häufig mit Vorteil sogenannte Siedemittel verwenden, also flüssige
Verdünnungs- oder Lösungsmittel, die unter den Druck- und Temperaturbedingungen der Polymerisation
durch Verdampfen die Reaktionswärme abführen und anschließend nach Kondensation an einer Kühlfläche
dem Reaktionsgemisch wieder zugeführt werden. Auch bei der Polymerisation gasförmiger Stoffe
in Gegenwart von Lösungsmitteln kann man sich noch dieses Prinzips bedienen, sofern die Polymerisation
unter mäßigem Druck ausgeführt wird, bei dem das Lösungsmittel zugleich die Funktion eines Siedemittels
übernehmen kann. Grundsätzlich ist dieser Weg auch bei der Polymerisation unter höherem
Druck, z. B. 20 at möglich, dabei müssen aber normalerweise schon recht tief siedende Verdünnungsmittel, d. h. Stoffe, die unter Normaldruck und bei
Zimmertemperatur gasförmig sind, verwendet werden. Da im allgemeinen außerdem für die Polymerisationskatalysatoren
als Lösungs- oder Dispergierungsmittel noch normalerweise flüssige Stoffe benötigt werden,
die sich mit dem Siedemittel mischen, besteht die weitere Schwierigkeit, daß dessen normales Siedeverhalten
ungünstig beeinflußt wird. In einer solchen Polymerisationsanlage muß also dauernd bei erhöhtem,
konstantem Druck ein festes Verhältnis von Siedemittel zu Lösungsmittel für Katalysatoren eingehalten
werden, was getrennte Fördereinrichtungen und gegebenenfalls Trenneinrichtungen für Monomere,
Lösungsmittel und Siedemittel bedingt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß ein oder mehrere
Reaktionsteilnehmer nach dem Kompressions-Kältemaschinen-Prinzip als Wärmeträger im Kreislauf geführt
werden, wobei polymerisierbare und/oder nicht polymerisierbare gasförmige Reaktionsteilnehmer über
eineDrossel unter Temperaturerniedrigung in das Polymerisationsgefäß hinein entspannt werden, dort die
Polymerisationswärme aufnehmen und sie über einen in den Kreislauf geschalteten Wärmetauscher abführen.
Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung ist vorgesehen, über den zeitlichen Polymerisationsbedarf
hinausgehende Mengen an gasförmigen Reaktionsteilnehmern zum Abführen der Polymerisationswärme
im Kreislauf zu führen, sie adiabatiseh zu verdichten und nach der Wärmeabgabe in einem Wärmetauscher
über das Drosselventil bis auf eine polymerisierbare gasförmige Reaktionsteilnehmer durch die sich einstellende
Temperaturerniedrigung mindestens teilweise verflüssigende Druckstufe zu entspannen.
Verfahren zum Abführen der Polymerisationswärme
Anmelder:
Badische Anilin- & Soda-Fabrik Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein
Dr. Karl Wisseroth, Dr.-Ing. Walter Pietsch
und Dr. Ernst-Günther Kastning, Ludwigshafen/Rhein,
sind als Erfinder genannt worden
Eine beispielsweise Durchführungsform des Verfahrens sei an Hand der schematischen Abbildung
näher erläutert:
Dem Reaktionsgefäß R wird durch Entspannung über ein Drosselventil DV vom Druck P auf den
Druck P0 eine über den Bedarf zur Polymerisation
überschüssige Menge Monomeres, gegebenenfalls zusammen
mit einem nicht polymerisierbaren gasförmigen Reaktionsteilnehmer zugeführt, wobei das Monomere
abgekühlt und zum Teil verflüssigt wird. Dutch Verdampfung und Wiedererwärmung auf die Temperatur
T0 wird dem Reaktionsgefäß die Wärmemenge Q0
entzogen. Das wieder gasförmige und erwärmte Monomere wird im Kompressor K1 adiabatisch vom Druck
P0 auf den Druck P verdichtet, wobei sich das Gas
weiter stark erwärmt. In einem oder mehreren anschließenden Wärmetauschern WA wird sodann die
Wärmemenge Q abgeführt, wobei das gasförmige Monomere eine Temperatur T annimmt, die im
wesentlichen von der Kühlmitteltemperatur der Wärmetauscher bestimmt ist. Über die Förderpumpe
K2 oder auch aus einem unter entsprechendem
Druck stehenden Vorratsbehälter wird laufend die im Reaktionsgefäß stetig durch Polymerisation verbrauchte
Menge an Monomerem ergänzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Abführung der Reaktionswärme bei der
Polymerisation von unter Normalbedingungen gasförmigen Monomeren, wie z. B. Äthylen, Propylen,
Isobutylen, Vinylchlorid oder fluorierten Äthylenen. Insbesondere läßt sich bei der Niederdruckpolymerisation
des Äthylens mit Hilfe des beanspruchten Ver-
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fahrens die Wärmeabfuhr völlig beherrschen, so daß man sehr hohe Raum-Zeit-Ausbeuten erzielt.
Bei 10 at Äthylendruck und 20° Reaktionstemperatur
werden stündlich etwa 5 kg Äthylen polymerisiert. Um die Reaktionstemperatur aufrechtzuerhalten,
sind stündlich etwa 3570 kcal (= Q0) aus dem Reaktionsgefäß
abzuführen. Dazu werden zusätzlich stündlich 55 kg Äthylen bei einem Kompressionsverhältnis
von 10 at (P0) auf 150 at (P) im Kreis gefahren. Der
Wärmetauscher wurde mit Wasser von Raumtemperatur (~ 20°) gekühlt. Die Reaktionstemperatur
von 20° kann auf diese Weise mühelos eingehalten werden und zeigt Maximalabweichungen von ig
höchstens ±3°.
Claims (4)
1. Verfahren zum Abführen der Polymerisationswärme bei kontinuierlichen Polymerisationsprozessen,
dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Reaktionsteilnehmer nach dem Kompression-Kältemaschinen-Prinzip
als Wärmeträger im Kreislauf geführt werden, wobei polymerisierbare und/oder nicht polynierisierbare gasförmige
Reaktionsteilnehmer über eine Drossel unter Temperaturerniedrigung in das Polymerisationsgefäß
hinein entspannt werden, dort die Polymerisationswärme aufnehmen und sie über einen in den Kreislauf
geschalteten Wärmetauscher abführen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den zeitlichen Polymerisationsbedarf hinausgehende Mengen an gasförmigen
Reaktionsteilnehmern zum Abführen der Polymerisationswärme im Kreislauf geführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Abführen der Polymerisationswärme
im Kreislauf geführten gasförmigen Reaktionsteilnehmer adiabatisch verdichtet
und nach der Wärmeabgabe in einem Wärmetauscher (WA) über ein Drosselventil (DV)
bis auf eine Druckstufe (P0) entspannt werden, bei der die polymerisierbaren gasförmigen Reaktionsteilnehmer
durch die damit verbundene Temperaturerniedrigung mindestens teilweise verflüssigt
werden.
4. Anwendung des Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 auf die Polymerisation von
Olefinkohlenwasserstoffen, insbesondere bei niedrigem Druck.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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