DE102015207510A1 - Reactor and process for the polymerization of lactide - Google Patents

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Udo Mühlbauer
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Uhde Inventa Fischer GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reaktor, umfassend eine Reaktorwandung, die einen sich axial erstreckenden zylinderförmigen oder im wesentlichen zylinderförmigen, eine axiale Dimensionierung (h) und einen senkrecht zur axialen Dimensionierung gemessenen Durchmesser (d) aufweisenden Reaktorinnenraum umschließt, wobei der Reaktorinnenraum mindestens einen Einlass für Edukte sowie an einem Reaktorboden einen Auslass aufweist, eine mindestens ein axial förderndes Rührelement aufweisende, sich axial erstreckende Rührwelle, die an einem oberen Ende des Reaktors durch die Reaktorwandung in den Reaktorinnenraum geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Reaktorinnenraum ein sich axial erstreckendes zylinderförmiges oder im wesentlichen zylinderförmiges, eine axiale Dimensionierung (h') und einen senkrecht zur axialen Dimensionierung gemessenen Außendurchmesser (d') aufweisendes, einen Leitrohrinnenraum definierendes Leitrohr angeordnet ist, so dass zwischen der Reaktorwandung und dem Leitrohr ein Raum ausgebildet ist, wobei das Leitrohr vom Reaktorboden und vom oberen Ende des Reaktorinnenraums beabstandet ist, wobei für das Verhältnis der axialen Dimensionierung (h') des Leitrohrs zur axialen Dimensionierung (h) des Reaktorinnenraums gilt: (h'/h) ≤ 0,9, für das Verhältnis des Außendurchmessers (d') des Leitrohrs zum Durchmesser (h) des Reaktorinnenraums gilt: (d'/d) ≤ 0,9, wobei die Rührwelle mit mindestens einem Rührelement bis in den Leitrohrinnenraum erstreckt ist, und innerhalb des Raums ein von einer Reaktionsmischung durchströmbarer Wärmetauscher angeordnet ist.The invention relates to a reactor comprising a reactor wall which encloses an axially extending cylindrical or substantially cylindrical reactor interior having an axial dimensioning (h) and a diameter (d) measured perpendicular to the axial dimensioning, wherein the reactor interior has at least one inlet for educts and an outlet at a reactor bottom, an at least one axially promoting stirring member having, axially extending agitator shaft, which is guided at an upper end of the reactor through the reactor wall into the reactor interior, characterized in that in the reactor interior an axially extending cylindrical or in the reactor is arranged substantially cylindrical, an axial dimensioning (h ') and an outer diameter (d') measured perpendicular to the axial dimensioning, a Leitrohrinnenraum defining guide tube, so that between the reactor wall and the Guide tube, a space is formed, wherein the guide tube from the reactor bottom and the upper end of the reactor interior is spaced, wherein for the ratio of the axial dimensioning (h ') of the guide tube for axial dimensioning (h) of the reactor interior applies: (h' / h) ≤ 0.9, for the ratio of the outer diameter (d ') of the guide tube to the diameter (h) of the reactor interior is: (d' / d) ≤ 0.9, wherein the stirring shaft is extended with at least one stirring element into the Leitrohrinnenraum, and a heat exchanger through which a reaction mixture can pass is arranged inside the room.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktor, der insbesondere zur Polymerisation, insbesondere Ringöffnungspolymerisation von Lactid, eingesetzt werden kann. Der Reaktor ist dabei als Rührkesselreaktor ausgebildet und weist ein Rührelement auf, das in einem Leitrohr angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Polymerisation, insbesondere zur Ringöffnungspolymerisation von Lactid, das auf eine Art und Weise geführt wird, dass die Viskosität der Reaktionsmischung zwischen 1 und 500 Pa·s eingestellt wird.The present invention relates to a reactor which can be used in particular for the polymerization, in particular ring-opening polymerization of lactide. The reactor is designed as a stirred tank reactor and has a stirring element which is arranged in a guide tube. The present invention also relates to a process for the polymerization, in particular for the ring-opening polymerization of lactide, which is conducted in such a way that the viscosity of the reaction mixture is adjusted between 1 and 500 Pa · s.

Stand der TechnikState of the art

Polymerisations- oder Polykondensationsanlagen sind in der Regel so ausgelegt, dass sie zwischen 60% und 100%, manchmal auch 110% der Nennkapazität betrieben werden können. Kapazitäten unterhalb von 50% der Nennkapazität sind meist nicht möglich. Eine größere Flexibilität geht auf Kosten der Produktqualität oder der Betriebssicherheit. Beispielsweise kann das Produktvolumen in den Reaktoren ein konstruktiv bedingtes Minimum nicht unterschreiten, ohne dass die Verweilzeit des Produkts größer wird als für den Prozess erforderlich. Bei großer Verweilzeit nimmt die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten zu (z. B. Produkte des thermischen Abbaus), die teilweise nicht mehr aus dem Produkt entfernt werden können und dessen Qualität beeinträchtigen. Nicht spezifikationsgerechtes Produkt, wie eine Verfärbung, Abnahme des Schmelzpunkts des Polymers etc. sind die Folge. Der Anlagenbetrieb an der unteren Kapazitätsgrenze führt leicht zu Störungen des Betriebs, wie Einfrieren des Polymers, Ausfall von Pumpen wegen Überhitzung des Frequenzumrichters, Durchgehen von exothermen Polymerisationsreaktionen. Solche Störungen können einen mehrtägigen Produktionsausfall durch Produktverlust infolge von Notentleerung der Reaktoren und Beschädigung von Anlagenteilen verursachen.Polymerization or polycondensation units are typically designed to operate between 60% and 100%, sometimes 110%, of rated capacity. Capacities below 50% of the rated capacity are usually not possible. Greater flexibility comes at the expense of product quality or operational safety. For example, the product volume in the reactors can not fall below a design-dictated minimum without the product's residence time being greater than required by the process. With a high residence time, the formation of undesired by-products increases (eg products of thermal degradation), which can sometimes no longer be removed from the product and impair its quality. Out of specification product, such as a discoloration, decrease in the melting point of the polymer, etc. are the result. Plant operation at the lower capacity limit tends to interfere with operation, such as freezing the polymer, failure of pumps due to overheating of the frequency converter, undergoing exothermic polymerization reactions. Such malfunctions can cause loss of production for several days due to product loss due to emergency emptying of reactors and damage to equipment.

US 5,484,882 (Dai Nippon) schlägt eine zweistufige ROP von u. a. Lactid vor unter Verwendung eines Rührkessels oder Schlaufenreaktors in Verbindung mit einem Rohrreaktor mit statischen Mischelementen. Als Merkmale der Vorpolymerisation im Rührkessel werden ein Ankerrührer und eine Zahnradpumpe zum Austragen des Vorpolymers genannt. US 5,484,882 (Dai Nippon) proposes a two-stage ROP of, inter alia, lactide using a stirred tank or loop reactor in conjunction with a tubular reactor with static mixing elements. As features of the prepolymerization in the stirred tank, an anchor stirrer and a gear pump for discharging the prepolymer are called.

WO 2010/012770 A1 (Purac) spricht von einem zweistufigen Verfahren mit einem kontinuierlichen Mischreaktor in der ersten Stufe, der als Schlaufenreaktor oder als Rührkessel ausgeführt sein kann. Der in der ersten Stufe erreichte „Polymerisationsgrad” (gemeint ist wahrscheinlich Umsatz) beträgt zwischen 5 und 90%. Zu den Merkmalen der Rührkesselvariante werden keine weiteren Angaben gemacht. WO 2010/012770 A1 (Purac) speaks of a two-stage process with a continuous mixing reactor in the first stage, which can be designed as a loop reactor or as a stirred tank. The "degree of polymerization" achieved in the first stage (probably turnover) is between 5 and 90%. No further details are given on the characteristics of the stirred tank variant.

In EP 2 188 047 (UIF) ist ein Verfahren zur Herstellung von PLA beschrieben, das die ROP von Lactid in zwei Schritten durchführt. Der erste Schritt besteht in einer Vorpolymerisation von Lactid in einem Rührkessel oder Schlaufenreaktor, der zweite Schritt in einer Polymerisation in einem Rohrreaktor. Die Vorpolymerisation führt im 1. Schritt zu einem Lactid-Umsatz zwischen 5 und 70 mol%, vorzugsweise zwischen 30 und 60 mol%. Der Rohrreaktor führt die Polymerisation weiter bis zum chemischen Gleichgewicht, das je nach Temperatur bei einem Umsatz zwischen 95 bis 97% liegt. Weitere Merkmale der Vorpolymerisation im Rührkessel werden nicht genannt.In EP 2 188 047 (UIF) describes a method of producing PLA that performs the ROP of lactide in two steps. The first step consists in a pre-polymerization of lactide in a stirred tank or loop reactor, the second step in a polymerization in a tubular reactor. The prepolymerization leads in the first step to a lactide conversion of between 5 and 70 mol%, preferably between 30 and 60 mol%. The tubular reactor carries on the polymerization to the chemical equilibrium, which, depending on the temperature at a conversion between 95 to 97%. Other features of the prepolymerization in the stirred tank are not mentioned.

Bei der praktischen Verwirklichung der Ringöffnungspolymerisation (ROP) im Rührkessel treten eine Reihe von Problemen auf, für die der Stand der Technik keine Lösungen anbietet.In the practical realization of the ring-opening polymerization (ROP) in the stirred tank, a number of problems arise for which the prior art offers no solutions.

Während der Ringöffnungspolymerisation von Lactid „in Masse”, d. h. in der Lactidschmelze ohne Lösungsmittel, steigt mit dem Lactidumsatz die Viskosität der Polymerschmelze stark an. Bei der kontinuierlichen Durchführung der ROP in einem Rührkessel darf die Viskosität des polymerisierenden Produkts im Reaktor einen zulässigen Bereich nicht überschreitet. Besonders im industriellen Maßstab kann eine einmal vorhandene Rührerkonstruktion nur in einem nach unten und oben begrenzten Viskositätsbereich eine optimale Vermischung des Reaktorinhalts sicherstellen. Zu hohe Viskosität führt zum Stillstand des Rührers durch Ansprechen von Sicherheitseinrichtungen, die eine Überlastung des Antriebsmotors oder des Getriebes oder die Verformung des Rührers verhindern. Solche Stillstände führen zu weiterem Temperatur- und Viskositätsanstieg im Kessel und damit zu Austragsproblemen, längerer Unterbrechung des stationären Anlagenbetriebs mit nicht spezifikationsgerechtem Produkt bis hin zu Notentleerung des Reaktors mit Produktionsunterbrechung und Produktverlust.During the ring-opening polymerization of lactide "in bulk", i. H. in the lactide melt without solvent, increases the viscosity of the polymer melt with the Lactidumsatz strong. In the continuous operation of the ROP in a stirred tank, the viscosity of the polymerizing product in the reactor must not exceed a permissible range. Especially on an industrial scale, a stirrer design once available can only ensure optimal mixing of the reactor contents in a viscosity range limited to the top and bottom. Too high a viscosity will cause the stirrer to stop by responding to safety devices that prevent overloading the drive motor or gearbox or deforming the stirrer. Such stoppages lead to further temperature and viscosity increase in the boiler and thus to Austragsproblemen, prolonged interruption of stationary plant operation with unspecified product to emergency emptying of the reactor with production stoppage and product loss.

Zu niedrige Viskosität führt zu Problemen im nachgeschalteten Rohrreaktor mit zu starker Rückvermischung, zu niedrigem Umsatz und zu niedriger Molmasse. Im Rührkessel selbst führt sie dazu, dass der für höhere Viskosität ausgelegte Rührer nicht mehr die vorgesehene Misch- und Förderleistung bringt. Z. B. bilden sich Rezirkulationszonen und stehende Wirbel im Reaktor, die den Stoffaustausch mit dem übrigen Reaktorinhalt beeinträchtigen und so eine homogene Vermischung des gesamten Reaktorinhalts verhindern. Zu niedrige Viskosität kann im Extremfall Mischwirkung und Förderleistung ganz zum Erliegen bringen. Die Einhaltung eines begrenzten Viskositätsbereiches bei der Polymerisation im Rührkessel ist eine Voraussetzung für den wirtschaftlichen Betrieb des Verfahrens und der gesamten Anlage.Too low viscosity leads to problems in the downstream tubular reactor with excessive backmixing, too low conversion and too low molecular weight. In the stirred tank itself, it leads to the fact that the designed for higher viscosity stirrer no longer brings the intended mixing and flow rate. For example, recirculation zones and standing vortices form in the reactor, which affect the mass transfer with the rest of the reactor contents and thus prevent homogeneous mixing of the entire reactor contents. Too low viscosity can in extreme cases bring the mixing effect and flow rate to a standstill. The maintenance of a limited viscosity range in the polymerization in the stirred tank is a prerequisite for the economic operation of the process and the entire system.

Die ROP-Reaktion von Lactid ist exotherm, d. h. pro Mol umgesetztem Lactid entsteht eine Wärmemenge von etwa 23,3 kJ. Hinzu kommt die Rührerantriebsleistung, die im Produkt im Reaktor letztlich in Wärme übergeht. Im stationären Zustand muss also Wärme aus der reagierenden Schmelze im Kessel abgeführt werden. Theoretisch reicht es dafür aus, die Temperatur des zugeführten Monomers (Lactid) um einen gewissen Betrag unterhalb der Produkttemperatur im Reaktor zu halten und so das Produkt mit dem Zulauf zu kühlen. Die dazu erforderliche Temperaturdifferenz zwischen zugeführtem Lactid und Produkt im Reaktor ergibt sich aus einer einfachen Wärmebilanz und liegt je nach Umsatz und der optischen Reinheit des Lactids etwa zwischen 10 und 50°C. Praktisch ist die Temperaturregelung des Produkts im Kessel mit der Temperatur des zugeführten Lactids jedoch nicht ausreichend. Vermischungsvorgänge im Reaktor verzögern die Auswirkung regelnder Änderungen der Zulauftemperatur. Diese Totzeit nimmt mit der im Reaktor vorliegenden Produktmenge und damit mit der Anlagenkapazität zu. Es wird schwer eine zeitlich konstante Produktqualität der Anlage einzuhalten. The ROP reaction of lactide is exothermic, ie, per mole of reacted lactide produces a heat amount of about 23.3 kJ. Added to this is the stirrer drive power, which in the product in the reactor ultimately turns into heat. In the stationary state, therefore, heat must be dissipated from the reacting melt in the boiler. Theoretically, it is sufficient to keep the temperature of the monomer fed in (lactide) below the product temperature in the reactor by a certain amount and thus to cool the product with the feed. The required temperature difference between the fed lactide and product in the reactor results from a simple heat balance and is depending on the conversion and the optical purity of the lactide about between 10 and 50 ° C. In practice, however, controlling the temperature of the product in the kettle with the temperature of the lactide added is not sufficient. Mixing operations in the reactor delay the effect of regulatory changes in feed temperature. This dead time increases with the amount of product present in the reactor and thus with the plant capacity. It will be difficult to maintain a constant product quality over time.

Bei starken Änderungen der Betriebsparameter (z. B. Temperatur- und Durchflussschwankungen des zugeführten Lactids), besonders aber bei unvorhergesehenen Betriebszuständen wie Stromausfall oder Ausfall des Produktaustrags aus dem Reaktor, z. B. durch Störungen in nachgeschalteten Aggregaten, vergrößert sich die Gefahr, dass die Polymerisation in Richtung zu hoher oder zu niedriger Produkttemperatur „davonläuft”. Dabei steigen mit der Produkttemperatur Umsatz, Molmasse und Schmelzeviskosität unaufhaltsam bis zum Ausfall des Rührers an. Auf der anderen Seite kann bei zu träger Temperaturregelung und hohem Umsatz der Schmelzpunkt des Produkts ansteigen und der Kesselinhalt einfrieren. In diesen Fällen muss der Schmelze im Kessel Wärme schnell entzogen oder zugeführt werden, um einen Anlagenstillstand und Produktionsausfall zu verhindern, der bis zu mehreren Tagen betragen kann. Auch der mit einer Notentleerung des Kessels verbundene Produktverlust beeinträchtigt die Wirtschaftlichkeit der Produktion.In the case of strong changes in the operating parameters (eg temperature and flow fluctuations of the lactide added), but especially in the case of unforeseen operating conditions such as power failure or failure of the product discharge from the reactor, eg. As by disturbances in downstream units, the risk increases that the polymerization in the direction of too high or too low product temperature "runs away". The product temperature, molecular weight and melt viscosity increase inexorably until the stirrer fails. On the other hand, if the temperature control is too slow and the conversion high, the melting point of the product may rise and the contents of the kettle may freeze. In these cases, the melt in the boiler must be quickly withdrawn or fed heat to prevent plant downtime and production downtime, which can be up to several days. The loss of product associated with emergency emptying of the boiler also affects the economic efficiency of production.

Wie bei allen chemischen Anlagen ist die Produktion umso wirtschaftlicher, je größer die Anlagenkapazität ist. Eine große Anlagenkapazität ist gleichbedeutend mit einem großen Produktvolumen im Reaktor. Mit steigender Anlagenkapazität nimmt in einem Rührkesselreaktor das Verhältnis von Wärmeübertragungsfläche zu Produktvolumen bei gleicher mittlerer Verweilzeit ab. Während bei der ROP von Lactid im Pilotmaßstab, d. h. einem Kessel mit etwa 100 kg Inhalt, die Wärmezufuhr oder -abfuhr über die Außenwände des Kessels noch ausreicht, ist das bei Reaktoren im industriellen Maßstab, d. h. mit Kesseln von mehr als 1000 kg Inhalt, nicht mehr möglich. Große Kapazitäten erfordern also besondere Konstruktionsmerkmale des ROP-Rührkessels, um bei der Maßstabsvergrößerung das Verhältnis Wärmeübertragungsfläche zu Reaktionsvolumen konstant zu halten.As with all chemical plants, the larger the plant capacity, the more economical the production. A large plant capacity is synonymous with a large volume of product in the reactor. With increasing plant capacity, the ratio of heat transfer area to product volume decreases in a stirred tank reactor with the same average residence time. While in the pilot plant ROP of lactide, i. H. A boiler with a capacity of about 100 kg, the heat supply or removal via the outer walls of the boiler is still sufficient, this is the case of reactors on an industrial scale, d. H. with boilers of more than 1000 kg capacity, no longer possible. Thus, large capacities require special design features of the ROP stirred tank in order to keep the ratio of heat transfer area to reaction volume constant during scaling up.

Sowohl die Regelung der Temperatur und damit des Umsatzes im Reaktor als auch die Maßstabsvergrößerung erfordern also Heiz- bzw. Kühlflächen im Inneren des Reaktors.Both the regulation of the temperature and thus of the conversion in the reactor and the scale-up therefore require heating or cooling surfaces inside the reactor.

Die Anordnung von Heiz- und Kühlflächen im Reaktor steht jedoch im Widerspruch zur gewünschten Flexibilität bei der Anlagenkapazität: Das Produktniveau in einem Polymerisationsreaktor muss oberhalb eines eingebauten Wärmetauschers gehalten werden. Wird es tiefer gefahren, bleiben die Heiz- bzw. Kühlflächen teilweise oder vollständig unbespült vom Produkt. Der auf den Flächen haftende Schmelzefilm wird nicht ausgetauscht und polymerisiert langsam vor sich hin, bis eine Schicht hoher Zähigkeit entsteht. Bei fortschreitender Polymerisation kann der Schmelzpunkt des anhaftenden Produkts sogar über die Produkttemperatur im Reaktor ansteigen, so dass es zur Bildung fester Polymerschichten kommt. Solche zähen oder festen Schichten behindern die Wärmeübertragung, unterliegen dem thermischen Abbau, lösen sich teilweise von den Flächen, wenn das Niveau wieder ansteigt, und verschmutzen so das Produkt. Ein eingebauter Wärmetauscher verringert also den Spielraum für das Flüssigkeitsniveau im Reaktor und damit die Flexibilität bei der Kapazität.The arrangement of heating and cooling surfaces in the reactor is, however, in contradiction to the desired flexibility in terms of plant capacity: The product level in a polymerization reactor must be kept above a built-in heat exchanger. If it is driven deeper, the heating or cooling surfaces remain partially or completely un-rinsed by the product. The melt film adhering to the surfaces is not exchanged and slowly polymerizes until a layer of high toughness is formed. As polymerization proceeds, the melting point of the adherent product may even rise above the product temperature in the reactor, resulting in the formation of solid polymer layers. Such tough or solid layers hinder heat transfer, undergo thermal degradation, partially dislodge from the surfaces when the level rises again, and so pollute the product. A built-in heat exchanger thus reduces the margin for the liquid level in the reactor and thus the flexibility in the capacity.

Der flüssige Zulauf (Lactid) sowie der Katalysator, Initiator und andere ggf. nötige Additive müssen so schnell und so vollständig wie möglich mit dem gesamten im Reaktor vorliegenden Produktvolumen vermischt werden. Andernfalls sind die Totzeiten für die Regelung des Umsatzes und der Produktviskosität zu groß und es kommt zu starken Schwankungen dieser Parameter. Auch diese Forderung ist mit zunehmendem Produktvolumen im Reaktor immer schwerer zu erfüllen. Antriebsleistung des Rührers und Getriebedrehmoment steigen mit der 5. Potenz des Rührerdurchmessers. Da Rührerdurchmesser und Reaktorvolumens zwangsläufig miteinander verknüpft sind, stößt die Vergrößerung der Reaktorkapazität schnell an Grenzen der Wirtschaftlichkeit und der Belastbarkeit des Werkstoffes.The liquid feed (lactide) and the catalyst, initiator and any other necessary additives must be mixed as quickly and completely as possible with the entire product volume present in the reactor. Otherwise, the dead times for the control of the conversion and the product viscosity are too large and there are strong fluctuations of these parameters. This requirement is also increasingly difficult to meet with increasing product volume in the reactor. Drive power of the stirrer and transmission torque increase with the 5th power of the stirrer diameter. Since the diameter of the stirrer and the volume of the reactor are inevitably linked, increasing the reactor capacity quickly reaches the limits of economy and load capacity of the material.

Aufgabe der Erfindung:Object of the invention:

Ausgehend von EP 2 188 047 (UIF) ist die Aufgabe, für die Vorpolymerisation im kontinuierlich betriebenen Rührkessel ein Verfahren und einen Apparat zur Verfügung zu stellen.Starting from EP 2 188 047 (UIF) is the task of providing a method and an apparatus for the prepolymerization in a continuously operated stirred tank.

Ein großer Vorteil bei der PLA-Produktion ist es, wenn die Kapazität einer vorhandenen Polymerisationsanlage flexibel an Erfordernisse des Markts angepasst werden kann (schwankende Nachfrage, Anpassung an nur langsam steigende Nachfrage). Eine Anlage zur Herstellung von PLA soll deshalb flexibel bei einer Kapazität zwischen 25% und 100% der Nennkapazität betrieben werden können, bei gleichbleibender Produktqualität. Für diese Fahrweise wird ein Verfahren und ein dazu geeigneter Apparat benötigt.A big advantage in PLA production is that the capacity of an existing polymerization plant is flexible to the needs of the market can be adjusted (fluctuating demand, adaptation to only slowly increasing demand). A plant for the production of PLA should therefore be able to be operated flexibly with a capacity of between 25% and 100% of the nominal capacity, with the same product quality. For this driving a method and a suitable apparatus is needed.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Die vorliegende Erfindung betrifft somit gemäß Patentanspruch 1 einen Reaktor, der insbesondere zur Ringöffnungspolymerisation von Lactid geeignet ist. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung gemäß Patentanspruch 14 ein Verfahren zur Polymerisation, insbesondere Ringöffnungspolymerisation von Lactid. Die jeweiligen abhängigen Patentansprüche stellen dabei vorteilhafte Weiterbildungen dar.The present invention thus relates according to claim 1, a reactor which is particularly suitable for the ring-opening polymerization of lactide. In addition, the present invention according to claim 14 relates to a process for the polymerization, in particular ring-opening polymerization of lactide. The respective dependent claims are advantageous developments.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit einen Reaktor, umfassend
eine Reaktorwandung, die einen sich axial erstreckenden zylinderförmigen oder im wesentlichen zylinderförmigen, eine axiale Dimensionierung (h) und einen senkrecht zur axialen Dimensionierung gemessenen Durchmesser (d) aufweisenden Reaktorinnenraum umschließt, wobei der Reaktorinnenraum mindestens einen Einlass für Edukte sowie an einem Reaktorboden einen Auslass aufweist,
eine mindestens ein axial förderndes Rührelement aufweisende, sich axial erstreckende Rührwelle, die an einem oberen Ende des Reaktors durch die Reaktorwandung in den Reaktorinnenraum geführt ist, wobei
im Reaktorinnenraum ein sich axial erstreckendes zylinderförmiges oder im wesentlichen zylinderförmiges, eine axiale Dimensionierung (h') und einen senkrecht zur axialen Dimensionierung gemessenen Außendurchmesser (d') aufweisendes, einen Leitrohrinnenraum definierendes Leitrohr angeordnet ist, so dass zwischen der Reaktorwandung und dem Leitrohr ein Raum ausgebildet ist, wobei das Leitrohr vom Reaktorboden und vom oberen Ende des Reaktorinnenraums beabstandet ist,
wobei für das Verhältnis der axialen Dimensionierung (h') des Leitrohrs zur axialen Dimensionierung (h) des Reaktorinnenraums gilt: (h'/h) ≤ 0,9,
für das Verhältnis des Außendurchmessers (d') des Leitrohrs zum Durchmesser (h) des Reaktorinnenraums gilt: (d'/d) ≤ 0,9,
wobei die Rührwelle mit mindestens einem Rührelement bis in den Leitrohrinnenraum erstreckt ist,
und innerhalb des Raums ein von einer Reaktionsmischung durchströmbarer Wärmetauscher angeordnet ist.The present invention thus relates to a reactor comprising
a reactor wall, which encloses an axially extending cylindrical or substantially cylindrical, an axial dimensioning (h) and a perpendicular to the axial dimensioning measured diameter (d) having reactor interior, wherein the reactor interior has at least one inlet for educts and at a reactor bottom an outlet .
an axially extending agitator shaft having at least one axially conveying agitating element, which is guided at an upper end of the reactor through the reactor wall into the interior of the reactor, wherein
in the reactor interior, an axially extending cylindrical or substantially cylindrical, an axial dimensioning (h ') and a measured perpendicular to the axial dimensioning outer diameter (d') exhibiting, a Leitrohrinnenraum defining guide tube is arranged, so that between the reactor wall and the guide tube a space is formed, wherein the guide tube from the reactor bottom and the upper end of the reactor interior is spaced,
where the ratio of the axial dimension (h ') of the guide tube to the axial dimensioning (h) of the reactor interior is (h' / h) ≦ 0.9,
for the ratio of the outer diameter (d ') of the guide tube to the diameter (h) of the reactor interior: (d' / d) ≤ 0.9,
wherein the stirring shaft is extended with at least one stirring element into the guide tube interior,
and within the space a heat exchanger through which a reaction mixture can pass is arranged.

Überraschenderweise wurde festgestellt, dass eine vollständige Vermischung einer in den Reaktor eingetragenen Reaktionsmischung durch die Anordnung eines oder mehrerer Rührelemente im Reaktor, von denen mindestens einer in einem Leitrohr angeordnet ist, mit einer zwangsweisen Umwälzung des Reaktorinhalts durch einen Wärmetauscher kombinierbar ist. Diese Rührer sorgen für axiales Umwälzen des gesamten Reaktorinhalts bei allen Füllständen zwischen Minimum und Maximum, so dass sich die zugeführte dünnflüssige Lactidschmelze, der Katalysator und Initiator sowie ggf. der Inhibitor in kurzer Zeit und vollständig mit dem Reaktorinhalt vermischen. Die axiale Vermischung vermeidet die Ausbildung von in sich zirkulierenden Zonen mit radialen Geschwindigkeitskomponenten, die sich nur stark verzögert mit dem übrigen Reaktorinhalt vermischen.Surprisingly, it has been found that a complete mixing of a reaction mixture introduced into the reactor by the arrangement of one or more stirring elements in the reactor, at least one of which is arranged in a guide tube, with a forced circulation of the reactor contents can be combined by a heat exchanger. These stirrers provide for axial circulation of the entire reactor contents at all levels between minimum and maximum, so that the supplied liquid lactide melt, the catalyst and initiator and possibly the inhibitor in a short time and completely mix with the reactor contents. The axial mixing avoids the formation of intrinsically circulating zones with radial velocity components which mix only with great delay with the remainder of the reactor contents.

Die zwangsweise Umwälzung durch den Wärmetauscher ermöglicht schnelles Heizen oder Kühlen des Reaktorinhalts und unterstützt damit die Regelung der Produkttemperatur und des Umsatzes. Die Zwangsumwälzung nutzt die konstruktiv zur Verfügung stehende Heiz- bzw. Kühlfläche bei jedem Füllstand zwischen Minimum und Maximum vollständig aus und stellt sicher, dass die erforderliche Heiz- bzw. Kühlleistung zur Verfügung steht und ein „Weglaufen” der Reaktion in Richtung zu hoher oder zu niedriger Produkttemperatur regelungstechnisch beherrschbar wird. Daneben werden große Temperaturunterschiede im Produkt vermieden.The forced circulation through the heat exchanger allows rapid heating or cooling of the reactor contents and thus supports the regulation of the product temperature and the conversion. The forced circulation uses the constructively available heating or cooling surface at each level between minimum and maximum completely and ensures that the required heating or cooling capacity is available and a "running away" the reaction in the direction of too high or too low product temperature control technology is controllable. In addition, large temperature differences in the product are avoided.

Überraschend wurde gefunden, dass ein in einem Leitrohr angeordneter Rührer sowohl die Aufgabe der axialen Vermischung als auch der zwangsweisen Umwälzung des Reaktorinhalts durch den im Reaktor angeordneten Wärmetauscher erfüllen kann.Surprisingly, it has been found that a stirrer arranged in a guide tube can fulfill both the task of axial mixing and the forced circulation of the reactor contents through the heat exchanger arranged in the reactor.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Leitrohr mit seinem unteren Ende von der Reaktorwandung mit einem Abstand (a) beabstandet, dass bei Betrieb der mindestens ein axial förderndes Rührelement aufweisenden Rührwelle der Druckverlust der Reaktionsmischung, gemessen als Differenz des Drucks der Reaktionsmischung am Austritt aus dem Leitrohr und am Eintritt in den Raum zwischen Leitrohr und Reaktorwand maximal 10% des Druckverlustes der Reaktionsmischung bei Durchströmen des Wärmetauschers, gemessen als Differenz des Drucks der Reaktionsmischung bei Eintritt in und Austritt aus dem Wärmetauscher beträgt und/oder der in Projektion auf den Reaktorboden gemessene Abstand (a), bezogen auf die axiale Dimensionierung des Reaktorinnenraums (h) von 0,001 ≤ a/h ≤ 0,25, bevorzugt von 0,01 ≤ a/h ≤ 0,2, besonders bevorzugt 0,05 ≤ a/h ≤ 0,15 beträgt.According to a preferred embodiment, the guide tube is spaced at its lower end from the reactor wall at a distance (a) that during operation of the stirring shaft having at least one axially conveying stirring element, the pressure loss of the reaction mixture, measured as the difference of the pressure of the reaction mixture at the outlet from the guide tube and at the entry into the space between the guide tube and the reactor wall a maximum of 10% of the pressure loss of the reaction mixture when flowing through the heat exchanger, measured as the difference of the pressure of the reaction mixture at entry and exit from the heat exchanger and / or the distance measured in projection on the reactor bottom ( a), based on the axial dimensioning of the reactor interior (h), of 0.001 ≦ a / h ≦ 0.25, preferably of 0.01 ≦ a / h ≦ 0.2, particularly preferably 0.05 ≦ a / h ≦ 0, 15 is.

Für das Verhältnis der axialen Dimensionierung (h') des Leitrohrs zur axialen Dimensionierung (h) des Reaktorinnenraums gilt bevorzugt: 0,05 ≤ (h'/h) ≤ 0,5, bevorzugt 0,075 ≤ (h'/h) ≤ 0,4, besonders bevorzugt 0,1 ≤ (h'/h) ≤ 0,25.For the ratio of the axial dimensioning (h ') of the guide tube to the axial dimensioning (h) of the reactor interior, the following applies: 0.05 ≦ (h' / h) ≦ 0.5, preferably 0.075 ≦ (h '/ h) ≦ 0, 4, more preferably 0.1 ≦ (h '/ h) ≦ 0.25.

Alternativ oder zusätzlich ist es ebenso bevorzugt, dass für das Verhältnis des Außendurchmessers (d') des Leitrohrs zum Durchmesser (h) des Reaktorinnenraums gilt: 0,2 ≤ (d'/d) ≤ 0,6, bevorzugt 0,3 ≤ (d'/d) ≤ 0,5. Alternatively or additionally, it is also preferred for the ratio of the outer diameter (d ') of the guide tube to the diameter (h) of the reactor interior to be: 0.2 ≦ (d' / d) ≦ 0.6, preferably 0.3 ≦ ( d '/ d) ≤ 0.5.

Eine weiter bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Leitrohrinnenraum einen senkrecht zur axialen Dimensionierung gemessenen Innendurchmesser (x) und mindestens eines der mindestens einen Rührelemente einen senkrecht zur axialen Dimensionierung gemessenen Rotationsdurchmesser (y) aufweist, wobei für das Verhältnis y/x gilt: 0,9 ≤ (y/x) ≤ 0,99, bevorzugt 0,95 ≤ (y/x) ≤ 0,98.A further preferred embodiment provides that the guide tube interior has an inner diameter (x) measured perpendicularly to the axial dimensioning and at least one of the at least one stirring elements has a rotational diameter (y) measured perpendicularly to the axial dimensioning, wherein for the ratio y / x: 0, 9 ≦ (y / x) ≦ 0.99, preferably 0.95 ≦ (y / x) ≦ 0.98.

Zudem ist es bevorzugt, dass eine axiale Dimensionierung des Wärmetauschers gleichgroß oder maximal gleich groß ist wie die axiale Dimensionierung (h') des Leitrohrs.In addition, it is preferred that an axial dimensioning of the heat exchanger is equal to or at most equal to the axial dimensioning (h ') of the guide tube.

Weiter vorteilhaft ist, wenn Leitrohr und Reaktorinnenraum konzentrisch angeordnet sind, so dass der Raum ringförmig oder im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet ist.It is also advantageous if the guide tube and the reactor interior are arranged concentrically, so that the space is designed to be annular or substantially annular.

Der Reaktorboden kann dabei konisch ausgebildet sein, wobei der Auslass an der Spitze des Konus angeordnet ist, wobei der Öffnungswinkel des Konus bevorzugt > 50°, weiter bevorzugt von 55° bis 120°, besonders bevorzugt von 60° bis 100° beträgt.The reactor bottom can be conical, with the outlet being arranged at the tip of the cone, wherein the opening angle of the cone is preferably> 50 °, more preferably from 55 ° to 120 °, particularly preferably from 60 ° to 100 °.

Ebenso ist es möglich, dass die Durchführung der Rührwelle durch die Reaktorwandung eine Wärmesperre aufweist, die bevorzugt mit einem flüssigen oder dampfförmigen Wärmeträger betreibbar ist.It is also possible that the passage of the stirring shaft through the reactor wall has a thermal barrier, which is preferably operable with a liquid or vaporous heat carrier.

Weiter bevorzugt ist, dass die Rührwelle in axialer Richtung in einem Bereich zwischen einer Oberkante des Leitrohrs und dem oberen Ende des Reaktorinnenraums, mindestens ein weiteres axial förderndes Rührelement aufweist.It is further preferred that the stirring shaft in the axial direction in a region between an upper edge of the guide tube and the upper end of the reactor interior, at least one further axially-promoting stirring element.

Hierbei sind die folgenden Varianten möglich und jeweils bevorzugt.The following variants are possible and preferred in each case.

Das mindestens eine weitere Rührelement kann dabei zweigeteilt ausgestaltet sein, so dass bei Betrieb der Rührwelle mit dem mindestens einen weiteren axial fördernden Rührelement in einem Bereich, der in Projektion in axialer Richtung dem Leitrohrinnenraum entspricht, eine in axialer Richtung entgegengesetzte Strömung erzeugt wird, als in einem Bereich, der in Projektion in axialer Richtung dem Raum entspricht.The at least one further stirring element can be configured in two parts, so that upon operation of the stirring shaft with the at least one further axially conveying stirring element in a region corresponding to the guide tube interior in projection in the axial direction, an opposite in the axial direction flow is generated as in an area that corresponds to the room in projection in the axial direction.

Weiter ist es ebenso möglich, dass das mindestens eine weitere Rührelement ausschließlich in einem Bereich, der in Projektion in axialer Richtung dem Leitrohrinnenraum entspricht, ausgebildet ist.Furthermore, it is also possible for the at least one further stirring element to be designed exclusively in a region which corresponds in projection to the guide tube interior in the axial direction.

Alternativ hierzu ist es ebenso möglich und bevorzugt, dass das mindestens eine weitere Rührelement ausschließlich in einem Bereich, der in Projektion in axialer Richtung dem zwischen Reaktorwandung und Leitrohr ausgebildeten Raum entspricht, ausgebildet ist.Alternatively, it is also possible and preferred that the at least one further stirring element is formed exclusively in a region which corresponds in projection to the space formed between the reactor wall and the guide tube in the axial direction.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das mindestens eine weitere axial fördernde Rührelement eine sich senkrecht zur axialen Richtung erstreckende Dimensionierung (z) auf, wobei für das Verhältnis der Dimensionierung (z) zum Durchmesser (d) des Reaktorinnenraums gilt: 0,7 ≤ (z/d) ≤ 0,99, bevorzugt 0,8 ≤ (z/d) ≤ 0,98, besonders bevorzugt 0,9 ≤ (z/d) ≤ 0,98.According to a further advantageous embodiment, the at least one further axially conveying stirring element has a dimensioning (z) extending perpendicularly to the axial direction, wherein the following applies to the ratio of the dimensions (z) to the diameter (d) of the reactor interior: 0.7 ≦ (z / d) ≤ 0.99, preferably 0.8 ≤ (z / d) ≤ 0.98, more preferably 0.9 ≤ (z / d) ≤ 0.98.

Zudem ist es möglich, dass die Rührwelle koaxial ausgebildet ist, so dass das mindestens eine Rührelement und das mindestens eine weitere Rührelement unabhängig voneinander betätigt werden können. Eine derartige Rührwelle weist beispielsweise zwei ineinander koaxial angeordnete Rührwellen auf, mit denen die beiden Gruppen von Rührelementen, im Leitrohr angeordnete(s) Rührelement(e) und oberhalb des Leitrohrs angeordnete(s) Rührelement(e), unabhängig voneinander betätigt werden können.In addition, it is possible that the stirring shaft is formed coaxially, so that the at least one stirring element and the at least one further stirring element can be actuated independently of one another. Such a stirring shaft has, for example, two stirrer shafts arranged coaxially with one another, with which the two groups of stirring elements, stirring element (s) arranged in the guide tube and stirring element (s) arranged above the guide tube, can be actuated independently of each other.

Weiter vorteilhaft ist, dass das Rührelement ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kaplanrührern, Schrägblattrührern, Schraubenrühren, Propellerrührern, Kreuzblattrührern und/oder das mindestens eine weitere Rührelement ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Schrägblattrührern, Kreuzblattrührern, Wendelrührern mit durchgehender oder durchbrochener Wendel, Bandrührern und Ankerrührern mit gegen die Drehebene geneigten Armen.It is further advantageous that the stirring element is selected from the group consisting of Kaplanrührern, Schrägblattrührern, screw stirring, Propellerrührern, Kreuzblattrührern and / or the at least one further stirring element is selected from the group consisting of Schrägblattrührern, Kreuzblattrührern, Wendelrührern with continuous or openwork helix, Bandrührern and anchor stirrers with arms inclined against the plane of rotation.

Zudem ist die Möglichkeit gegeben, dass in dem Bereich, in dem das Leitrohr vom oberen Ende des Reaktorinnenraums beabstandet ist, mindestens ein weiteres Leitrohr vorhanden ist.In addition, there is the possibility that in the region in which the guide tube is spaced from the upper end of the reactor interior, at least one further guide tube is present.

Ebenso ist es möglich, dass das Leitrohr einen sich in axialer Richtung in Richtung des oberen Endes des Reaktorinnenraums erstreckenden Überstand aufweist, der Perforationen aufweist und/oder als Lochblech ausgestaltet ist.Likewise, it is possible for the guide tube to have a projection extending in the axial direction in the direction of the upper end of the reactor interior, which has perforations and / or is designed as a perforated plate.

Die axiale Dimensionierung des Leitrohrs wird in diesem Falle ohne Berücksichtigung des Überstandes bestimmt.The axial dimensioning of the guide tube is determined in this case without consideration of the supernatant.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Leitrohr im Reaktorinnenraum in axialer Richtung so positioniert, dass eine Mindestfüllmenge eines Reaktionsgemisches, die zu einer Mindestfüllhöhe des Reaktionsgemisches im Reaktor führt, bei der die Oberkante des Leitrohrs in das Reaktionsgemisch eintaucht, bei weniger als 50% der Füllmenge bei der Nennkapazität des Reaktors mit einer mittleren Verweilzeit von 2 h liegt.According to a particularly preferred embodiment, the guide tube in the reactor interior in the axial direction is positioned so that a minimum filling quantity of a reaction mixture, which leads to a minimum filling level of the reaction mixture in the reactor, in which the upper edge of the guide tube in the Submerges reaction mixture is less than 50% of the capacity at the nominal capacity of the reactor with an average residence time of 2 h.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Reaktorwandung temperierbar ist, bevorzugt in mehrere in axialer Richtung angeordnete separat temperierbare Zonen unterteilt ist, besonders bevorzugt drei separat temperierbare Zonen (I, II, III) aufweist, wobei eine erste temperierbare Zone (I) in axialer Richtung vom Reaktorboden bis zu einem oberen Ende des Leitrohrs ausgebildet ist, eine zweite temperierbare Zone (II) in axialer Richtung oberhalb eines oberen Endes des Leitrohrs ausgebildet ist und eine dritte temperierbare Zone (III) oberhalb der zweiten Zone (II) ausgebildet ist und ein obere Ende der Reaktorwandung (Reaktordeckel) umfasst.A further advantageous embodiment provides that the reactor wall can be tempered, preferably divided into a plurality of separately temperature-controlled zones arranged in the axial direction, particularly preferably three separately temperature-controllable zones (FIG. I . II . III ), wherein a first temperature-controlled zone ( I ) is formed in the axial direction from the reactor bottom to an upper end of the guide tube, a second temperature-controlled zone ( II ) is formed in the axial direction above an upper end of the guide tube and a third temperature-controlled zone ( III ) above the second zone ( II ) is formed and an upper end of the reactor wall (reactor cover) comprises.

Weiter vorteilhaft ist, dass das Leitrohr und/oder das mindestens eine weitere Leitrohr doppelwandig ausgebildet ist und von einem bei Umgebungs- und/oder Betriebsbedingungen flüssigen Wärmeträger temperiert werden kann.It is also advantageous that the guide tube and / or the at least one further guide tube is double-walled and can be tempered by a liquid under ambient and / or operating conditions heat transfer medium.

Insbesondere ist es möglich, dass die Rührwelle zweifach, am oder vor der Durchführung durch die Reaktorwandung und am Reaktorboden gelagert ist.In particular, it is possible that the stirring shaft is mounted twice, on or before the passage through the reactor wall and at the bottom of the reactor.

Der Wärmetauscher ist dabei insbesondere als Rohrwärmetauscher ausgestaltet.The heat exchanger is designed in particular as a tube heat exchanger.

Hierbei ist es möglich, dass der Wärmetauscher ein Bündel aus lotrecht zur axialen Richtung verlaufenden Rohrschlangen durch die ein bei Umgebungs- und/oder Betriebsbedingungen flüssiger Wärmeträger fließt, umfasst, wobei die Reaktionsmischung die Rohre oder Rohrschlangen umspült.In this case, it is possible for the heat exchanger to comprise a bundle of tube coils running perpendicular to the axial direction through which a heat transfer medium flows under ambient and / or operating conditions, wherein the reaction mixture flows around the tubes or tube coils.

Ebenso ist es möglich, dass der Wärmetauscher einen abgeschlossenen Rohrkörper umfasst, der in axialer Richtung verlaufende durch den Rohrkörper geführte Rohre aufweist, wobei das Produkt durch die Rohre fließt, die im abgeschlossenen Rohrkörper von einem bei Umgebungs- und/oder Betriebsbedingungen flüssiger Wärmeträger umspült werden.It is also possible that the heat exchanger comprises a closed tubular body, which has axially extending through the tubular body guided tubes, the product flows through the tubes, which are washed in the closed tubular body by a liquid under ambient and / or operating conditions of heat transfer medium ,

Der Wärmetauscher kann ebenso in axialer Richtung verlaufende Rohre oder Rohrschlangen umfassen, durch die ein bei Umgebungs- und/oder Betriebsbedingungen flüssiger Wärmeträger fließt, wobei die Reaktionsmischung die Rohre oder Rohrschlangen umspült.The heat exchanger may also comprise axially extending tubes or coils through which a liquid heat carrier flows under ambient and / or operating conditions, the reaction mixture circumscribing the tubes or coils.

Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Polymerisation von Lactid, insbesondere mit einem voranstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Reaktor, bei dem durch Regelung der Reaktionstemperatur der Reaktionsmischung der Lactidumsatz und damit die Viskosität der Reaktionsmischung auf einen Wert zwischen 1 bis 100 Pa·s, bevorzugt 5 bis 50 Pa·s eingestellt und konstant gehalten wird. Unter „konstant” wird im erfindungsgemäßen Sinne verstanden, dass eine Abweichung der einmal eingestellten Viskosität kleiner als 20%, bevorzugt kleiner als 10% ausfällt. Dies erfolgt dadurch, dass der Umsatz des eingesetzten Lactids konstant oder im wesentlichen konstant gehalten wird.In addition, the present invention relates to a process for the polymerization of lactide, in particular with a reactor according to the invention described above, in which by controlling the reaction temperature of the reaction mixture, the lactide conversion and thus the viscosity of the reaction mixture to a value between 1 to 100 Pa · s, preferably 5 to 50 Pa · s is set and kept constant. "Constant" in the sense of the invention is understood to mean that a deviation of the viscosity once set is less than 20%, preferably less than 10%. This is done by keeping the conversion of the lactide used constant or substantially constant.

Eine Regelung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei konstantem Durchsatz (d. h. bei konstanter Kapazität) die Lactidzufuhrrate zusammen mit der Katalysatorkonzentration in der Reaktionsmischung, der Initiatorkonzentration in der Reaktionsmischung und/oder der Inhibitorkonzentration in der Reaktionsmischung fest vorgegeben werden und die Temperatur der Reaktionsmischung so geregelt wird, dass der Umsatz – und somit die sich durch den Umsatz ergebende Viskosität – im Rahmen des zuvor genannten Schwankungsbereichs konstant bleibt.A regulation can be effected, for example, by fixedly setting the lactide feed rate together with the catalyst concentration in the reaction mixture, the initiator concentration in the reaction mixture and / or the inhibitor concentration in the reaction mixture at constant throughput (ie at constant capacity) and thus regulating the temperature of the reaction mixture is that the sales - and thus the viscosity resulting from the sales - remains constant within the aforementioned fluctuation range.

Für den Fall, dass die Kapazität des Reaktors geändert, insbesondere reduziert wird, ist mit der Regelung der Umsatzrate dafür Sorge zu tragen, dass die Viskosität im Rahmen des zuvor genannten Schwankungsbereichs konstant bleibt. Dies kann in diesem Fall beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Lactidumsatz und damit die Viskosität im Reaktor bei Kapazitäten zwischen 25% und 100% der Nennkapazität konstant gehalten wird durch Ändern der Temperatur und/oder der Katalysator- und/oder Initiator- und/oder Inhibitorkonzentration in der Reaktionsmischung und/oder des Füllstandes des Reaktors.In the event that the capacity of the reactor is changed, in particular reduced, the regulation of the conversion rate is to ensure that the viscosity remains constant within the aforementioned fluctuation range. In this case, this can be done, for example, by keeping the lactide conversion and thus the viscosity in the reactor constant at capacities between 25% and 100% of the nominal capacity by changing the temperature and / or the catalyst and / or initiator and / or inhibitor concentration in the reaction mixture and / or the level of the reactor.

Überraschenderweise konnte festgestellt werden, dass durch Einstellen und/oder Regelung des Monomerumsatzes, insbesondere durch Wahl der Produkttemperatur, der Katalysator-, Initiator- und/oder Inhibitorkonzentration während der Ringöffnungspolymerisation die Viskosität des Produkts im Reaktor im Bereich von etwa 1 bis 100 Pa s, vorzugsweise 5–50 Pa s eingestellt und konstant gehalten werden kann. In diesem Viskositätsbereich können die Rührelemente des erfindungsgemäßen Reaktors eine optimale Vermischung des Reaktorinhalts erzielen.Surprisingly, it has been found that by adjusting and / or controlling the monomer conversion, in particular by selecting the product temperature, the catalyst, initiator and / or inhibitor concentration during the ring-opening polymerization, the viscosity of the product in the reactor in the range of about 1 to 100 Pa s, preferably 5-50 Pa s can be adjusted and kept constant. In this viscosity range, the stirring elements of the reactor according to the invention can achieve optimum mixing of the reactor contents.

Den wesentlichsten Einfluss auf die Umsatzrate und somit unmittelbar auf die Viskosität der Reaktionsmischung hat dabei die Temperatur der Reaktionsmischung im Reaktor. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren daher durch Regelung der Temperatur der Reaktionsmischung beeinflusst werden.The most significant influence on the conversion rate and thus directly on the viscosity of the reaction mixture is the temperature of the reaction mixture in the reactor. In particular, the method according to the invention can therefore be influenced by regulating the temperature of the reaction mixture.

Die Regelung der Produkttemperatur kann insbesondere durch Kombination der Regelung der Zulauftemperatur mit einer geregelten Wärmezu- und -abfuhr durch einen in den Reaktor eingebauten Wärmetauscher, der den Reaktorinhalt sowohl heizen als auch kühlen kann, erreicht werden und so die gewünschte Viskosität erhalten werden. Zu diesem Zweck wird der Wärmetauscher vorzugsweise mit einem flüssigen Wärmeträger betrieben, der außerhalb des Kessels auf die gewünschte Temperatur und den gewünschten Mengenstrom eingestellt und dem Wärmetauscher im Kessel zugeführt wird.The regulation of the product temperature can be achieved in particular by combining the regulation of Inlet temperature with a controlled heat supply and removal by a built-in reactor heat exchanger, which can both heat and cool the reactor contents can be achieved, and thus obtained the desired viscosity. For this purpose, the heat exchanger is preferably operated with a liquid heat carrier, which is set outside the boiler to the desired temperature and the desired flow rate and fed to the heat exchanger in the boiler.

Mit dem im Reaktor enthaltenen Wärmetauscher kann ebenso das Verhältnis aus Wärmeübertragungsfläche und Reaktionsvolumen bei der Maßstabsvergrößerung beibehalten werden. Beispielsweise reicht bei einem Reaktor im Pilotmaßstab mit einer Reaktionsmasse von 108 kg die mit dem Doppelmantel zur Verfügung stehende Heiz- und Kühlfläche von 1 m2 aus (siehe nachfolgendes Beispiel 1). Bei einem Reaktor im industriellen Maßstab, d. h. mit einer Reaktionsmasse von 1000 kg und darüber, entsprechend einer Nennkapazität von 500 kg/h und mehr, reicht die Doppelmantelfläche nicht aus, um die benötigte Heiz- und Kühlleistung zu erbringen. Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher, vorzugsweise im Reaktor angeordnet, stellt das benötigte Verhältnis aus Wärmeübertragungsfläche und Reaktionsvolumen von z. B. 11 m2/m3 bereit.With the heat exchanger contained in the reactor can also be maintained the ratio of heat transfer surface and reaction volume in the scale-up. For example, in a reactor on a pilot scale with a reaction mass of 108 kg, the heating and cooling area of 1 m 2 available with the double jacket is sufficient (see Example 1 below). In a reactor on an industrial scale, ie with a reaction mass of 1000 kg and above, corresponding to a nominal capacity of 500 kg / h and more, the double-shell surface is not sufficient to provide the required heating and cooling capacity. An inventive heat exchanger, preferably arranged in the reactor, provides the required ratio of heat transfer surface and reaction volume of z. B. 11 m 2 / m 3 ready.

Durch die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren getroffenen Maßnahmen gelingt es überraschenderweise, eine Kapazitätsabsenkung bis auf 25% der Nennkapazität des Reaktors bei gleichem Umsatz zu erreichen. Dies wird insbesondere durch die folgenden Maßnahmen, die jeweils alleine aber auch in Kombination miteinander angewandt werden können, erreicht:
Bei 100% der Nennkapazität des Reaktors wird durch geeignete Wahl der Produkttemperatur im Kessel, der Katalysator- und Initiatordosierung ein gewünschter Lactidumsatz zwischen 5% und 80%, vorzugsweise 30 und 60%, eingestellt und konstant gehalten. Fährt man den Kessel mit einem reduziertem Durchsatz zwischen 25% und < 100% der Nennkapazität, wird der Umsatz konstant gehalten durch Absenken des Schmelzeniveaus im Kessel, wobei die Verweilzeit, Produkttemperatur, Katalysator- und Initiatorkonzentration im Produkt gleich bleiben. Wird dabei ein konstruktiv bedingter Minimal-Füllstand erreicht (im folgenden Absatz erläutert), wird der Umsatz durch Senken der Produkttemperatur konstant gehalten. Bietet die Produkttemperatur keinen Spielraum mehr, wird der Umsatz durch Senken der Katalysatorkonzentration im Produkt oder durch Dosieren eines Inhibitors, vorzugsweise konzentrierter Milchsäure, eingehalten. Überraschend wurde gefunden, dass der kontinuierlich betriebene Rührkesselreaktor auf diese Weise bis zu einer Minimalkapazität von 25% der Nennkapazität betrieben werden kann, bei gleichem Lactidumsatz und somit gleicher Produktqualität.Surprisingly, the measures taken with the method according to the invention make it possible to achieve a capacity reduction of up to 25% of the nominal capacity of the reactor with the same conversion. This is achieved in particular by the following measures, which can be used alone or in combination with one another:
At 100% of the rated capacity of the reactor, a desired lactide conversion of between 5% and 80%, preferably 30 and 60%, is set and kept constant by suitably selecting the product temperature in the kettle, the catalyst and initiator feed. By driving the boiler at a reduced flow rate between 25% and <100% of the rated capacity, the conversion is kept constant by lowering the melt level in the kettle, with the residence time, product temperature, catalyst and initiator concentration in the product remaining the same. If this results in a design-related minimum level (explained in the following paragraph), the turnover is kept constant by lowering the product temperature. If the product temperature leaves no room for maneuver, the conversion is maintained by lowering the catalyst concentration in the product or by dosing an inhibitor, preferably concentrated lactic acid. Surprisingly, it was found that the continuously operated stirred tank reactor can be operated in this way up to a minimum capacity of 25% of the nominal capacity, with the same Lactidumsatz and thus the same product quality.

Diese Kaskade von Maßnahmen erlaubt es, das Schmelzeniveau im Kessel so hoch zu halten, dass der Wärmetauscher auch bei der Minimalkapazität von 25% stets von der Schmelze bedeckt bleibt. Dadurch kann die Fläche des Wärmetauschers vollständig zur Regelung der Produkttemperatur genutzt werden. Der Wärmetauscher ist ständig mit Schmelze bespült. Ablagerungen von Polymerschichten auf den Wärmeübertragungsflächen werden so verhindert.This cascade of measures makes it possible to keep the melt level in the boiler so high that the heat exchanger always remains covered by the melt even at the minimum capacity of 25%. As a result, the surface of the heat exchanger can be fully used to control the product temperature. The heat exchanger is constantly flushed with melt. Deposits of polymer layers on the heat transfer surfaces are thus prevented.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Temperatur der Reaktionsmischung zwischen 120 und 200°C, bevorzugt zwischen 130 und 170°C eingestellt und dort konstant gehalten.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the temperature of the reaction mixture is adjusted between 120 and 200 ° C, preferably between 130 and 170 ° C and kept constant there.

Unabhängig oder in Kombination hierzu kann die Katalysatorkonzentration in der Reaktionsmischung zwischen 5 und 100 ppm, bevorzugt zwischen 15 und 60 ppm eingestellt werden, wobei der Katalysator bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus organischen Verbindungen des Zinns, Zinks, Titans und Zirkons. Im beispielhaften Falle der vorgenannten metallorganischen Verbindungen bezieht sich die oben angegebenen bevorzugten Konzentrationsbereiche dabei auf die Konzentrationen der Metallatome in der Reaktionsmischung, für den beispielhaften Fall eines organischen, nicht metallhaltigen Katalysator bezieht sich die oben angegebenen bevorzugten Konzentrationsbereiche dabei auf die Konzentrationen dabei auf die Konzentration der Katalysatormoleküle.Independently or in combination therewith, the catalyst concentration in the reaction mixture can be adjusted between 5 and 100 ppm, preferably between 15 and 60 ppm, the catalyst preferably being selected from the group consisting of tin, zinc, titanium and zirconium organic compounds. In the exemplary case of the abovementioned organometallic compounds, the preferred concentration ranges given above refer to the concentrations of the metal atoms in the reaction mixture; for the exemplary case of an organic, non-metal-containing catalyst, the preferred concentration ranges given above refer to the concentrations of the concentration of the catalyst molecules.

Weiter ist es ebenso möglich, insbesondere als alleinige Maßnahme oder in Kombination mit den zuvor oder danach genannten Verfahrensmöglichkeiten, die Initiatorkonzentration in der Reaktionsmischung zwischen 0 und 30 mmol/kg zu einzustellen, wobei der Initiator bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus ein-, zwei, drei- und höherwertigen Alkoholen.Furthermore, it is also possible, in particular as a sole measure or in combination with the previously or subsequently mentioned process options, to set the initiator concentration in the reaction mixture between 0 and 30 mmol / kg, the initiator preferably being selected from the group consisting of two, trihydric and higher alcohols.

Weiter ist es ebenso möglich, einen Inhibitor zur Reaktionsmischung zuzugeben. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Inhibitor ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäuren, bevorzugt Milchsäure, besonders bevorzugt wässrige Milchsäure mit einer Konzentration von 80 bis 100% und die Inhibitorkonzentration in der Reaktionsmischung so eingestellt wird, dass das bei der Polymerisation entstehende Reaktionsgemisch eine Carboxylgruppenkonzentration zwischen 5 und 15, bevorzugt 5 und 10 mmol/kg aufweist.Further, it is also possible to add an inhibitor to the reaction mixture. Here it is preferred that the inhibitor is selected from the group consisting of carboxylic acids, preferably lactic acid, more preferably aqueous lactic acid with a concentration of 80 to 100% and the inhibitor concentration in the reaction mixture is adjusted so that the reaction mixture formed in the polymerization Carboxyl group concentration between 5 and 15, preferably 5 and 10 mmol / kg.

Eine weiter bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Temperatur der Reaktionsmischung über Menge und/oder Temperatur des zugeführten Lactids und/oder mittels des Wärmetauschers und/oder über Menge und/oder Temperatur des dem Wärmetauscher zugeführten Wärmeträgers geregelt wird.A further preferred embodiment provides that the temperature of Reaction mixture on the amount and / or temperature of the supplied lactide and / or by means of the heat exchanger and / or the amount and / or temperature of the heat exchanger supplied heat carrier is controlled.

Insbesondere wird mittels des mindestens einen Rührelementes im Leitrohr ein Staudruck von mindestens 100 mbar aufgebaut.In particular, a dynamic pressure of at least 100 mbar is built up by means of the at least one stirring element in the guide tube.

Weiter ist es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass die Reaktionsmischung in axialer Richtung mit einer Rate von mehr als dem 10-fachen und vorzugsweise mehr als dem 30-fachen des Reaktordurchsatzes umgewälzt wird.Further, according to the process of the present invention, it is preferable that the reaction mixture is circulated in the axial direction at a rate of more than 10 times, and preferably more than 30 times, the reactor flow rate.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erforderlich, dass der Wärmetauscher und/oder das Leitrohr vollständig vom Reaktionsgemisch bedeckt ist.According to the inventive method, it is necessary that the heat exchanger and / or the guide tube is completely covered by the reaction mixture.

Insbesondere wird das Verfahren bei einer Kapazität, die 10% bis 100%, bevorzugt 15 bis 100%, besonders bevorzugt 20 bis 100% der Nennkapazität des Reaktors entspricht, geführt. Die spezielle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Reaktors, der beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann, ermöglich es allerdings auch, dass ein wirtschaftliches Betreiben des Verfahrens ohne Beeinträchtigung der Produktqualität bei geringeren Kapazitäten als 100% der Nennkapazität möglich ist, beispielsweise < 80%, oder < 60% oder < 40% der Nennkapazität. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglich somit, insbesondere bei Einsatz eines erfindungsgemäßen Reaktors, eine äußerst flexible Verfahrensführung, was die Kapazitäten anbelangt. Insbesondere ist hierbei überraschend, dass Umsatz und Viskosität bei verschiedenen Reaktorkapazitäten auf dem gleichen Wert gehalten werden können.In particular, the process is carried out at a capacity which corresponds to 10% to 100%, preferably 15 to 100%, particularly preferably 20 to 100% of the nominal capacity of the reactor. However, the special embodiment of the reactor according to the invention, which can be used in the method according to the invention, also makes it possible to economically operate the process without impairing the product quality at capacities lower than 100% of the nominal capacity, for example <80%, or <60%. or <40% of the rated capacity. The inventive method thus enables, especially when using a reactor according to the invention, an extremely flexible process management, as far as the capacities are concerned. In particular, it is surprising that conversion and viscosity can be kept at the same value at different reactor capacities.

Für den Fall, dass das Leitrohr über einen Überstand verfügt, wird für die zuvor genannte bevorzugte Ausführungsform bezüglich der Nennkapazitäten eine Befüllung eingehalten, bei der das Leitrohr vollständig in die Reaktionsmischung eintaucht und lediglich der perforierte Überstand – für den Fall einer entsprechenden niederen Befüllung – ggfs. aus dem Reaktionsgemisch herausragt.In the event that the guide tube has a supernatant, a filling is observed for the aforementioned preferred embodiment with respect to the nominal capacities, in which the guide tube completely immersed in the reaction mixture and only the perforated supernatant - in the case of a corresponding low filling - if necessary protrudes from the reaction mixture.

Für den Fall eines weiteren Leitrohres mit Rührer oberhalb des Wärmetauschers bleibt nur das untere Leitrohr mit dem Wärmetauscher von der Schmelze bedeckt.In the case of another guide tube with stirrer above the heat exchanger, only the lower guide tube with the heat exchanger remains covered by the melt.

Der Umsatz des Lactids zwischen 5 und 80%, bevorzugt zwischen 30 und 60% eingestellt, wird bevorzugt.The conversion of the lactide between 5 and 80%, preferably adjusted between 30 and 60%, is preferred.

Ebenso ist es bevorzugt, die mittlere Verweilzeit des Reaktionsgemisches im Reaktor auf maximal 4 Std., bevorzugt maximal 2 Std. einzustellen. Die mittlere Verweilzeit ergibt sich aus dem Reaktionsvolumen, bezogen auf den durchgesetzten Volumenstrom des Reaktionsgemisches. Das Reaktionsvolumen ist das Volumen des im Reaktor vorliegenden Reaktionsgemisches.It is likewise preferred to adjust the average residence time of the reaction mixture in the reactor to a maximum of 4 hours, preferably a maximum of 2 hours. The mean residence time results from the reaction volume, based on the volume flow rate of the reaction mixture. The reaction volume is the volume of the reaction mixture present in the reactor.

Eine weiter bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor dass die erste temperierbare Zone des Reaktorgehäuses auf die Temperatur der Reaktionsmischung, bevorzugt zwischen 120 und 200°C, bevorzugt zwischen 130 und 170°C eingestellt wird und die dritte temperierbare Zone des Reaktorgehäuses auf eine Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt von Lactid und einer Temperatur, die kleiner als die der ersten temperierbaren Zone eingestellt wird. Die Temperatur der zweiten Zone wird je nach Füllstand des Reaktors gewählt. Für den Fall, dass der Füllstand so hoch gewählt wird, wie die Oberkante des Leitrohres, ist es bevorzugt, für den zweiten beheizbaren Teil der Reaktorwandung die gleiche Temperatur, wie sie im dritten Teil vorherrscht, zu wählen. Für den Fall, dass der Füllstand im Reaktor höher liegt, ist es bevorzugt, in der zweiten temperierbaren Zone die gleiche Temperatur zu wählen, wie in der ersten Zone der Reaktorwandung.A further preferred embodiment of the inventive method provides that the first temperature-controlled zone of the reactor housing to the temperature of the reaction mixture, preferably between 120 and 200 ° C, preferably between 130 and 170 ° C is set and the third temperature-controlled zone of the reactor housing to a temperature between the melting point of lactide and a temperature lower than that of the first temperature-controlled zone. The temperature of the second zone is chosen according to the level of the reactor. In the event that the level is selected to be as high as the upper edge of the guide tube, it is preferable for the second heatable part of the reactor wall, the same temperature as prevails in the third part to choose. In the event that the fill level in the reactor is higher, it is preferable to select the same temperature in the second temperature-controlled zone as in the first zone of the reactor wall.

Insbesondere wird das vorgestellte Verfahren dabei kontinuierlich betrieben, d. h. es wird kontinuierlich Edukt oder eine noch nicht zur Reaktion gebrachte Reaktionsmischung in den Reaktor aufgegeben und kontinuierlich Produkt entnommen. Der Füllstand des Reaktors kann während des Betriebs variiert werden, jedoch auch konstant gehalten werden.In particular, the presented method is operated continuously, d. H. It is continuously fed educt or a not yet reacted reaction mixture in the reactor and continuously withdrawn product. The level of the reactor can be varied during operation, but also kept constant.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren und Ausführungen näher erläutert, die gemachten Ausführungen sind allerdings lediglich beispielhafter Natur und sind nicht limitierend auf den Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu verstehen.The present invention will be explained in more detail with reference to the following figures and embodiments, but the statements made are merely exemplary in nature and are not to be understood as limiting the subject matter of the present invention.

Hierbei werden die folgenden Definitionen verwendet:The following definitions are used here:

Viskosität:Viscosity:

Im vorliegenden Text ist stets die dynamische Viskosität gemeint.In the present text is always meant the dynamic viscosity.

ROP:ROP:

  • Ringöffnungspolymerisationring-opening polymerization

Nennkapazität:Rated capacity:

  • Durchsatz in kg/h, für den der Reaktor bzw. die Polymerisationsanlage ausgelegt ist.Throughput in kg / h, for which the reactor or the polymerization plant is designed.

Kapazität: Capacity:

  • Durchsatz in kg/h, bei dem der Reaktor bzw. die Polymerisationsanlage tatsächlich betrieben wird.Throughput in kg / h, at which the reactor or the polymerization plant is actually operated.

Mw:Mw:

  • mittlere Molmasse eines Polymers (Gewichtsmittel)average molecular weight of a polymer (weight average)

Mittlere Verweilzeit:Average residence time:

  • Produktmasse im Reaktor in kg pro Produktdurchsatz in kg/h oder Produktvolumen im Reaktor pro ProduktvolumenstromProduct mass in the reactor in kg per product throughput in kg / h or product volume in the reactor per product volume flow

Umsatz:Sales:

Der Umsatz U (in %) wird aus der gemessenen Lactidkonzentration x der Probe und der Lactidkonzentration x0 im Zulauf des Reaktors folgendermaßen berechnet: U = [1 – (x/x0)]·100%; x und x0 sind Massenprozente.The conversion U (in%) is calculated from the measured lactide concentration x of the sample and the lactide concentration x 0 in the feed of the reactor as follows: U = [1 - (x / x 0 )] x 100%; x and x 0 are mass percentages.

In den Figuren zeigen:In the figures show:

1 eine erste Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors. 1 A first embodiment of a reactor according to the invention.

2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors. 2 a further embodiment of a reactor according to the invention.

3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors. 3 a further embodiment of a reactor according to the invention.

4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors. 4 a further embodiment of a reactor according to the invention.

5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors. 5 a further embodiment of a reactor according to the invention.

1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors 1. Um das Verfahren wie beschrieben zu betreiben, insbesondere um die nötige Vermischung des Produkts, die Temperaturregelung und die Kapazitätsreduzierung zu bewerkstelligen, ist ein geeigneter Apparat erforderlich. Der erfindungsgemäße Rührkesselreaktor 1 umfasst einen zylindrischen Teil, an den unten ein konischer Boden angesetzt ist. Die Konusspitze mündet in den Auslauf 4 für das Produkt. Im Auslauf ist eine Zahnradpumpe angebracht, die für die dosierte Entnahme der Schmelze aus dem Reaktor 1 sorgt. Der konische Auslauf erleichtert den Austrag aus dem Reaktor 1 im stationären Betrieb. Bei Betriebsstörungen, z. B. bei ungeplantem Anstieg der Viskosität, erleichtert er den Ablauf des Produkts, die Füllung der Austragspumpe und die Entleerung des Kessels. Der Öffnungswinkel des Konus' beträgt vorzugsweise mehr als 60°. Kleinere Winkel bieten keinen Vorteil mehr bei der Produktentnahme und -entleerung, führen aber zu schlecht durchmischten Zonen in der Konusspitze und vergrößern die Bauhöhe des Apparats. Der Reaktor 1 weist dabei eine Reaktorwandung 2 auf, die doppelwandig ausgebildet ist. Die doppelwandige Reaktorwandung 2 ist dabei in drei separate Zonen I, II und III unterteilt, diese Zonen I, II und III sind dabei jeweils von einem flüssigen Wärmeträgermedium beströmbar und somit separat beheizbar. Die Reaktorwandung 2 umschließt einen Reaktorinnenraum 3. Der Reaktor 1 weist einen Einlass für Edukte auf (nicht dargestellt) sowie einen Auslass 4, der bodenseitig angeordnet ist. Der Reaktor 1 erstreckt sich dabei in axialer Richtung, diese Achse ist in 1 vertikal dargestellt. Vom Deckel (oberes Ende des Reaktors) ist eine Rührwelle 6 durchgeführt, die in axialer Richtung verläuft. Der Reaktorinnenraum 3 weist dabei eine Höhe h auf, die vom Auslass 4 bis zum oberen Ende des Reaktorinnenraums 3 bestimmt wird. Der Reaktorinnenraum 3 weist dabei einen Durchmesser d auf. Im unteren Bereich des Reaktors 1 ist ein Leitrohr 7 vorhanden, das einen Innendurchmesser x sowie einen Außendurchmesser d' aufweist. Das Leitrohr verfügt dabei über eine axial ausgebildete Dimensionierung h'. In einem Raum 9, der zwischen der innenliegenden Wandung des Reaktors und dem Leitrohr ausgebildet ist, ist ein Wärmetauscherelement 10 eingefügt, das im beispielhaften Falle der 1 ein ringförmig verlaufendes Rohrbündel darstellt. Im Innenraum 8 des Leitrohres 7 ist an die Rührwelle 6 ein Rührelement 5 angefügt, das im Leitrohr 7 eine axiale Strömung des vorhandenen Reaktionsgemisches erzeugen kann. Im vorliegenden Beispiel ist das Rührelement 5 ein Schneckenrührer. Hierbei wird die im Reaktor 1 enthaltene Reaktionsmischung bei Betätigung der Rührwelle 6 mit dem Rührelement 5 im Leitrohr beispielsweise nach unten gefördert, so dass die Reaktionsmischung nach Austritt aus dem Leitrohr 7 durch die Reaktorwandung umgelenkt und in den ringförmigen Raum 9 zwischen Leitrohr 7 und der Reaktoraußenwandung eintritt und dort zwangsweise durch den Wärmetauscher 10 nach oben befördert wird. Der Reaktor ist dabei zwischen einem in 1 mit Bezugszeichen Vmin angegebenen Minimalfüllniveau und einem in 1 mit Vmax angegebenen maximalen Füllstand betreibbar. Zusätzlich sind an der Rührachse 6 weitere Rührelemente 5' und 5'' vorhanden, die oberhalb des Leitrohres angeordnet sind. Wie in 1 ersichtlich, sind diese zusätzlichen Rührelemente dabei in zwei Zonen des Reaktors ausgebildet, ein direkt an der Rührwelle 6 angeordnetes Rührelement 5'' fördert bei der eingezeichneten Drehrichtung der Rührwelle Reaktionsmischung nach unten (bei umgekehrter Drehrichtung nach oben), während ein außen, an der Wandung 2 des Reaktors 1 angeordnetes Rührelement 5' die Reaktionsmischung nach oben (bei umgekehrter Drehrichtung nach unten) fördert. 1 shows a first embodiment according to the invention of a reactor according to the invention 1 , In order to operate the method as described, in particular to accomplish the necessary mixing of the product, the temperature control and the capacity reduction, a suitable apparatus is required. The stirred tank reactor according to the invention 1 comprises a cylindrical part to which a conical bottom is attached at the bottom. The cone tip opens into the spout 4 for the product. In the outlet a gear pump is mounted, which is for the metered removal of the melt from the reactor 1 provides. The conical outlet facilitates the discharge from the reactor 1 in stationary operation. In case of malfunction, z. As with unplanned increase in viscosity, it facilitates the flow of the product, the filling of the discharge pump and the emptying of the boiler. The opening angle of the cone 'is preferably more than 60 °. Smaller angles no longer offer any advantage in product removal and emptying, but lead to poorly mixed zones in the cone tip and increase the overall height of the apparatus. The reactor 1 has a reactor wall 2 on, which is double-walled. The double-walled reactor wall 2 is in three separate zones I . II and III divided, these zones I . II and III are each beströmbar by a liquid heat transfer medium and thus separately heated. The reactor wall 2 encloses a reactor interior 3 , The reactor 1 has an inlet for educts (not shown) and an outlet 4 , which is arranged on the bottom side. The reactor 1 extends in the axial direction, this axis is in 1 shown vertically. From the lid (top of the reactor) is a stirrer shaft 6 performed, which runs in the axial direction. The reactor interior 3 in this case has a height h from the outlet 4 to the upper end of the reactor interior 3 is determined. The reactor interior 3 has a diameter d. In the lower part of the reactor 1 is a guide tube 7 present, which has an inner diameter x and an outer diameter d '. The guide tube has an axially formed dimension h '. In a room 9 formed between the inner wall of the reactor and the guide tube is a heat exchange element 10 inserted, which in the exemplary case of 1 represents a ring-shaped tube bundle. In the interior 8th of the draft tube 7 is to the stirrer shaft 6 a stirring element 5 added that in the draft tube 7 can generate an axial flow of the existing reaction mixture. In the present example, the stirring element 5 a screw mixer. Here is the in the reactor 1 contained reaction mixture upon actuation of the stirring shaft 6 with the stirring element 5 conveyed down the guide tube, for example, so that the reaction mixture after exiting the guide tube 7 deflected by the reactor wall and into the annular space 9 between guide tube 7 and enters the reactor outer wall and forcibly through the heat exchanger 10 is transported to the top. The reactor is between an in 1 indicated by reference character V min minimum filling level and a in 1 operable with V max specified maximum level. In addition are at the Rührachse 6 further stirring elements 5 ' and 5 '' present, which are arranged above the guide tube. As in 1 can be seen, these additional stirring elements are formed in two zones of the reactor, one directly on the stirring shaft 6 arranged stirring element 5 '' at the marked direction of rotation of the agitator shaft reaction mixture conveys downward (in reverse direction of rotation upwards), while an outside, on the wall 2 of the reactor 1 arranged stirring element 5 ' the Reaction mixture upwards (in reverse direction of rotation down) promotes.

In 2 ist eine weitere Modifikation des Reaktors 1 dargestellt, der Übersichtlichkeit halber sind bereits in 1 für identische Bestandteile verwendete Bezugszeichen in 2 nicht dargestellt. Im Unterschied zum in 1 dargestellten Reaktor weist der in 2 dargestellte Reaktor 1 einen sich unterscheidenden Rührer 5 im Leitrohr 7 auf. Zusätzlich unterscheidet sich der in 2 dargestellte Reaktor 1 vom in 1 dargestellten Reaktor 1 durch weitere, oberhalb des Leitrohres 7 angeordnete Rührelemente 5', 5'' an der Rührachse. Wie in 2 dargestellt, ist die Rührwelle dabei koaxial ausgebildet, d. h. die Rührwelle besteht aus zwei koaxial ineinander angeordneten, separat antreibbaren Rührwellen. Mit der inneren Rührwelle ist das im Leitrohr 7 angeordnete Rührelement 5 betreibbar, mit der äußeren Rührwelle die weiteren Rührelemente 5', 5''.In 2 is another modification of the reactor 1 shown for the sake of clarity are already in 1 for identical components used in FIG 2 not shown. Unlike in 1 The reactor shown in FIG 2 represented reactor 1 a differing stirrer 5 in the draft tube 7 on. In addition, the in. Differs 2 represented reactor 1 from in 1 represented reactor 1 through further, above the guide tube 7 arranged stirring elements 5 ' . 5 '' at the Rührachse. As in 2 illustrated, the stirring shaft is formed coaxially, ie, the stirring shaft consists of two coaxially arranged one another, separately driven stirrer shafts. With the inner stirrer shaft that is in the guide tube 7 arranged stirring element 5 operable, with the outer agitator shaft, the other stirring elements 5 ' . 5 '' ,

3 zeigt einen weiteren Typ eines erfindungsgemäßen Reaktors 1, auch hier wurden die Bezugszeichen, die bereits in den vorherigen Figuren für identische Bestandteile verwendet wurden, der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Im Unterschied zu dem Reaktor 1 gemäß 1 und 2 weist dieser Reaktor für alle Rührelemente 5, 5'' jeweils den gleichen Typ und die gleiche Förderrichtung auf. Im dargestellten Beispiel fördern die Rührelemente im zentralen Bereich in der Nähe der Rührerwelle nach unten. Dadurch entsteht im peripheren Bereich nahe der Reaktorwand eine Strömung nach oben. Zudem ist anstelle des Rohrbündelwärmetauschers 10 gemäß 1 und 2 ein Wärmetauscher 10 angeordnet, der aus senkrecht angeordneten Rohren besteht, wobei der Wärmeträger in den Rohren und die Schmelze um die Rohre geführt werden kann. Alternativ ist auch ein Wärmetauscher 10 möglich, der nach Art eines Roberts-Verdampfers zwischen zwei Rohrböden angeordnet ist, die unten und oben mit dem zentralen Leitrohr bündig abschließen. 3 shows another type of reactor according to the invention 1 Again, the reference numerals already used in the previous figures for identical components have been omitted for clarity. Unlike the reactor 1 according to 1 and 2 assigns this reactor for all stirring elements 5 . 5 '' each of the same type and the same conveying direction. In the example shown, the stirring elements in the central region in the vicinity of the agitator shaft promote downward. This creates a flow in the peripheral area near the reactor wall upwards. In addition, instead of the tube bundle heat exchanger 10 according to 1 and 2 a heat exchanger 10 arranged, which consists of vertically arranged tubes, wherein the heat carrier in the tubes and the melt can be guided around the tubes. Alternatively, a heat exchanger 10 possible, which is arranged in the manner of a Roberts evaporator between two tubesheets, which flush with the central guide tube bottom and top.

4 zeigt einen Reaktor wie in 3 dargestellt, allerdings ist auf Höhe des obersten Rührelementes 5'' ein weiteres Leitrohr 7' vorhanden, das der besseren axialen Durchmischung des Reaktionsgemischs im Reaktor 1 im Bereich zwischen Maximalniveau und Wärmetauscher 10 dient. 4 shows a reactor as in 3 shown, however, is at the height of the uppermost stirring element 5 '' another guide tube 7 ' present, the better axial mixing of the reaction mixture in the reactor 1 in the range between maximum level and heat exchanger 10 serves.

5 zeigt eine weitere Alternative des in 4 dargestellten Reaktortyps. Hierbei schließt sich oberhalb des Leitrohrs 7 ein Überstand 7'' an, der für die Schmelze durchlässig, beispielsweise als Lochblech, ausgebildet ist. 5 shows another alternative of the in 4 represented reactor type. This closes above the guide tube 7 a supernatant 7 '' on, which is permeable to the melt, for example as a perforated plate is formed.

Die nachfolgenden Ausführungen gelten allgemein für sämtliche Figuren, spezifische zu einzelnen Figuren gehörige Details sind als solche angegeben.The following statements apply generally to all figures, specific details associated with individual figures are indicated as such.

Der Deckel des Reaktors 1 kann beliebig geformt sein. Vorzugsweise ist es ein Klöpper- oder Korbbogenboden, in dem zentral eine Durchführung für die Rührerwelle 6 angeordnet ist. In der Durchführung befindet sich eine Wärmesperre, die mit einem flüssigen oder dampfförmigen Wärmeträger betrieben wird. Sie verhindert durch Beheizen der Rührerwelle 6 einen Wärmeabfluss aus dem Reaktor 1 durch die Welle 6. Damit wird verhindert, dass bei bestimmten Betriebszuständen mit Wärmeunterschuss festes Poymer auf der Rührerwelle 6 ausfriert.The lid of the reactor 1 can be arbitrarily shaped. Preferably, it is a dished or basket bottom, in which centrally a passage for the agitator shaft 6 is arranged. In the implementation is a thermal barrier, which is operated with a liquid or vapor heat transfer medium. It prevents heating of the stirrer shaft 6 a heat effluent from the reactor 1 through the wave 6 , This prevents that in certain operating conditions with heat loss solid Poymer on the stirrer shaft 6 freezes.

Die Außenwand des Reaktors 1 ist ebenso wie der Deckel und der im Reaktor 1 eingebaute Wärmetauscher beheizbar oder kühlbar vorzugsweise mit Hilfe eines bei Umgebungs- und Betriebstemperatur flüssigen Wärmeträgers. Als Wärmeträger wird vorzugsweise eine Flüssigkeit verwendet, deren Siedepunkt und Flammpunkt oberhalb von 220°C und deren Stockpunkt unterhalb von –10°C liegt und die ungiftig ist. Ein hoher Flammpunkt reduziert den Aufwand beim Explosionsschutz. Ungiftigkeit führt bei kleinen Lecks in der Anlage weder zur Gefährdung des Betriebspersonals und der Umwelt noch zur Kontamination im Produkt.The outer wall of the reactor 1 is just like the lid and in the reactor 1 built-in heat exchanger can be heated or cooled preferably with the aid of a liquid at ambient and operating temperature heat transfer medium. As a heat transfer medium, a liquid is preferably used whose boiling point and flash point above 220 ° C and the pour point is below -10 ° C and which is non-toxic. A high flash point reduces the expense of explosion protection. Non-toxicity in the case of small leaks in the system does not endanger the operating personnel and the environment nor does it contaminate the product.

Die Außenbeheizung des Reaktors 1 ist in mehrere Zonen I, II, III unterteilt, die mit verschiedener Temperatur betrieben werden können. Es ist von Vorteil, im Reaktormantel bis zur Höhe des Füllstands im Reaktor 1 dieselbe Temperatur einzustellen wie im Produkt im Reaktor 1. Das erleichtert die Regelung der Produkttemperatur und vermeidet Überhitzung oder Ausfrieren von Polymerfilmen auf der Innenwand des Reaktors 1. Vorteilhaft ist es auch, den Reaktormantel oberhalb des Füllstands, insbesondere oberhalb des Maximalniveaus und im Behälterdeckel, mit einer niedrigeren Temperatur zu beheizen, die zwischen dem Lactidschmelzpunkt und der Produkttemperatur im Reaktor 1 liegt. Dadurch ist es möglich, die Resublimation von festem Lactid auf den Innenwänden zu vermeiden und einen flüssigen Lactidfilm zu erzeugen, der unter Schwerkraft in das Produkt zurückfließt. Da das Polymer im Monomer löslich ist, verhindert dieser natürliche Rückfluss das Wachsen von Polymerschichten auf den Wänden und somit das Verschmutzen des Reaktors 1 und des Produkts mit abgebautem Polymer.External heating of the reactor 1 is in several zones I . II . III divided, which can be operated at different temperatures. It is advantageous in the reactor jacket to the level of the level in the reactor 1 to set the same temperature as in the product in the reactor 1 , This facilitates the control of the product temperature and avoids overheating or freezing of polymer films on the inner wall of the reactor 1 , It is also advantageous to heat the reactor jacket above the fill level, in particular above the maximum level and in the container lid, at a lower temperature which is between the lactide melting point and the product temperature in the reactor 1 lies. This makes it possible to avoid the resublimation of solid lactide on the inner walls and to produce a liquid Lactidfilm that flows back under gravity into the product. Because the polymer is soluble in the monomer, this natural reflux prevents the growth of polymer layers on the walls and hence fouling of the reactor 1 and the product with degraded polymer.

Im unteren Bereich des Reaktors 1 arbeitet ein axial fördernder Rührer 5 in einem Leitrohr 7. Als Rührertyp eignen sich Schneckenrührer, Kaplanrührer, Schrägblatt-, Kreuzblatt- oder Propellerrührer. Diese Rührer erzeugen eine erzwungene Strömung nach unten in Richtung Austrag. Die Strömung wird im konischen Boden umgelenkt und in den ringförmigen Raum 9 zwischen dem Leitrohr und der Reaktorwand 2 geführt. In diesem Raum 9 ist der Wärmetauscher 10 angeordnet. Um die zwangsweise Durchströmung mit der Schmelze zu erreichen, ist seine vertikale Ausdehnung auf die Höhe des Leitrohres 7 begrenzt. Die Oberkante des Leitrohres 7 fällt also mit der Oberkante des Wärmetauschers 10 zusammen. Diese horizontale Linie definiert das Minimalniveau im Reaktor. Nur so können die Wärmeübertragungsflächen beim Minimalniveau von der Schmelze bedeckt bleiben und zugleich der Zufluss von außen in das Leitrohr aufrechterhalten werden.In the lower part of the reactor 1 works an axially conveying stirrer 5 in a guide tube 7 , Suitable stirrer types are screw stirrers, Kaplan stirrers, inclined blade, cross blade or propeller stirrers. These stirrers produce a forced flow down towards the discharge. The flow is diverted in the conical bottom and into the annular space 9 between the guide tube and the reactor wall 2 guided. In this room 9 is the heat exchanger 10 arranged. To achieve the forced flow with the melt, is his vertical extension to the height of the guide tube 7 limited. The upper edge of the guide tube 7 So falls with the top of the heat exchanger 10 together. This horizontal line defines the minimum level in the reactor. Only then can the heat transfer surfaces remain covered at the minimum level of the melt and at the same time the inflow from the outside are maintained in the guide tube.

Der ringförmige Raum 9 um das Leitrohr 7 ist in horizontaler Ausdehnung gleichmäßig mit Wärmetauscherrohren 10 angefüllt, so dass der Strömungswiderstand über die angeströmte Fläche konstant ist, die Rohre gleichmäßig umströmt sind und keine Totzonen oder bevorzugten Kanäle entstehen. Wärmetauscher 10 und Leitrohr 7 bilden eine Funktionseinheit, die so tief wie möglich im Reaktor 1 angeordnet ist, damit das Minimalniveau ein Höchstmaß an Flexibilität für das Fahren mit reduzierter Kapazität erlaubt. Die Unterkante des Leitrohrs 7 und des Wärmetauschers 10 soll jedoch nur so tief liegen, dass der Druckverlust der Schmelzeströmung zwischen Austritt aus dem Leitrohr 7 und Eintritt in den Wärmetauscher 10 höchstens 10% des Druckverlusts im Wärmetauscher ist. Andernfalls ist mit einer schlechten Umströmung der Wärmeübertragungsflächen nahe der Reaktorwand und mit entsprechend reduzierter Wärmeübertragung zu rechnen.The annular space 9 around the guide tube 7 is even in horizontal expansion with heat exchanger tubes 10 filled, so that the flow resistance is constant over the flowed surface, the tubes are flowed around evenly and no dead zones or preferred channels arise. heat exchangers 10 and draft tube 7 Form a functional unit as deep as possible in the reactor 1 is arranged so that the minimum level allows maximum flexibility for driving with reduced capacity. The lower edge of the guide tube 7 and the heat exchanger 10 However, it should only be so deep that the pressure loss of the melt flow between the outlet of the guide tube 7 and entry into the heat exchanger 10 is at most 10% of the pressure loss in the heat exchanger. Otherwise, a poor flow around the heat transfer surfaces near the reactor wall and with correspondingly reduced heat transfer can be expected.

Das Rohrregister des Wärmetauschers 10 kann aus einem waagerecht angeordneten Bündel aus Rohrschlangen bestehen, wobei die Schmelze um die Rohre, der Wärmeträger durch die Rohre fließt. Das Register kann auch aus senkrecht angeordneten Rohren bestehen, wobei der Wärmeträger in den Rohren und die Schmelze um die Rohre geführt wird.The pipe register of the heat exchanger 10 can consist of a horizontally arranged bundle of pipe coils, wherein the melt flows around the pipes, the heat transfer medium through the pipes. The register may also consist of vertically arranged tubes, wherein the heat transfer medium in the tubes and the melt is guided around the tubes.

Als weitere Möglichkeit können senkrecht stehende, innen produktdurchströmte Rohre nach Art eines Robertsverdampfers zwischen zwei Rohrböden angeordnet sein, die unten und oben mit dem zentralen Leitrohr bündig abschließen (in 3 bis 5 dargestellt). Im Raum um die Rohre strömt dann der Wärmeträger. Eine spezielle Ausführung dieser Variante besteht darin, dass die parallelen Rohre an ihren Enden zu einem Sechseck aufgebördelt sind, dass die sechseckigen Enden lückenlos aneinander gesetzt und miteinander verschweißt sind, so dass sich ein Rohrboden erübrigt. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass sich der Schmelzeströmung ein Minimum an Staufläche quer zur Strömungsrichtung entgegenstellt, so dass der Druckverlust gering ist und keine Stagnation mit Totzonen auftreten kann.As a further possibility, vertical tubes, which flow through the product in the manner of a Roberts evaporator, may be arranged between two tubesheets, which are flush with the central guide tube at the bottom and at the top (in FIG 3 to 5 shown). The heat transfer medium flows in the space around the pipes. A special embodiment of this variant is that the parallel tubes are crimped at their ends to form a hexagon, that the hexagonal ends are placed together without gaps and welded together, so that a tube bottom is unnecessary. The advantage of this arrangement is that the melt flow opposes a minimum of storage area transversely to the flow direction, so that the pressure loss is low and no stagnation can occur with dead zones.

Der Leitrohrrührer 5 ist in der Lage einen Druck von mindestens 100 mbar aufzubauen, um das im Reaktor 1 enthaltene Schmelzevolumen mit einer hohen Umwälzrate durch den eingebauten Wärmetauscher zu fördern. Die Umwälzrate beträgt mindestens das 10-fache, vorzugsweise mindestens das 30-fache des Reaktor-Nenndurchsatzes.The Leitrohrrührer 5 is able to build up a pressure of at least 100 mbar, in the reactor 1 To promote contained melt volume with a high circulation rate through the built-in heat exchanger. The circulation rate is at least 10 times, preferably at least 30 times, the nominal reactor throughput.

Bei gleicher Drehzahl ist der Druckaufbau und die Förderwirkung des Rührers 5 im Leitrohr 7 umso besser, je größer der Leitrohrdurchmesser im Verhältnis zum Kesseldurchmesser, je größer die Fläche und die Steigung des Rührers und je enger der Spalt zwischen Rührer und Leitrohr ist. Gute Förderwirkung des Rührers 5 im Leitrohr 7 wird erzielt, wenn das Verhältnis von Rührerdurchmesser und Innendurchmesser des Leitrohres 7 0,95 bis 0,98 beträgt. Die Anordnung des Wärmetauschers um das Leitrohr 7 herum und die Bedingung, dass der Wärmetauscher 10 bei allen Betriebszuständen unter dem Niveau im Reaktor 1 liegen muss, begrenzt die konstruktiv mögliche Wärmeübertragungsfläche. Um die nötige Wärmeübertragungsfläche in diesem Raum unterzubringen hat sich ein Verhältnis von Leitrohrdurchmesser zu Reaktordurchmesser d'/d von 0,2 bis 0,6, vorzugsweise 0,3 bis 0,5 erwiesen.At the same speed is the pressure build-up and the conveying effect of the stirrer 5 in the draft tube 7 the better, the larger the guide tube diameter in relation to the bowl diameter, the larger the area and the pitch of the stirrer and the narrower the gap between stirrer and guide tube. Good conveying effect of the stirrer 5 in the draft tube 7 is achieved when the ratio of stirrer diameter and inner diameter of the guide tube 7 0.95 to 0.98. The arrangement of the heat exchanger around the guide tube 7 around and the condition that the heat exchanger 10 under all operating conditions below the level in the reactor 1 must lie, limits the structurally possible heat transfer surface. In order to accommodate the necessary heat transfer surface in this space, a ratio of the guide tube diameter to the reactor diameter d '/ d of 0.2 to 0.6, preferably 0.3 to 0.5 proved.

Liegt das Niveau im Reaktor 1 beim Minimum bis zu einer Höhe, die etwa dem Innendurchmesser d des Reaktors 1 entspricht, gemessen ab Unterkante des Leitrohres, genügt zur Einstellung einer axialen Strömung der im Leitrohr 7 angeordnete Rührer 5. Liegt das Niveau darüber, werden ein oder mehrere weitere Rührer 5' benötigt, die oberhalb des Leitrohres 7 angeordnet sind. Die Rührwirkung des Leitrohrrührers 5 allein würde nicht die Oberfläche der Schmelze erreichen, weil sie zuvor den Strömungswiderstand des Wärmetauschers zu überwinden hat.Is the level in the reactor 1 at the minimum to a height about the inner diameter d of the reactor 1 corresponds, measured from the lower edge of the guide tube, is sufficient for adjusting an axial flow in the guide tube 7 arranged stirrer 5 , If the level is above, one or more other stirrers will be used 5 ' needed, the above the guide tube 7 are arranged. The stirring action of the Leitrohrrührers 5 alone would not reach the surface of the melt because it has previously overcome the flow resistance of the heat exchanger.

Der (oder die) darüber angeordnete(n) Rührer 5' hat eine andere Wirkung als der Leitrohrrührer: Er fördert die axiale Strömung in der Nähe der Reaktorwand und zugleich in entgegengesetzter Richtung die axiale Strömung im zentralen Bereich um die Reaktorachse herum. Das kann vorzugsweise eine unterbrochene Wendel gemäß 1 (SEBA®-Rührer) oder eine durchgehende Wendel sein, jeweils mit engem Abstand zur Reaktorwand. Das kann auch ein Bandrührer mit wandgängigen Flügeln großer Steigung sein, deren Länge den halben Kesselumfang abdeckt (Paravisc-Rührer, dieser ist in 2 dargestellt). Weitere Rührertypen, die sich für den Einsatz oberhalb des Leitrohres eignen, sind MIG®-, InterMIG®- Alpha- und Sigma-Rührer, die alle axial fördern, wandgängig sind und in Wand- und Achsnähe entgegengesetzte Förderwirkung haben. Das Verhältnis (z/d) des Rotationsdurchmessers z dieser zusätzlichen Rührelemente 5' zum Innendurchmesser d des Reaktors 1 beträgt in allen Fällen zwischen 0,7 und 0,98.The (or the) above arranged stirrer 5 ' has another effect than the Leitrohrrührer: It promotes the axial flow in the vicinity of the reactor wall and at the same time in the opposite direction, the axial flow in the central region around the reactor axis around. This may preferably be an interrupted coil according to 1 (SEBA ® stirrer) or a continuous helix, each with a narrow distance to the reactor wall. This can also be a band stirrer with large wings, which cover the half circumference of the vessel (Paravisc stirrer, this one is in 2 shown). Other stirrer types that are suitable for use above the guide tube are MIG ® , InterMIG ® - Alpha and Sigma stirrers, all of which are axially conveying, wall-mounted and have opposite conveying properties near the wall and the axis. The ratio (z / d) of the rotation diameter z of these additional stirring elements 5 ' to the inner diameter d of the reactor 1 is in all cases between 0.7 and 0.98.

Die Neigung der Flügel, der unterbrochenen Wendel bzw. der durchgehenden Wendel ist so gewählt, dass in Wandnähe eine Förderwirkung nach oben erzielt wird. In der Nähe der Behälterachse bzw. der Rührerwelle 6 ist die Strömung nach unten gerichtet. Zu diesem Zweck sind an der Welle oder an den Rührarmen nahe der Rührerwelle axial nach unten fördernde Elemente wie Schrägblätter angebracht (Propeller-, Viscoprop-, Interprop-Elemente). Die nahe der Rührerwelle nach unten gerichtete Strömung verhindert eine Zirkulationszone um die rotierende Welle (Schleppeffekt) mit reduziertem Stoffaustausch. Auf die achsnahen Förderelemente kann auch verzichtet werden, wenn die wandnahen Förderelemente eine ausreichende axiale Verdrängungswirkung ausüben, so dass sich die zentral nach unten gerichtete Strömung alleine aus der Massenerhaltung ergibt. Außerdem unterstützt der nach unten fördernde Leitrohrrührer 5 die zentrale Abwärtsströmung durch seine Saugwirkung.The inclination of the wings, the interrupted helix or the continuous helix is chosen so that in the vicinity of the wall a conveying effect achieved above. Near the tank axis or agitator shaft 6 the flow is directed downwards. For this purpose, axially downwardly conveying elements such as inclined blades (propeller, viscoprop, interprop elements) are attached to the shaft or to the stirring arms near the agitator shaft. The downward flow near the stirrer shaft prevents a circulating zone around the rotating shaft (drag effect) with reduced mass transfer. On the near-axis conveying elements can also be dispensed with, if the near-wall conveying elements exert a sufficient axial displacement effect, so that the centrally downwardly directed flow results solely from the mass conservation. In addition, the downwardly conveying guide tube stirrer assists 5 the central downward flow through its suction.

Beim Heizen unterstützt die natürliche Konvektion im Wärmetauscher infolge der Dichteunterschiede die in Wandnähe nach oben gerichtete Wirkung der Rührer 5'. Die Richtung der Strömung kann durch Umkehrung der Drehrichtung der Rührer 5 und 5' auch vertauscht werden, d. h. im Leitrohr 7 und in der Nähe der Reaktorachse nach oben, in der Nähe der Reaktorwand 2 und im Wärmetauscher nach unten, wodurch beim Kühlen der Schmelze die natürliche Konvektion unterstützend wirkt. Dabei ändert die Strömung im Reaktor 1 nur die Richtung, ohne dass sich das Strömungsbild wesentlich verändert. Wegen der geringen Temperatur- und Dichteunterschiede in der Schmelze und weil während der Reaktion kein Sieden und damit kein Aufsteigen von Blasen vorkommt, entstehen keine Nachteile, wenn die Drehrichtung der Rührer 5 und 5' beim Heizen und Kühlen dieselbe bleibt.When heating, the natural convection in the heat exchanger due to the differences in density supports the upwardly directed effect of the stirrer near the wall 5 ' , The direction of the flow can be reversed by the direction of rotation of the stirrer 5 and 5 ' also be reversed, ie in the guide tube 7 and up near the reactor axis, near the reactor wall 2 and in the heat exchanger down, whereby the cooling of the melt natural convection helps. This changes the flow in the reactor 1 only the direction without the flow pattern changes significantly. Because of the low temperature and density differences in the melt and because during the reaction no boiling and thus no rising of bubbles occurs, no disadvantages arise when the direction of rotation of the stirrer 5 and 5 ' the same remains during heating and cooling.

Naturgemäß erlauben wandgängige Rührer im vorliegenden Viskositätsbereich nur niedrige Umfangsgeschwindigkeiten bis etwa 3 m/s, damit das Getriebedrehmoment und die Rührerantriebsleistung in Grenzen bleiben. Die im Leitrohr arbeitenden Rührertypen 5 benötigen meist eine höhere Umfangsgeschwindigkeit, nämlich 5–15 m/s, um die nötige Förderwirkung zu erzielen. Damit ergeben sich große Drehzahldifferenzen von (Beispiel Paravisc, 2) 8/min für den wandgängigen Rührer und 100–200/min für den Leitrohrrührer. Koaxialwellen mit entsprechendem Rührwerksantrieb ermöglichen verschiedene Drehgeschwindigkeiten des im Leitrohr 7 angeordneten Rührers 5 und des darüber angeordneten Rührers 5', so dass ihre axiale Förderwirkung aufeinander abgestimmt werden kann. Damit können Abweichungen von der axialen Strömung, insbesondere Rezirkulationszonen im Reaktor 1, durch einfache Drehzahlanpassung verhindert werden. Rezirkulationszonen bilden eine Gefahr, da sie in reduziertem Austausch mit dem übrigen Flüssigkeitsvolumen im Reaktor 1 stehen und so eine optimale Vermischung behindern. Ein Koaxialantrieb ist besonders von Vorteil, wenn der Reaktor 1 bei sehr verschiedenen Umsätzen und damit Produktviskositäten betrieben werden soll.Naturally, wall-mounted agitators in the present viscosity range allow only low peripheral speeds up to about 3 m / s, so that the transmission torque and the stirrer drive power remain limited. The stirrer types operating in the guide tube 5 usually require a higher peripheral speed, namely 5-15 m / s in order to achieve the necessary conveying effect. This results in large speed differences of (example Paravisc, 2 ) 8 / min for the agitated agitator and 100-200 / min for the draft tube stirrer. Coaxial shafts with the corresponding agitator drive enable different speeds of rotation of the guide tube 7 arranged stirrer 5 and the stirrer arranged above 5 ' , So that their axial conveying effect can be coordinated. This allows deviations from the axial flow, in particular recirculation zones in the reactor 1 , can be prevented by simple speed adjustment. Recirculation zones pose a risk as they interact in reduced exchange with the remaining volume of liquid in the reactor 1 stand and hinder optimal mixing. A coaxial drive is particularly advantageous when the reactor 1 with very different sales and thus product viscosities to be operated.

Auf einen aufwendigen Koaxialrührer kann verzichtet werden, wenn für den Leitrohrrührer 5 und den darüber angeordneten wandgängigen Rührer 5' ein überlappender Drehzahlbereich gefunden werden kann. Dies gelingt eher im höheren Viskositätsbereich, wenn im Leitrohr 7 ein Rührer 5 mit hoher Förderwirkung bei niedriger Drehzahl verwendet wird. Schneckenrührer oder ein Kaplan-Rührer mit großflächigen Blättern, beide mit großer Steigung und starker Förderwirkung, können mit der gleichen Drehzahl wie die darüber angeordneten wandgängigen Rührer 5' betrieben werden. Beispielsweise ist ein geeigneter Drehzahlbereich für die Kombination aus Schraubenrührer im Leitrohr und SEBA®-Rührer über dem Leitrohr 10 bis 25/min. Das gilt für eine Viskosität von 50 Pa s und einen Kessel mit den Dimensionen der 1. Bei gleicher Drehzahl kann die Förderwirkung der Schnecke mit der Bemessung der Steigung und des Spalts zwischen ihr und dem Leitrohr 7 auf die Förderwirkung des darüber angeordneten wandgängigen Rührers 5' abgestimmt werden. Die Drehzahl des wandgängigen Rührers 5' kann durch die Neigung der Förderelemente, ihre Fläche sowie ihren Wandabstand angepasst werden.An expensive coaxial stirrer can be dispensed with if for the guide stirrer 5 and the wall-mounted agitator arranged above it 5 ' an overlapping speed range can be found. This succeeds rather in the higher viscosity range, if in the guide tube 7 a stirrer 5 is used with high conveying effect at low speed. Screw agitators or a Kaplan stirrer with large-area leaves, both with a large pitch and a strong conveying effect, can run at the same speed as the wall-mounted stirrers arranged above them 5 ' operate. For example, a suitable speed range for the combination of Screw-type in the guide tube and SEBA ® stirrer over the guide tube 10 up to 25 / min. This applies to a viscosity of 50 Pa s and a boiler with the dimensions of 1 , At the same speed, the conveying action of the screw can be used to measure the pitch and the gap between it and the guide tube 7 on the conveying effect of the arranged above it Wandgängigen stirrer 5 ' be matched. The speed of the wall-mounted stirrer 5 ' can be adjusted by the inclination of the conveyor elements, their area and their distance from the wall.

Weitere Lösungen, die ohne Koaxialantrieb auskommen, bestehen in zwei oder mehreren Rührern, die auf einer gemeinsamen Welle in einem Leitrohr 7 oder mehreren Leitrohren 7, 7' angeordnet sind oder in einem Überstand 7'' (3, 4, 5). Dabei übernimmt der am tiefsten angeordnete Rührer die Aufgabe der zwangsweisen Förderung des Reaktorinhalts durch den eingebauten Wärmetauscher. Die darüber angeordneten Rührer 5' fördern die Schmelze im zentralen Bereich des Reaktors 1 nach unten. Wandnahe Rührerelemente entfallen, demnach auch eine Förderung der Schmelze in diesem Bereich.Other solutions that do not require coaxial drive consist in two or more stirrers mounted on a common shaft in a guide tube 7 or several guide tubes 7 . 7 ' are arranged or in a supernatant 7 '' ( 3 . 4 . 5 ). In this case, the stirrer arranged at the lowest takes on the task of forcibly conveying the reactor contents through the built-in heat exchanger. The stirrers arranged above 5 ' promote the melt in the central region of the reactor 1 downward. Near-wall stirrer elements omitted, therefore, a promotion of the melt in this area.

Diese Lösungen verursachen geringe Investitionskosten, niedriges Getriebedrehmoment und Antriebsleistung. Die Mischwirkung ist jedoch eingeschränkt.These solutions cause low investment costs, low transmission torque and drive power. The mixing effect is limited.

Eine Variante ist in 3 gezeigt. Über dem zuunterst angeordneten Leitrohrrührer 5 sind zwei weitere Rührer 5' gleicher Dimensionen ohne Leitrohr auf derselben Welle befestigt. Ohne Leitrohr fördern sie die Schmelze nicht nur axial nach unten sondern auch radial nach außen. Rezirkulation oberhalb des Wärmetauschers ist die Folge mit zwei oder drei Zonen im Reaktor, die in reduziertem Stoffaustausch miteinander und mit dem gesamten Reaktorinhalt stehen.A variant is in 3 shown. Above the lowermost Leitrohrrührer 5 are two more stirrers 5 ' same dimensions without guide tube mounted on the same shaft. Without guide tube they promote the melt not only axially down but also radially outward. Recirculation above the heat exchanger is the result of two or three zones in the reactor, which are in reduced mass exchange with each other and with the entire reactor contents.

In einer weiteren Variante dieser Anordnung wird für zwei auf der Welle angeordnete Rührer ein eigenes Leitrohr 7' verwendet (4). Der Abstand zwischen den Leitrohren 7 und 7' erlaubt den Zufluss von außen in das untere Leitrohr 7, wenn das Flüssigkeitsniveau unterhalb des darüber liegenden Leitrohrs 7' liegt. Der obere Leitrohrrührer 5' ist nur aktiv, wenn das Niveau im Kessel über dem Leitrohr 7' liegt. Die axiale Ausrichtung der Strömung ist verbessert gegenüber 3 und damit die Mischwirkung. Im Zwischenraum zwischen den beiden Leitrohren 7 und 7' sind aber immer noch radiale Strömungskomponenten vorhanden und damit Rezirkulation. In a further variant of this arrangement, a separate guide tube is provided for two stirrers arranged on the shaft 7 ' used ( 4 ). The distance between the guide tubes 7 and 7 ' allows the inflow from the outside into the lower guide tube 7 when the liquid level is below the overlying draft tube 7 ' lies. The upper guide tube stirrer 5 ' is only active when the level in the boiler is above the draft tube 7 ' lies. The axial orientation of the flow is improved 3 and thus the mixing effect. In the space between the two guide tubes 7 and 7 ' but are still radial flow components present and thus recirculation.

In einer letzten Variante dieser Lösung arbeiten drei auf derselben Welle angeordnete Rührer 5 und 5' in einem gemeinsamen, verlängerten Leitrohr 7, das einen Überstand 7'' aufweist. Das Leitrohr 7 ist im Bereich des Überstands 7'', der sich oberhalb des Wärmetauschers erstreckt, als Lochblech, darunter aus Vollblech ausgeführt (5). Dadurch ist bei jedem Niveau im Kessel bis zum Minimalniveau der Zufluss der Schmelze von außen in das Leitrohr 7 gesichert. Zugleich bleibt der Wärmetauscher 10 vollständig mit Schmelze bedeckt. Radiale Strömungen sind gegenüber 4 reduziert, die Mischwirkung weiter verbessert.In a last variant of this solution, three stirrers arranged on the same shaft work 5 and 5 ' in a common, extended guide tube 7 that a supernatant 7 '' having. The guide tube 7 is in the range of the supernatant 7 '' , which extends above the heat exchanger, as a perforated plate, including made of solid sheet ( 5 ). Thus, at every level in the boiler up to the minimum level, the inflow of the melt from the outside into the guide tube 7 secured. At the same time the heat exchanger remains 10 completely covered with melt. Radial currents are opposite 4 reduced, the mixing effect further improved.

Bei der ROP von Lactid im Rührkesselreaktor 1 wird erfindungsgemäß der Umsatz so begrenzt, dass die Viskosität des Reaktionsprodukts im Reaktor im Bereich von etwa 1–100 Pa s, vorzugsweise 5–50 Pa s liegt. In diesem Viskositätsbereich erzeugt der erfindungsgemäße Leitrohr-Rührer eine optimale Vermischung des viskosen Reaktorinhalts mit einer ganz überwiegend axialen Strömungsführung. Sie führt zu dem Strömungsbild eines in sich rotierenden Torus, der den gesamten flüssigen Reaktorinhalt erfasst. Rührer, die radiale Strömungskomponenten erzeugen werden vermieden, da sie zu Rezirkulationszonen mit eingeschränktem Stoffaustausch führen.In the ROP of lactide in the stirred tank reactor 1 According to the invention, the conversion is limited so that the viscosity of the reaction product in the reactor in the range of about 1-100 Pa s, preferably 5-50 Pa s. In this viscosity range, the guide-tube stirrer according to the invention produces optimum mixing of the viscous reactor contents with a predominantly axial flow guidance. It leads to the flow pattern of a rotating torus, which captures the entire liquid reactor contents. Stirrers that produce radial flow components are avoided because they lead to recirculation zones with limited mass transfer.

Erfindungsgemäß werden zur Einstellung des bevorzugten Viskositätsbereichs im Rührkesselreaktor 1 die Reaktionstemperatur, Art und Konzentration des Katalysators, des Initiators und des Inhibitors herangezogen. Diese Parameter werden erfindungsgemäß zugleich dazu benutzt, um die Reaktorkapazität im Bereich zwischen 25% und 100% der Nennkapazität zu variieren.According to the invention, to set the preferred viscosity range in the stirred tank reactor 1 the reaction temperature, type and concentration of the catalyst, the initiator and the inhibitor used. These parameters are used according to the invention at the same time to vary the reactor capacity in the range between 25% and 100% of the nominal capacity.

Die Reaktionsgeschwindigkeit der ROP im Rührkesselreaktor 1 hängt hauptsächlich von der Temperatur und der Katalysatorkonzentration ab. Um im genannten Viskositätsbereich zu bleiben, mehr noch, um die Viskosität in diesem Bereich konstant zu halten, wird der Lactidumsatz begrenzt und konstant gehalten. Das geschieht dadurch, dass eine Reaktionstemperatur vorzugsweise im Bereich von 130°C bis 170°C eingehalten wird. Die eher träge Temperaturregelung im Produkt durch Temperatur und Zufluss des Lactids wird ergänzt durch eine schnell wirksame Wärmezu- und -abfuhr mittels des internen Wärmetauschers. Eine optimierte regeltechnische Verschaltung übernimmt die Kombination der Stellgrößen Zulauftemperatur und -durchfluss sowie Wärmeträgertemperatur und -durchfluss mit der Produkttemperatur als Regelgröße.The reaction rate of the ROP in the stirred tank reactor 1 depends mainly on the temperature and the catalyst concentration. In order to remain in said viscosity range, moreover to keep the viscosity constant in this range, the lactide conversion is limited and kept constant. This is done by maintaining a reaction temperature preferably in the range of 130 ° C to 170 ° C. The rather sluggish temperature regulation in the product due to temperature and inflow of the lactide is supplemented by a fast effective heat supply and removal by means of the internal heat exchanger. An optimized control technology connection is taken over by the combination of the manipulated variables inlet temperature and flow rate as well as the heat transfer medium temperature and flow rate with the product temperature as the controlled variable.

Als Katalysatoren eignen sich dabei alle für PLA im Stand der Technik bekannten Katalysatoren, beispielsweise organische Verbindungen des Zinns, vorzugsweise der Oxidationsstufe + 2, wie Zinnethylhexanoat. Weitere Beispiele sind organische Verbindungen des Zinks, Titans und des Zirkons. Werden organische Zinnverbindungen verwendet, liegt die Katalysatorkonzentration zwischen 10 ppm Sn und 100 ppm, vorzugsweise 20 ppm bis 60 ppm. Die Konzentrationsangaben beziehen sich dabei auf den Metallanteil des jeweiligen Katalysators. Auch die Art des Katalysators kann die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen. Während organische Verbindungen des zweiwertigen Zinns die höchsten Reaktionsgeschwindigkeiten ergeben, erhält man mit Verbindungen des Zirkons und Titans und mit Verbindungen des vierwertigen Zinns erheblich reduzierte Geschwindigkeiten.Suitable catalysts are all known for PLA in the art catalysts, such as organic compounds of tin, preferably the oxidation state + 2, such as Zinnethylhexanoat. Further examples are organic compounds of zinc, titanium and zirconium. When organic tin compounds are used, the catalyst concentration is between 10 ppm Sn and 100 ppm, preferably 20 ppm to 60 ppm. The concentration data relate to the metal content of the respective catalyst. The type of catalyst can also influence the reaction rate. While organic compounds of bivalent tin give the highest reaction rates, compounds of the zirconium and titanium and compounds of tetravalent tin give significantly reduced rates.

Um die Molmasse am Ende der Polymerisation, die erst im nachfolgenden Rohrreaktor erreicht wird, zu begrenzen, ist die Dosierung eines Initiators erforderlich. Auch hier eignen sich alle im Stand der Technik bekannten Initiatoren, beispielsweise höher siedende Alkohole wie Hexanol, Octanol, Dodekanol und Diole wie Ethylenglykol, Propandiol, Butandiol. Glycerin eignet sich, wenn eine Langkettenverzweigung des Endprodukts erreicht werden soll, z. B. zur Erhöhung der Schmelzeviskosität bei der Verarbeitung. Die Konzentration hängt von der gewünschten Molmasse und Viskosität des Endprodukts ab und liegt im Bereich zwischen 0 und 30 mmol/kg. Alle Initiatoren beschleunigen die ROP-Reaktion des Lactids mit steigender Konzentration.In order to limit the molecular weight at the end of the polymerization, which is achieved only in the subsequent tubular reactor, the dosage of an initiator is required. Also suitable here are all initiators known in the prior art, for example higher-boiling alcohols such as hexanol, octanol, dodecanol and diols such as ethylene glycol, propanediol, butanediol. Glycerol is useful when long chain branching of the final product is to be achieved, e.g. B. to increase the melt viscosity during processing. The concentration depends on the desired molecular weight and viscosity of the final product and is in the range between 0 and 30 mmol / kg. All initiators accelerate the ROP reaction of the lactide with increasing concentration.

Die Reaktionsgeschwindigkeit der ROP hängt daneben auch von der Konzentration der Carboxylgruppen im Lactid ab. Darunter sind alle linearen Oligomere des PLAs erfasst, vorwiegend die Lactoylmilchsäure (das lineare Dimer). Die Lactoylmilchsäure entsteht durch Ringöffnung des Lactids unter der Einwirkung von Wasserspuren bereits bei der Herstellung des Lactids, ggf. auch durch Einwirken von Luftfeuchtigkeit während der Lagerung und des Transports des Lactids. Hohe Carboxylgruppenkonzentrationen verlangsamen die Reaktion, so dass bei der ROP im Rührkessel längere Verweilzeiten benötigt werden, um einen vorgegebenen Umsatz zu erreichen. Im einem sich an den Reaktor 1 anschließenden Rohrreaktor, der keine Variation der Verweilzeit zulässt, können Umsatz und Molmasse hinter den spezifizierten Werten zurückbleiben. Um technisch noch verwendbares PLA herzustellen darf die Konzentration der Carboxylgruppen 30 mmol/kg nicht überschreiten. PLA mit hoher Molmasse von Mw > 150.000 g/mol erfordert Carboxylgruppenkonzentrationen von < 15 mmol/kg. Der Bereich der technisch wichtigen Molmassen liegt zwischen einem Mw von 120.000 und 250.000 g/mol.The reaction rate of the ROP also depends on the concentration of the carboxyl groups in the lactide. These include all linear oligomers of the PLA, predominantly lactoyllactic acid (the linear dimer). The Lactoylmilchsäure formed by ring opening of the lactide under the action of traces of water already in the production of the lactide, possibly also by the action of atmospheric moisture during storage and transport of the lactide. High carboxyl group concentrations slow down the reaction, so that longer residence times are required for the ROP in the stirred tank in order to achieve a given conversion. Im one to the reactor 1 subsequent tubular reactor, which allows no variation in residence time, can reduce sales and molecular weight remain behind the specified values. In order to produce technically usable PLA, the concentration of the carboxyl groups must not exceed 30 mmol / kg. High molecular weight PLA of Mw> 150,000 g / mol requires carboxyl group concentrations of <15 mmol / kg. The range of technically important molar masses is between a Mw of 120,000 and 250,000 g / mol.

Im industriellen Betrieb muss ein Rührkesselreaktor 1 mit schwankenden Carboxylgruppenkonzentrationen im Lactid zurechtkommen. Carboxylgruppen ab etwa 15 mmol/kg benötigen so lange Verweilzeiten gegen Ende der Polymerisation (das erst außerhalb des Rührkesselreaktors erreicht wird), dass nicht mehr das gesamte Spektrum der technisch wichtigen Molmassen hergestellt werden kann. Erfindungsgemäß wird deshalb die Verweilzeit bei der ROP im Rührkesselreaktor 1 auf maximal 4 h, vorzugsweise aber 2 h begrenzt, so dass das technisch wichtige Produktspektrum mit Carboxylgruppenkonzentrationen bis 15 mmol/kg, vorzugsweise bis 10 mmol/kg, erhalten werden kann.In industrial operation, a stirred tank reactor 1 cope with varying concentrations of carboxyl groups in the lactide. Carboxyl groups from about 15 mmol / kg require so long residence times towards the end of the polymerization (which is reached only outside the stirred tank reactor) that no longer the entire spectrum of technically important molecular weights can be produced. According to the invention, therefore, the residence time in the ROP in the stirred tank reactor 1 limited to a maximum of 4 h, but preferably 2 h, so that the technically important product spectrum with carboxyl group concentrations up to 15 mmol / kg, preferably up to 10 mmol / kg, can be obtained.

Die Auslegung des Reaktors 1 mit diesen Verweilzeiten verursacht jedoch Probleme bei Lactid mit sehr niedriger Carboxylgruppenkonzentration von etwa 0 bis 3 mmol/kg. Sie führen zu einer sehr hohen Reaktionsgeschwindigkeit. Eine Verweilzeit selbst von 2 h ist zu hoch für dieses Lactid, so dass der Umsatz und damit die Produktviskosität nicht im bevorzugten Bereich gehalten werden kann. Erfindungsgemäß wird in diesem Fall ein Inhibitor zugesetzt, der die Reaktionsgeschwindigkeit reduziert. Dazu eignen sich generell Carbonsäuren. Wasser ist ebenfalls geeignet, da es bei den Prozesstemperaturen sehr schnell mit Lactid zu Lactoylmilchsäure reagiert, die ihrerseits als Inhibitor wirkt. Vorzugsweise wird als Inhibitor Milchsäure mit einer Konzentration zwischen 80 und 100% verwendet. Die Dosierung erfolgt so, dass die Carboxylgruppenkonzentration des Lactids rechnerisch zwischen 5 und 15 mmol/kg, vorzugsweise zwischen 5 und 10 mmol/kg beträgt.The design of the reactor 1 with these residence times, however, causes problems with lactide having a very low carboxyl group concentration of about 0 to 3 mmol / kg. They lead to a very high reaction rate. A residence time of even 2 h is too high for this lactide, so that the conversion and thus the product viscosity can not be kept in the preferred range. According to the invention, an inhibitor is added in this case, which reduces the reaction rate. Carboxylic acids are generally suitable for this purpose. Water is also suitable because it reacts very quickly with lactide to lactoyl lactic acid at the process temperatures, which in turn acts as an inhibitor. Preferably, lactic acid with a concentration of between 80 and 100% is used as the inhibitor. The dosage is such that the carboxyl group concentration of the lactide is calculated to be between 5 and 15 mmol / kg, preferably between 5 and 10 mmol / kg.

Analysenmethoden:Analysis Methods:

Bestimmung des Lactid-Umsatzes in PLA-Präpolymer:Determination of lactide conversion in PLA prepolymer:

Die Probe, die mehr als 10% Lactid enthalten muss, wird in Chloroform gelöst und mit Gelpermeationschromatographie analysiert. Es werden PVD-Säulen verwendet mit Chloroform als mobiler Phase. Ein UV-Vis-Detektor erfasst die auf der Säule getrennten Stoffe. Der Lactid-Gehalt der Probe wird mit Hilfe einer externen Kalibrierung aus der Peakfläche berechnet, die dem Lactid zuzuordnen ist.The sample, which must contain more than 10% lactide, is dissolved in chloroform and analyzed by gel permeation chromatography. PVD columns are used with chloroform as the mobile phase. A UV-Vis detector detects the substances separated on the column. The lactide content of the sample is calculated by external calibration from the peak area attributable to the lactide.

Bestimmung der Carboxylgruppen in Lactid:Determination of carboxyl groups in lactide:

Lactid wird in Methanol gelöst. Die Lösung wird mit einer 0,1 n benzylalkoholischen KOH-Lösung titriert. Der Endpunkt wird potentiometrisch erfasst. Das Ergebnis wird in mmol/kg angegeben.Lactide is dissolved in methanol. The solution is titrated with a 0.1 N benzyl alcoholic KOH solution. The endpoint is detected potentiometrically. The result is given in mmol / kg.

Bestimmung der Carboxylgruppen im Reaktionsgemisch:Determination of carboxyl groups in the reaction mixture:

Eine Probe des Reaktionsgemischs wird in Dichlormethan gelöst und mit einer 0,1 n benzylalkoholischen KOH-Lösung gegen Tetrabromphenolblau als Indikator titriert. Das Ergebnis wird in mmol/kg angegeben.A sample of the reaction mixture is dissolved in dichloromethane and titrated with a 0.1 N benzyl alcoholic KOH solution against tetrabromophenol blue as an indicator. The result is given in mmol / kg.

Messung der dynamischen Viskosität der Schmelze im Rührkesselreaktor:Measurement of the dynamic viscosity of the melt in the stirred tank reactor:

Die Schmelzeviskosität im Reaktor hängt ab vom Umsatz und von der Temperatur. Sie wird hier gemessen mit einem Prozessviskosimeter, dessen Sensor an geeigneter Stelle im oder nach dem Rührkesselreaktor angeordnet ist. Es wird vorausgesetzt, dass die Vermischung im Reaktor ausreichend ist, so dass keine Abhängigkeit des Messwertes von Ort und Verweilzeit im Reaktor auftritt.The melt viscosity in the reactor depends on the conversion and the temperature. It is measured here with a process viscometer whose sensor is located at a suitable point in or after the stirred tank reactor. It is assumed that the mixing in the reactor is sufficient so that no dependence of the measured value of location and residence time in the reactor occurs.

Das Prozessviskosimeter erfasst die Viskosität der Schmelze im Rührkessel direkt. Es entfallen Probenahme und Transport der Probe ins Labor und Messung in einem Laborviskosimeter. Solche Messungen sind ungenau, da sich die Zusammensetzung (Umsatz) der reagierenden Probe durch Abkühlen und Wiederaufheizen und besonders während der Labormessung ändert. Außerdem fällt der Messwert mit erheblicher zeitlicher Verzögerung an, so dass sich darauf keine Regelung des Reaktors aufbauen lässt.The process viscometer detects the viscosity of the melt in the stirred tank directly. It eliminates sampling and transport of the sample into the laboratory and measurement in a laboratory viscometer. Such measurements are inaccurate because the composition (turnover) of the reacting sample changes by cooling and reheating and especially during laboratory measurement. In addition, the measured value falls with a considerable time delay, so that it can build on any control of the reactor.

Als Prozessviskosimeter eignen sich handelsübliche Geräte, die den Energieverlust oder die Dämpfung eines oszillierenden Sensors messen und in eine dynamische Viskosität umrechnen. Sie stellen der Prozessregelung ein elektrisches Signal zur Verfügung, das ein Maß für die dynamische Viskosität darstellt. Beispiele für geeignete Geräte sind das ViscoMelt 5000 der Fa. Hydromotion oder das Visco Scope VA 300 der Fa. Marimex.As a process viscometer are commercially available devices that measure the energy loss or the damping of an oscillating sensor and convert it into a dynamic viscosity. They provide the process control with an electrical signal that represents a measure of the dynamic viscosity. Examples of suitable devices are the ViscoMelt 5000 from Hydromotion or the Visco Scope VA 300 from Marimex.

BeispieleExamples

Verfahren:Method:

Beispiel 1: Verfahren der ROP im Pilotmaßstab mit Variation der ReaktorkapazitätExample 1: Process of ROP on pilot scale with variation of the reactor capacity

Ein Rührkessel mit einem Durchmesser von 0,70 m und einem Fassungsvermögen von 220 kg Lactid, der keinen eingebauten Wärmetauscher enthält, wird von außen über einen Doppelmantel beheizt oder gekühlt. Als Wärmeträger wird Therminol 66 verwendet, ein synthetisches Produkt, das in einem weiten Temperaturbereich zwischen Umgebungstemperatur bis weit über die Betriebstemperatur flüssig vorliegt. Die Temperatur des Wärmeträgers wird mit einem außerhalb des Kessels angeordneten elektrischen Heiz-/Kühlaggregat eingestellt. Der Kessel ist mit einem Paravisc-Rührer mit 2 Flügeln ausgerüstet, die ca. 50° gegen die Drehebene geneigt sind und das Produkt in Wandnähe nach oben fördern. Das Verhältnis des Rührerdurchmessers zum Innendurchmesser des Kessels beträgt 0,95. Im zentralen Bereich um die Rührerwelle unterstützt ein Kreuzblattrührer mit einem Durchmesser von 0,3 m und einer Neigung von 45° die Förderung der Schmelze nach unten. Die Drehzahl wird bei 24/min konstant gehalten.A stirred tank with a diameter of 0.70 m and a capacity of 220 kg lactide, which does not have a built-in heat exchanger contains, is heated or cooled from the outside via a double jacket. The heat transfer medium used is Therminol 66, a synthetic product which is liquid in a wide temperature range from ambient to well above the operating temperature. The temperature of the heat carrier is adjusted with an outside of the boiler arranged electrical heating / cooling unit. The boiler is equipped with a Paravisc stirrer with 2 blades, which are inclined about 50 ° to the plane of rotation and promote the product near the wall upwards. The ratio of the stirrer diameter to the inner diameter of the kettle is 0.95. In the central area around the agitator shaft supports a Kreuzblattrührer with a diameter of 0.3 m and a slope of 45 °, the promotion of the melt down. The speed is kept constant at 24 / min.

Dem Rührkessel werden 54 kg/h Lactid (100% der Nennkapazität) zugeführt. Das Lactid enthält 5 mmol/kg Carboxylgruppen. Das Niveau im Kessel wird so eingestellt, dass die mittlere Verweilzeit des Produkts im Kessel 2,0 Stunden beträgt, im Reaktor also 108 kg Reaktionsmasse bzw. 95 l Reaktionsvolumenvorliegen. Mit der vom Produkt berührten Heizfläche von etwa 1 m2 ergibt sich ein Verhältnis der Heiz- bzw. Kühlfläche zum Reaktionsvolumen von 11 m2/m3. Zulaufmengenstrom und -temperatur des Lactids werden durch Regelung konstant gehalten. Die Zulauftemperatur beträgt 120°C. Die Produkttemperatur wird mit Hilfe des Durchflusses und der Zulauftemperatur des Wärmeträgers über den Doppelmantel des Kessels auf 150°C eingestellt. Die Temperaturregelung hält diese Produkttemperatur im stationären Zustand auf +/–1°C konstant. Der Katalysator Zinn(II)-ethylhexanoat wird so dosiert, dass im Produkt ein Zinngehalt von 25 ppm vorliegt. Der Initiator Dodekanol wird auf eine Konzentration von 10 mmol/kg im Lactid eingestellt. Das Produkt wird am Boden des Kessels mit einer Zahnradpumpe so abgezogen, dass das Niveau konstant bleibt. Dabei beträgt die ausgetragene Menge 54 kg/h. Der Lactidumsatz im ausgetragenen Produkt beträgt im zeitlichen Mittel 50%. Das in der Ablaufleitung des Produkts angeordnete Prozessviskosimeter ViscoMelt 5000 der Fa. Hydromotion zeigt im Mittel eine dynamische Viskosität von 15 Pa·s.The stirred tank is fed 54 kg / h of lactide (100% of the rated capacity). The lactide contains 5 mmol / kg carboxyl groups. The level in the boiler is adjusted so that the average residence time of the product in the boiler is 2.0 hours, ie 108 kg reaction mass or 95 l reaction volume in the reactor. The heating surface of about 1 m 2 contacted by the product results in a ratio of the heating or cooling surface to the reaction volume of 11 m 2 / m 3 . Feed flow rate and temperature of the lactide are kept constant by regulation. The inlet temperature is 120 ° C. The product temperature is set to 150 ° C via the double jacket of the boiler by means of the flow and the inlet temperature of the heat transfer medium. The temperature control keeps this product temperature constant up to +/- 1 ° C in the steady state. The catalyst tin (II) ethylhexanoate is metered so that the product has a tin content of 25 ppm. The initiator dodecanol is adjusted to a concentration of 10 mmol / kg in the lactide. The product is drawn off at the bottom of the boiler with a gear pump so that the level remains constant. The discharged amount is 54 kg / h. The lactide conversion in the discharged product is on average 50%. The process viscometer ViscoMelt 5000 from Hydromotion, which is arranged in the discharge line of the product, shows on average a dynamic viscosity of 15 Pa · s.

Der Umsatz wird dann als konstant bezeichnet, wenn er nicht mehr als +/–5% vom zeitlichen Mittelwert abweicht. Die Feststellung des Stationären Zustands und des zeitlichen Mittelwerts erfordert 12 h, in denen alle 2 h Produktproben entnommen und der Umsatz gemessen wird.Turnover is considered constant if it does not deviate more than +/- 5% from the time average. Determination of the steady state and the time average requires 12 h in which product samples are taken every 2 h and the conversion is measured.

Im stationären Zustand des Kessels wird der Zufluss auf 74% der Nennkapazität (40 kg/h) gesenkt und das Niveau so zurückgenommen, dass die mittlere Verweilzeit unverändert 2,0 h beträgt. Zulauftemperatur und Produkttemperatur bleiben wie zuvor. Nach Einstellung des stationären Zustands wird der Umsatz im Produkt gemessen. Er beträgt 54%. Die dynamische Viskosität der Schmelze, gemessen mit dem Prozessviskosimeter, beträgt 20 Pa·sIn the stationary state of the boiler, the inflow is reduced to 74% of the rated capacity (40 kg / h) and the level is reduced so that the average residence time remains unchanged at 2.0 h. Inlet temperature and product temperature remain as before. After setting the steady state, the conversion in the product is measured. He is 54%. The dynamic viscosity of the melt, measured with the process viscometer, is 20 Pa · s

Der Zulauf wird auf 27 kg/h Lactid (50% der Nennkapazität) zurückgenommen. Das Niveau wird nun wie im vorhergehenden Fall beibehalten, so dass die mittlere Verweilzeit auf 3,0 h ansteigt. Zum Ausgleich wird die Produkttemperatur mit Hilfe des Wärmeträgers gesenkt. Alle übrigen Parameter werden konstant gehalten. Nach einigen Korrekturen der Temperatur und nach Einstellen des stationären Zustands findet man bei 143°C einen Umsatz im Produkt von 52%. Die dynamische Viskosität der Schmelze, gemessen mit dem Prozessviskosimeter, beträgt 18 Pa·sThe feed is reduced to 27 kg / h of lactide (50% of the nominal capacity). The level is now maintained as in the previous case, so that the average residence time increases to 3.0 h. To compensate, the product temperature is lowered by means of the heat carrier. All other parameters are kept constant. After some corrections of the temperature and after adjustment of the stationary state one finds a conversion in product of 143% C of 52%. The dynamic viscosity of the melt, measured with the process viscometer, is 18 Pa · s

Nach erneuter Senkung des Zulaufs an Lactid auf 16 kg/h (30% der Nennkapazität) wird das Niveau weiter konstant gehalten, so dass die Verweilzeit auf 5,0 h steigt. Neben einer Senkung der Produkttemperatur auf 137°C wird jetzt die Katalysatorkonzentration auf 22 ppm zurückgenommen. Nach Einstellung des stationären Zustands beträgt der Umsatz 51%. Die dynamische Viskosität der Schmelze, gemessen mit dem Prozessviskosimeter, beträgt 16 Pa·sAfter again lowering the feed of lactide to 16 kg / h (30% of the rated capacity), the level is kept constant, so that the residence time increases to 5.0 h. In addition to lowering the product temperature to 137 ° C, the catalyst concentration is now reduced to 22 ppm. After setting the steady state, the conversion is 51%. The dynamic viscosity of the melt, measured with the process viscometer, is 16 Pa · s

Beispiel 2: Verfahren der ROP im Produktionsmaßstab mit Variation der ReaktorkapazitätExample 2: Process of the ROP on a production scale with variation of the reactor capacity

Ein kontinuierlich betriebener Rührkessel mit einem Fassungsvermögen von 18 t Lactid hat einen Innendurchmesser von 2,30 m. Er ist nach 1 mit internem Wärmetauscher, Schraubenrührer im Leitrohr und einem SEBA®-Rührer oberhalb des Leitrohres ausgerüstet. Die zum Wärmeaustausch notwendige Fläche von 174 m2 wird mit einem Bündel aus Rohrschlangen bereitgestellt, das um das Leitrohr des Rührers herum angeordnet ist. Das Verhältnis der Heiz- bzw. Kühlfläche zum Reaktorvolumen beträgt 11 m2/m3 wie im Pilotmaßstab. Bedingt durch die Forderung, dass Leitrohr-Oberkante und Rohrbündel stets unter dem Flüssigkeitsniveau zu halten sind, kann die Kapazität bei einer Verweilzeit von 2,0 h nicht unter 50% gefahren werden. Die Temperatur des flüssigen Wärmeträgers wird in außerhalb des Kessels liegenden Vorrichtungen zum Heizen und Kühlen eingestellt und anschließend durch den im Kessel angeordneten Wärmetauscher gepumpt. Der Doppelmantel des Kessels wird mit demselben Wärmeträger auf derselben Temperatur wie der Wärmetauscher gehalten.A continuously operated stirred tank with a capacity of 18 t of lactide has an internal diameter of 2.30 m. He is after 1 equipped with internal heat exchanger, screw stirrer in the guide tube and a SEBA ® stirrer above the guide tube. The 174 m 2 area required for heat exchange is provided with a bundle of coiled tubing placed around the stirrer's draft tube. The ratio of the heating or cooling surface to the reactor volume is 11 m 2 / m 3 as in the pilot scale. Due to the requirement that the top edge of the duct and the tube bundle should always be kept below the liquid level, the capacity can not be reduced below 50% with a residence time of 2.0 h. The temperature of the liquid heat carrier is adjusted in heating and cooling devices located outside the boiler and then pumped through the heat exchanger arranged in the boiler. The double jacket of the boiler is kept at the same temperature as the heat exchanger with the same heat transfer medium.

Dem Kessel werden 9000 kg/h Lactid als Nennkapazität mit Hilfe von genau dosierenden Zahnradpumpen zugeführt. Das Lactid hat einen Gehalt an Carboxylgruppen von 5 mmol/kg. Die Zulauftemperatur des Lactids wird mit einem dem Kessel vorgeschalteten Wärmetauscher auf 130°C geregelt. Eine optimierte regeltechnische Schaltung hält die Produkttemperatur auf 150°C konstant, durch regelnde Eingriffe bei der Temperatur sowohl des Zulaufs als auch des Wärmeträgers für den eingebauten Wärmetauscher.The boiler is supplied with 9000 kg / h lactide as rated capacity by means of precisely metering gear pumps. The lactide has a content of carboxyl groups of 5 mmol / kg. The Inlet temperature of the lactide is controlled to 130 ° C with a heat exchanger upstream of the boiler. An optimized control circuit keeps the product temperature constant at 150 ° C, by regulating interventions in the temperature of both the inlet and the heat transfer medium for the built-in heat exchanger.

Als Katalysator wird dem Kessel Zinn(II)-ethylhexanoat und als Initiator Dodekanol mit Dosierpumpen kontinuierlich zugeführt, so dass die Katalysatorkonzentration 25 ppm Sn und die Initiatorkonzentration 10 mmol/kg im Produkt beträgt.The catalyst used is tin (II) ethylhexanoate in the boiler and dodecanol as initiator with metering pumps, so that the catalyst concentration is 25 ppm Sn and the initiator concentration is 10 mmol / kg in the product.

Eine Niveauregelung im Reaktor hält die Verweilzeit des Produkts auf 2,0 h konstant. Eine Zahnradpumpe besorgt den Austrag des Produkts aus dem Reaktor, der im Mittel 9000 kg/h beträgt. Der In Produkt gemessene Lactidumsatz beträgt im stationären Zustand des Reaktors im zeitlichen Mittel 53%. In der Produktablaufleitung ist ein Prozessviskosimeter Visco Scope VA 300 der Fa. Marimex angeordnet. Es zeigt eine mittlere dynamische Viskosität der Schmelze von 20 Pa·s an.A level control in the reactor keeps the residence time of the product constant for 2.0 hours. A gear pump ensures the output of the product from the reactor, which averages 9000 kg / h. The measured in product lactide conversion is in the stationary state of the reactor on average over time 53%. A process viscometer Visco Scope VA 300 from Marimex is located in the product drain line. It indicates an average dynamic viscosity of the melt of 20 Pa · s.

Bei der Reduktion der Lactidzufuhr auf 4500 kg/h (50% der Nennkapazität) wird das Niveau im Kessel mit Hilfe der Austragspumpe soweit abgesenkt, dass die Verweilzeit wie zuvor 2,0 h beträgt. Die Produkttemperatur wird dabei auf 150°C belassen. Zugleich mit dem Lactiddurchsatz werden Katalysator- und Initiatordosierung zurückgenommen, so dass deren Konzentration im Produkt gleich bleibt. Nachdem ein stationärer Zustand im Kessel beim neuen Niveau erreicht ist, wird der Lactidumsatz gemessen. Er beträgt im zeitlichen Mittel 54%. Die dynamische Viskosität der Schmelze, gemessen mit dem Prozessviskosimeter, beträgt 22 Pa·sWhen reducing the Lididzufuhr to 4500 kg / h (50% of the rated capacity), the level in the boiler with the aid of the discharge pump is lowered so far that the residence time is 2.0 h as before. The product temperature is left at 150 ° C. At the same time as the lactide throughput, the catalyst and initiator feed are withdrawn so that their concentration in the product remains the same. After a stationary state is reached in the boiler at the new level, the lactide conversion is measured. It amounts to on average 54%. The dynamic viscosity of the melt, measured with the process viscometer, is 22 Pa · s

Zur Senkung Reaktorkapazität auf 2250 kg/h (25% der Nennkapazität) wird das Niveau im Kessel beibehalten, so dass die Verweilzeit auf 4,0 h ansteigt. Die Temperatur wird auf 142°C zurückgenommen und gleichzeitig die Katalysatordosierung so weit gesenkt, dass die Konzentration im Produkt 20 ppm Sn beträgt. Die Initiatorkonzentration bleibt unverändert. Nachdem ein stationärer Zustand im Kessel bei den veränderten Bedingungen erreicht ist, wird der Lactidumsatz gemessen. Er beträgt im zeitlichen Mittel 52%. Die dynamische Viskosität der Schmelze, gemessen mit dem Prozessviskosimeter, beträgt 18 Pa·sTo reduce the reactor capacity to 2250 kg / h (25% of the rated capacity), the level in the boiler is maintained so that the residence time increases to 4.0 h. The temperature is reduced to 142 ° C and at the same time the catalyst dosage lowered so that the concentration in the product is 20 ppm Sn. The initiator concentration remains unchanged. After a stationary state is reached in the boiler under the changed conditions, the lactide conversion is measured. It is 52% on average. The dynamic viscosity of the melt, measured with the process viscometer, is 18 Pa · s

Beispiel 3: Rührkesselreaktoren für die ROP von LactidExample 3: stirred tank reactors for the ROP of lactide

1 zeigt die Ausführung eines kontinuierlich betriebenen Rührkessels mit einer Kapazität von 9000 kg/h und einem Fassungsvermögen von 18 t Produkt. Sein Innendurchmesser beträgt 2,3 m. Der konische Boden hat einen Öffnungswinkel von 90°. Der Behälterdeckel ist als Klöpperboden ausgeführt. Er trägt den Rührwerksantrieb mit Motor und Getriebe. Die Wellendurchführung ist mit einer Wärmesperre ausgerüstet, die mit flüssigem Wärmeträger betrieben wird und verhindert, dass bei instationären Betriebszuständen Produkt auf dem Rührer oder der Welle ausfriert. 1 shows the design of a continuously operated stirred tank with a capacity of 9000 kg / h and a capacity of 18 t product. Its inside diameter is 2.3 m. The conical bottom has an opening angle of 90 °. The container lid is designed as a dished bottom. He carries the agitator drive with motor and gearbox. The shaft feedthrough is equipped with a thermal barrier, which is operated with a liquid heat carrier and prevents the product from freezing on the stirrer or the shaft during transient operating conditions.

Der Reaktor ist von außen über einen Doppelmantel beheizt, der in 3 Zonen aufgeteilt ist. Der Deckel und die Behälterwand oberhalb des Maximalniveaus wird mit einer Temperatur von 120°C beheizt. Die mittlere Zone wird bei einem Niveau im Behälter zwischen Maximal- und Minimal-Niveau auf derselben Temperatur wie die Produkttemperatur gehalten. Wenn nur bei Minimalniveau gefahren wird, kann dieselbe Temperatur wie im Deckel eingestellt werden. Die unterste Zone wird stets auf der Produkttemperatur gehalten.The reactor is heated from the outside via a double jacket, which is divided into 3 zones. The lid and the container wall above the maximum level is heated at a temperature of 120 ° C. The middle zone is maintained at a level in the vessel between maximum and minimum levels at the same temperature as the product temperature. If driving only at minimum level, the same temperature as in the lid can be set. The lowest zone is always kept at the product temperature.

Der Wärmetauscher zur Regelung der Produkttemperatur besteht aus waagrecht angeordneten Rohrschlangen, in denen der flüssige Wärmeträger zirkuliert. Der Rührer im Leitrohr drückt die Schmelze nach unten in den konischen Behälterboden, wo sie umgelenkt wird und die Wärmetauscherrohre von unten anströmt. Die Rohrschlangen sind in Stromrichtung versetzt angeordnet („auf Lücke”), um eine gleichmäßige Durchströmung des Bündels mit der Schmelze im Reaktor zu ermöglichen. Das Rohrbündel schließt nach oben ab mit der Oberkante des Leitrohres. Diese waagrechte Linie markiert den niedrigsten möglichen Füllstand im Reaktor, der einerseits nötig ist, um den Zulauf der Schmelze in das Leitrohr zu ermöglichen und damit die Zirkulation durch den Wärmetauscher. Andererseits ist dieser Füllstand nötig, um die Heizflächen unter Bedeckung durch die Schmelze zu halten und Ablagerungen von Polymerschichten zu verhindern.The heat exchanger for regulating the product temperature consists of horizontally arranged coils in which the liquid heat transfer medium circulates. The stirrer in the guide tube pushes the melt down into the conical container bottom, where it is deflected and the heat exchanger tubes flows from below. The coils are arranged offset in the flow direction ("gap") to allow a uniform flow through the bundle with the melt in the reactor. The tube bundle closes upwards with the upper edge of the guide tube. This horizontal line marks the lowest possible level in the reactor, which is necessary on the one hand to allow the melt to enter the guide tube and thus the circulation through the heat exchanger. On the other hand, this level is needed to keep the heating surfaces covered by the melt and to prevent deposits of polymer layers.

Als Wärmeträger wird Marlotherm FP verwendet, das zwischen –10°C und + 280°C flüssig vorliegt und ungiftig ist. Die benötigte Anzahl von Teilströmen wird außerhalb des Reaktors mit der gewünschten Temperatur und dem erforderlichen Druck und Mengenstrom bereitgestellt und dem Reaktor von außen zugeführt. Wärmezufuhr erfolgt mit Mitteldruckdampf, Wärmeabfuhr mit Luftkühlung. Der Wärmeträger wird im geschlossenen Kreislauf gefahren. Die Regelung der Produkttemperatur im Kessel bestimmt die Temperatur des Teilstroms zum Wärmetauscher im Reaktor.The heat transfer medium used is Marlotherm FP, which is liquid between -10 ° C and + 280 ° C and non-toxic. The required number of partial streams is provided outside the reactor with the desired temperature and the required pressure and flow rate and fed to the reactor from the outside. Heat is supplied with medium-pressure steam, heat dissipation with air cooling. The heat transfer medium is driven in a closed circuit. The regulation of the product temperature in the boiler determines the temperature of the partial flow to the heat exchanger in the reactor.

Ein Schneckenrührer ist in einem zentralen Leitrohr angeordnet. Das Verhältnis der Innendurchmesser von Leitrohr und Behälter ist 0,33. Der Durchmesser des Rührers im Verhältnis zum Leitrohrinnendurchmesser beträgt 0,98. Das Leitrohr ist als Doppelmantel beheizbar ausgeführt. Der Zwischenraum zwischen den konzentrischen Rohren, die das Leitrohr bilden, ist von dem flüssigen Wärmeträger durchströmt, der auch den Wärmetauscher speist. Die Temperatur des Wärmeträgers im Leitrohr ist dieselbe wie im Wärmetauscher.A worm stirrer is arranged in a central guide tube. The ratio of the inner diameter of the guide tube and container is 0.33. The diameter of the stirrer in relation to the inner tube diameter is 0.98. The guide tube is designed to be heatable as a double jacket. Of the Interspace between the concentric tubes, which form the guide tube, flows through the liquid heat carrier, which also feeds the heat exchanger. The temperature of the heat carrier in the guide tube is the same as in the heat exchanger.

Bei minimalem Füllstand sowie bei Füllständen, die nicht höher sind als der Behälterdurchmesser, gemessen ab Unterkante des Leitrohres, genügt der Rührer im Leitrohr, um eine axiale Zirkulation des gesamten Schmelzevolumens im Behälter durch den Wärmetauscher sicherzustellen.At minimum level and at levels not higher than the container diameter, measured from the lower edge of the guide tube, the stirrer in the guide tube is sufficient to ensure an axial circulation of the entire volume of melt in the container through the heat exchanger.

Um auch bei höherem Niveau ein gutes Mischergebnis zu erzielen, ist ein zweiter Rührer auf derselben Achse oberhalb des Leitrohres angeordnet. Er dient dazu, die axiale Zirkulationsströmung bis zum maximalen Niveau aufrecht zu erhalten und so die Vermischung auch beim Nenndurchsatz des Reaktors zu erwirken. Als Rührer dient hier ein sog. Segmentbandrührer (SEBA®-Rührer, Fa. Chema). Der Rührer hat 4 Arme, die zur Herstellung des axialen Strömungsbilds erforderlich sind. Sie tragen wandnahe Flächenelemente mit einem Wandabstand von 60 mm, die 30° gegen die Waagrechte geneigt sind, der Form nach vergleichbar mit Abschnitten einer unterbrochenen Wendel. Sie fördern die Schmelze im wandnahen Bereich nach oben und verlängern so die axiale Strömung, die aus dem Wärmetauscher nach oben dringt. Nahe der Rührerwelle tragen die Rührarme Flächenelemente mit der Form von Schrägblattrührern. Sie haben entgegengesetzte Neigung wie die in Wandnähe und üben eine Förderwirkung nach unten aus. Sie verhindern die Ausbildung einer in sich rotierenden, schlecht durchmischten Schmelzezone um die Rührerwelle herum und unterstützen die Schmelzezufuhr zum Schneckenrührer im Leitrohr.In order to achieve a good mixing result even at a higher level, a second stirrer is arranged on the same axis above the guide tube. It serves to maintain the axial circulation flow up to the maximum level and thus to effect mixing even at the nominal flow rate of the reactor. As a so-called agitator. Segmentbandrührer (SEBA ® stirrer, from Chema.) Is used here. The stirrer has 4 arms required to make the axial flow pattern. They carry wall-like surface elements with a wall distance of 60 mm, which are inclined 30 ° to the horizontal, in shape comparable to sections of a broken coil. They promote the melt in the near-wall area upwards and thus extend the axial flow, which flows from the heat exchanger upwards. Near the agitator shaft, the stirring arms carry surface elements in the form of slanted blade stirrers. They have opposite inclination as those near the wall and exert a downward conveying effect. They prevent the formation of a self-rotating, poorly mixed melt zone around the agitator shaft and support the melt supply to the screw agitator in the guide tube.

Beide Rührertypen sind an derselben Welle befestigt und können im Drehzahlbereich zwischen 15 und 25/min betrieben werden. Die Antriebsleistung beträgt bei 22/min 59 kW, das Getriebedrehmoment 6500 Nm. Bei Nenndurchsatz und einer Drehzahl von 22/min beträgt die Umwälzrate im Reaktor das 46-fache des Zulaufstroms, das bedeutet eine Mischzeit von 2,6 Minuten.Both stirrer types are mounted on the same shaft and can be operated in the speed range between 15 and 25 / min. The drive power is 59 kW at 22 rpm and the transmission torque 6500 Nm. At nominal flow rate and a speed of 22 rpm, the circulation rate in the reactor is 46 times the feed flow, ie a mixing time of 2.6 minutes.

2 zeigt einen Rührkessel gleicher Größe und gleichartigem Wärmetauscher wie 1, jedoch mit anderen Rührern. Im Leitrohr arbeitet ein Kaplan-Rührer mit 5 Flügeln mit einem Wandabstand von 20 mm. Er fördert die Schmelze nach unten und anschließend, nach Umlenkung der Strömung im Behälterboden, nach oben durch den Wärmetauscher. Das Verhältnis der Innendurchmesser von Leitrohr und Behälter ist 0,39. 2 shows a stirred tank of the same size and similar heat exchanger as 1 , but with different stirrers. In the guide tube works a Kaplan stirrer with 5 wings with a wall distance of 20 mm. It conveys the melt downwards and then, after deflection of the flow in the container bottom, upwards through the heat exchanger. The ratio of the inner diameter of the guide tube and container is 0.39.

Oberhalb des Leitrohres und des Wärmetauschers ist ein wandgängiger Rührer angeordnet. Dabei handelt es sich um einen Bandrührer (Paravisc, Fa. Ekato) mit 2 Flügeln, die gegen die Drehebene derart geneigt sind, dass sie in Wandnähe eine Förderwirkung nach oben ausüben. Das Verhältnis des Rührerdurchmessers zum Innendurchmesser des Kessels beträgt 0,95. Nahe der Welle sind um 45° gegen die Drehebene geneigte Flächenelemente nach Art eines Schrägblattrührers an der Welle angebracht, um eine Förderwirkung nach unten zu erzielen. Diese Rührerkombination erzeugt ein ähnliches axiales Strömungsbild wie der Rührer nach 1 und ebenso eine axiale Mischwirkung. Der Propellerrührer und der Ankerrührer benötigen unterschiedliche Drehzahlen. Dies macht einen Koaxialantrieb notwendig mit einer Drehzahl zwischen 100 und 200/min des Propellerrührers und 5–20/min des Ankerrührers. Der Koaxialantrieb erlaubt eine gute Abstimmung der Förderwirkung beider Rührer und damit die Optimierung des axialen Strömungsbildes zur Vermeidung von radialen Strömungen und Rezirkulationszonen. Die Umwälzrate beträgt bei einer Drehzahl des Kaplanrührers von 150/min und des Ankerrührers von 16/min das 30-fache des Nenndurchsatzes, die Mischzeit beträgt 4 min.Above the guide tube and the heat exchanger, a wandgängiger stirrer is arranged. It is a band stirrer (Paravisc, Ekato) with 2 wings, which are inclined against the plane of rotation so that they exert a conveying effect upwards near the wall. The ratio of the stirrer diameter to the inner diameter of the kettle is 0.95. Near the shaft are inclined at 45 ° to the plane of rotation inclined surface elements in the manner of a Schrägblattrührers on the shaft to achieve a downward conveying effect. This stirrer combination produces a similar axial flow pattern as the stirrer 1 and also an axial mixing action. The propeller stirrer and the anchor stirrer require different speeds. This makes a coaxial drive necessary with a speed between 100 and 200 / min of the propeller stirrer and 5-20 / min of the anchor agitator. The coaxial drive allows a good coordination of the conveying action of both stirrers and thus the optimization of the axial flow pattern to avoid radial flow and recirculation zones. The circulation rate is at a speed of the Kaplanrührers of 150 / min and the anchor agitator of 16 / min 30 times the nominal throughput, the mixing time is 4 min.

3 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Rührkessels gleicher Größe wie der aus 1. Der Wärmetauscher besteht in einem Bündel aus senkrecht stehenden Rohren, die innen vom Produkt durchströmt und außen vom Wärmeträger umströmt sind. Die Rohre sind unten und oben in ringförmige Rohrböden eingeschweißt, die zugleich den vom Wärmeträger durchströmten Mantelraum vom Produktraum trennen und das zentrale Leitrohr tragen. Wie in 1 ist hier der Wärmetauscher um das Leitrohr herum angeordnet und seine Höhe entspricht der des Leitrohres. 3 shows a further variant of a stirred tank of the same size as the invention 1 , The heat exchanger consists of a bundle of vertical tubes, which are flowed through by the product and flow around the outside of the heat transfer medium. The tubes are welded at the bottom and top in annular tube sheets, which at the same time separate the jacket space through which the heat transfer medium flows from the product space and support the central guide tube. As in 1 Here, the heat exchanger is arranged around the guide tube around and its height corresponds to that of the guide tube.

Im Leitrohr arbeitet ein Propellerrührer (Viscopropeller, Fa. Stelzer) mit einem Anstellwinkel von 45° in engem Wandabstand. Das Verhältnis des Leitrohrdurchmessers zum Innendurchmesser des Kessels beträgt 0,46. Der Durchmesser des Rührers im Verhältnis zum Leitrohrinnendurchmesser beträgt 0,98. Der Rührer fördert die Schmelze nach unten und anschließend, nach Umlenkung im Behälterboden, nach oben durch die Wärmetauscherrohre. Die Rührerdrehzahl beträgt 130/min. Oberhalb des Leitrohres und des Wärmetauschers sind zwei weitere Propellerrührer gleicher Bauart angeordnet mit gleichem Durchmesser und Förderwirkung nach unten. Es ist kein wandgängiger Rührer vorhanden. Die axiale Vermischung ist weniger gut als die der Rührkessel nach 1 und 2. Die Mischzeit beträgt 15 min.In the guide tube works a propeller stirrer (Viscopropeller, Fa. Stelzer) with an angle of 45 ° at close wall distance. The ratio of the draft tube diameter to the inner diameter of the kettle is 0.46. The diameter of the stirrer in relation to the inner tube diameter is 0.98. The stirrer conveys the melt downwards and then, after deflection in the container bottom, upwards through the heat exchanger tubes. The stirrer speed is 130 / min. Above the guide tube and the heat exchanger two further propeller stirrers of the same design are arranged with the same diameter and conveying action downwards. There is no wandgängiger stirrer available. The axial mixing is less good than that of the stirred tank after 1 and 2 , The mixing time is 15 min.

Die Mischwirkung ist verbessert, wenn nach 4 ein zweiter Rührer mit Leitrohr oberhalb des ersten angeordnet ist. Die Mischzeit beträgt 12 min.The mixing effect is improved when after 4 a second stirrer with guide tube is arranged above the first. The mixing time is 12 min.

5 zeigt eine Variante mit 3 auf derselben Welle übereinander angeordneten Propellerrührern, die in einem gemeinsamen Leitrohr arbeiten. Das Leitrohr ist auf der Höhe des untersten Rührers und des Wärmetauschers aus Vollblech ausgeführt, wie in den vorher genannten Ausführungen. Oberhalb des Wärmetauschers besteht das Leitrohr aus Lochblech. Diese Ausführung unterdrückt weitgehend radiale Strömungen, die in den beiden vorgenannten Varianten auftreten und die Mischwirkung beeinträchtigen. Sie sorgt für aufwärts gerichtete Strömung außerhalb des Leitrohres und abwärts gerichtete Strömung im Leitrohr und trennt beide Strömungen voneinander. Gleichzeitig erlaubt diese Ausführung den Zufluss von außen nach innen ins Leitrohr bei jedem Niveau im Kessel oberhalb des Wärmetauschers. Die Mischzeit beträgt 6 min. 5 shows a variant with 3 on the same shaft stacked propeller stirrers, which work in a common guide tube. The guide tube is made at the height of the bottom stirrer and the heat exchanger of solid sheet, as in the aforementioned embodiments. Above the heat exchanger, the guide tube consists of perforated plate. This design suppresses largely radial flows that occur in the two aforementioned variants and affect the mixing effect. It provides upward flow outside the draft tube and downward flow in the draft tube and separates the two streams from each other. At the same time, this design allows the inflow from the outside to the inside of the draft tube at every level in the boiler above the heat exchanger. The mixing time is 6 min.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 5484882 [0003] US 5484882 [0003]
  • WO 2010/012770 A1 [0004] WO 2010/012770 A1 [0004]
  • EP 2188047 [0005, 0015] EP 2188047 [0005, 0015]

Claims (19)

Reaktor (1), umfassend eine Reaktorwandung (2), die einen sich axial erstreckenden zylinderförmigen oder im wesentlichen zylinderförmigen, eine axiale Dimensionierung (h) und einen senkrecht zur axialen Dimensionierung gemessenen Durchmesser (d) aufweisenden Reaktorinnenraum (3) umschließt, wobei der Reaktorinnenraum (3) mindestens einen Einlass für Edukte sowie an einem Reaktorboden einen Auslass (4) aufweist, eine mindestens ein axial förderndes Rührelement (5) aufweisende, sich axial erstreckende Rührwelle (6), die an einem oberen Ende des Reaktors (1) durch die Reaktorwandung (2) in den Reaktorinnenraum (3) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Reaktorinnenraum (3) ein sich axial erstreckendes zylinderförmiges oder im wesentlichen zylinderförmiges, eine axiale Dimensionierung (h') und einen senkrecht zur axialen Dimensionierung gemessenen Außendurchmesser (d') aufweisendes, einen Leitrohrinnenraum (8) definierendes Leitrohr (7) angeordnet ist, so dass zwischen der Reaktorwandung (2) und dem Leitrohr (7) ein Raum (9) ausgebildet ist, wobei das Leitrohr (7) vom Reaktorboden und vom oberen Ende des Reaktorinnenraums (3) beabstandet ist, wobei für das Verhältnis der axialen Dimensionierung (h') des Leitrohrs (7) zur axialen Dimensionierung (h) des Reaktorinnenraums (3) gilt: (h'/h) < 0,9, für das Verhältnis des Außendurchmessers (d') des Leitrohrs (7) zum Durchmesser (h) des Reaktorinnenraums (3) gilt: (d'/d) ≤ 0,9, wobei die Rührwelle (6) mit mindestens einem Rührelement (5) bis in den Leitrohrinnenraum (8) erstreckt ist, und innerhalb des Raums (9) ein von einer Reaktionsmischung durchströmbarer Wärmetauscher (10) angeordnet ist.Reactor ( 1 ), comprising a reactor wall ( 2 ), which have an axially extending cylindrical or substantially cylindrical, an axial dimensioning (h) and a measured perpendicular to the axial dimensioning diameter (d) reactor interior ( 3 ), wherein the reactor interior ( 3 ) at least one inlet for starting materials and at a reactor bottom an outlet ( 4 ), an at least one axially conveying stirring element ( 5 ), axially extending stirrer shaft ( 6 ) located at an upper end of the reactor ( 1 ) through the reactor wall ( 2 ) into the reactor interior ( 3 ), characterized in that in the reactor interior ( 3 ) an axially extending cylindrical or substantially cylindrical, an axial dimensioning (h ') and an outer diameter (d') measured perpendicular to the axial dimensioning, a Leitrohrinnenraum ( 8th ) defining guide tube ( 7 ) is arranged so that between the reactor wall ( 2 ) and the guide tube ( 7 ) a room ( 9 ) is formed, wherein the guide tube ( 7 ) from the reactor bottom and from the upper end of the reactor interior ( 3 ), wherein for the ratio of the axial dimensioning (h ') of the guide tube ( 7 ) for the axial dimensioning (h) of the interior of the reactor ( 3 ) (h '/ h) <0.9, for the ratio of the outer diameter (d') of the guide tube ( 7 ) to the diameter (h) of the reactor interior ( 3 ): (d '/ d) ≤ 0.9, wherein the stirrer shaft ( 6 ) with at least one stirring element ( 5 ) into the inner tube space ( 8th ) and within the room ( 9 ) a heat exchanger through which a reaction mixture can pass ( 10 ) is arranged. Reaktor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitrohr (7) mit seinem unteren Ende von der Reaktorwandung (2) so beabstandet ist, dass bei Betrieb der mindestens ein axial förderndes Rührelement (5) aufweisenden Rührwelle (6) der Druckverlust der Reaktionsmischung, gemessen als Differenz des Drucks der Reaktionsmischung am Austritt aus dem Leitrohr (7) und am Eintritt in den Raum (9) maximal 10% des Druckverlustes der Reaktionsmischung bei Durchströmen des Wärmetauschers (10), gemessen als Differenz des Drucks der Reaktionsmischung bei Eintritt in und Austritt aus dem Wärmetauscher (10) beträgt und/oder der in Projektion auf den Reaktorboden gemessene Abstand (a), bezogen auf die axiale Dimensionierung des Reaktorinnenraums (h) von 0,001 ≤ a/h ≤ 0,25, bevorzugt von 0,01 ≤ a/h ≤ 0,2, besonders bevorzugt 0,05 ≤ a/h ≤ 0,15 beträgt.Reactor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the guide tube ( 7 ) with its lower end from the reactor wall ( 2 ) is spaced so that, during operation, the at least one axially conveying stirring element ( 5 ) stirrer shaft ( 6 ) the pressure loss of the reaction mixture, measured as the difference in the pressure of the reaction mixture at the exit from the guide tube ( 7 ) and at the entrance to the room ( 9 ) a maximum of 10% of the pressure loss of the reaction mixture when flowing through the heat exchanger ( 10 ), measured as the difference of the pressure of the reaction mixture when entering and leaving the heat exchanger ( 10 ) and / or the distance (a) measured in projection onto the reactor bottom, based on the axial dimensioning of the reactor interior (h), of 0.001 ≦ a / h ≦ 0.25, preferably of 0.01 ≦ a / h ≦ 0, 2, more preferably 0.05 ≤ a / h ≤ 0.15. Reaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verhältnis der axialen Dimensionierung (h') des Leitrohrs (7) zur axialen Dimensionierung (h) des Reaktorinnenraums (3) gilt: 0,05 ≤ (h'/h) ≤ 0,5, bevorzugt 0,075 ≤ (h'/h) ≤ 0,4, besonders bevorzugt 0,1 ≤ (h'/h) ≤ 0,25, und/oder für das Verhältnis des Außendurchmessers (d') des Leitrohrs (7) zum Durchmesser (d) des Reaktorinnenraums (3) gilt: 0,2 ≤ (d'/d) ≤ 0,6, bevorzugt 0,3 ≤ (d'/d) ≤ 0,5.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that for the ratio of the axial dimensioning (h ') of the guide tube ( 7 ) for the axial dimensioning (h) of the interior of the reactor ( 3 ): 0.05 ≤ (h '/ h) ≤ 0.5, preferably 0.075 ≤ (h' / h) ≤ 0.4, more preferably 0.1 ≤ (h '/ h) ≤ 0.25, and / or for the ratio of the outer diameter (d ') of the guide tube ( 7 ) to the diameter (d) of the reactor interior ( 3 ): 0.2 ≤ (d '/ d) ≤ 0.6, preferably 0.3 ≤ (d' / d) ≤ 0.5. Reaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitrohrinnenraum (8) einen senkrecht zur axialen Dimensionierung gemessenen Innendurchmesser (x) und mindestens eines der mindestens einen Rührelemente (5) einen senkrecht zur axialen Dimensionierung gemessenen Rotationsdurchmesser (y) aufweist, wobei für das Verhältnis y/x gilt: 0,9 ≤ (y/x) ≤ 0,99, bevorzugt 0,95 ≤ (y/x) ≤ 0,98.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the guide tube interior ( 8th ) an inner diameter (x) measured perpendicular to the axial dimensioning and at least one of the at least one stirring elements ( 5 ) has a rotational diameter (y) measured perpendicular to the axial dimensioning, wherein for the ratio y / x: 0.9 ≦ (y / x) ≦ 0.99, preferably 0.95 ≦ (y / x) ≦ 0.98 , Reaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktorboden konisch ausgebildet und der Auslass (4) an der Spitze des Konus angeordnet ist, wobei der Öffnungswinkel des Konus bevorzugt > 50°, weiter bevorzugt von 55° bis 120°, besonders bevorzugt von 60° bis 100° beträgt.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the reactor bottom is conical and the outlet ( 4 ) is arranged at the tip of the cone, wherein the opening angle of the cone is preferably> 50 °, more preferably from 55 ° to 120 °, particularly preferably from 60 ° to 100 °. Reaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührwelle (6) in axialer Richtung in einem Bereich zwischen einer Oberkante des Leitrohrs (7) und dem oberen Ende des Reaktorinnenraums (3), mindestens ein weiteres axial förderndes Rührelement (5') aufweist, das bevorzugt zweigeteilt ausgestaltet ist, so dass bei Betrieb der Rührwelle (6) mit dem mindestens einen weiteren axial fördernden Rührelement (5') in einem Bereich, der in Projektion in axialer Richtung dem Leitrohrinnenraum (8) entspricht, eine in axialer Richtung entgegengesetzte Strömung erzeugt wird, als in einem Bereich, der in Projektion in axialer Richtung dem Raum (9) entspricht, oder bevorzugt ausschließlich in einem Bereich, der in Projektion in axialer Richtung dem Leitrohrinnenraum (8) entspricht, ausgebildet ist, oder bevorzugt ausschließlich in einem Bereich, der in Projektion in axialer Richtung dem Raum (9) entspricht, ausgebildet ist.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the stirring shaft ( 6 ) in the axial direction in a region between an upper edge of the guide tube ( 7 ) and the upper end of the reactor interior ( 3 ), at least one further axially conveying stirring element ( 5 ' ), which is preferably designed in two parts, so that during operation of the stirring shaft ( 6 ) with the at least one further axially conveying stirring element ( 5 ' ) in a region projecting in the axial direction of the guide tube interior ( 8th ), an axially opposite flow is generated, as in a region projecting in the axial direction of the space ( 9 ), or preferably only in a region which is projected in the axial direction of the guide tube interior ( 8th ), is formed, or preferably exclusively in a region which is projected in the axial direction of the space ( 9 ), is formed. Reaktor (1) nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine weitere axial fördernde Rührelement (5') eine sich senkrecht zur axialen Richtung erstreckende Dimensionierung (z) aufweist, wobei für das Verhältnis der Dimensionierung (z) zum Durchmesser (d) des Reaktorinnenraums (3) gilt: 0,7 ≤ (z/d) ≤ 0,99, bevorzugt 0,8 ≤ (z/d) ≤ 0,98, besonders bevorzugt 0,9 ≤ (z/d) ≤ 0,98.Reactor ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the at least one further axially conveying stirring element ( 5 ' ) has a dimensioning (z) extending perpendicular to the axial direction, wherein for the ratio of the dimensions (z) to the diameter (d) of the interior of the reactor ( 3 ): 0.7 ≤ (z / d) ≤ 0.99, preferably 0.8 ≤ (z / d) ≤ 0.98, more preferably 0.9 ≤ (z / d) ≤ 0.98. Reaktor (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührwelle (6) koaxial ausgebildet ist, so dass das mindestens eine Rührelement (5) und das mindestens eine weitere Rührelement (5') unabhängig voneinander betätigt werden können.Reactor ( 1 ) according to one of the two preceding claims, characterized in that the stirring shaft ( 6 ) is coaxial, so that the at least one stirring element ( 5 ) and the at least one further stirring element ( 5 ' ) can be operated independently. Reaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührelement (5) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kaplanrührern, Schrägblattrührer, Schraubenrühren, Propellerrührern, Kreuzblattrührern und/oder das mindestens eine weitere Rührelement (5', 5'') ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Schrägblattrührern, Kreuzblattrührern, Wendelrührern mit durchgehender oder durchbrochener Wendel, Bandrührern und Ankerrührern mit gegen die Drehebene geneigten Armen.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the stirring element ( 5 ) is selected from the group consisting of Kaplanrührern, slanted blade, screw stirring, propeller stirrers, Kreuzblattrührern and / or the at least one further stirring element ( 5 ' . 5 '' ) is selected from the group consisting of Schrägblattrührern, Kreuzblattrührern, helical stirrers with continuous or openwork helix, Bandrührern and anchor stirrers with inclined to the plane of rotation arms. Reaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich zwischen einer Oberkante des Leitrohres (7) und dem oberen Ende des Reaktorinnenraums (3) mindestens ein weiteres Leitrohr (7') vorhanden ist und/oder das Leitrohr einen sich in axialer Richtung in Richtung des oberen Endes des Reaktorinnenraums (3) erstreckenden Überstand (7'') aufweist, der Perforationen aufweist und/oder als Lochblech ausgestaltet ist.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in a region between an upper edge of the guide tube ( 7 ) and the upper end of the reactor interior ( 3 ) at least one further guide tube ( 7 ' ) is present and / or the guide tube in an axial direction in the direction of the upper end of the reactor interior ( 3 ) extending supernatant ( 7 '' ), which has perforations and / or is designed as a perforated plate. Reaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitrohr (7) im Reaktorinnenraum (3) in axialer Richtung so positioniert wird, dass eine Mindestfüllmenge eines Reaktionsgemisches, die zu einer Mindestfüllhöhe des Reaktionsgemisches führt, bei der die Oberkante des Leitrohrs (7) in das Reaktionsgemisch eintaucht, bei weniger als 50% der Füllmenge bei der Nennkapazität des Reaktors mit einer mittleren Verweilzeit von 2 Stunden liegt.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the guide tube ( 7 ) in the reactor interior ( 3 ) is positioned in the axial direction so that a minimum filling quantity of a reaction mixture which leads to a minimum filling level of the reaction mixture at which the upper edge of the guide tube ( 7 ) is immersed in the reaction mixture is less than 50% of the capacity at the nominal capacity of the reactor with an average residence time of 2 hours. Reaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktorwandung (2) temperierbar ist, bevorzugt in mehrere in axialer Richtung angeordnete separat temperierbare Zonen unterteilt ist, besonders bevorzugt drei separat temperierbare Zonen (I, II, III) aufweist, wobei eine erste temperierbare Zone (I) in axialer Richtung vom Reaktorboden bis zu einem oberen Ende des Leitrohrs (7) ausgebildet ist, eine zweite temperierbare Zone (II) in axialer Richtung oberhalb eines oberen Endes des Leitrohrs (7) ausgebildet ist und eine dritte temperierbare Zone (III) oberhalb der zweiten Zone (II) ausgebildet ist und ein oberes Ende der Reaktorwandung (2) (Reaktordeckel) umfasst.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the reactor wall ( 2 ) is temperature-controlled, preferably divided into a plurality of separately temperature-controlled zones arranged in the axial direction, particularly preferably three separately temperature-controllable zones ( I . II . III ), wherein a first temperature-controlled zone ( I ) in the axial direction from the reactor bottom to an upper end of the guide tube ( 7 ) is formed, a second temperature-controlled zone ( II ) in the axial direction above an upper end of the guide tube ( 7 ) is formed and a third temperature-controlled zone ( III ) above the second zone ( II ) is formed and an upper end of the reactor wall ( 2 ) (Reactor lid). Reaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (10) ein Rohrwärmetauscher ist und insbesondere ein Bündel aus lotrecht zur axialen Richtung verlaufenden Rohrschlangen durch die ein bei Umgebungs- und/oder Betriebsbedingungen flüssiger Wärmeträger fließt, umfasst, wobei die Reaktionsmischung die Rohre oder Rohrschlangen umspült, oder einen abgeschlossenen Rohrkörper umfasst, der in axialer Richtung verlaufende durch den Rohrkörper geführte Rohre aufweist, wobei das Produkt durch die Rohre fließt, die im abgeschlossenen Rohrkörper von einem bei Umgebungs- und/oder Betriebsbedingungen flüssigen Wärmeträger umspült werden, oder in axialer Richtung verlaufende Rohre oder Rohrschlangen umfasst, durch die ein bei Umgebungs- und/oder Betriebsbedingungen flüssiger Wärmeträger fließt, wobei die Reaktionsmischung die Rohre oder Rohrschlangen umspült.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger ( 10 ) is a tube heat exchanger, and in particular a bundle of perpendicular to the axial direction extending tube coils through which flows under ambient and / or operating conditions liquid heat carrier comprises, wherein the reaction mixture flows around the tubes or coils, or includes a closed tubular body, in the axial direction having running through the tubular body tubes, the product flows through the tubes, which are surrounded in the closed tubular body by a liquid under ambient and / or operating conditions heat transfer medium, or extending in the axial direction of tubes or coils, through which in ambient and / or operating conditions of liquid heat carrier flows, wherein the reaction mixture flows around the tubes or coils. Verfahren zur Polymerisation von Lactid, insbesondere mit einem Reaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem durch Regelung der Umsatzrate des eingesetzten Lactids, insbesondere durch Regelung der Reaktionstemperatur der Reaktionsmischung, die Viskosität der Reaktionsmischung auf 1 bis 100 Pa·s, bevorzugt 5 bis 50 Pa·s eingestellt und konstant gehalten wird.Process for the polymerization of lactide, in particular with a reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the viscosity of the reaction mixture is adjusted to 1 to 100 Pa · s, preferably 5 to 50 Pa · s, and kept constant by controlling the conversion rate of the lactide used, in particular by controlling the reaction temperature of the reaction mixture. Verfahren nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils unabhängig voneinander oder in Kombination miteinander a) die Temperatur der Reaktionsmischung zwischen 120 und 200°C, bevorzugt zwischen 130 und 170°C eingestellt wird, b) die Katalysatorkonzentration in der Reaktionsmischung zwischen 5 und 100 ppm, bevorzugt zwischen 15 und 60 ppm eingestellt wird, wobei der Katalysator bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus organischen Verbindungen des Zinns, Zinks, Titans und Zirkons, c) die Initiatorkonzentration in der Reaktionsmischung zwischen 0 und 30 mmol/kg eingestellt wird, wobei der Initiator bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus ein-, zwei, drei- und höherwertigen Alkoholen und/oder d) der Inhibitor ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäuren, bevorzugt Milchsäure, besonders bevorzugt wässrige Milchsäure mit einer Konzentration von 80 bis 100% und die Inhibitorkonzentration in der Reaktionsmischung so eingestellt wird, dass das bei der Polymerisation entstehende Reaktionsgemisch eine Carboxylgruppenkonzentration zwischen 5 und 15 mmol/kg, bevorzugt zwischen 5 und 10 mmol/kg aufweist.Process according to the preceding claim, characterized in that in each case independently of one another or in combination with one another a) the temperature of the reaction mixture is adjusted between 120 and 200 ° C, preferably between 130 and 170 ° C, b) the catalyst concentration in the reaction mixture is between 5 and 100 ppm, preferably between 15 and 60 ppm, wherein the catalyst is preferably selected from the group consisting of organic compounds of tin, zinc, titanium and zirconium, c) the initiator concentration in the reaction mixture is set between 0 and 30 mmol / kg, wherein the initiator is preferably selected from the group consisting of mono-, di-, tri- and higher-valent alcohols and / or d) the inhibitor is selected from the group consisting of carboxylic acids, preferably lactic acid, more preferably aqueous lactic acid having a concentration of 80 to 100% and the inhibitor concentration in the reaction mixture so adjusted It can be seen that the reaction mixture formed during the polymerization has a carboxyl group concentration between 5 and 15 mmol / kg, preferably between 5 and 10 mmol / kg. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Reaktionsmischung über Menge und/oder Temperatur des zugeführten Lactids und/oder mittels des Wärmetauschers (10) und/oder über Menge und/oder Temperatur des dem Wärmetauscher (10) zugeführten Wärmeträgers geregelt wird.Method according to one of the two preceding claims, characterized in that the temperature of the reaction mixture over quantity and / or temperature of the supplied lactide and / or by means of the heat exchanger ( 10 ) and / or the amount and / or temperature of the heat exchanger ( 10 ) supplied heat carrier is controlled. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des mindestens einen Rührelements (5) im Leitrohr ein Staudruck von mindestens 100 mbar aufgebaut wird.Method according to one of claims 14 to 16, characterized in that by means of the at least one stirring element ( 5 ) in the draft tube a back pressure of at least 100 mbar is built up. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (10) und/oder das Leitrohr (7) vollständig vom Reaktionsgemisch bedeckt ist.Method according to one of claims 14 to 17, characterized in that the heat exchanger ( 10 ) and / or the guide tube ( 7 ) is completely covered by the reaction mixture. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor bis zu einer Kapazität, die 10% bis 100%, bevorzugt 15 bis 100%, besonders bevorzugt 20 bis 100% der Nennkapazität des Reaktors (1) entspricht, betrieben werden kann oder betrieben wird.Method according to one of claims 14 to 18, characterized in that the reactor is up to a capacity of 10% to 100%, preferably 15 to 100%, particularly preferably 20 to 100% of the nominal capacity of the reactor ( 1 ), can be operated or operated.
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