DE1023013B - Verfahren zum Abfuehren von Reaktionswaerme - Google Patents
Verfahren zum Abfuehren von ReaktionswaermeInfo
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Description
DEUTSCHES
1 -
Für die Abführung der Reaktionswärme bei schnell und unter starker Wärmetönung verlaufenden Reaktionen,
z. B. bei kontinuierlichen Polymerisatiomsprozessen,
sind schon verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Bei der Polymerisation flüssiger
.Monomerer werden z. B. sogenannte Siedemittel verwendet, das sind, flüssige Verdünnungs- oder Lösungsmittel,
die unter den Druck- und Temperaturbedin-'.cungra
der Polymerisation durch Verdampfen die Reaktionswärme abführen und anschließend nach
Kondensation an einer Kühlfläche dem Reaktionsgemisch wieder zugeführt werden.
Bei einem anderen Verfahren wird die PoIyinerisationswärme
gemäß dem Kompressionskält.?- inaschinenprinzip unter gleichzeitiger Verwendung
von Reaktionsteilnehmern, z. B. zu polymerisierendem Äthylen, als Wärmeträger, aus der Reaktionszone
herausgeführt.
Es wurde nun gefunden,, daß sich das Prinzip der "Innenkühlung«, dem auch obenerwähnte Verfahren
entsprechen, in einfacher Weise dadurch verwirklichen läßt, daß man die Lösung eines Gases in einem
Lösungsmittel, in dem es sich unter Wärmeentwicklung löst, nach Abkühlen in den Reaktionsraum einführt
und während des Ablaufes der Reaktion durch Entspannen das Gas entweichen läßt, wobei dieses die
Reaktionswärme abführt. Das als Wärmeträger dienende Gas kann insbesondere auch ein aktiver
Reaktionsteilnehmer sein, z, B. bei der Polymerisation eines gasförmigen Olefine das Olefin selbst. In
diesem Falle wird das Olefin in das Lösungsmittel eingeleitet und die Lösungswärme vor der Polymerisation
durch Kühlen abgeführt.
Besonders bei relativ hohen Reaktionsdrücken empfiehlt sich die Anwendung dieses Verfahrens. In
diesem Fall ist die Verwendung von besonderen Siedemitteln in Form von flüssigen Verdünnungsoder Lösungsmitteln ungeeignet, besonders wenn die
Reaktionstemperatur, z. B. mit Rücksicht auf katalytische Prozesse, nicht genügend hoch ist, um infolge
ausreichender Temperaturdifferenzen zwischen Reaktor und Kühler eine Wärmeabfuhr durch Leitung
zu ermöglichen. Wenngleich das beanspruchte Verfahren
auch allgemein angewendet werden kann, bietet es doch ganz besondere Vorteile bei schnell verlaufenden
Polymerisationsreaktionen. Es eignet sich vor allem zur Abführung der Polymerisationswärme von
unter Normalbedingungen gasförmigen Monomeren, /.. B. von Äthylen, Propylen, Isobutylen, Vinylchlorid
oder fluorierten Äthylenen. Insbesondere läßt sich bei der Xiederdruckpolymerisation des Äthylens mit Hilfe
dieses Verfahrens die Wärmeabfuhr völlig beherrschen, und man erzielt daher sehr hohe Raum-Zeit-Ausbeuten.
Verfahren zum Abführen
von Reaktionswärme
von Reaktionswärme
Anmelder:
Badische Anilin- & Soda-Fabrik
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein
Dr. Karl Wisseroth und Dr. Ernst-Günther Kastning,
Ludwigshafen/Rhein,
sind als Erfinder genannt worden
sind als Erfinder genannt worden
Eine Durchführungsform des Verfahrens bei PoIymerisatiomsreaktionen
sei an Hand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
In Abb. 1 wird einem druckbeständigen Vorratsbehälter
VB über eine Förderpumpe F1 laufend
Lösungsmittel, gegebenenfalls unter Zusatz von gelöstem oder di-spergiertem Katalysator, zugeführt,
während gleichzeitig über einen Gaskompressor K, nach Abführen der adiabatischen Kompressionswärme
im Wärmetauscher WA3 das Monomere vom Ursprung liehen
Normaldruck P0 und Raumtemperatur T0 zugeführt
wird. Eine Gasumwälzpumpe [T sorgt für ausreichende
Mischbewegung, um die Erreichung des Löisungsgleichg.ewichtes unter dem Druck P1 und bei
der Temperatur T1 zu gewährleisten. Die beim Lösevorgang entstehende Lösungswärme -Q1 wird
über einen in der Lösung befindlichen. Kühler KU abgeführt.
Die Förderpumpe F2, die gegen die Druckdifferenz
P2-P1 arbeitet, führt laufend gesättigte
Lösung in einem Umfang, der über den Bedarf an Monomeren zur Polymerisation wesentlich hinausgeht,
in den Reaktor R ein, während gleichzeitig ein Teil derReiaktionsmischung laufend über A abgezogen
wird. Unter den anderen Druck-ZV und Temperatur-7VBedingungen im Reaktor entweicht durch Entgasung
eine wesentliche Menge des gelösten Monomeren unter Wärmeaufnahme + Q., aus der Lösung
und wird über ein Drosselventil DV auf den Druck des Vorratsbehälters entspannt und diesem wieder zugeführt,
SO' daß insgesamt ein Wärmetransport vom
Reaktor auf den Vorratsbehälter stattgefunden hat. Sofern P^>PV ist, kann die Druckdifferenz zum Fördern
ausgenutzt und an Stelle der Förderpumpe F2
ein Ventil V gesetzt werden. Das bei der Entgasung im Reaktor entweichende Monomere wird in diesem
709 850/403
Falle auf den ursprünglichen Druck P0 entspannt und
zur Wiederverwendung der Niederdruckseite des Eingangskompressors
zugeführt, wie schematisch in Abb. 2 dargestellt ist.
Das erfmdungsgemäße Verfahren ist nicht auf die
vorstehend schematisierten Ausführungsformen beschränkt,
sondern es kann grundsätzlich bei allen Verfahren,
deren kennzeichnendes Merkmal die Abfuhr von, Reaktionswärme durch Ausgasen von mit merklicher
Lösungswärme im Reaktionsgemisch gelösten, normalerweise gasförmigen Stoffen ist, angewendet
werden,.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung
des Verfahrens.
Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile.
Aus einem Vorratsgefäß, das eine bei Zimmertemperatur und 60 at Äthylendruck gesättigte benzolische
Äthylenlösung sowie als Polymerisationskatalysator 0,1 Teil a, a'-Azobisisobuttersäurenitril in
100 Teilen Benzol gelöst enthält, werden dem Reaktionsgefäß bei 'der Reaktionstemperatur von 80° und
unter einem Druck von 100 at stündlich und kontinuierlich über eine Förderpumpe 104 Teile der gesättigten
Lösung zugeführt. Zum Abführen der Polymerisations wärme werden stündlich und kontinuierlich
etwa 20 Teile Äthylen durch Entspannung auf den Druck des Vorratsbehälters ausgegast und gleichzeitig
zur Wiederverwendung bei der Herstellung der gesättigten Lösung im Kreis zurückgeführt. Es
werden stündlich etwa 49 Teile Benzol sowie etwa 5 Teile wachsartiges Polyäthylen in Form einer breiartigen
Suspension ausgetragen.
In einem Druckbehälter wird laufend bei Zimmertemperatur und 50 at Äthylendruck eine gesättigte
Cyclohexan-Äthyl-Lösung hergestellt. Die frei werdende
Lösungswärme wird über ein Kühlsystem abgeführt. Urateir Ausnutzung der Druckdifferenz zur
Förderung wird die gesättigte Lösung über eine Drossel bei Zimmertemperatur und 30 at Äthylendruck
einem Reaktor zugeführt. An einer äußeren Standkontrolle wird laufend kontrolliert, daß im
Lösungsbehälter mit Rücksicht auf den dauernden stündlichen Zufluß von etwa 85 Teilen frischen Cyciohexans
das Niveau der gesättigten Lösung konstant bleibt. Über getrennte Leitungen werden dem Reaktor
stündlich je 0,05 Teile n-Amylnatrium in 10 Teilen Cyclohexan suspendiert und 0,05 Teile Titantetrachlorid
in. 5 Teilen Cyclohexan gelöst zugeführt. Es werden kontinuierlich je Stunde etwa 40 Teile
Äthylen durch Entspannung ausgegast und zur Wiederverwendung bei der Herstellung der gesättigten
Lösung zurückgeführt. Stündlich werden etwa 100 Teile Cyclohexan und etwa 10 Teile sehr hochmolekulares
Linearpolyäthylen als breiartige Suspension ausgetragen.
Claims (4)
1. Verfahren zur Durchführung von schnell und unter starker Wärmeentwicklung verlaufenden
Reaktionen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung eines Gases in einem Lösungsmittel, in
dem es sich unter Wärmeentwicklung löst, nach Abkühlen in den Reaktionsraum einführt und
während des Ablaufes der Reaktion durch Entspannen entweichen läßt, wobei das Gas die Reaktionswärme
abführt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der als Wärmeträger dienende gelöste, gasförmige Stoff ein aktiver Reaktionsteilnehmer ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmeträger ein polymerisierbarer Stoff ist.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Drücken oberhalb Normaldruck gearbeitet wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 709 850/403 1.58
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