DE1301523B

DE1301523B -

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Publication number: DE1301523B
Application number: DE1966M0068213
Authority: DE
Priority date: 1965-02-01
Filing date: 1966-01-31
Publication date: 1969-08-21
Also published as: US3407046A; BE675780A; ES322513A1; NL126771C; GB1132245A; NL6601061A; FR1431773A

Description

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Ein nicht zum Stand der Technik gehörendes kon- verschlossen. Auf dem unteren Deckel 2 ruht eine

tinuierliches Polymerisationsverfahren besteht im gezahnte Scheibe 4, die sich frei um einen Zapfen 5

wesentlichen darin, daß man einem zu behandelnden drehen kann. Der Zapfen 5 ist auf dem unteren

Gemisch während der Dauer der Polymerisations- Deckel 2 gegenüber der Behälterachse versetzt befe-

reaktion auf einem aufsteigenden Durchlaufweg eine 5 stigt. Ein in geeigneter Weise angetriebenes Ritzel 6

gleichmäßige Fortschrittsbewegung erteilt, so daß die greift in die Zähnung der Scheibe 4 ein und setzt

Verweilzeiten des Gemisches in jedem Normalquer- diese mit einer Geschwindigkeit in Drehung, welche

schnitt des Durchlaufweges gleich sind. sich zwischen etwa 0,5 und 16 Umdrehungen je

Man erhält dann eine Polymerisation ohne Rück- Minute ändern kann.

lauf, und zwar insbesondere infolge des Fortfalls der io In gleicher Weise ist am oberen Ende des Behäl-

Wandeffekte, die bei bekannten Reaktoren auftreten. ters eine Scheibe 7 lose drehbar um einen Zapfen 8

Zur Durchführung dieses Verfahrens dient ein angeordnet, der mit dem Zapfen 5 koaxial und auf

Reaktor, der im wesentlichen aus einem zylindrischen dem Deckel 3 befestigt ist. Die Scheibe 7 kann gege-

Behälter mit geregelter Temperatur und/oder geregel- benenfalls selbst einen positiven Antrieb haben, und

tem Druck besteht, an dessen beiden Enden ein Ein- 15 zwar mit einer Drehzahl, die der Drehzahl der

laß und ein Auslaß des zu behandelnden Gemisches Scheibe 4 entspricht.

vorhanden sind. Im übrigen sind Umwälzorgane Nahe ihren dem Behälter zugekehrten inneren

vorgesehen, mit deren Hilfe es möglich ist, die Enden haben die Zapfen 5 bzw. 8 einen Bund, der

Arbeitsbedingungen des Verfahrens zu erfüllen, und eine mit dem Zapfen koaxiale Zähnung 5 α bzw. 8 a

zwar insbesondere hinsichtlich der Abkratzung der 2° trägt. Die Zähnungen 5 a, 8 a stehen mit Ritzeln 9,

Wände des Behälters, um einen Rücklauf infolge 10, 11 und 12, von denen die Ritzel 9 und 11 beson-

von Wandeffekten zu vermeiden. Es hat sich nun ders in F i g. 2 sichtbar sind, in Eingriff. Die Achsen

gezeigt, daß dieser Reaktor sowohl in chemischer der Ritzel 9, 10, 11 und 12 sind in den Scheiben 4

als auch in thermischer Hinsicht keine ganz voll- bzw. 7 frei drehbar gelagert. Die genannten Ritzel

kommene Homogenität des Gemisches zu gewähr- 25 arbeiten mit anderen Zahnrädern 13, 14, 15 bzw. 16

leisten vermag. Die vorliegende Erfindung hat des- zusammen, die durch Zapfen ebenfalls frei drehbar in

halb die Aufgabe, einen Reaktor der erwähnten den Scheiben 4 bzw. 7 gelagert und gegenüber der

Art zu schaffen, der den Anwendungserfordernissen gemeinsamen Achse der Zapfen 5 und 8 symmetrisch

des in Rede stehenden Polymerisationsverfahrens in angeordnet sind,

noch vollkommenerer Weise gerecht wird. 30 Zwischen den beiden Zapfen 5 und 8 erstreckt

Erfindungsgemäß weisen die Umwälzorgane inner- sich ein zweckmäßig hohler Zylinder 17 von kreishalb des Behälters wenigstens einen zylindrischen förmigem Querschnitt, dessen Achse gegenüber den Drehkörper von der Länge des Behälters auf, der zur Zapfen in gleichem Sinne exzentrisch verläuft, wie Behälterachse parallel verläuft. Dieser Drehkörper ist die Exzentrizität dieser Zapfen gegenüber der Beauf einer Platte drehbar gelagert, die ihrerseits gegen- 35 hälterachse. Im allgemeinen und insbesondere bei über dem Behälter ebenfalls drehbar ist, und zwar dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsum eine Achse, die der Behälterachse parallel ver- beispiel bildet der Zylinder 17 vorteilhafterweise eine läuft, jedoch ihr gegenüber versetzt ist. feste Wand des Reaktors. Der Zylinder 17 kann

Soweit nichts anderes angegeben, ist hier unter durch Umlauf eines Mediums innerhalb des Zylindern Ausdruck »zylindrisch« jeder längliche Körper 40 ders vermittels der Leitung 5 ft, Sb in den Zapfen 5 von gleichbleibendem Querschnitt zu verstehen, der bzw. 8 auf der gewünschten Temperatur gehalten nicht notwendigerweise kreisförmig zu sein braucht, werden.

wobei dieser Querschnitt jedoch ein Symmetrie- Koaxial mit den Zahnrädern 13 und 15 bzw. 14 Zentrum hat, das sich in der Zylinderachse befindet. und 16 sind unter Antrieb durch diese Zahnräder Im allgemeinen hat der Querschnitt eines solchen 45 zylindrische Drehkörper 18 und 19 angeordnet, die Drehkörpers eine bestimmte ovale Form, so daß einander gleichen und die Umwälzorgane für das den der Drehkörper auf der Behälterinnenwand unter Reaktor durchströmende Gemisch bilden. Wie am gleichzeitigem Gleiten auf dieser, oder ohne auf ihr besten aus F i g. 3 ersichtlich ist, haben diese Drehzu gleiten, abrollen kann. Vorzugsweise ist zwischen körper einen ovalen Querschnitt, dessen geeignetste dem Drehkörper und der Wand ein im wesentlichen 50 Form auf sehr einfache Weise mathematisch bekonstanter Spalt vorhanden. stimmt werden kann. Die Anzahlen der Zähne der

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Zähnung 5 α bzw. 8 a, sowie der verschiedenen Zahn-Erfindungsgegenstandes, bei dessen Beschreibung sich räder 9 bis 16 sind so gewählt, daß einer Drehung weitere Erfindungsmerkmale und Vorteile ergeben. der Scheiben 4 und 7 um einen Umlauf eine Drehung Es zeigt 55 der zu den Drehkörpern 18 bzw. 19 gehörenden

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Poly- Zahnräder 13 und 15 bzw. 14 und 16 um eine halbe

merisationsreaktor gemäß der Erfindung, Umdrehung entspricht. Unter diesen Umständen

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in F i g. 1 kann man sagen, daß die Drehkörper 18 und 19 ein

und solches Profil haben, daß sie im allgemeinen unter

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie ΠΙ-ΙΠ in F i g. 1. 60 einem gewissen Gleiten auf der Wand des festen Zy-

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß der Reaktor linders 17 und der Innenwand des Behälters 1 des

einen zylindrischen Behälter 1 von kreisförmigem Reaktors abrollen. Da die geometrische Bestimmung

Querschnitt hat, dessen Hohlwandung von einem des Profils der Drehkörper die Möglichkeit bietet,

Heizmedium, wie z. B. Dampf, durchströmt sein diesen Bedingungen zu genügen, so kann man zwi-

kann, um das Innere des Behälters auf geeigneter 65 sehen den beweglichen Wänden der Drehkörper und

Temperatur zu halten. den gegenüberliegenden festen Wänden ein sehr ge-

An seinem unteren und an seinem oberen Ende ringes und praktisch konstantes Spiel belassen,

ist der Behälter 1 durch zwei Deckel 2 bzw. 3 dicht Der Antriebsmechanismus der Drehkörper kann

von dem in der Zeichnung dargestellten abweichen, vorausgesetzt, daß die Winkelgeschwindigkeit der Drehkörper gegenüber den Scheiben 4 und 7 etwa gleich der halben Winkelgeschwindigkeit dieser Scheiben ist.

Wenn man annimmt, daß der Drehsinn der Scheiben 4 und 7 den in F i g. 2 und 3 gezeigten Pfeilen F entspricht, so ergibt sich, daß die beweglichen Wände der Drehkörper und die festen Wände des Behälters und des Mittelzylinders zwei Kammern 20 und 21 von veränderlichem Volumen begrenzen. Wenn die Kammer 20 ihr Volumen ständig vergrößert, nimmt das Volumen der Kammer 21 ab. Um unter diesen Bedingungen die aufsteigende Bewegung des zu behandelnden Gemisches zu erleichtern und so die Pumpleistung zu vermindern, ist der Einlaß 22 des Mediums in der Kammer 20, vorzugsweise in der aus der Zeichnung ersichtlichen Zone und der Auslaß 23 des Mediums in der Kammer 21 ebenfalls vorzugsweise in der Zone angeordnet, die aus der Zeichnung ao ersichtlich ist.

Der Reaktor arbeitet folgendermaßen:

Das zu behandelnde Gemisch wird kontinuierlich durch die Leitung 22 zugeführt, die in die Kammer 20 mündet. Von dort bewegt sich das Gemisch aufwärts bis zu dem Auslaß 23. Der gesamte Durchflußquerschnitt ist gleich der Summe der Querschnitte der Kammern 20 und 21 und damit trotz der Querschnittsänderungen jeder dieser Kammern offensichtlich konstant. Unter diesen Bedingungen ist die Aufstiegsgeschwindigkeit des zu behandelnden Gemisches selbst konstant, wodurch bekanntlich die Polymerisation des Gemisches ohne Abbau begünstigt wird. Die Homogenität des Gemisches in jeder rechtwinkelig zur Achse des Apparates verlaufenden Ebene ergibt sich aus der Durchmischung mit Hilfe der umlaufenden Drehkörper sowohl um die Achse der Zapfen 5 und 8 als auch um ihre eigenen Achsen.

Diese Bewegung der Drehkörper in dem zwischen der Innenwand des Behälters 1 und dem festen mittleren Zylinder 17 befindlichen Raum bewirkt außerdem ein Abkratzen dieser festen Wand und auch der Wand der Drehkörper. Unter diesen Bedingungen ist der bei den bisher im allgemeinen verwendeten Reaktoren auftretende Wandeffekt beträchtlich vermindert und dadurch wird die Polymerisation des zu behandelnden Gemisches noch mehr begünstigt.

Das zu behandelnde Gemisch hat die Neigung, sich als Ganzes in einer parallel zur Achse des Apparates verlaufenden Richtung zu bewegen. Der Austausch von Materialien durch Turbulenz zwischen benachbarten Schichten in rechtwinkelig zur Achse verlaufenden Ebenen ist sehr gering. Der Reaktor arbeitet also nahe den idealen Betriebsbedingungen, welche darin bestehen, daß das Reaktionsgemisch eine gleiche Translationsbewegung in einer bestimmten Richtung erhält und gleichzeitig die chemische und thermische Homogenität in jeder der senkrecht zur Fortschrittsrichtung verlaufenden Ebenen aufrechterhalten wird.

Obwohl der in der Zeichnung dargestellte und in der Beschreibung erläuterte Reaktor Umwälzorgane in Form von zwei umlaufenden Drehkörpern hat, so wird der Rahmen der Erfindung doch nicht verlassen, wenn die Anzahl dieser Drehkörper vergrößert oder gegebenenfalls auf einen einzigen Drehkörper vermindert wird. Weiterhin kann der mittlere feste Zylinder 17 in Fortfall kommen. Das Profil der Drehkörper ist dann so zu wählen, daß ihre Wände stets miteinander in Kontakt oder wenigstens in unmittelbarer Nachbarschaft voneinander bleiben.

Wenn nur ein einziger Drehkörper vorgesehen wird, und ein mittlerer Zylinder nicht vorhanden ist, so kann dieser Drehkörper einen sehr geringen Querschnitt haben oder, im Gegenteil, den größeren Teil des Innenraumes des Behälters einnehmen. Da nach Möglichkeit ein Abkratzen der Innenwandung des Behälters durchgeführt werden soll, so hat der Drehkörper vorteilhafterweise ein solches Profil, daß seine kleine Achse im wesentlichen dem Behälterradius gleicht, während seine große Achse in Abhängigkeit von der Exzentrizität der Scheiben 4 und 7 gegenüber der Behälterachse bestimmt wird. Eine solche Vorrichtung und Anordnung ist in dem Fall wertvoll, wo die Viskosität längs des Reaktors sehr schnell zunimmt, da bei einer solchen Vorrichtung vermieden ist, daß Viskositätsunterschiede zwischen den beiden Enden des Reaktors innerhalb der Reaktionsmischung infolge des Auftretens von bevorzugten Durchgangswegen in den Zonen geringer Viskosität eine pulsierende Bewegung hervorrufen.

Schließlich sei bemerkt, daß der Mittelzylinder selbst ein Profil erhalten kann, das von dem beschriebenen Kreisprofil abweicht. Dieser Zylinder kann seinerseits auf der die Drehkörper tragenden Scheibe befestigt sein oder im Gegensatz dazu gegenüber dieser Scheibe gedreht werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Kontinuierlich arbeitender Polymerisationsreaktor, bestehend aus einem senkrechten zylindrischen Behälter, dessen Temperatur und/oder Druck einstellbar sind und dessen beide Enden einen Einlaß bzw. einen Auslaß für das zu behandelnde Gemisch haben, gekennzeichnet durch wenigstens einen länglichen Drehkörper von ovalem Querschnitt, der parallel zur Behälterachse in diesem angeordnet und um seine eigene Achse drehbar auf einer Scheibe gelagert ist, die ihrerseits gegenüber dem Behälter eine Drehbewegung um eine Achse erhält, die gegenüber der Behälterachse versetzt ist, jedoch parallel zu dieser verläuft.

2. Polymerisationsreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper gegenüber der ihn tragenden Scheibe durch einen Antrieb gedreht wird.

3. Polymerisationsreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Drehkörpers so gewählt ist, daß zwischen dem Behälter und dem Drehkörper bei der Drehung der den Drehkörper tragenden Scheibe ein geringer, im wesentlichen konstanter Spalt verbleibt.

4. Polymerisationsreaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen Zylinder von zweckmäßig kreisförmigem Querschnitt, der in der Mittelzone des Behälters angeordnet ist und dessen Achse gegenüber derjenigen der den Drehkörper tragenden Scheibe im gleichen Sinne exzentrisch verläuft wie die Achse der Scheibe gegenüber der Behälterachse.

5. Polymerisationsreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Zylinder auf der Scheibe befestigt ist.

6. Polymerisationsreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Zylinder auf dem Gestell des Reaktors befestigt ist.

7. Polymerisationsreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Zylinder mit einer Geschwindigkeit gedreht wird, die von derjenigen der Scheibe abweicht.

8. Polymerisationsreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe mehrere Drehkörper trägt, deren Achsen gegenüber der Drehachse der Scheibe symmetrisch verteilt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen