DE2050445C3 - Polymerization plant - Google Patents

Polymerization plant

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Description

Bekannt ist eine Polymerisationsanlage aus dem SU-Erfinderschein 1 75 924, bestehend aus einem Gehäuse mit Wärmeaustauschmantel und Stutzen zum Einführen von Reaktionsmasse und zum Ausbringen des fertigen Produktes sowie mit einem im Inneren des Gehäuses angeordneten Mischer, der auf einer Welle befestigt ist, die mit einem Antrieb verbunden ist. Mischer und Welle weisen in Verbindung stehende Innenruume zum Durchgang eines Wärme- oder Kühlmittels auf.A polymerization system is known from the SU Inventor's Certificate 1 75 924, consisting of a housing with heat exchange jacket and nozzle for introducing reaction mass and for discharging the finished product Product as well as with a mixer arranged inside the housing, which is attached to a shaft that is connected to a drive. Mixer and shaft are connected to the interior spaces Passage of a heat or coolant.

Diese bekannte Polymerisationsanlage gewährleistet jedoch nicht die Zu- bzw. Ableitung von Wärme im ganzen Querschnitt der Anlage, so daß die gleiche Temperatur im gesamten Volumen der Polymerisationsanlage, besonders bei der Arbeit mit zähen und hochzähen Reaktionsmassen, nicht aufrechterhalten werden kann.However, this known polymerization system does not ensure the supply or dissipation of heat in the entire cross-section of the system, so that the same temperature in the entire volume of the polymerization system, especially when working with viscous and highly viscous reaction masses can be.

Aus der DT-PS 8 16 604 ist eine aus einem Gefäß mit Rührwerk bestehende Vorrichtung zur Herstellung von thermoplastischen Harzen bekannt, bei der das Rührwerk etwa in der Mitte des Gefäßes wirkende Schaufeln aufweist, die in bezug auf die Drehrichtung und Drehachse des Rührwerkes so geneigt sind, daß sie die im Gefäß befindlichen Stoffe zum Gefäßmantel hin bewegen. Auch wenn, wie dort weiter vorgeschlagen wird, das Rührwerk nahe dem Gefäßmantel wirkende Schaufeln aufweist, die in benug auf die Drehrichtung und -ebene des Rührwerks so geneigt sind, daß sie die Stoffe zur Gefäßmitte hin zurückbewegen, so ist mit diesem relativ schmalen Schaufeln, deren Breite zwischen '/is und 1A des Durchmessers des Gefäßes liegen soll, bei hochviskosem Ausgangsmaterial nur eine ungenügende Durchmischung erzielbar.From DT-PS 8 16 604 a device for the production of thermoplastic resins consisting of a vessel with a stirrer is known, in which the stirrer has blades which act approximately in the middle of the vessel and which are inclined with respect to the direction of rotation and axis of rotation of the stirrer are that they move the substances in the vessel towards the vessel jacket. Even if, as is further proposed there, the agitator has blades which act near the vessel jacket and which are inclined to the direction and plane of rotation of the agitator in such a way that they move the substances back towards the center of the vessel, this relatively narrow blades the width of which should be between 1/2 and 1 A of the diameter of the vessel, only insufficient mixing can be achieved with highly viscous starting material.

In der DT-AS 12 Π 394 ist ein Verfahren zur Polymerisation oder Copolymerisation von Äthylenderivaten beschrieben, nach dem man die Polymerisation in einem feststehenden Autoklaven mit horizontaler oder gegen die Horizontale geneigter Achse durchführt, indem ein bekannter Bandschneckenmischer mit in Richtung der Autoklavachse verlaufender Drehwelle untergebracht ist, wobei man die Umlaufgeschwindigkeit des Bandschneckenmischers in Abhängigkeit von der den Erzeugnissen zu erteilenden Korngrößenverteilung regelt. Die Bandschneckenmischer, wie sie auch aus der DT-OS 19 48 783 bei einem Reaktor für hochviskoses Material bekannt sind, besitzen einen komplizierten Aufbau, und wenn man nicht, wie bei der zuletzt genannten Vorrichtung, zwei getrennte Schraubenwindungen vorsieht, was sehr aufwendig ist, um dazwischen einen ringförmigen Wärmeaustauscher anzubringen, gelingt es kaum, eine gleichmäßige Temperatur über das gesamte Volumen, insbesondere bei höher viskosen Gemischen, zu erreichen.DT-AS 12 Π 394 describes a process for the polymerization or copolymerization of ethylene derivatives described, after which the polymerization in a fixed autoclave with horizontal or Carries out an axis inclined to the horizontal by a known ribbon screw mixer with in direction the rotating shaft running along the autoclave axis is accommodated, the rotational speed of the Belt screw mixer depending on the grain size distribution to be given to the products. The ribbon screw mixer, as it is also from DT-OS 19 48 783 in a reactor for high viscosity Material are known to have a complicated structure, and if one does not, as in the case of the latter Device that provides two separate screw turns, which is very laborious to get in between To attach an annular heat exchanger, it is hardly possible to achieve a uniform temperature to be achieved over the entire volume, especially in the case of highly viscous mixtures.

Außerdem haben die Rührorgane aus zwei oder mehr spiralförmig um tine Welle gewickelten Metallbändern die Eigenschaft eine Bewegung des Gutes in Achsrichtung der Schraubenwicklung hervorzurufen, die in viefen Fällen unerwünscht ist.In addition, the agitators made of two or more metal strips wound spirally around a shaft have the property of causing the material to move in the axial direction of the helical winding, which in many cases is undesirable.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Polymerisationsanlage zu schaffen, die es einerseits gestattet, den Einsatz über den gesamten Querschnitt der Mischerkammer vollständig und unter den Bedingungen einer idealen Verdrängung zu durchmischen und die es bei einfachem Aufbau ferner ermöglicht, e:ne bestimmte Temperatur während der Dauer des gesamten Polymerisationsprozesses gleichmäßig über den gesamten Querschnitt der Reaktionsmasse aufrechtzuerhalten, insbesondere auch bei Reaktionsmassen mit hoher und sehr hoher Viskosität.The present invention has for its object to provide a polymerization, on the one hand makes it possible to mix the insert over the entire cross-section of the mixing chamber completely and under the conditions of an ideal displacement and further allows a simple construction, e: ne certain temperature to be maintained uniformly over the entire cross section of the reaction mass during the entire polymerization process, in particular also in the case of reaction masses with high and very high viscosity.

Dies wird nach der Erfindung durch eine Polymerisationsanlage mit einem Gehäuse mit einem Wärmeaustauschermantel, mit Stutzen zum Einführen der Reaktionsmasse und zum Ausbringen des fertigen Produktes sowie mit einem im Inneren des Gehäuses angeordneten Mischer, der auf einer Welle befestigt ist, die mit einem Antrieb verbunden ist, wobei Mischer und Welle in Verbindung stehende Innenräume zum Durchgang eines Wärme- oder Kühlmittels aufweisen, erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mischer aus Rohren hergestellte Arme aufweisen, die in durch die Drehachse der Welle gehenden Ebenen und in verschiedenen Abständen von der Wand des Gehäuses angeordnet sind.According to the invention, this is achieved by a polymerization system with a housing with a heat exchanger jacket, with nozzles for introducing the reaction mass and for discharging the finished product and with a mixer arranged in the interior of the housing, which is fastened on a shaft which is connected to a drive is connected, with mixer and shaft communicating interior spaces for passage have a heating or cooling medium, which is characterized in that the mixer consists of tubes have manufactured arms in planes passing through the axis of rotation of the shaft and in different Distances from the wall of the housing are arranged.

Auf diese Weise kann mit einfachen Mitteln eine Durchmischung des gesamten Volumens und gleichzeitig eine genaue Temperatureinhaltung in diesem Volumen gewährleistet werden.In this way, a mixing of the entire volume and at the same time can be achieved with simple means precise temperature maintenance can be guaranteed in this volume.

Vorteilhaft sind die Rohre der Mischerarme parallel zu den Wänden des Gehäuses angeordnet.The pipes of the mixer arms are advantageously arranged parallel to the walls of the housing.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht demgegenüber darin, daß die Rohre der Mischerarme zickzackförmig ausgebildet sind.Another advantageous embodiment of the invention is that the tubes of the Mixer arms are designed in a zigzag shape.

Dies ermöglicht eine bedeutende Erhöhung der Wärmeaustauschoberfläche, wobei die Durchmischung weiter nach dem Prinzip der idealen Verdrängung arbeitet.This enables a significant increase in the heat exchange surface, the mixing continues to work on the principle of ideal displacement.

Versuche haben gezeigt, daß sich beispielsweise die exotherme Polymerisation von Vinylacetat unter Beibehaltung eines vorgegebenen Konversionsgrades über die gesamte Höhe der Anlage selbst bei einer Zähigkeit der Reaktionsmasse von 200 000 Centipoise und mehr erfolgreich durchführen ließ.Experiments have shown that, for example, the exothermic polymerization of vinyl acetate with retention of a given degree of conversion over the entire height of the plant, even with a toughness the reaction mass of 200,000 centipoise and more was carried out successfully.

Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention will now be described in greater detail on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings explained. It shows

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt einer Polymerisationsanlage gemäß der Erfindung, in dem die aus Rohren hergestellten Arme des Mischers parallel zu den Gehäusewänden verlaufen,F i g. 1 shows a schematic longitudinal section of a polymerization plant according to the invention, in which the arms of the mixer made of pipes are parallel run to the housing walls,

F i g. 2 einen Schnitt nach Linie H-II in F i g. 1,F i g. 2 shows a section along line H-II in FIG. 1,

F i g. 3 einen schematischen Längsschnitt einer Polymerisationsanlage gemäß der Erfindung; in dem die aus Rohren hergestellten Arme des Mischers zickzackförmig ausgeführt sind,F i g. 3 shows a schematic longitudinal section of a polymerization plant according to the invention; in which the arms of the mixer made of pipes zigzag are executed

F i g. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in F i g. 3.F i g. 4 shows a section along line IV-IV in FIG. 3.

Die Polymerisationsanlage besitzt ein Gehäuse 1 (Fig. 1), das von einem Wärmeaustauschmittel 2 umkleidet ist, Stutzen 3 und 4, zum Einführen der Reaktionsmassü und zum Ausbringen des fertigen Produktes. Im Innern des Gehäuses 1 ist eine hohle Welle 5 angeordnet, auf der ein Mischer mit aus Rohren hergestellten Armen 6 befestigt ist.The polymerization system has a housing 1 (FIG. 1) which is surrounded by a heat exchange medium 2 is, nozzles 3 and 4, for introducing the reaction mass and for discharging the finished product. Inside the housing 1 there is arranged a hollow shaft 5 on which a mixer made of pipes Arms 6 is attached.

Die Polymerisationsanlage ist mit einem Antrieb 7 zur Drehung der Welle 5 ve: sehen. Die Zu- bzw. Ableitung des Wärme- oder Kühlmittels in die Arme 6 des Mischers erfolgt durch Stutzen 8 bzw. 9. Die Stutzen 3 und 4 sind im Gehäuse derart angeordnet, daß beim kontinuierlichen Betrieb der Polymerisationsanlage die Verschiebung der Reaktionsmasse hauptsächlich parallel zur Welle 5 erfolgt.The polymerization system is provided with a drive 7 for rotating the shaft 5. The supply and discharge of the heat or coolant into the arms 6 of the mixer is carried out through nozzles 8 and 9. The nozzles 3 and 4 are arranged in the housing in such a way that, during continuous operation of the polymerization system, the displacement of the reaction mass is mainly parallel to the shaft 5 takes place.

Die Arme 6 des Mischers liegen in Ebenen, die durch die Drehachse der"Welle 5 gehen, und ihre Anzahl wird durch die Wärmemenge bestimmt, die der Reaktionsmasse ab- bzw. zugeführt werden muß. The arms 6 of the mixer lie in planes that go through the axis of rotation of the "shaft 5, and their number is determined by the amount of heat that must be removed from or supplied to the reaction mass.

Die Arme 6 des Mischers verlaufen in verschiedenen Abständen parallel zu den Wänden des Gehäuses 1, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist. Dadurch durchsetzen beim Drehen des Mischers seine Arme 6 das ganze Reaktionsvolumen der Anlage, was zur gleichmäßigen Ab- bzw. Zuleitung von Wärme zur Reaktionsniasse beiträgt. The arms 6 of the mixer run parallel to the walls of the housing 1, such as at various distances from Fig. 2 can be seen. As a result, when the mixer is rotated, its arms 6 penetrate the entire reaction volume the system, which contributes to the uniform dissipation or supply of heat to the reaction material.

Die die Mischerarme bildenden Rohre können zickzackförmig ausgeführt sein, wie beispielsweise die Arme 10 des Mischers, der in F i g. 3 und 4 dargestellt ist, was eine beträchtliche Erhöhung der Wärmeaustauschoberfläche der Arme ermöglicht.The pipes forming the mixer arms can be zigzag-shaped be designed, such as the arms 10 of the mixer shown in FIG. 3 and 4 shown is what allows a considerable increase in the heat exchange surface of the arms.

Die Polymerisationsanlage arbeitet folgendermaßen:The polymerization plant works as follows:

Die Reaktionsmasse wird der Anlage durch den Stutzen 3 (Fig. 1) zugeführt und füllt diese. Der Mischer v.'ird mit Hilfe des Antriebs 7 in Drehbewegung versetzt. Den Armen 6, 10 des Mischers wird über den Stutzen 8 und die hohle Welle 5 in Abhängigkeit von technologischen Anforderungen das Polymerisationsprozesses Wärme- bzw. Kühlmittel zugeführt und über den Stutzen 9 abgeführt. Die Reaktionsmasse wird beim Drehen des Mischers fortwährend von seinen Armen 6,10 durchdrungen, und hierbei erfolgt eine gleichmäßige Erwärmung der Reaktionsmasse, oder es wird, bei exothermen Prozessen, Reaktionswärme abgeführt, wodurch es möglich wird, die Temperatur der Reaktionsmasse im ganzen Volumen der Polymerisationsanlage konstant zu halten. Das fertige Produkt wird aus der Anlage durch den Stutzen 4 ausgetragen.The reaction mass is fed to the system through the nozzle 3 (FIG. 1) and fills it. The mixer v. 'is set in rotary motion with the aid of the drive 7. The arms 6, 10 of the mixer is about the Connection 8 and the hollow shaft 5, depending on the technological requirements, the polymerization process heat or coolant supplied and over the nozzle 9 discharged. The reaction mass is continually removed from its arms as the mixer rotates 6,10 penetrated, and this results in a uniform heating of the reaction mass, or it is, in exothermic processes, the heat of reaction is dissipated, which makes it possible to control the temperature of the reaction mass to be kept constant in the entire volume of the polymerization system. The finished product will be made from the system discharged through the nozzle 4.

Die Lage der Arme 6, 10 der Mischer in Ebenen, die durch die Drehachse der Welle 5 gehen, vermeidet eine Verschiebung der Schichten der Reaktionsmasse in Richtung der Achse der Welle 5 was die vorgeschlagene Polymerisationsanlage zu einem Apparat mit idealer Verdrängung macht.The position of the arms 6, 10 of the mixer in planes which go through the axis of rotation of the shaft 5 avoids a Displacement of the layers of the reaction mass in the direction of the axis of the shaft 5 what the proposed Makes polymerization system an apparatus with ideal displacement.

Die erfindungsgemäße Polymerisationsanlage, die eine leichte Regelung der Wärmeverhältnisse beim Betrieb der Anlage unter Veränderung der Anzahl der Arme 6, 10 des Mischers oder deren Wärmeaustauschfläche ermöglicht sowie eine konstante Temperatur der Reaktionsniasse im ganzen Volumen des Apparates gewährleistet, kann vorteilhaft zur Erzeugung vieler polymerer Produkte verwendet werden.The polymerization system according to the invention, which allows easy control of the heat conditions during operation the system while changing the number of arms 6, 10 of the mixer or their heat exchange surface and ensures a constant temperature of the reaction mass in the entire volume of the apparatus, can be used to advantage in the production of many polymeric products.

Die erfindungsgemäße Polymerisationsanlage ist konstruktiv einfach und zuverlässig im Betrieb.The polymerization plant according to the invention is structurally simple and reliable in operation.

Diese Vorteile ermöglichen die Schaffung von industriellen Polynierisationsanlagen hoher Kapazität, weiche die Erzeugung von Produkten gestatten, die hervorragende physikalisch-chemische Eigenschaften besitzen. These advantages enable the creation of high capacity, soft industrial polishing plants allow the production of products with excellent physico-chemical properties.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Polymerisationsanlage mit einem Gehäuse mit einem Wärmeaustauschmantel, mit Stutzen zum Einführen der Reaktionsmasse und zum Ausbringen des fertigen Produktes sowie mit einem im Inneren des Gehäuses angeordneten Mischer, der auf einer Welle befestigt ist, die mit einem Antrieb verbunden ist, wobei Mischer und Welle in Verbindung stehende Innenräume zum Durchgang eines Wärme- oder Kühlmittels aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischer aus Rohren hergestellte Arme (6 oder 10) aufweisen, die in durdi die Drehachse der Welle (5) gehenden Ebenen und in verschiedenen Abständen von der Wand des Gehäuses (t) angeordnet sind.1. Polymerization system with a housing with a heat exchange jacket, with nozzles for introducing the reaction mass and for discharging the finished product and with a mixer arranged inside the housing, which is mounted on a shaft which is connected to a drive, the mixer and shaft have connected interiors for the passage of a heat or coolant, characterized in that the mixers have arms (6 or 10) made of pipes, which are in planes passing through the axis of rotation of the shaft (5) and at different distances from the wall of the Housing (t) are arranged. 2. Polymerisationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre der Mischerarme (6) parallel zu den Wänden des Gehäuses (1) angeordnet sind.2. Polymerization plant according to claim 1, characterized in that the tubes of the mixer arms (6) are arranged parallel to the walls of the housing (1). 3. Polymerisationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre der Mischerarme (10) zickzackförmig ausgebildet sind.3. Polymerization plant according to claim 1, characterized in that the tubes of the mixer arms (10) are formed in a zigzag shape. ■25■ 25
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