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WO1997012667A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen durchsatz von hochviskosen fluiden bei der herstellung von polykondensationsprodukten und zum begasen, entgasen oder verdampfen von hochviskosen fluiden - Google Patents

Vorrichtung zum kontinuierlichen durchsatz von hochviskosen fluiden bei der herstellung von polykondensationsprodukten und zum begasen, entgasen oder verdampfen von hochviskosen fluiden Download PDF

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Publication number
WO1997012667A1
WO1997012667A1 PCT/EP1996/004118 EP9604118W WO9712667A1 WO 1997012667 A1 WO1997012667 A1 WO 1997012667A1 EP 9604118 W EP9604118 W EP 9604118W WO 9712667 A1 WO9712667 A1 WO 9712667A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
container
highly viscous
viscous fluids
cylindrical
melt
Prior art date
Application number
PCT/EP1996/004118
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Friedrich Rebelein
Original Assignee
Hoechst Trevira Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoechst Trevira Gmbh & Co. Kg filed Critical Hoechst Trevira Gmbh & Co. Kg
Priority to EP96931818A priority Critical patent/EP0853492A1/de
Priority to JP9513929A priority patent/JPH11513301A/ja
Priority to AU70858/96A priority patent/AU7085896A/en
Publication of WO1997012667A1 publication Critical patent/WO1997012667A1/de

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78—Preparation processes
    • C08G63/785—Preparation processes characterised by the apparatus used
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/94—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with rotary cylinders or cones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/84—Venting or degassing ; Removing liquids, e.g. by evaporating components
    • B29B7/845—Venting, degassing or removing evaporated components in devices with rotary stirrers

Definitions

  • the invention relates to a device in particular for treating melts in the production of polycondensates, comprising a cylindrical or columnar or conical container, at least one cylindrical or columnar or conical stirring element which is rotatably arranged in the container in close proximity to the container wall.
  • an apparatus which comprises a thin film polymerization tank, at least one columnar or cylindrical, roller-shaped impeller which rotates along a substantially cylindrical, vertical tank wall and in close proximity thereof, and, in the upper part of the tank, a planetary gear in order to drive the impeller, with the propeller being mounted on the fly.
  • a polyester-forming monomer and / or an oligomer thereof in the form of a thin film is dropped onto the inner surface of the tank wall at elevated temperature.
  • the agitator blade is moved epicyclically along the tank wall and in the circumferential direction thereof. The monomer begins to polymerize and the resulting polymer melt is withdrawn from the polymerization tank after a certain time, which corresponds to the desired degree of polymerization (cf. also DE 1 495 665).
  • the known device has the disadvantages that, due to the flying mounting of the agitator blades, the distance of the agitator blade to the tank wall from top to bottom must be greater, resulting in an uneven layer thickness the melt leads.
  • the reactor is also not suitable for the treatment of highly viscous melts, because this would bend the mixing paddle towards the middle of the tank. Thin films can then no longer be produced and the apparatus would also be damaged.
  • the invention seeks to remedy this.
  • this is done by a device of the type mentioned at the outset, which is characterized in that at least one of the stirring elements is mounted on both sides.
  • the invention thus relates to a device for treating melts, in particular in the production of polycondensates, comprising a cylindrical or columnar or conical container, at least one cylindrical or columnar or conical stirring element which is rotatably arranged in the container in close proximity to the container wall, characterized in that at least one of the stirring elements is mounted on both sides.
  • Preferred refinements of the device according to the invention result from claims 2 to 4.
  • Individual or more of the individual features mentioned in the refinements can each represent independent solutions according to the invention, and the individual features can also be combined as desired.
  • the advantage of the invention can be seen essentially in the fact that deflection of the rolls is prevented and that highly viscous melts can thereby be treated.
  • the device is particularly suitable for the treatment of highly viscous fluids, in particular for carrying out processes for the production of polycondensates, in particular polyester (PET), by means of melt polymerization, the viscosities also from melts up to 2000 Pas, still thin films can be produced.
  • PET polyester
  • the device according to the invention it is possible to carry out the polymerization process in such a way that almost the entire surfaces inside the container are continuously rewetted with melt.
  • one or both bearings can rotate partially or completely in the melt.
  • the device can be operated vertically, inclined or lying.
  • Containers and scrambled elements can preferably be cylindrical, conical or barrel-shaped. Cylindrical rollers are particularly suitable as stirring elements. The surfaces of the stirring elements can be smooth or structured, for example in order to move the melt to the outlet of the container with spiral grooves.
  • rollers rotating around the container can be supported by a central roller, similar to the sun gear of a planetary gear. This results in a harmonious movement with constantly newly wetted surfaces.
  • the rollers can be dragged along and driven by the friction between the inner cylinder wall and the outer cylinder roller wall. It is also possible to drive the rollers from the outside or by sprockets with more effort, so that they run ahead or run after.
  • the vapors can be removed or fumigation media can be added.
  • the melt moves in the container due to the melt level and / or due to the inclination of the entire device to exit, for example on the end of the container opposite the melt inlet.
  • All moving and stationary parts of the apparatus inside the container can be continuously flushed with fluid so that no deposits are formed.
  • the device can be erected with a diameter of up to 2.5 or 3 m and a length of up to 7.5 m.
  • the device can e.g. at the melting range of polyester (PET), between 250 and 300 ° C and a vacuum of a few millibars or less or with overpressure compared to the environment.
  • PET polyester
  • the device can e.g. at the melting range of polyester (PET), between 250 and 300 ° C and a vacuum of a few millibars or less or with overpressure compared to the environment.
  • Figure 1 an embodiment of the device according to the invention in the axial
  • Sectional view Figure 2 a cross section along the plane shown in Figure 1.
  • melt is introduced through an inlet 3.
  • the melt is evenly distributed on the inner wall of the container 1 and on the outer wall of the cylindrical rollers 4, 5 in that the cylindrical rollers 5 roll on the longitudinal inner wall of the container 1.
  • the cylindrical roller package 4, 5 is provided with bearing elements 6 on both sides. It can also be driven on both sides via these bearing elements 6.
  • the melt In the operating state, the melt is rolled out as a film on which is constantly form new surfaces. This facilitates gas delivery or absorption from or into the melt.
  • the melt is also thoroughly mixed and rolled over by the movement of the cylindrical roller 4, 5. These processes are repeated cyclically, according to the given geometry.
  • the central roller 4 on the one hand supports the outer rollers 5, and on the other hand it creates an additional surface for the melt.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Vorrichtung zur Behandlung von Schmelzen, insbesondere bei der Produktion von Polykondensaten, enthaltend einen zylindrischen oder säulenförmigen oder konischen Behälter, mindestens ein zylindrisches oder säulenförmiges oder konisches Rührelement, das in dem Behälter in enger Nachbarschaft zur Behälterwand drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Rührelemente beidseitig gelagert ist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum kontinuierlichen Durchsatz von hochviskosen Fluiden bei der Herstellung von Polykondensationsprodukten und zum Begasen, Entgasen oder Verdampfen von hochviskosen Fluiden
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung insbesondere zur Behandlung von Schmelzen bei der Produktion von Polykondensaten, enthaltend einen zylindrischen oder säulenförmigen oder konischen Behälter, mindestens ein zylindrisches oder säulenförmiges oder konisches Rührelement, das in dem Behälter in enger Nachbarschaft zur Behälterwand drehbar angeordnet ist.
Vorrichtungen der genannten Art sind aus der EP 0 21 5 460 bekannt. In dieser Schrift wird eine Vorrichtung beschrieben, die einen Dünnfilm- Polymerisationstank umfaßt, mindestens einen säulenförmigen oder zylindrischen, rollenförmigen Rührflügel, der sich längs einer im wesentlichen zylindrischen, vertikalen Tankwand und in enger Nachbarschaft derselben dreht, sowie, im oberen Teil des Tanks ein Planetengetriebe, um den Rührflügel anzutreiben, mit einer fliegenden Lagerung der Rührflügel. In diese Vorrichtung wird ein polyesterbildendes Monomer und/oder ein Oligomer desselben in Form eines dünnen Filmes bei erhöhter Temperatur auf die innere Oberfläche der Tankwand getropft. Gleichzeitig wird der Rührerflügel längs der Tankwand und in Umfangsrichtung derselben epizyklisch bewegt. Dabei beginnt das Monomer zu polymerisieren und die entstehende Polymerschmelze wird nach einer bestimmten Zeit, die dem gewünschten Polymerisationsgrad entspricht, aus dem Polymerisationstank abgezogen (vgl. dazu auch DE 1 495 665) .
Die bekannte Vorrichtung hat die Nachteile, daß aufgrund der fliegenden Lagerung der Rührflügel der Abstand des Rührflügels zur Tankwand von oben nach unten, größer werden muß, was zu einer ungleichmäßigen Schichtdicke der Schmelze führt. Der Reaktor eignet sich zudem nicht zur Behandlung hochviskoser Schmelzen, weil diese die Rührflugel zur Tankmitte hin biegen würde. Dünne Filme können dann nicht mehr erzeugt werden und außerdem würde der Apparat beschädigt werden.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.
Erfindungsgemäß geschieht dies durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens eines der Rührelemente beidseitig gelagert ist.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Vorrichtung zur Behandlung von Schmelzen, insbesondere bei der Produktion von Polykondensaten, enthaltend einen zylindrischen oder säulenförmigen oder konischen Behälter, mindestens ein zylindrisches oder säulenförmiges oder konisches Rührelement, das in dem Behälter in enger Nachbarschaft zur Behälterwand drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Rührelemente beidseitig gelagert ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemaßen Vorrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 4. Es können auch einzelne oder mehrere der in den Ausgestaltungen genannte Einzelmerkmale jeweils fur sich eigenständige erfindungsgemäße Lösungen darstellen, und es sind auch die Einzelmerkmale beliebig kombinierbar.
Der Vorteil der Erfindung ist im wesentlichen darin zu sehen, daß eine Durchbiegung der Walzen verhindert wird und daß dadurch hochviskose Schmelzen behandelt werden können. Die Vorrichtung eignet sich besonders zur Behandlung von hochviskosen Fluiden, insbesondere zur Durchführung von Verfahren zur Herstellung von Polykondensaten, insbesondere Polyester (PET) , mittels Schmelzpolymerisation, wobei auch aus Schmelzen, die Viskositäten bis zu 2000 Pas aufweisen, noch dünne Filme hergestellt werden können.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, das Polymerisationsverfahren so durchzuführen, daß nahezu die gesamten Oberflächen im Inneren des Behälters ständig neu mit Schmelze benetzt werden. Beispielsweise können eines oder beide Lager teilweise oder ganz in der Schmelze rotieren. Die Vorrichtung kann sowohl senkrecht stehend, als auch geneigt oder liegend betrieben werden.
Behälter und Rühreiemente können vorzugsweise zylindrisch, konisch oder tonnenförmig ausgebildet sein. Als Rührelemente eignen sich besonders zylindrische Rollen. Die Oberflächen der Rührelemente können glatt oder strukturiert sein, um beispielsweise mit Spiralnuten die Schmelze zum Ausgang des Behälters zu bewegen.
Im Behälter können eine oder mehrere solcher Rollen eingesetzt werden. Die am Behälter umlaufenden Rollen können durch eine zentrale Rolle, ähnlich dem Sonnenrad eines Planetengetriebes unterstützt werden. Dabei ergibt sich eine harmonische Bewegung mit ständig neu benetzten Oberflächen. Die Rollen können mitgeschleppt und durch die Reibung zwischen Zylinderinnenwand und Zylinderrollenaußenwand angetrieben werden. Es ist auch möglich, mit mehr Aufwand die Rollen von außen oder durch Zahnkränze anzutreiben, so daß sie vorauseilen oder nachlaufen.
An geeigneten Stellen, z.B. an einer Stirnseite des Behälters, können die Brüden abgeführt oder Begasungsmedien zugeführt werden.
Die Schmelze bewegt sich im Behälter aufgrund des Schmelzestandes und/oder durch Neigung der gesamten Vorrichtung zum Austritt, z.B. an der dem Schmelzeeintritt gegenüberliegenden Stirnseite des Behälters. Durch geeignete Positionierung von einer oder mehreren Eintrittsstutzen und Austrittsstutzen können alle bewegten und stehenden Apparateteile im Inneren des Behälters ständig mit Fluid umspült werden, so daß keine Ablagerungen entstehen.
Die Vorrichtung kann mit einem Durchmesser von bis zu 2,5 oder 3 m und mit einer Länge bis zu 7,5 m errichtet werden.
Die Vorrichtung kann, z.B. beim Schmelzbereich von Polyester (PET), zwischen 250 und 300°C und einem Vakuum von wenigen Millibar oder darunter oder auch mit Überdruck im Vergleich zur Umgebung betrieben werden.
Im folgenden wird eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung anhand der Figuren 1 und 2 näher beschrieben.
Es zeigt
Figur 1 : eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in axialer
Schnittansicht Figur 2: einen Querschnitt entlang der in Figur 1 eingezeichneten Ebene.
In einem senkrecht stehenden zylindrischen Behälter 1 , der über einen Mantel 2 allseits heizbar oder kühlbar ist, wird durch einen Eingang 3 Schmelze eingeleitet. Durch ein von außen angetriebenes, umlaufendes Paket von Zylinderrollen 4, 5 wird die Schmelze an der Innenwand des Behälters 1 und auf der Außenwand der Zylinderrollen 4, 5 dadurch gleichmäßig verteilt, daß die Zylinderrollen 5 auf der längsseitigen Innenwand des Behälters 1 abrollen.
Erfindungsgemäß ist das Zylinderrollenpaket 4, 5 an beiden Seiten mit Lagerelementen 6 versehen. Es kann auch an beiden Seiten über diese Lagerelemente 6 angetrieben werden.
Im Betriebszustand wird die Schmelze als Film ausgewalzt, auf dem sich ständig neue Oberflächen bilden. Dies erleichtert die Gasabgabe oder Aufnahme aus der bzw. in die Schmelze. Die Schmelze wird außerdem durch die Bewegung der Zylinderrolle 4, 5 innig durchmischt und überrollt. Diese Vorgänge wiederholen sich zyklisch, entsprechend der vorgegebenen Geometrie.
Die zentrale Rolle 4 stützt zum einen die äußeren Rollen 5, zum anderen wird durch sie zusätzlich Oberfläche für die Schmelze geschaffen.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung, insbesondere zur Behandlung von Schmelzen bei der Produktion von Polykondensaten, enthaltend einen zylindrischen oder säulenförmigen oder konischen Behälter, mindestens ein zylindrisches oder säulenförmiges oder konisches Rührelement, das in dem Behälter in enger Nachbarschaft zur Behälterwand drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Rührelemente beidseitig gelagert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Rührelemente als Rollenpaket ausgebildet sind, das eine zentrale Rolle und ein oder mehrere Rollen aufweist, die um die zentralen Rolle angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Rührelemente in einem Abstand von 0 bis 10 mm, vorzugsweise 1 bis 5 mm entlang der Behälterwand abrollbar angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührelemente gleiche oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
5. Verfahren zur Polymerisation einer Polymerisationsschmelze, das in einem Behälter mit innen angeordneten Rührelementen durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die gesamte Oberfläche des Behälterinnenraumes ständig mit Schmelze bedeckt.
6. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 5.
7. Verwendung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von Polyester.
8. Verwendung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 zum Begasen, Entgasen oder Verdampfen von hochviskosen Fluiden.
PCT/EP1996/004118 1995-10-02 1996-09-20 Vorrichtung zum kontinuierlichen durchsatz von hochviskosen fluiden bei der herstellung von polykondensationsprodukten und zum begasen, entgasen oder verdampfen von hochviskosen fluiden WO1997012667A1 (de)

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JP9513929A JPH11513301A (ja) 1995-10-02 1996-09-20 高粘度流体連続処理装置
AU70858/96A AU7085896A (en) 1995-10-02 1996-09-20 Device for the continuous throughput of highly viscous fluids during the preparation of polycondensation products and for gassing, degassing or evaporating highly viscous fluids

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DE19536790A1 (de) 1997-04-03
TW366305B (en) 1999-08-11
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