反應器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種反應器，其包括：反應器壁部，所述反應器壁部圍成軸向延伸的柱形的或基本上柱形的、具有軸向的設計尺寸(h)和垂直于軸向的設計尺寸測量的直徑(d)的反應器內腔，其中反應器內腔具有至少一個用于反應物的入口以及在反應器底部上具有出口；具有至少一個軸向運送的攪拌元件的、軸向延伸的攪拌軸，所述攪拌軸在反應器的上端部處穿過反應器壁部引入到反應器內腔中，其特征在于，在反應器內腔中設置有軸向延伸柱形的或基本上柱形的、具有軸向的設計尺寸(h’)和垂直于軸向的設計尺寸測量的外徑(d’)的、限定引導管內腔的引導管，使得在反應器壁部和引導管之間構成腔，其中引導管與反應器底部和與反應器內腔的上端部間隔開，其中對于引導管的軸向的設計尺寸(h’)與反應器內腔的軸向的設計尺寸(h)的比適用的是：(h’/h)≤0.9，對于引導管的外徑(d’)與反應器內腔的直徑(d)的比適用的是：(d’/d)≤0.9，其中具有至少一個攪拌元件的攪拌軸延伸直至引導管內腔中，并且在該腔之內設置有可由反應混合物穿流的換熱器。
【專利說明】
反應器
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及反應器，所述反應器尤其能夠用于聚合、尤其開環(huán)聚合交酯。反應器在 此構成為攪拌爐反應器并且具有攪拌元件，所述攪拌元件設置在引導管中。本發(fā)明還涉及 一種用于聚合的方法，尤其用于開環(huán)聚合交酯的方法，所述方法以使得設定1和500Pa · s之 間的反應混合物粘度的方式和方法來控制。
【背景技術】
[0002] 聚合或聚縮設備通常被設計為使得其能夠在額定生產(chǎn)能力的60%和100%之間、 有時也為110%運行。小于額定生產(chǎn)能力的50%的生產(chǎn)能力通常是不可行的。較大的靈活性 以產(chǎn)物質量或運行安全性為代價。例如反應器中的產(chǎn)物體積不能夠低于結構上所決定的最 小值，而沒有使產(chǎn)物的停留時間長于對于工藝所需的時間。在停留時間長的情況下，不期望 的副產(chǎn)物的形成上升(例如熱分解的產(chǎn)物），所述副產(chǎn)物部分地不能夠從產(chǎn)物中移除并且有 害其質量。結果是得到不滿足規(guī)格的產(chǎn)物、即聚合物的熔點下降、染色等。在生產(chǎn)能力下限 處的設備運行容易引起運行的干擾，如聚合物的凍結、由于變頻器過熱引起的栗失效、放熱 的聚合反應的進行。這種干擾能夠通過由于設備部件的損壞和反應器的緊急排空引起的產(chǎn) 物損失而引起多日的停產(chǎn)。
[0003] US 5,484,882(Dai Nippon)提出在利用攪拌爐或循環(huán)反應器接合具有穩(wěn)定的混 合元件的管式反應器之前的可能的交酯的兩級的R0P。將用于排放預聚合物的齒輪栗和錨 式攪拌器列舉為攪拌爐中的預聚合的特征。
[0004] WO 2010/012770 Al(Purac)涉及具有第一級中的連續(xù)的混合反應器的兩級的方 法，所述混合反應器能夠構成為循環(huán)反應器或構成為攪拌爐。在第一級中達到的"聚合度" (表示可能的反應)為5和90%之間。關于攪拌過濾變型形式的特征沒有其他的說明。
[0005] 在EP 2 188 047(UIF)中描述用于PLA的制備方法，所述方法在兩個步驟中執(zhí)行交 酯的R0P。第一步驟在交酯的預聚合中處于攪拌爐或循環(huán)反應器中，第二步驟在于管式反應 器中的聚合。預聚合在第一步驟中引起5和70mol %之間、優(yōu)選30和60mol %之間的交酯反 應。管式反應器將聚合繼續(xù)控制至如下的化學平衡，所述化學平衡根據(jù)溫度位于95至97% 之間的反應中。攪拌爐中的預聚合的其他的特征沒有被提及。
[0006] 在攪拌爐中的開環(huán)聚合(ROP)的實際實現(xiàn)中出現(xiàn)一系列問題，對于這些問題現(xiàn)有 技術沒有提供解決方案。
[0007] 在交酯"以實體"開環(huán)聚合、即在沒有溶劑的交酯熔化物中開環(huán)聚合期間，聚合物 熔化物的粘度隨著交酯反應強烈地提高。在攪拌爐中連續(xù)地執(zhí)行ROP時，反應器中的聚合的 產(chǎn)物的粘度不應超過允許的范圍。尤其在工業(yè)規(guī)模中，一次性存在的攪拌器結構僅能夠在 向上和向下限制的粘度范圍中確保反應器內含物的最佳混合。過高的粘度由于安全裝置的 響應引起攪拌器靜止，所述安全裝置防止傳動器或驅動馬達的過載或攪拌器的變形。這種 靜止狀態(tài)引起爐中的溫度和粘度的繼續(xù)提高，由此引起排放問題、穩(wěn)定的設備運行的更長 的中斷與不滿足規(guī)定的產(chǎn)物直至反應器的緊急排空與生產(chǎn)中斷和產(chǎn)物損失。
[0008] 過低的粘度引起連接在下游的管式反應器的問題與過強的回混合，過低的反應和 過低的摩爾質量。在攪拌爐本身中，其引起:設計用于更高年度的攪拌器不再帶來預設的混 合和運送性能。例如，在反應器中形成循環(huán)區(qū)和靜止的渦流，其損害與剩余的反應器內含物 的材料交換進而阻止整個反應器內含物的均勻的混合。過低的粘度在極端情況下能夠癱瘓 混合作用和運送能力。在攪拌爐中的聚合時遵守受限的粘度范圍是經(jīng)濟地運行方法和整個 設備的前提。
[0009] 交酯的ROP反應是放熱的，即每摩爾反應的交酯形成大約23.3kJ的熱量。此外存在 在反應器中的產(chǎn)物中僅轉換成熱量的攪拌器驅動功率。因此，在靜止的狀態(tài)下，必須從爐中 的用于反應的熔化物中導出熱量。理論上對此足夠的是:所輸送的單體(交酯）的溫度在反 應器中保持低于產(chǎn)物溫度一定數(shù)值進而產(chǎn)物隨著輸入而冷卻。反應器中的產(chǎn)物和輸送的交 酯之間的對此所需的溫度差從簡單的熱平衡中得出并且根據(jù)反應和交酯的視覺純度大致 位于10和50°C之間。然而實際上，借助所輸送的交酯的溫度對爐中的產(chǎn)物的溫度進行調節(jié) 是不足夠的。反應器中的混合過程延遲輸送溫度的用于調節(jié)的變化的作用。該死時間隨著 反應器中存在的產(chǎn)物量進而隨著設備生產(chǎn)能力增加。保持設備的時間恒定的產(chǎn)品質量變 難。
[0010] 在運行溫度強烈變化時(例如所輸送的交酯的溫度和通流量波動的情況下），但是 尤其在例如由于連接在下游的機組中的干擾引起的不可預見的運行狀態(tài)、如電流失效或從 反應器中的產(chǎn)品排放失效擴大了如下危險：即聚合沿朝更高或更低的產(chǎn)物溫度"脫離控 制"。在此，反應、摩爾量和熔化物粘度連續(xù)地隨著產(chǎn)品溫度升高直至攪拌器失效。在另一方 面，在溫度調節(jié)過于遲緩且反應高的情況下產(chǎn)物的熔點升高并且爐內含物凍結。在該情況 下，爐中的熔化物必須快速地提取或輸送熱量，以便防止能夠為至多日的設備靜止和生產(chǎn) 失效。與爐的緊急排空關聯(lián)的產(chǎn)物損失也有害生產(chǎn)的經(jīng)濟性。
[0011]如在全部化學設備中那樣，設備生產(chǎn)能力越大，生產(chǎn)就越經(jīng)濟。大的設備生產(chǎn)能力 等同于反應器中大的產(chǎn)物體積。隨著設備生產(chǎn)能力的提高，在攪拌爐反應器中，熱傳遞面與 產(chǎn)物體積的比例在相同的平均停留時間中下降。當交酯以試點規(guī)模ROP時，即在具有大致 IOOkg內含物的爐中經(jīng)由鍋爐外壁進行的熱量輸送或引出還是足夠的時，這在工業(yè)規(guī)模的 反應器中、即具有大于1000 kg內含物的爐中是不可行的。因此，大的生產(chǎn)能力需要ROP攪拌 爐的特別的結構特征，以便在規(guī)模擴大時將熱傳遞面與反應器體積的比保持恒定。
[0012] 因此，盡管調節(jié)溫度進而調節(jié)反應器中的反應還有規(guī)模放大，還需要在反應器的 內部中的加熱或冷卻面。
[0013] 然而，反應器中的加熱和冷卻面的設置與設備生產(chǎn)能力中的期望的靈活性相沖 突：聚合反應器中的產(chǎn)物水平必須保持在所裝入的換熱器之上。如果下降得更深，那么加熱 或冷卻面部分地或完全地保持未由產(chǎn)物沖刷。粘附于面上的熔化膜不被交換并且聚合緩慢 地進行至形成高粘滯的層。在繼續(xù)聚合的情況下，粘附的產(chǎn)物的熔點甚至提高超過反應器 中的產(chǎn)物溫度，使得其造成形成固態(tài)的聚合物層。這種粘滯的或固態(tài)的層防止熱傳遞、經(jīng)受 熱分解、當水平進一步提高時部分地從面脫落，進而污染產(chǎn)物。因此，所裝入的換熱器降低 反應器中的液體水平的活動余地進而降低生產(chǎn)能力的靈活性。
[0014] 因此，液態(tài)的輸送物(交酯）以及催化劑、引發(fā)劑和其他必要時所需的添加劑必須 盡可能快地且盡可能完全地與全部存在于反應器中的產(chǎn)物體積混合。否則，用于調節(jié)反應 和產(chǎn)物粘度的死時間過大并且造成所述參數(shù)的強烈的波動。所述要求也隨著反應器中產(chǎn)物 體積的增加而更難于滿足。攪拌器的驅動功率和傳動轉矩以攪拌器直徑的百分之五5次方 提高。因為攪拌器直徑和反應器體積強制地彼此關聯(lián)，所以反應器生產(chǎn)能力的擴大快速地 觸及材料的負荷能力和經(jīng)濟性的極限。

【發(fā)明內容】

[0015] 基于EP 2 188 047OJIF)，本發(fā)明的目的是:為在連續(xù)運行的攪拌爐中的預聚合提 供方法和設備。
[0016] PLA生成中的大的優(yōu)點是:現(xiàn)有的聚合設備的生產(chǎn)能力能夠靈活地匹配于市場要 求(波動的需求，對緩慢提高的需求的匹配）。用于制備PLA的設備因此應當能夠在額定生產(chǎn) 能力的25 %和100 %之間的生產(chǎn)能力中靈活地運行，其中產(chǎn)品質量保持相同。對于該運行方 式，需要一種方法和適合與此的設備。
[0017] 因此，本發(fā)明根據(jù)權利要求1涉及一種反應器，其尤其適合于交酯的開環(huán)聚合。此 外，本發(fā)明根據(jù)權利要求14涉及用于交酯的聚合、尤其開環(huán)聚合的方法。在此，分別相關的 權利要求為有利的改進形式。
[0018] 本發(fā)明因此涉及一種反應器，其包括
[0019] 反應器壁部，所述反應器壁部圍成軸向延伸的柱形的或基本上柱形的、具有軸向 的設計尺寸(h)和垂直于軸向的設計尺寸測量的直徑(d)的反應器內腔，其中反應器內腔具 有至少一個用于反應物的入口以及在反應器底部上具有出口；
[0020] 具有至少一個軸向運送的攪拌元件的、軸向延伸的攪拌軸，所述攪拌軸在反應器 的上端部處穿過反應器壁部引入到反應器內腔中，其中
[0021] 在反應器內腔中設置有軸向延伸柱形的或基本上柱形的、具有軸向的設計尺寸 (h'）和垂直于軸向的設計尺寸測量的外徑(d'）的、限定引導管內腔的引導管，使得在反應 器壁部和引導管之間構成腔，其中引導管與反應器底部和與反應器內腔的上端部間隔開，
[0022] 其中對于引導管的軸向的設計尺寸(h'）與反應器內腔的軸向的設計尺寸(h)的比 適用的是：（h'/h) <0.9，
[0023] 對于引導管的外徑(d'）與反應器內腔的直徑(d)的比適用的是：（d'/dH0.9，
[0024] 其中具有至少一個攪拌元件的攪拌軸延伸直至引導管內腔中，
[0025] 并且在腔之內設置有可由反應混合物穿流的換熱器。
[0026] 已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn):通過在反應器中設置一個或多個攪拌元件將輸入到反應器 中的反應混合物完全地混合能夠與通過換熱器將反應器內含物強制地翻轉組合，其中這些 攪拌元件中的至少一個布置在引導管中。所述攪拌器用于在最大值和最小值之間的全部的 料位中軸向地翻轉全部反應器內含物，使得所輸送的稀液狀的交酯熔化物、催化劑和引發(fā) 劑以及必要時的抑制劑在短時間內且完全地與反應器內含物混合。軸向的混合避免本身循 環(huán)的具有徑向的速度分量的區(qū)的構成，所述區(qū)僅強烈延遲地與其余的反應內含物混合。
[0027] 通過換熱器的強制的翻轉實現(xiàn)反應器內含物的快速的加熱或冷卻進而支持反應 和產(chǎn)物溫度的調節(jié)。強制翻轉在最大值和最小值之間的任意的料位中完全地利用結構上可 用的加熱或冷卻面并且確保:提供所需要的加熱和冷卻能力并且在控制方面能夠存在沿朝 高或低的產(chǎn)物溫度的方向"失去"反應。此外，避免產(chǎn)物中的大的溫度差。
[0028] 已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn):設置在引導管中的攪拌器能夠通過設置在反應器中的換熱 器不僅滿足軸向混合的目的也能夠滿足反應器內含物的強制翻轉的目的。
[0029] 根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，引導管以其下端部與反應器壁部隔開間距(a)，使得在 具有至少一個軸向運送的攪拌元件的攪拌軸運行時，反應混合物的作為反應混合物在出自 引導管的出口處和到引導管與反應器壁之間的腔的入口處的壓強差測量的壓強損失為反 應混合物在穿過換熱器時作為在反應混合物在進入換熱器和離開換熱器時的壓強差測量 的壓強損失的最大10%，和/或在到反應器底部上的投影中測量的間距(a)相對于反應器內 腔(h)的軸向設計尺寸為0.001 < a/h < 0.25，優(yōu)選為0.01 < a/h < 0.2，尤其優(yōu)選為0.05 < a/ h<0.15〇
[0030] 對于引導管的軸向的設計尺寸(h'）與反應器內腔的軸向的設計尺寸(h)的比適用 的是:0.05 < (h'/hH 0.5,優(yōu)選0.075 < (h'/hH 0.4,尤其優(yōu)選0.1 < (h'/hH 0.25。
[0031] 替選地或附加地同樣優(yōu)選的是:對于引導管的外徑(d'）與反應器內腔的直徑(d) 的比適用的是:0.2 5 (d'/dH〇.6,優(yōu)選0.3< (d'/dH〇.5。
[0032] 另一優(yōu)選的實施方式提出：引導管內腔具有垂直于軸向的設計尺寸測量的內徑 (X)和至少一個攪拌元件中的至少一個具有垂直于軸向的設計尺寸測量的旋轉直徑(y)，其 中比例y/x適用:0.9 < (y/x) < 0.99,優(yōu)選0.95 < (y/x) < 0.98。
[0033] 此外優(yōu)選的是:換熱器的軸向的設計尺寸與引導管的軸相的設計尺寸(h'）同樣大 或最多同樣大。
[0034] 還有利的是：引導管和反應器內腔同心地設置，使得腔環(huán)形地或基本上環(huán)形地構 成。
[0035] 反應器底部在此能夠錐形地構成并且出口設置在錐體的尖部處，其中錐體的張角 優(yōu)選>50°、還優(yōu)選為55°至120°、尤其優(yōu)選為60°至100°。
[0036] 同樣可行的是:攪拌軸穿過反應器壁部的穿引部具有熱防護部，所述熱防護部優(yōu) 選能夠借助于液態(tài)的或蒸汽態(tài)的熱載體運行。
[0037]還優(yōu)選的是，攪拌軸在軸向方向上在引導管的上棱邊和反應器內腔的上端部之間 的區(qū)域中具有至少一個另外的軸向運送的攪拌元件。
[0038] 在此，如下變型形式是可行的并且分別是優(yōu)選的。
[0039] 在此，至少一個另外的攪拌元件能夠兩件式地構成，使得在攪拌軸的運行中以該 至少一個另外的軸線運送的攪拌元件在沿軸向方向的投影中對應于引導管內腔的區(qū)域中 與在沿軸向方向的投影中對應于腔的區(qū)域中相比產(chǎn)生在軸向方向上相反的流動。
[0040 ]同樣還可行的是:僅在在軸向方向的投影中對應于引導管內腔的區(qū)域中構成該至 少一個另外的攪拌元件。
[0041] 替選于此同樣可行的是:僅在沿軸向方向的投影中對應于構成在反應器壁部和引 導管之間的腔的區(qū)域中構成該至少一個另外的攪拌元件。
[0042] 根據(jù)另一有利的實施方案，至少一個另外的軸向運送的攪拌元件具有垂直于軸向 方向延伸的設計尺寸（Z)，其中對于設計尺寸（Z)與反應器內腔的直徑（d)的比適用的是： 0.7< (z/d) <0.99,優(yōu)選0.8< (z/d) <0.98,尤其優(yōu)選0.9< (z/d) <0.98。
[0043] 此外可行的是:攪拌軸同軸地構成，使得至少一個攪拌元件和至少一個另外的攪 拌元件能夠彼此獨立地操作。這種攪拌軸例如具有兩個彼此同軸設置的攪拌軸，借助于所 述攪拌軸能夠彼此獨立地操作這兩組攪拌元件，即設置在引導管中的攪拌元件和設置在引 導管之上的攪拌元件。
[0044] 還有利的是:攪拌元件選自：凱普蘭攪拌器、斜葉式攪拌器、螺旋攪拌器、推進式攪 拌器、交叉葉式攪拌器和/或至少一個另外的攪拌器選自：斜葉式攪拌器、交叉葉式攪拌器、 具有連續(xù)的或中中斷的盤旋的盤旋攪拌器，帶式攪拌器和具有相對于轉動平面傾斜的臂的 錨式攪拌器。
[0045] 此外得到如下可行性:在其中引導管與反應器內腔的上端部間隔開的區(qū)域中存在 至少一個另外的引導管。
[0046] 同樣可行的是：引導管具有沿軸向方向在朝反應器內腔的上端部的方向上延伸的 突出部，所述突出部具有穿孔和/或構成為孔板。
[0047] 引導管的軸向的設計尺寸在該情況下在不考慮突出部的情況下確定。
[0048]根據(jù)一個尤其優(yōu)選的實施方式，引導管在軸向方向上在反應器內腔中定位，使得 反應混合物的最小填充量在小于反應器的額定生產(chǎn)能力中的填充量的50%的情況下存在 2個小時的平均停留時間，所述最小填充量引起反應混合物的最小填充高度，其中引導管的 上棱邊沉入到反應混合物中。
[0049] 另一有利的實施方案提出：能夠對反應器壁部進行調溫，優(yōu)選劃分成多個沿軸向 方向設置的單獨的能調溫的區(qū)，尤其優(yōu)選具有三個單獨的能調溫的區(qū)（Ι，ΙΙ，ΙΙΙ)，其中第 一能調溫的區(qū)（I)在軸向方向從反應器底部構成至引導管的上端部，第二能調溫的區(qū)（II) 在軸向方向上在引導管的上端部之上構成，并且第三能調溫的區(qū)（III)在第二區(qū)（II)之上 構成并且包括反應器壁部的上端部(反應器蓋）。
[0050] 還有利的是：引導管和/或至少一個另外的引導管構成為是雙壁的并且能夠由在 周圍環(huán)境條件下和/或運行條件下液態(tài)的熱載體調溫。
[0051 ] 尤其可行的是:攪拌軸雙重地安裝在穿過反應器壁部的穿引部上或之前和反應器 底部上。
[0052] 在此，換熱器尤其構成為管式換熱器。
[0053] 在此可行的是：換熱器包括由垂直于軸向方向伸展的盤管構成的束，在周圍環(huán)境 條件和/或運行條件下液態(tài)的熱載體流動經(jīng)過所述盤管，其中反應混合物環(huán)繞沖洗管或盤 管。
[0054] 同樣可行的是：換熱器包括封閉的管體，所述管體具有在軸向方向上伸展的引導 經(jīng)過管體的管，其中產(chǎn)物流動經(jīng)過所述管，所述管在封閉的管體中由在周圍環(huán)境條件和/或 運行條件下液態(tài)的熱載體環(huán)繞沖洗。
[0055] 換熱器同樣包括在軸向方向上伸展的管或盤管，在周圍環(huán)境條件和/或運行條件 下液態(tài)的熱載體流動經(jīng)過所述管或盤管，其中反應混合物環(huán)繞沖洗管或盤管。
[0056] 此外，本發(fā)明涉及一種用于聚合交酯的方法，尤其借助上述根據(jù)本發(fā)明的反應器 來聚合，其中通過調節(jié)反應混合物的反應溫度將交酯轉化和反應混合物的粘度設定到1至 IOOPa · s、優(yōu)選5至50Pa · s上并且保持恒定。"恒定"就本發(fā)明的意義而言理解為:一次性設 定的粘度的偏差小于20%、優(yōu)選小于10%。這通過所使用的交酯的轉化保持恒定或基本恒 定來進行。
[0057] 調節(jié)例如能夠通過如下方式進行:在常量恒定的情況下（即在生產(chǎn)能力恒定的情 況下)交酯輸送率連同反應混合物中的催化劑濃度、反應混合物中的引發(fā)劑濃度和/或反應 混合物中的抑制劑濃度固定地預設并且將反應混合物的溫度調節(jié)為使得轉化一一進而通 過轉化得到的粘度一一在之前提出的波動區(qū)間的范圍中保持恒定。
[0058]對于改變、尤其降低反應器生產(chǎn)能力的情況，借助調節(jié)轉化率確保:粘度在之前提 出的波動區(qū)間的范圍中保持恒定。這在該情況下例如能夠通過如下方式進行:交酯轉化進 而粘度在反應器中在生產(chǎn)能力為額定生產(chǎn)能力的25%和100%之間的情況下通過改變溫度 和/或反應混合物中的催化劑濃度和/或引發(fā)劑濃度和/或抑制劑濃度和/或反應器的料位 來保持恒定。
[0059] 令人驚訝地能夠確定:通過設定和/或調節(jié)單體轉化、尤其通過選擇產(chǎn)物溫度、催 化劑濃度、引發(fā)劑濃度和/或抑制劑濃度在開環(huán)聚合期間將反應器中的產(chǎn)物的粘度保持在 大約1至IOOPa · s、優(yōu)選5至50Pa · s上并且能夠保持恒定。在該粘度范圍中，根據(jù)本發(fā)明的 反應器的攪拌元件能夠實現(xiàn)反應器內含物的最佳混合。
[0060] 在此，反應器中的在此反應混合物的溫度對轉化率進而直接對反應混合物的粘度 具有主要影響。特別地，根據(jù)本發(fā)明的方法因此能夠通過調節(jié)反應混合物的溫度來影響。
[0061] 產(chǎn)物溫度的調節(jié)尤其能夠通過調節(jié)進入溫度與通過裝入反應器中的換熱器進行 的受調節(jié)的熱輸送和熱導出組合來實現(xiàn)進而獲得期望的粘度，其中所述換熱器能夠加熱和 冷卻反應器內含物。為了該目的，換熱器優(yōu)選借助液態(tài)的熱載體運行，所述熱載體在爐之外 設定到期望的溫度和期望的流量上并且輸送給爐中的換熱器。
[0062] 同樣地，借助包含在反應器中的換熱器能夠在規(guī)模放大的情況下保持熱傳遞面和 反應體積的比例。例如，在具有108kg反應質量的小規(guī)模中的反應器中，借助雙重外套提供 的Im 2的加熱和冷卻面是足夠的（見下面的實例1)。在工業(yè)規(guī)模中的反應器中，即具有 1000 kg和更高的反應質量、即對應于500kg/h的額定生產(chǎn)能力的工業(yè)規(guī)模中，雙重外套面不 足以帶來所需要的加熱和冷卻能力。優(yōu)選設置在反應器中的根據(jù)本發(fā)明的換熱器提供例如 Ilm2Ai3的熱傳遞面和反應體積的所需要的比例。
[0063] 通過借助根據(jù)本發(fā)明的方法采用的措施令人驚訝地發(fā)現(xiàn):在轉化相同的情況下實 現(xiàn)將生產(chǎn)能力下降到反應器的額定生產(chǎn)能力的25%上。這尤其通過分別單獨地但是也能夠 彼此組合應用的如下措施實現(xiàn)：
[0064] 在反應器的額定生產(chǎn)能力的100%的情況下，通過適當?shù)剡x擇爐中的產(chǎn)物溫度、催 化劑和引發(fā)劑劑量來設定5 %和80 %之間的、優(yōu)選30和60 %之間的期望的交酯轉化并且保 持恒定。如果以額定生產(chǎn)能力的25%和〈100%之間的降低的產(chǎn)量來運行鍋爐，那么通過降 低爐中的熔化物水平來保持轉化恒定，其中將停留時間、產(chǎn)物溫度、產(chǎn)物中的催化劑濃度和 引發(fā)劑濃度保持相同。如果在此達到結構所決定的最小料位(在下面的段落中闡述），那么 通過降低產(chǎn)物溫度將轉化保持恒定。如果產(chǎn)物溫度不再提供回旋余地，那么通過降低產(chǎn)物 中的催化劑濃度或通過為引發(fā)劑、優(yōu)選濃縮的乳酸定劑量來保持轉化。令人驚訝地發(fā)現(xiàn):連 續(xù)運行的攪拌爐反應器以該方式能夠運行至額定生成能力的25%的最小生產(chǎn)能力，其中交 酯轉化相同進而產(chǎn)物質量相同。
[0065] 措施的該級聯(lián)允許:爐中的熔化物水平保持高至使得換熱器也在25%的最小生產(chǎn) 能力的情況下總是由熔化物覆蓋。由此能夠將換熱器的面完全地用于調節(jié)產(chǎn)物溫度。換熱 器持續(xù)地用熔化物沖洗。因此避免聚合物層堆積在熱傳遞面上。
[0066] 按照根據(jù)本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選的實施方式，將反應混合物的溫度設定在120 和200°C之間，優(yōu)選130和170°C之間，并且在那里保持恒定。
[0067] 獨立地或與其組合地，能夠將反應混合物中的催化劑濃度設定在5和IOOppm之間、 優(yōu)選15和60ppm之間，其中催化劑優(yōu)選選自：錫、鋅、鈦和鋯的有機化合物。在上述金屬有機 化合物的示例的情況下，上面說明的優(yōu)選的濃度范圍在此設計反應混合物中的金屬原子的 濃度，對于有機的不含金屬的催化劑的示例的情況而言，上面說明的優(yōu)選的濃度范圍在此 涉及催化劑原子的濃度。
[0068] 同樣還可行的是：尤其作為單獨的措施或與之前或下面提出的方法可行性組合 地，將反應混合物中的引發(fā)劑濃度設定為0和30mmol/kg之間，其中引發(fā)劑優(yōu)選選自：一價、 二價、三價和更高價的醇。
[0069] 同樣還可行的是:將引發(fā)劑添加至反應混合物。在此優(yōu)選的是：引發(fā)劑選自：羧酸、 優(yōu)選乳酸、尤其優(yōu)選具有80 %至100 %濃度的含水的乳酸，并且將反應混合物中的引發(fā)劑濃 度設定為使得在聚合時形成的反應混合物具有5和15mmol/kg之間、優(yōu)選5和lOmmol/kg之間 的羧基基團濃度。
[0070] 另一有限的實施方式中提出：反應混合物的溫度經(jīng)由所輸送的交酯的溫度和/或 量和/或借助于換熱器和/或經(jīng)由輸送給換熱器的熱載體的溫度和/或量來調節(jié)。
[0071] 特別地，借助于至少一個攪拌元件在引導管中構建至少IOOmbar的滯止壓強。
[0072] 此外，按照根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選的是:反應混合物在軸向方向上以大于10倍的 并且優(yōu)選大于30倍的反應產(chǎn)量的速率被滾壓。
[0073] 按照根據(jù)本發(fā)明的方法需要:換熱器和/或引導管完全地由反應混合物覆蓋。
[0074] 特別地，在生產(chǎn)能力對應于反應器的額定生成能力的10 %至100 %、優(yōu)選15至 100%、尤其優(yōu)選為20至100%的情況下控制該方法。根據(jù)本發(fā)明的能夠在根據(jù)本發(fā)明的方 法中使用的反應器的具體的設計方案中當然也實現(xiàn):方法的經(jīng)濟運行在沒有損害產(chǎn)物質量 的情況下在生產(chǎn)能力小于額定生成能力的100 %的情況下是可行的，例如〈額定生成能力的 80%、或者〈60%或者〈40%。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法實現(xiàn):尤其在使用根據(jù)本發(fā)明的反應 器的情況下實現(xiàn)涉及該生產(chǎn)能力的、特別靈活的方法實施方案。在此尤其令人驚訝的是:轉 化和粘度在反應器生成能力不同的情況下能夠保持在相同的數(shù)值上。
[0075] 對于引導管具有突出部的情況下，為之前提出的優(yōu)選的實施方案在額定生產(chǎn)能力 方面保持填充，其中引導管完全地沉入到反應混合物中并且僅穿孔的突出部一一對于相應 低的填充的情況而言一一必要時從反應混合物中伸出。
[0076] 對于具有攪拌器的另一引導管位于換熱器上方的情況，僅下部的引導管與換熱器 保持由熔化物覆蓋。
[0077] 設定交酯的5和80%之間的、尤其優(yōu)選30和60%之間的轉化是優(yōu)選的。
[0078] 同樣優(yōu)選的是:反應器中的反應混合物的平均停留時間設定到最大4小時、優(yōu)選最 大2小時。平均的停留時間從關于反應混合物的所實現(xiàn)的體積流的反應體積中得出。反應體 積是存在于反應器中的反應混合物的體積。
[0079] 根據(jù)本發(fā)明的方法的另一優(yōu)選的實施方式提出：將反應器殼體的可調溫的第一區(qū) 設定到反應混合物的溫度上、優(yōu)選120和200°C之間、優(yōu)選130和170°C之間，并且將反應器殼 體的可調溫的第三區(qū)設定到交酯的熔點和小于可調溫的第一區(qū)的溫度的溫度之間的溫度 上。第二區(qū)的溫度根據(jù)反應器的料位來選擇。對于將料位選擇得與引導管的上棱邊一樣高 的情況而言優(yōu)選的是:對于反應器壁部的可加熱的第二部分選擇與其在第三部分中所存在 的相同的溫度。對于反應器中的料位更高的情況而言優(yōu)選的是:在可調溫的第二區(qū)中選擇 與在反應器壁部的第一區(qū)中相同的溫度。
[0080] 尤其所介紹的方法在此連續(xù)地運行，即其連續(xù)地將反應物或尚未引起反應的反應 混合物輸出到反應器中并且連續(xù)地提取產(chǎn)物。反應器的料位在運行期間能夠變化，然而也 保持丨旦定。
【附圖說明】
[0081] 本發(fā)明根據(jù)下面的附圖和實施例詳細闡述，所作出的實施方案當然僅是示例性質 的并且不能夠理解為限制于本發(fā)明的主題。
[0082] 在此應用如下定義：
[0083] 粘度：
[0084]在本文中總是表不動態(tài)粘度。
[0085] ROP：
[0086] 開環(huán)聚合 [0087]額定生產(chǎn)能力：
[0088]以kg/h為單位的產(chǎn)量，其針對反應器或聚合設備來設計。
[0089] 生產(chǎn)能力：
[0090] 以kg/h為單位的產(chǎn)量，其中反應器或聚合設備實際上運行。
[0091] Mw：
[0092]聚合物的平均分子量(加權平均值）
[0093] 平均的停留時間：
[0094] 以每kg/h為單位的產(chǎn)物產(chǎn)量kg為單位或以每產(chǎn)物體積流的反應器中的產(chǎn)物體積 為單位的產(chǎn)物質量
[0095] 轉化：
[0096]轉化U(以％表示)從試樣的測量的交酯濃度X和在進入反應器時的交酯濃度X0中 如下計算：
[0097] U=[l-(x/xo)] · 100%；
[0098] X和XQ是質量百分比。
[0099] 在附圖中示出：
[0100] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的反應器的第一實施方式。
[0101] 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的反應器的第二實施方式。
[0102] 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的反應器的另一實施方式。
[0103] 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的反應器的另一實施方式。
[0104] 圖5示出根據(jù)本發(fā)明的反應器的另一實施方式。
【具體實施方式】
[0105] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的反應器1的根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式。為了如上描述那樣 運行方法，尤其為了實現(xiàn)產(chǎn)物的所需要的混合、溫度調節(jié)和生產(chǎn)能力降低，需要適當?shù)脑O 備。根據(jù)本發(fā)明的攪拌爐反應器1包括柱形的部件，在所述柱形的部件下方安置錐形的底 部。錐體尖部通到用于產(chǎn)物的出口4中。在出口中安置齒輪栗，所述齒輪栗用于從反應器1中 按劑量提取熔化物。錐形的出口簡化在穩(wěn)定運行中從反應器1中排放。在運行干擾的情況 下、例如在粘度的未計劃的提高的情況下，其使產(chǎn)物的流出、排放栗的填充和爐的排空變容 易。錐體的張角優(yōu)選為大于60°。更小的角度在產(chǎn)物提取和排空時不再提供優(yōu)點，但是引起 錐體尖部中的混勻度差的區(qū)并且放大設備的結構高度。在此，反應器1具有反應器壁部2,所 述反應器壁部構成為是雙壁的。雙壁的反應器壁部2在此劃分成三個單獨的區(qū)I、11、111，所 述區(qū)I、II、III在此分別能夠由液態(tài)的熱載體介質通流進而能夠單獨地加熱。反應器壁部2 包圍反應器內腔3。反應器1具有用于反應物的入口（未示出）以及設置在底部側的出口4。反 應器1在此沿軸向方向延伸，所述軸線在圖1中豎直地示出。從蓋(反應器的上端部）穿引引 導軸6,所述引導軸沿軸向方向伸展。在此，反應器內腔3具有高度h，所述高度從出口 4到反 應器內腔3的上端部確定。在此，反應器內腔3具有直徑d。在反應器1的下部區(qū)域中存在引導 管7,所述引導管具有內徑X以及外徑d'。引導管在此具有軸向構成的設計尺寸h'。在構成在 反應器的內置的壁部和引導管之間的腔9中接入換熱器元件10,所述換熱器元件在圖1的示 例的情況下為環(huán)形伸展的管束。在引導管7的內腔8中將攪拌元件5接合到攪拌軸6上，所述 攪拌元件在引導管7中能夠產(chǎn)生現(xiàn)有的反應混合物的軸向流動。在當前的情況下，攪拌元件 5是螺旋攪拌器。在此，包含在反應器1中的反應混合物在操作攪拌軸6與引導元件5時在引 導管中例如向下運送，使得反應混合物在從引導管7中排出之后通過反應器壁部偏轉并且 進入到引導管7和反應器外壁部之間的環(huán)形的腔9中，并且在那里強制地通過換熱器10向上 運送。反應器在此能夠在圖1中用附圖標記V_說明的最小填充水平和圖1中用V max說明的最 大料位之間運行。附加地，在攪拌軸6上存在另外的攪拌元件5'和5"，所述攪拌元件設置在 引導管之上。如圖1中可見，該附加的攪拌元件在此構成在反應器的兩個區(qū)中，直接設置在 攪拌軸6上的攪拌元件5"在攪拌軸的所繪制的轉動方向中向下運送(在轉動方向相反的情 況下向上運送），而外部的設置在反應器1的壁部2處的攪拌元件5'將攪拌混合物向上運送 (在動方向相反的情況下向下運送）。
[0106] 在圖2中示出反應器1的另一變形，為了概覽，已經(jīng)在圖1中針對相同的組成部分應 用的附圖標記在圖2中未示出。與圖1中示出的反應器的區(qū)別是：圖2中示出的反應器1具有 在引導管7中的不同的攪拌器5。附加地，圖2中示出的反應器1與圖1中示出的反應器1的區(qū) 別在于攪拌軸上的、設置在引導管7之上的另外的攪拌元件5'、5"。如在圖2中可見，攪拌軸 在此同軸地構成，即攪拌軸由兩個彼此同軸設置的、可單獨驅動的攪拌軸。借助內部的攪拌 軸能夠運行設置在引導管7中的攪拌元件5,借助外部的攪拌軸能夠運行另外的攪拌元件 5，、5"。
[0107] 圖3示出另一類型的根據(jù)本發(fā)明的反應器1，在此為了概覽也取消已經(jīng)在之前的附 圖中針對相同的組成部分應用的附圖標記。與根據(jù)圖1和2的反應器1的區(qū)別是:該反應器針 對全部攪拌元件5'、5"分別具有相同的類型和相同的運送方向。在所示出的實例中，攪拌元 件在在攪拌軸附近的中央?yún)^(qū)域中向下運送。由此在攪拌器壁附近的外圍區(qū)域中形成向下的 流動。此外，代替根據(jù)圖1和2的管束換熱器10設置有換熱器10,所述換熱器由垂直設置的管 組成，其中換熱器引導到管中并熔化物為能夠圍繞管引導。替選地，如下?lián)Q熱器10也是可行 的：所述換熱器根據(jù)羅伯特蒸發(fā)器類型設置在兩個管底部之間，所述管底部在下方和在上 方與中央的引導管齊平。
[0108] 圖4示出如圖3中示出的反應器，當然在最上方的攪拌元件5"的高度上存在另一引 導管7'，所述另一引導管用于反應器1中的反應混合物在最高水平和換熱器10之間的區(qū)域 中的更好的軸向混勻。
[0109] 圖5示出圖4中示出的反應器類型的另一替選方案。在此，在引導管7之上連接有突 出部7"，所述突出部對于熔化物可透過地構成、例如構成為孔板。
[0110]下面的實施方案普遍地適用于全部附圖，專門所屬于各個附圖的細節(jié)作為這種實 施方案說明。
[cm]反應器1的蓋能夠任意地成形。優(yōu)選的是封頭或者橢圓拱底部，在所述封頭或者橢 圓拱底部中中央地設置有用于攪拌軸6的穿引部。在穿引部中存在熱防護部，所述熱防護部 借助液態(tài)的或蒸汽態(tài)的熱載體運行。其通過加熱攪拌軸6防止從反應器1中通過軸6的熱流 出。因此防止:在特定的運行狀態(tài)下借助熱不足將固態(tài)的聚合物凍結在攪拌器6上。
[0112] 反應器1的外壁同樣如蓋和裝入反應器中的換熱器優(yōu)選借助于在周圍環(huán)境溫度和 運行溫度中液態(tài)的熱載體可加熱或可冷卻。優(yōu)選將如下液體用作為熱載體，所述液體的沸 點和燃點位于220°C之上并且其凝固點位于_10°C之下并且是無毒的。高的燃點降低在爆照 保護中的耗費。無毒性在設備中泄漏下的情況下既不引起對操作人員和環(huán)境的危害也不引 起產(chǎn)物的污染。
[0113] 反應器1的外部加熱劃分成多個區(qū)域I、II、III，所述區(qū)能夠以不同的溫度運行。有 利的是:在反應器外罩中直至反應器1中的料位的高度設定成與反應器1中的產(chǎn)物中相同的 溫度。這簡化了產(chǎn)物溫度的調節(jié)和避免在反應器1的內壁上的聚合物膜的凍結或過熱。也有 利的是:對反應器外罩在料位之上、尤其在最大水平之上并且在容器蓋中以更低的溫度加 熱，所述溫度位于交酯熔點和反應器1中的產(chǎn)物溫度之間。由此可行的是:避免固態(tài)的交酯 再升華到內壁上并且產(chǎn)生液態(tài)的交酯膜，所述角質膜在重力下回流到產(chǎn)物中。因為聚合物 在單體中是可溶的，這防止聚合物層的生長自然地回流到壁上進而防止用分解的聚合物污 染反應器1和產(chǎn)物。
[0114] 在反應器1的下部區(qū)域中，軸向運送的攪拌器5在引導管7中工作。螺旋攪拌器、凱 普蘭攪拌器、斜葉式攪拌器、交叉葉式攪拌器或推進式攪拌器適合作為攪拌器類型。所述攪 拌器向下沿排出方向產(chǎn)生強制的流動。該流動在錐形底部偏轉并且引導到引導管和反應器 壁2之間的環(huán)形的腔9中。在該腔9中設置有換熱器10。為了實現(xiàn)借助熔化物的強制的穿流， 將所述熔化物的豎直擴展限制于引導管7的高度上。引導管7的上棱邊因此與換熱器10的上 棱邊重合。該水平線限定反應器中的最小水平。因此僅熱傳遞面在最小水平的情況下能夠 由熔化物覆蓋并且同時保持從外部到引導管中的流入。
[0115] 圍繞引導管7的環(huán)形的腔9在水平擴展中均勻地用換熱器管10填充，使得流動阻力 在迎流面之上是恒定的，對管均勻地環(huán)流并且不形成死區(qū)域或優(yōu)選的通道。換熱器10和引 導管7形成功能單元，所述功能單元盡可能深地設置在反應器1中，因此最小水平允許對于 以降低的生產(chǎn)能力開動的最高程度的靈活性。然而，引導管7的和換熱器10的下棱邊僅深至 使得進入換熱器10中和從引導管7中流出的熔化物流動的壓強損失最高為換熱器中的壓 強損失的10%。否則，就能夠考慮在反應器壁附近的熱傳遞面的差的環(huán)流并且考慮相應降 低的熱傳遞。
[0116] 換熱器10的管調節(jié)器能夠由用盤管構成的水平設置的束構成，其中熔化物圍繞管 流動，熱載體流動穿過管。調節(jié)器也能夠由水平設置的管構成，其中熱載體引入到管中并且 熔化物圍繞管引導。
[0117] 作為另外的可行性，能夠將垂直的、在內部產(chǎn)品穿流的管根據(jù)羅伯特蒸發(fā)器的類 型設置在兩個管底部之間，所述管底部在上方和在下方與中央的引導管齊平地結束(在圖3 至5中示出）。于是，熱載體在圍繞管的空間中流動。該變型形式的具體的實施方案在于:平 行的管在其端部處卷邊成六邊形，即六邊形的端部彼此無縫隙地彼此鄰接并且彼此焊接， 使得省出管底部。該布置的優(yōu)點在于:熔化物流動與橫向于流動方向的堵塞面上的最小值 相反，使得壓強損失小并且不能夠出現(xiàn)具有死區(qū)的停滯。
[0118] 引導管攪拌器5能夠構建至少IOOmbar的壓強，以便將在反應器1中形成的熔化物 體積以高的翻轉速率運送通過裝入的換熱器。翻轉速率為反應器額定產(chǎn)量的至少10倍、優(yōu) 選至少30倍。
[0119] 在轉速相同的情況下，引導管直徑與爐直徑的比越大，攪拌器的斜度和面積越大， 和引導管和攪拌器之間的間隙越窄，引導管7中的攪拌器5的運送作用和壓力構建就越好。 當攪拌器直徑和引導管7的內徑的比例為0.95至0.98時，實現(xiàn)引導管7中的攪拌器5的良好 的運送作用。換熱器圍繞引導管7設置和換熱器10在全部運行狀態(tài)下必須在反應器1中的水 平之下的條件限制了結構上可行的熱傳遞面。為了將所需要的熱傳遞面安裝到所述腔中， 引導管直徑與反應器直徑d Vd的比例為0.2至0.6、優(yōu)選0.3至0.5是經(jīng)證實的。
[0120] 如果反應器1中的水平在最小值的情況下自引導管的下棱邊起測量位于大致對應 于反應器1的內徑d的高度，那么設置在引導管7中的攪拌器5足以設定軸向流動。如果水平 位于其之上，那么需要一個或多個另外的攪拌器5'，所述攪拌器設置在引導管7之上。引導 管攪拌器5本身的攪拌作用不會達到熔化物的上面，因為其實現(xiàn)克服換熱器的流動阻力。
[0121] 設置在其上的攪拌器5'具有與引導管攪拌器不同的作用：其在反應器壁的附近 促進軸向流動并且同時沿相反的方向促進在圍繞反應器軸的中央?yún)^(qū)域中的軸向流動。這優(yōu) 選能夠是根據(jù)圖1的中斷的螺旋(SEBA?:攪拌器)或者連續(xù)的螺旋，其分別具有距反應器 壁的窄的間距。這也能夠是具有大斜部的在壁處常見的葉片的帶式攪拌器，所述斜部的長 度覆蓋一半的爐環(huán)周(PARAVISC攪拌器，這在圖2中示出）。其他的適合于使用在引導管之上 的攪拌器類型是MIG? -，InterMIG? -阿爾法和西格瑪攪拌器，其全部軸向地進行運 送、在壁部是常見的并且在壁或軸附近具有相反的運送作用。該附加的攪拌器元件5'的旋 轉直徑Z與反應器1的內徑d的比例(z/d)在全部情況下為0.7和0.98之間。
[0122 ]連續(xù)的螺旋或中斷的螺旋的、葉片的傾角選擇為使得在壁附近實現(xiàn)向上的運送作 用。在容器軸線或攪拌軸6附近，流向下定向。為了該目的，在軸上或在攪拌器臂上在攪拌器 軸附近安裝軸向向下運送的元件、如傾斜葉片（推進式元件、vi scoprop元件、interprop元 件）。攪拌器軸附近向下定向的流防止圍繞旋轉的軸的具有降低的材料交換(拖拽效應）的 循環(huán)區(qū)。當壁附近的運送元件施加足夠的軸向的排擠作用使得中央向下定向的流單獨地從 質量守恒中得出時，也能夠棄用軸附近的運送元件。此外，向下運送的引導管攪拌器5通過 其抽吸作用支持中央的向下流動。
[0123]在加熱時，換熱器中的天然對流由于密度差支持攪拌器5 '的在壁附近向上定向的 作用。流的方向能夠通過反轉攪拌器5和5'的轉動方向也能夠調換，即在引導管7中和在反 應器軸的附近向上、在反應器壁2的附近和在換熱器中向下調換，由此在冷卻熔化物時以輔 助的方式作用于天然對流。在此，反應器1中的流僅改變方向，而沒有顯著地改變流形成。由 于熔化物中的小的溫度和密度差，并且因為在反應期間沒有沸騰進而沒有出現(xiàn)氣泡的升 高，所以當攪拌器5和5 '的轉動方向在加熱和冷卻時保持相同的時沒有產(chǎn)生缺點。
[0124] 當然，在壁處常見的攪拌器在當前的粘度范圍中允許直至約3m/s的低的環(huán)周速 度，以便將傳動器轉矩和攪拌器驅動器功率保持在極限內。在引導管中工作的攪拌器類型5 通常需要較高的環(huán)周速度、即5-15m/s，以便實現(xiàn)所需要的運送作用。因此，得到對于在壁處 常見的攪拌器的8/min的且對于引導管攪拌器的100-200/min的大的轉速差（實例 Paravisc，圖2)。具有相應的攪拌工具驅動器的同軸軸實現(xiàn)設置在引導管7中的攪拌器5和 設置在其上的攪拌器5'的不同的轉動速度，使得其軸向作用能夠彼此協(xié)調。因此，能夠通過 簡單地轉速調整防止軸向流動、尤其反應器1中的再循環(huán)區(qū)的偏差。再循環(huán)區(qū)形成危險，因 為其處于與反應器1中的其余的液體體積的降低的交換進而妨礙最佳的混合。當應在極其 不同的生產(chǎn)率進而在產(chǎn)物粘度極其不同的情況下運行反應器1時，同軸驅動器是尤其有利 的。
[0125] 當對于引導管攪拌器5和設置在其上的在壁處常見的攪拌器5'能夠發(fā)現(xiàn)疊加的轉 速范圍時，能夠棄用耗費的同軸攪拌器。當在引導管7中在轉速低的情況下應用具有高的運 送作用的攪拌器5時，這傾向于在更高的粘度范圍中實現(xiàn)。具有大面積葉片的Kaplan攪拌器 或螺旋攪拌器，這兩者都具有大的斜度和強的運送作用，能夠以同設置在其上的在壁處常 見的攪拌器5'相同的轉速運行。例如，適當?shù)霓D速范圍對于由引導管中的螺旋攪拌器和引 導管之上的SEBA?攪拌器的組合而言為10至25/min。這適用于50Pa s的粘度和具有圖1 的設計尺寸的爐。在轉速相同的情況下，螺線的運送作用可以以斜度的尺寸和其同引導管7 之間的間隙的尺寸協(xié)調于設置在其上的在壁處常見的攪拌器5'的運送作用。在壁處常見的 攪拌器5'的轉速能夠通過運送元件的傾斜、其面積以及其阻力調整。
[0126] 在沒有同軸驅動器就夠用的其他的解決方案在于兩個或多個攪拌器，所述攪拌器 設置在一個引導管7或多個引導管7、7'中的共同的軸上或設置在突出部7"中（圖3、4、5)。在 此，設置最深的攪拌器承擔強制運送反應器內含物通過裝入的換熱器的任務。設置在其上 的攪拌器5'將熔化物在反應器1的中央?yún)^(qū)域中向下運送。取消在壁附近的攪拌元件，因此也 取消熔化物在該區(qū)域中的運送。
[0127] 該解決方案引起低的投資成本，低的傳動器轉矩和驅動器功率。然而混合作用受 限。
[0128] 在圖3中示出一個變型形式。在最下面設置的引導管攪拌器5之上將相同設計尺寸 的兩個另外的攪拌器5'在沒有引導管的情況下固定在相同的軸上。在沒有引導管的情況 下，所述攪拌器將熔化物不僅軸向向下而且徑向向外運送。在換熱器之上的再循環(huán)是借助 反應器中的兩個或三個區(qū)的結果，所述區(qū)彼此處于降低的材料交換和與整個反應器內含物 處于降低的材料交換。
[0129] 在該布置方案的另一變型形式中，為兩個設置在軸上的攪拌器應用固有的引導管 7'（圖4)。當液體水平在位于其之上的引導管7'之下時，引導管7和7'之間的間距允許從外 部到下部的引導管7中的入流。當該爐中的水平位于引導管7'之上時，上部的引導管攪拌器 5'僅是活躍的。流的軸向定向相對于圖3改進進而混合作用改進。但是在這兩個引導管7和 7 '之間的中間腔中總是還存在徑向的流分量進而再循環(huán)。
[0130] 在該解決方案的后一種變型形式中，三個設置在相同的軸上的攪拌器5和5'在共 同的延長的引導管7中工作，所述引導管具有突出部7"。引導管7在突出部7"的在換熱器之 上延伸的區(qū)域中構成為孔板，其下由完整板構成（圖5)。由此，在爐中的任何水平直至最小 水平中確保將熔化物從外部流入到引導管7中。同時，換熱器10完全地用熔化物覆蓋。徑向 的流動相對于圖4降低，進一步改進混合作用。
[0131] 在交酯在攪拌爐反應器1中的ROP時，根據(jù)本發(fā)明，限制生產(chǎn)率，使得反應器中的反 應產(chǎn)物的粘度位于大約I-IOOPa s、優(yōu)選5_50Pa s的范圍內中。在該粘度范圍中，根據(jù)本發(fā) 明的引導管攪拌器產(chǎn)生粘性的反應內含物與完全主要的軸向流引導的最佳的混合。其引起 旋轉的環(huán)面中的流像，所述流像檢測整個液態(tài)的反應內含物。避免產(chǎn)生徑向的流分量的攪 拌器，因為其引起據(jù)具有受限的材料交換的再循環(huán)區(qū)。
[0132] 根據(jù)本發(fā)明，為了設定攪拌爐反應器1中的優(yōu)選的粘度范圍，考慮催化劑、引發(fā)劑 和抑制劑的濃度和類型、反應溫度。所述參數(shù)根據(jù)本發(fā)明同時用于在額定生產(chǎn)能力的25% 和100%之間的范圍中的反應器生產(chǎn)能力。
[0133] 攪拌爐反應器1中的ROP的反應速度主要與溫度和催化劑濃度相關。為了保持所述 的粘度范圍，愈加地，為了將該范圍中的粘度保持恒定，限制交酯轉化并且保持恒定。這通 過如下方式進行:反應溫度優(yōu)選保持在130°C至170°C的范圍中。通過溫度和交酯入流引起 的產(chǎn)物中的傾向于惰性的溫度調節(jié)通過借助于內部的換熱器進行快速有效的熱輸送和熱 導出來補充。最佳的調節(jié)方面的互聯(lián)接受調節(jié)變量進入溫度和進入通流量以及熱載體溫度 和熱載體通流量與產(chǎn)物溫度的組合作為調節(jié)變量。
[0134] 在此，全部對于現(xiàn)有技術中的PLA已知的催化劑、例如錫的有機化合物、優(yōu)選氧化 級+2、如己酸乙酯錫適合作為催化劑。其他的實例是錫、鈦和鋯的有機化合物。如果應用有 機的錫化合物，那么催化劑濃度位于IOppm Sn和lOOppm、優(yōu)選20ppm至60ppm之間。在此，催 化劑濃度涉及相應的催化劑的金屬份額。催化劑的類型也能夠影響反應速度。當二價的錫 的有機化合物得到最高的反應速度時，借助鋯和鈦的化合物和借助四價的錫的化合物獲得 顯著降低的速度。
[0135] 為了限制在聚合結束時的在下面的管式反應器中才達到的摩爾量，需要為引發(fā)劑 定劑量。在此全部現(xiàn)有技術中已知的引發(fā)劑、例如高沸點的醇、如己醇、辛醇、十二烷醇和二 醇、如乙二醇、丙二醇、丁二醇。當應實現(xiàn)最終產(chǎn)物的長鏈分支時，例如為了提高在加工時的 熔化物粘度，甘油是適合的。濃度與最終產(chǎn)物的粘度和期望的摩爾量相關并且位于〇和 30mmol/kg之間的范圍內中。全部引發(fā)劑加速具有提高濃度的交酯的ROP反應。
[0136] ROP的反應速度此外還與交酯中的羧基基團的濃度相關。其中檢測PLA的全部的線 性低聚物，當前為交酯乳?；樗?線性的二聚物）。乳?；樗嵋呀?jīng)通過在制備交酯期間 在水跡作用下的交酯的開環(huán)、必要時也通過在交酯的倉儲和運輸期間的空氣濕氣作用來形 成。高的羧基基團濃度減慢反應，使得在攪拌爐中的ROP時需要更長的停留時間，以便實現(xiàn) 預設的轉化。在連接到反應器1上的不允許變化停留時間的管式反應器中，轉化和摩爾量能 夠落在規(guī)定的數(shù)值之后。為了建立工程上還可用的PLA，不應當超過30mmol/kg的羧基基團 的濃度。具有>150000g/mol的高的摩爾量的PLA需要<15mm 〇l/kg的羧基基團濃度。工程上重 要的摩爾量的范圍位于120000和250000g/molMw之間。
[0137] 在工業(yè)運行中，具有交酯中的波動的羧基基團濃度的攪拌器反應器1必須能勝任。 自大致15mmol/kg起的羧基基團需要相對于聚合結束的長至使得不再能夠建立工程上重要 的摩爾量的整個光譜的停留時間（所述聚合的結束在攪拌爐反應器之外實現(xiàn)）。根據(jù)本發(fā) 明，因此，在攪拌爐反應器1中的ROP中，停留時間限制于最大4h、但是優(yōu)選2h，使得能夠獲得 具有至15mmo Ι/kg、優(yōu)選I Ommo Ι/kg的羧基基團濃度的工程重要的產(chǎn)物光譜。
[0138] 然而，具有該停留時間的反應器1的設計在具有大致0至3mmol/kg的極其低的羧 基基團濃度的交酯中產(chǎn)生問題。其引起非常高的反應速度。2h的停留時間本身對于所述交 酯過高，使得轉化進而產(chǎn)物粘度不能夠保持在優(yōu)選的范圍中。根據(jù)本發(fā)明，在該情況下添加 抑制劑，所述抑制劑降低反應速度。通常，羧酸適合與此。水同樣是適合的，因為其在工藝溫 度中極其快速度與乳酰基乳酸反應，所述乳?；樗峋推涠宰饔脼橐种苿?yōu)選地，應用 具有80和100%之間濃度的乳酸作為抑制劑。進行定劑量使得交酯的羥基基團濃度在計算 方面位于5和15mmol/kg之間、優(yōu)選5和lOmmol/kg之間。
[0139]分析方法：
[0140] 確定PLA預聚物中的交酯轉化：
[0141] 必須包含多于10%交酯的試樣在氯仿中溶解并且借助凝膠滲透色譜法分析。應用 具有氯仿作為移動相的PVD柱。紫外線-可見光檢測器檢測在柱上分離的材料。試樣的交酯 含量借助于外部的標定裝置從峰面積中計算出，所述峰面積與交酯相關聯(lián)。
[0142] 確定交酯中的羧基基團：
[0143] 交酯在甲醇中溶解。溶液以0.1 n苯甲醛的KOH溶液滴定。最終產(chǎn)物以電位分析的方 式檢測。結果以mm〇l/kg為單位說明。
[0144] 確定反應混合物中的羧基基團：
[0145]反應混合物的試樣溶解在二氯甲烷中并且以0.1 n苯甲醛的KOH溶液相對于作為指 示劑的四溴酸藍滴定。結果以mm〇 Ι/kg為單位說明。
[0146] 攪拌爐反應器中的熔化物的動態(tài)粘度的測量
[0147] 反應器中的熔化物粘度與溫度和轉化相關。其再次借助流程粘度計測量，所述流 程粘度計的傳感器在適當?shù)奈恢迷O置在攪拌爐反應器中或之后。前提是：反應器中的混合 是充分的，使得不出現(xiàn)測量值與反應器中的停留時間和位置的相關性。
[0148] 流程粘度計直接地檢測攪拌爐中的熔化物的粘度。取消了試樣提取和將試樣運輸 到實驗室中并且在實驗室粘度計中進行測量。這種測量是不精確的，因為用于反應的試樣 的組分(轉化)通過冷卻和再加熱并且尤其在實驗室測量中改變。此外，測量值出現(xiàn)顯著的 時間延遲，使得不能夠在其上構建反應器的調節(jié)。
[0149] 商用的測量共振傳感器的衰減和能量損失的且換算成動態(tài)粘度的設備適合作為 流程粘度計。其為過程調節(jié)提供電信號，所述電信號為動態(tài)粘度的度量。適合設備的實例是 Hydromotion公司的ViscoMelt 5000或Marimex公司的Visco Scope VA 300。
[0150] 實例
[0151] 方法：
[0152] 實例1:具有變化的反應生成能力的小規(guī)模中的ROP方法
[0153] 將具有0.70m的直徑和220kg交酯的容器容量的攪拌爐從外部經(jīng)由雙重外罩加熱 或冷卻，所述攪拌爐不包含裝入的換熱器。將Thermin〇166用作為熱載體，其為在周圍環(huán)境 溫度至遠在運行溫度之上之間的寬的溫度范圍中液態(tài)地存在的合成產(chǎn)物。熱載體的溫度借 助設置在爐之外的電的加熱/冷卻設備設定。爐配設有具有2個葉片的Paravisc攪拌器，所 述葉片大約相對于轉動平面傾斜50°并且壁附近中的產(chǎn)物向上運送。攪拌器直徑和爐的內 徑的比例為0.95。在圍繞攪拌器軸的中央?yún)^(qū)域中，具有0.3m直徑和45°傾斜的交叉葉式攪拌 器支持熔化物向下運送。轉速在24/min的情況下保持恒定。
[0154]為攪拌爐輸送54kg/h交酯（額定生產(chǎn)能力的100% )。交酯包含5mmol/kg的羧基基 團。爐中的水平設定為使得爐中的產(chǎn)物的平均的停留時間為2小時，在反應器中因此存在 108kg反應質量或951反應體積。借助大約Im2的由產(chǎn)物接觸的加熱面得到加熱或冷卻面積 與反應體積的Ilm 2Ai3的比例。交酯的進入量流和溫度通過調節(jié)裝置保持恒定。進入溫度為 120°C。產(chǎn)物溫度借助于通流和經(jīng)由爐的雙重外罩的熱載體的輸入溫度設定到150°C。溫度 調節(jié)裝置在+/_1°C的穩(wěn)定的狀態(tài)下保持所述產(chǎn)物溫度恒定。降催化劑錫(II)乙基己酸定劑 量為使得產(chǎn)物中存在25ppm的錫含量。引發(fā)劑十二醇在交酯中設定到lOmmol/kg的濃度上。 產(chǎn)物在爐底部處借助齒輪栗抽出，使得水平保持恒定。在此，排放的量為54kg/h。排放的產(chǎn) 物中的交酯轉化在時間平均中為50%。在設置在產(chǎn)物的流出管道中的Hydromotion公司的 流程粘度計ViscoMelt 5000平均示出15Pa s的動態(tài)粘度。
[0155]當轉化不偏差多于+/-5%時間平均值時，才將該轉化稱作為是恒定的。穩(wěn)定的狀 態(tài)和時間平均值的確定需要12h，其中每2h提取產(chǎn)物試樣并且測量轉化。
[0156]在爐的穩(wěn)定狀態(tài)下，將入流下降到額定生產(chǎn)能力的74% (40kg/h)并且將水平后 撤，使得平均的停留時間未改變地為2h。進入溫度和產(chǎn)物溫度保持如之前那樣。在設定穩(wěn)定 狀態(tài)下，測量產(chǎn)物中的轉化。所述轉化為54%。借助工藝粘度計測量的熔化物的動態(tài)粘度為 20Pa S0
[0157] 進入后退到27kg/h交酯（額定生產(chǎn)能力的50%)上?，F(xiàn)在，水平保持如在上述情況 下，使得平均的停留時間提高到3h。為了平衡，借助于熱載體下降產(chǎn)物溫度。全部其余的參 數(shù)保持恒定。在校正溫度之后并且在設定穩(wěn)定的狀態(tài)之后，在143°C的情況下發(fā)現(xiàn)52%的產(chǎn) 物中的轉化。熔化物的借助流程粘度計測量的動態(tài)粘度為18Pa s。
[0158] 在重新將交酯的進入下降到16kg/h(額定生產(chǎn)能力的30%)之后，繼續(xù)將水平保持 恒定，使得停留時間提高到5h。現(xiàn)在，除了將產(chǎn)物溫度下降到137°C之外，催化劑濃度后退到 22ppm上。在設定穩(wěn)定狀態(tài)之后，轉換為51 %。熔化物的借助流程粘度計測量的動態(tài)粘度為 16Pa S0
[0159] 實例2:具有變化的反應生成能力的生產(chǎn)規(guī)模中的ROP方法
[0160]具有18t交酯的容器容量的連續(xù)運行的攪拌爐具有2.3m的內徑。所述攪拌爐根據(jù) 圖1配設有內部的換熱器、引導管中的螺旋形攪拌器和引導管之上的SEBA?攪拌器。 174m2的需要用于換熱的面積借助由盤管構成的束提供，所述束圍繞攪拌器的引導管設置。 加熱或冷卻面與反應器體積的比例如在小規(guī)模中那樣為llm 2/m3。由于引導管上棱邊和管束 總是要保持在液體水平之下的要求，生產(chǎn)能力能夠在2h的停留時間中在不低于50%的條件 下進行。液態(tài)的熱載體的溫度在用于加熱和冷卻的位于爐之外的設備中設定并且隨后通過 設置在爐中的換熱器栗送。爐的雙重外罩借助于相同的熱載體保持在與換熱器相同的溫度 上。
[0161]借助于精確定劑量的齒輪栗將9000kg/h的交酯作為額定生產(chǎn)能力輸送給爐。交 酯具有5mmol/kg的羥基基團的含量。交酯的進入溫度借助于連接在爐上游的換熱器調節(jié)到 130°C上。優(yōu)化的調節(jié)方面的電路將產(chǎn)物溫度保持在150°C上，通過在用于裝入的換熱器的 熱載體還有進入的溫度下的受調節(jié)的干預來保持恒定。
[0162]將錫（II)乙基己酸作為催化劑連續(xù)地輸送給爐并且將十二醇作為引發(fā)劑借助分 配栗連續(xù)地輸送給爐，使得產(chǎn)物中的催化劑濃度為25ppm Sn和引發(fā)劑濃度為10mmol/kg。
[0163] 反應器中的水平調節(jié)裝置將產(chǎn)物的停留時間保持在2h上。齒輪栗用于從反應器中 排出產(chǎn)物，所述產(chǎn)物平均為9000kg/h。在產(chǎn)物中測量的交酯轉化在反應器的穩(wěn)定狀態(tài)下時 間平均地為53%。在產(chǎn)物流出管道中設置有Marimex公司的ViSCO Scope VA 300。其示出熔 化物的20Pa s的平均的動態(tài)粘度。
[0164] 在將交酯輸送降低到4500kg/h的情況下(額定生產(chǎn)能力的50%)，爐中的水平借助 于排放栗降低至，使得停留時間如之前那樣為2h。產(chǎn)物溫度在此保留在150°C上。隨交酯產(chǎn) 量同時，催化劑和引發(fā)劑劑量回落，使得其在產(chǎn)物中的濃度保持相同。在新的水平中達到爐 中的穩(wěn)定狀態(tài)之后，測量交酯轉化。所述交酯轉化時間平均地為54%。熔化物的借助流程粘 度計測量的動態(tài)粘度為22Pa s。
[0165] 為了將反應器生產(chǎn)能力降低到2250kg/h(額定生產(chǎn)能力的25%)，保持爐中的該水 平，使得停留時間提高到4h。溫度回落到142°C上，并且同時將催化劑定劑量下降至使得產(chǎn) 物中的濃度為20ppm Sn。引發(fā)劑濃度保持不變。在改變的條件下達到爐中的穩(wěn)定狀態(tài)之后， 測量交酯轉化。所述交酯轉化時間平均地為52%。熔化物的借助流程粘度計測量的動態(tài)粘 度為18Pa s。
[0166] 實例3:交酯ROP的攪拌爐反應器
[0167] 圖1示出具有9000kg/h生成能力和18t產(chǎn)物的容器容量的連續(xù)運行的攪拌爐的實 施方案。其內直徑為2.3m。錐形的底部具有90°的張角。容器蓋夠成為封頭。所述容器蓋承載 攪拌工具驅動器與馬達和傳動器。軸穿引裝置配設有熱防護部，所述熱防護部借助液態(tài)的 熱載體運行并且防止:在非穩(wěn)定的運行狀態(tài)下產(chǎn)物凍結在攪拌器或軸上。
[0168] 反應器從外部經(jīng)由雙重外罩加熱，所述雙重外罩劃分成3個區(qū)。最大水平之上的容 器壁和蓋以120°C的溫度加熱。中間區(qū)在容器中的在最大水平和最小水平之間的水平中保 持在與生產(chǎn)溫度相同的溫度上。當僅在最小水平的情況下進行時，設定與蓋中相同的溫度。 最下的區(qū)總是保持在產(chǎn)物溫度上。
[0169] 用于調節(jié)產(chǎn)物溫度的換熱器由水平設置的盤管構成，在所述盤管中循環(huán)液態(tài)的熱 載體。引導管中的攪拌器將熔化物向下壓入到錐形的容器底部中，在那里所述熔化物偏轉 并且對換熱器管從下方涌流。盤管在流動方向上錯開地設置（"存在間隙"），以便實現(xiàn)用反 應器中的熔化物對束進行均勻的穿流。管束向上與引導管的上棱邊封閉。該水平線標記反 應器中的最低可行的料位，所述料位一方面需要用于實現(xiàn)熔化物到引導管中的進入進而通 過換熱器進行循環(huán)。另一方面，需要該料位以便在通過熔化物覆蓋的條件下保持加熱面并 且防止聚合物層聚集。
[0170] 將Marlotherm FP用作為熱載體，其在-10°C和+280°C之間液態(tài)地存在并且是無毒 的。所需要數(shù)量的子流在反應器之外以期望的溫度和所需要的壓強和流量提供并且從外部 輸送給反應器。熱輸送借助中壓蒸汽進行，熱導出借助空氣冷卻裝置進行。熱載體在閉合的 循環(huán)中流動。爐中的產(chǎn)物溫度的調節(jié)確定到反應器中的換熱器的子流的溫度。
[0171] 螺旋攪拌器設置在中央的引導管中。引導管和容器的內徑的比為0.33。攪拌器的 軸頸與引導管的內徑的比為0.98。引導管以可加熱的方式構成為雙重外罩。形成引導管的 同心的管之間的中間腔由液態(tài)的熱載體穿流，所述熱載體也饋送給換熱器。引導管中的熱 載體的溫度與換熱器中的溫度相同。
[0172] 在料位最小的情況下以及在自引導管的下棱邊起測量的不高于容器直徑的料位 的情況下，引導管中的攪拌器足以通過換熱器確保容器中的整個熔化物體積的軸向循環(huán)。
[0173] 為了也在水平更高的情況下實現(xiàn)良好的混合結果的情況下，第二攪拌器設置在引 導管之上的相同的軸上。所述第二攪拌器用于將軸向的循環(huán)流保持直至最大水平進而也 在反應器的額定產(chǎn)量的情況下引起混合。在此，所謂的區(qū)段帶式攪拌器(SEBA⑧攪拌器， Chema公司）用作為攪拌器。攪拌器具有四個臂，所述臂需要用于建立軸向的流像。所述臂承 載具有60mm壁間距的壁附近的相對于水平線傾斜30°的面元件，根據(jù)形狀類似于中斷的螺 線的部段。所述臂將壁附近區(qū)域中的熔化物向上運送進而將軸向的流延長，所述軸向的流 從換熱器中向上擠出。在攪拌器軸附近，攪拌臂承載具有斜葉式攪拌器的形式的面元件。所 述臂具有與在壁附近且經(jīng)由運送作用向下的傾斜相反的傾斜。所述臂防止圍繞攪拌器軸的 旋轉的、混勻差的熔化物區(qū)的構成并且支持到引導管中的螺紋攪拌器的熔化物輸送。
[0174] 這兩個攪拌器類型固定在相同的軸上并且能夠在15和25/min之間的轉速范圍中 運行。驅動功率在22/min的情況下為59kW，傳動器轉矩為6500Nm。在額定產(chǎn)量且轉速為22/ min的情況下，反應器中的翻轉速率為進入流的46倍，這表示2.6分鐘的混合時間。
[0175] 圖2示出與圖1相同大小的且相同類型的換熱器的攪拌爐，然而具有不同的攪拌 器。具有帶有20mm壁間距的5個葉片的Kaplan攪拌器在引導管中工作。所述Kaplan攪拌器向 下運送熔化物并且隨后在流在容器底部中偏轉之后向上運送穿過換熱器。引導管和容器的 內徑的比為0.39。
[0176] 在換熱器和引導管之上設置有在壁處常見的攪拌器。在此，其為具有兩個葉片的 帶式攪拌器(Paravisc，Ekato公司），所述葉片相對于轉動平面傾斜，使得其在壁附近向上 施加運送作用。攪拌器直徑與爐內直徑的比為0.95。在軸附近將根據(jù)斜葉式攪拌器類型的 相對于轉動平面傾斜45°的面元件安置在軸上，以便實現(xiàn)向下的運送作用。所述攪拌器組合 產(chǎn)生與根據(jù)圖1的攪拌器類似的軸向的流像并且同樣產(chǎn)生軸向的混合作用。推進式攪拌器 和錨式攪拌器需要不同的轉速。這使得需要具有推進式攪拌器的100和200/min和錨式攪拌 器的5-20/min之間的轉速的同軸驅動器。同軸驅動器允許這兩個攪拌器的運送作用的協(xié)調 進而允許優(yōu)化軸向的流像以避免徑向流和再循環(huán)區(qū)。在Kaplan攪拌器的轉速為150/min且 錨式攪拌器的轉速為16/min的情況下，翻轉速率為額定產(chǎn)量的30倍，混合時間為4分鐘。
[0177] 圖3示出與圖1中的攪拌爐相同大小的根據(jù)本發(fā)明的攪拌爐的另一變型形式。換熱 器存在于由垂直的管構成的束中，所述管在內部由產(chǎn)物穿流并且在外部由熱載體繞流。管 在上部和下部焊入到環(huán)形的管底部中，所述管底部同時將由熱載體穿流的外套腔與產(chǎn)物腔 分開并且承載中央的引導管。如在圖1中，在此，換熱器圍繞引導管設置并且其高度對應于 引導管的尚度。
[0178] 具有45°定位角的推進式攪拌器(Viscopropeller，Stelzer公司）在引導管中以窄 的壁間距工作。引導管直徑與爐的內徑的比例為0.46。攪拌器的直徑與引導管內徑的比例 為0.98。攪拌器向下運送熔化物并且隨后在容器底部中偏轉之后向上運送穿過換熱器管。 攪拌器轉速為130/min。在引導管和換熱器之上設有具有相同直徑和向下的運送作用的相 同結構類型的兩個另外的推進式攪拌器。不存在在壁處常見的攪拌器。軸向的混合與根據(jù) 圖1和2的攪拌爐的混合相比不那么好?；旌蠒r間為15min。
[0179] 當根據(jù)圖4將第二攪拌器與引導管設置在第一攪拌器之上時，改進混合作用。混合 時間為12分鐘。
[0180] 圖5示出具有三個在相同的軸向彼此疊置地設置的推進式攪拌器的變型形式，所 述推進式攪拌器在共同的引導管中工作。引導管在最下方的攪拌器和換熱器的高度上由實 心板構成，如其在之前提出的實施方案中那樣。在換熱器之上存在由孔板構成的引導管。所 述實施方案盡可能抑制徑向流，所述徑向流出現(xiàn)在這兩個前述的變型形式中并且有損混合 作用。該實施方案用于引導管之外的向上定向的流和引導管中的向下定向的流并且將這兩 個流彼此分開。同時，該實施方案允許在爐中在換熱器之上的任何水平中從外向內進入到 引導管中的流入?；旌蠒r間為6分鐘。
【主權項】
1. 一種反應器（1)，其包括:反應器壁部（2)，所述反應器壁部圍成軸向延伸的柱形的、 具有軸向的設計尺寸(h)和垂直于軸向的設計尺寸測量的直徑(d)的反應器內腔(3)，其中 所述反應器內腔(3)具有至少一個用于反應物的入口以及在反應器底部上具有出口（4); 具有至少一個軸向運送的攪拌元件（5)的、軸向延伸的攪拌軸(6)，所述攪拌軸在所述 反應器(1)的上端部處穿過所述反應器壁部(2)引入到反應器內腔(3)中， 其特征在于， 在所述反應器內腔（3)中設置有軸向延伸的柱形的、具有軸向的設計尺寸(h'）和垂直 于軸向的設計尺寸測量的外徑(d'）的、限定引導管內腔(8)的引導管(7)，使得在所述反應 器壁部(2)和引導管(7)之間構成腔(9)，其中所述引導管(7)與所述反應器底部和與所述反 應器內腔(3)的上端部間隔開， 其中對于所述引導管(7)的軸向的設計尺寸(h'）與所述反應器內腔(3)的軸向的設計 尺寸(h)的比適用的是：（h'/hH0.9， 對于所述引導管（7)的外徑(d'）與所述反應器內腔（3)的直徑(d)的比適用的是：（d'/ d) <0.9, 其中具有至少一個攪拌元件(5)的所述攪拌軸(6)延伸直至所述引導管內腔(8)中， 并且在所述腔(9)之內設置有能由反應混合物穿流的換熱器(10)。2. 根據(jù)權利要求1所述的反應器（1)，其特征在于，所述引導管(7)以其下端部與所述反 應器壁部(2)隔開，使得在具有至少一個軸向運送的攪拌元件(5)的攪拌軸(6)運行時，所述 反應混合物的作為所述反應混合物在出自所述引導管(7)的出口處和到所述腔(9)的入口 處的壓強差測量的壓強損失為所述反應混合物在穿流所述換熱器（10)時作為在所述反應 混合物在進入換熱器（10)和離開換熱器（10)時的壓強差測量的壓強損失的最大10%，和/ 或在到所述反應器底部上的投影中測量的間距(a)相對于所述反應器內腔的軸向設計尺 寸(h)為 0.001 <a/h<0.25。3. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的反應器（1)，其特征在于，對于所述引導管（7)的 軸向的設計尺寸(h'）與所述反應器內腔（3)的軸向的設計尺寸(h)的比適用的是:0.05 5 (hVh) <0.5, 和/或 對于所述引導管（7)的外徑(d'）與所述反應器內腔(3)的直徑(d)的比適用的是:0.2 < (dVd) <0.6〇4. 根據(jù)權利要求1或2所述的反應器（1)，其特征在于，所述引導管內腔(8)具有垂直于 所述軸向的設計尺寸測量的內徑(X)，并且所述至少一個攪拌元件(5)中的至少一個具有垂 直于所述軸向的設計尺寸測量的旋轉直徑(y)，其中比例y/x適用:0.9《（y/xX 0.99。5. 根據(jù)權利要求1或2所述的反應器（1)，其特征在于，所述反應器底部錐形地構成并且 所述出口（4)設置在錐體的尖部處，其中所述錐體的張角>50°。6. 根據(jù)權利要求1或2所述的反應器（1)，其特征在于，所述攪拌軸(6)在軸向方向上在 所述引導管(7)的上棱邊和所述反應器內腔(3)的上端部之間的區(qū)域中具有至少一個另外 的軸向運送的攪拌元件(5'），所述另外的軸向運送的攪拌元件兩件式地構成，使得在具有 至少一個另外的軸線運送的攪拌元件(5'）的攪拌軸(6)的運行中在沿軸向方向的投影中對 應于所述引導管內腔(8)的區(qū)域中與在沿軸向方向的投影中對應于所述腔(9)的區(qū)域中相 比產(chǎn)生在軸向上相反的流動， 或者僅在軸向方向的投影中對應于所述引導管內腔(8)的區(qū)域中構成， 或者僅在沿軸向方向的投影中對應于所述腔(9)的區(qū)域中構成。7. 根據(jù)權利要求6所述的反應器（1)，其特征在于，所述至少一個另外的軸向運送的攪 拌元件(5'）具有垂直于軸向方向延伸的設計尺寸(z)，其中對于所述設計尺寸(z)與所述反 應器內腔(3)的直徑(d)的比適用的是:0.7 <(z/dH 0.99。8. 根據(jù)權利要求6所述的反應器(1)，其特征在于，所述攪拌軸(6)同軸地構成，使得所 述至少一個攪拌元件(5)和至少一個另外的攪拌元件(5'）能夠彼此獨立地操作。9. 根據(jù)權利要求6所述的反應器（1)，其特征在于，所述攪拌元件(5)選自：凱普蘭攪拌 器、斜葉式攪拌器、螺旋攪拌器、推進式攪拌器、交叉葉式攪拌器，和/或，至少一個另外的攪 拌元件(5'，5"）選自：斜葉式攪拌器、交叉葉式攪拌器、具有連續(xù)的或中斷的盤旋的盤旋攪 拌器，帶式攪拌器和具有相對于轉動平面傾斜的臂的錨式攪拌器。10. 根據(jù)權利要求1或2所述的反應器（1)，其特征在于，在所述引導管(7)的上棱邊和所 述反應器內腔(3)的上端部之間的區(qū)域中存在至少一個另外的引導管(7'）和/或 所述引導管具有沿軸向方向在朝所述反應器內腔(3)的上端部的方向上延伸的突出部 (7"），所述突出部具有穿孔和/或構成為孔板。11. 根據(jù)權利要求1或2所述的反應器（1)，其特征在于，所述引導管(7)在軸向方向上在 所述反應器內腔(3)中定位，使得反應混合物的最小填充量在小于所述反應器的額定生產(chǎn) 能力中的填充量的50%的情況下存在2個小時的平均停留時間，所述最小填充量引起所述 反應混合物的最小填充高度，在該最小填充高度的情況下所述引導管(7)的上棱邊沉入到 所述反應混合物中。12. 根據(jù)權利要求1或2所述的反應器（1)，其特征在于，能夠對所述反應器壁部(2)進行 調溫〇13. 根據(jù)權利要求1或2所述的反應器(1)，其特征在于，所述換熱器(10)是管式換熱器。14. 根據(jù)權利要求13所述的反應器(1 )，其特征在于，所述管式換熱器為： 包括由垂直于軸向方向伸展的盤管構成的束，在周圍環(huán)境條件和/或運行條件下液態(tài) 的熱載體流動經(jīng)過所述盤管，其中所述反應混合物環(huán)繞沖洗管或盤管，或者 包括封閉的管體，所述管體具有在軸向方向上伸展的引導經(jīng)過所述管體的管，其中產(chǎn) 物流動經(jīng)過所述管，所述管在封閉的所述管體中由在周圍環(huán)境條件和/或運行條件下液態(tài) 的熱載體環(huán)繞沖洗，或者 包括在軸向方向上伸展的管或盤管，在周圍環(huán)境條件和/或運行條件下液態(tài)的熱載體 流動經(jīng)過所述管或盤管，其中所述反應混合物環(huán)繞沖洗所述管或盤管。15. 根據(jù)權利要求2所述的反應器（1)，其特征在于，在到所述反應器底部上的投影中測 量的間距(a)相對于所述反應器內腔的軸向設計尺寸(h)為0.01 <a/h< 0.2。16. 根據(jù)權利要求2所述的反應器（1)，其特征在于，在到所述反應器底部上的投影中測 量的間距(a)相對于所述反應器內腔的軸向設計尺寸(h)為0.05 < a/h < 0.15。17. 根據(jù)權利要求3所述的反應器（1)，其特征在于，對于所述引導管(7)的軸向的設計 尺寸(h'）與所述反應器內腔（3)的軸向的設計尺寸（h)的比適用的是：0.075 < (h'/hH 0·4〇18. 根據(jù)權利要求3所述的反應器（1)，其特征在于，對于所述引導管(7)的軸向的設計 尺寸(h'）與所述反應器內腔(3)的軸向的設計尺寸(h)的比適用的是:0.1 <(h'/hH〇.25。19. 根據(jù)權利要求3所述的反應器（1)，其特征在于，對于所述引導管(7)的外徑(d'）與 所述反應器內腔(3)的直徑(d)的比適用的是:0.3 <(d'/dH 0.5。20. 根據(jù)權利要求4所述的反應器（1)，其特征在于，所述比例y/x適用:0.95 < (y/xH 0.98 〇21. 根據(jù)權利要求5所述的反應器（1)，其特征在于，所述錐體的張角為55°至120°。22. 根據(jù)權利要求5所述的反應器(1 )，其特征在于，所述錐體的張角為60°至100°。23. 根據(jù)權利要求7所述的反應器（1)，其特征在于，對于所述設計尺寸（z)與所述反應 器內腔(3)的直徑(d)的比適用的是:0.8 < (z/dH 0.98。24. 根據(jù)權利要求7所述的反應器（1)，其特征在于，對于所述設計尺寸（z)與所述反應 器內腔(3)的直徑(d)的比適用的是:0.9 <(z/dH 0.98。25. 根據(jù)權利要求12所述的反應器（1)，其特征在于，能夠對所述反應器壁部(2)劃分成 多個沿軸向方向設置的單獨的能調溫的區(qū)。26. 根據(jù)權利要求12所述的反應器（1)，其特征在于，能夠對所述反應器壁部(2)劃分成 三個沿軸向方向設置的單獨的能調溫的區(qū)（Ι，ΙΙ，ΠΙ)，其中第一能調溫的區(qū)（I)在軸向方 向從所述反應器底部構成至所述引導管（7)的上端部，第二能調溫的區(qū)（II)在軸向方向上 在所述引導管(7)的上端部之上構成，并且第三能調溫的區(qū)（III)在所述第二區(qū)（II)之上構 成并且包括所述反應器壁部(2)的上端部，所述上端部為反應器蓋。
【文檔編號】C08G63/78GK205435704SQ201520789292
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年10月12日
【發(fā)明人】賴納·哈根, 烏多·米爾鮑爾, 丹尼爾·斯托爾
【申請人】伍德依萬特-費休股份有限公司, 蒂森克虜伯股份有限公司