[发明专利]用于处理粘滞性产品的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理粘滞性产品的方法，特别是涉及一种用于进 行聚合过程，特别是用于均聚或共聚热塑性塑料和弹性体的方法，其中将 单体和/或催化剂和/或引发剂添加到特别是具有长径比为0.5-3.5的回混 的混合捏合机中，将热量导入到产品中并与已经反应的产品回混并将经反 应的产品从混合捏合机中排出，以及还涉及一种为此的装置。

背景技术

特别用于制备均聚和共聚的热塑性塑料和弹性体的相当一部分聚合物 反应，在商业上作为“浆液或溶液过程”在一个或多个相继连接的、连续 进行且经回混的垂直搅拌釜反应器，即所谓的“CSTR”连续搅拌槽反应器 中进行。

这些搅拌釜反应器具有的任务是，使单体、催化剂和引发剂在精确的 特定工艺条件，如温度和压力下尽可能均匀地分布，由此使反应可控地进 行，形成具有所期望的摩尔质量的稳定的产品质量并另外还能支配反应热。

这种搅拌釜反应器的难题现在于，只能处理具有低表观粘度的产品。随 着溶剂/稀释剂中聚合物的浓度升高，反应物料的表观粘度也上升，使得搅 拌器最后不能产生足够的对流的料流。其结果便是单体的不均匀分布。这 导致了结块、差的摩尔质量分布、烧结、局部过热直至导致整个反应内容 物的不可控的反应进程。

搅拌釜反应器的另一问题是对于各个产品形成泡沫，这可能在蒸发排 放时导致堵塞。

上述这些工艺危险导致，搅拌釜反应器要以直至约反应物料的90％的大 为过量地溶剂/稀释剂进行工作或者在本体聚合反应中只能获得少于50％的 转化率。作为其结果就是必需额外的方法步骤来以机械/热方式地除去稀释 剂/溶剂/单体，即分别用以后反应。通常，这会发生在脱水螺杆、蒸发和 干燥设备以及熟化槽中。它们意味着高投资成本、高能量成本和高操作成 本。还会存在不可用“水汽提工艺”处理的新聚合物。

本体聚合也在单轴或多轴挤出机(例如Werner Pfleiderer，Buss- Kneter，Welding Engineers，等)中连续地进行。这些设备是对于在粘性 相中的聚合反应为获得直至很高的转化率而设计的。它们被构造为连续的 栓塞流(Pfropfen)反应器并且相应地具有很大的L/D比为>5至约40。

这里出现以下问题：

a)、在反应时间>5分钟的缓慢的聚合物反应中——其中反应物料长时 间保持为液态——栓塞流不会维持。单体和聚合物之间的强烈不同的流变 性阻碍了稳定的产品运输，这会导致不理想的质量波动。

b)、许多聚合过程的强烈放热以及捏合能的散失通常需要通过蒸发冷 却将这些能量排出。该过程中，一部分单体或混入的溶剂/稀释剂蒸发，在 外冷凝器内冷凝并且冷凝物回导入反应器中。由于很大的L/D比和结构引 起的大螺杆横截面，所以只有很有限的自由横截面可供排出蒸汽。这就导 致聚合物不理想地携带入余汽导管和回流冷凝器中并作为结果而导致堵 塞。

c)、在由多个不同的单体制备(共)聚合物时难以使得对于蒸发冷却过 程主要地蒸发掉具有最低沸点的单体，从而在反应器内出现单体浓度的移 动，特别是在冷凝回流的入口区域内。通常这是不期望的。

d)、此外，缺点还在于，螺杆的自由产品体积出于机械结构原因而局 限于约1.5m³，从而在以>5分钟的滞留时间进行反应时只能获得很低的产 量，这就需要以相应较高的投资和操作成本安装多条平行的生产线。

实施本体聚合直至高转化率的另一可能途径记载于US5372418中。这 里记载了具有不咬合的、相向送进的螺杆或螺杆对的同向或逆向多螺杆挤 出机，用以通过与聚合物在粘性相中回混而聚合单体。所述设备原则上能 够进行聚合反应过程直至高转化率并同时避免栓塞流挤出机的前述缺点 a)(栓塞流的瓦解)和c)(由于回流而产生配方变化 (Rezepturverschiebung))。但是如前所述的问题b)(减少的自由横截面) 和d)(建造尺寸)依然悬而未决。

上述方法也能在所谓的混合捏合机中进行，其中产品通过相应的捏合 和运送元件而从入口运送到出口并同时与热交换面强烈接触。这种混合捏 合机记载于例如DE-PS2349106、EP0517068A1和DE19536944A1中。

发明内容