[发明专利]聚合反应器、聚合装置、生产可生物降解的聚酯的方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种连续聚合的聚合反应器，所述反应器被构造成两个 阶段，包括被配置作为搅拌容器或作为环形鼓泡柱的预聚合阶段和被配 置作为管式反应器的主聚合阶段。此外，本发明涉及一种使用根据本发 明的反应器生产可生物降解的聚酯的方法，尤其是聚丙交酯。本发明还 涉及一种除了所述聚合反应器之外还包括其他部件的聚合装置。

背景技术

在US5,484,882中已知用于从环状聚酯与内酯生产共聚酯的聚合反 应器，其中该聚合反应器包括搅拌容器和静态混合器。已知的是，与仅 包括上述两种成分之一的均聚物相比，在相同温度下，该专利说明书中 描述的共聚物具有大大降低的熔融粘度。因此，如果意图生产均聚物， 尤其是聚丙交酯，US5,484,882中描述的并具有静态混合器作为主聚合 阶段的聚合反应器具有缺点，这是由于例如聚丙交酯的大大提高的熔融 粘度导致200bar的高压损失，甚至阻塞和/或阻断这种静态混合器。这 种类型的阻塞或阻断往往导致与聚合装置的昂贵停工时间或清洁相关的 工厂停产。

最接近的现有技术是US5,484,882。其中提到了搅拌容器与静态混 合器的组合。然而，粗材料是环酯与至少一种内酯的组合。因此，产生 共聚物。已知的是，与仅包括两种共聚成分之一的均聚物相比，在相同 温度下，共聚物具有大大降低的熔融粘度。在共聚物的情况下，熔融粘 度可能为100～5,600Pa·s。相反，均聚物的熔融粘度可以达到25,000Pa·s。

发明内容

基于现有技术中这些提到的缺点，因此，本发明的目的是提供一种 聚合反应器和相关的聚合装置，使用它们可以简便地、无问题地聚合尤 其是均聚物，例如聚丙交酯。此外，本发明的目的是提供一种生产可生 物降解的聚酯和/或共聚酯的方法，尤其是聚丙交酯，使用该方法可以生 产高纯度的聚丙交酯，该方法能够以可靠的方式实施，即不会发生现有 技术中提到的问题。

通过如下所述的聚合反应器、聚合装置和方法实现了上述目的。下 面的优选实施方案代表了有利的发展并且提到了应用可能性。

根据本发明，提供一种连续聚合的聚合反应器，其包括至少以下部 件：

a)作为第一聚合阶段的至少一个搅拌容器和/或一个环形鼓泡柱，和 其后的

b)作为第二聚合阶段的至少一个管式反应器，

所述管式反应器具有在所述管式反应器的横截面上标准化通流流体 的速度分布的导流板。

根据本发明的标准化流动的导流板与静态混合器的不同之处在于， 导流板没有混合部分流动，即分离成部分流动，然后轴向和径向重排部 分流动。根据本发明的导流板现在具体是在轴向上施加流动阻力，使得 实现在管横截面上几乎均匀分布的流速。因此流线不会重排，而是保持 几乎平行，仅仅相互加速或减速。标准化的优选标准是，流线的最小停 留时间与反应器内容物在所述管式反应器的出口处的平均停留时间之商 不小于0.5。

环形鼓泡柱是指能够通过环形导引而反混反应混合物的反应器，其 能够促进聚合反应的开始。

原则上，所有导流板因此均适合在所述管式反应器的横截面上建立 一致流型。通过管道的流体，在正常情况下，即管道中没有导流板的情 况下，在管道的横截面上具有抛物线速度分布(层流型)。聚合反应和与之 相关的熔融粘度增加导致在靠近壁的区域中熔体大大减速并且在靠近轴 的区域中极端加速，因而在管轴的附近几乎没有聚合的材料“直通”。因 此，在管道中部流速最大，而在靠近壁的管道区域中由于摩擦力的原因， 流体流动变慢。因此，本发明的目的是标准化流型，即确保在管道的整 个横截面上尽可能地标准化流型，使得流体的流速在管道中尽可能地很 大程度上相同。因此，防止非常彻底地混合高粘性的聚合物熔体以及发 生高剪切力，它们一方面会对聚合物质量具有负面影响，另一方面，会 在所述管式反应器中造成阻塞。相对于静态元件还具有进一步的优点， 静态元件造成聚合物熔体强的永久混合，因而流动阻力较低，尤其是在 粘度增大时，对现有技术的装置产生负面影响。使用根据本发明的装置， 聚合易于实施，可以达到非常高的平均摩尔质量，同时产品质量优异。