[发明专利]用于连续聚合的反应器和方法

说明书

本发明涉及一种反应器和一种用于连续聚合的方法，其中所述用于连续生产聚合物，特别是合成橡胶的反应器包含至少一个基本为管状的反应器壳体(4)，其中所述反应器壳体(4)具有连接至至少一个搅拌器(38)的驱动轴(30)，所述搅拌器配置为使得其可以在反应器壳体(4)内旋转，并且该搅拌器包含至少一个，优选两个、三个或四个设计为优选靠近壁或接触壁的螺旋混合元件(24)。

技术领域

本发明涉及一种反应器，特别是管式反应器，涉及这种反应器在连续生产聚合物，如特别是合成橡胶的方法中的用途，并涉及上述方法本身。

背景技术

根据US 4,282,925，已知一种热交换器具有基本上管状的壳体，该壳体具有竖直延伸的中心轴。热交换器具有借助刮刀刀片沿着壳体内部延伸的刮刀。

这种热交换器的缺点是其不允许进行轴向混合而因此在强放热反应的情况下，热量会在管式反应器的入口处非常局部地产生。这会导致该位置处温度急剧升高，因为由于反应区区域内的冷却面积小导致热量仅能不充分地移除。总之，这种反应条件难以控制，并且几乎不可能固定期望的分子量分布。

根据US 3,354,136，已知一种连续聚合反应器具有管状壳体，该管状壳体具有竖直延伸的旋转中心螺旋。该装置还包含多个同心布置的冷却表面，其使用旋转刮刀清洁。经由中心螺旋产生轴向传送，使得装置中会经由中央管和冷却表面之间的环形间隙发生回路流动，这确保了该装置的均匀混合。通过清洁冷却表面，它们可以保持自由状态，使得恒定的高散热成为可能。

然而，该装置的缺点是中心管中聚合溶液的比例较高。在快速且高放热的聚合反应的情况下，这可能导致中心管中产生温度梯度而由此导致不期望的宽分子量分布。

在反应期间在反应器内部的旋转部件上积聚不溶性成分，并因此可能至少部分地堵塞了环形间隙的情况下，设置几个环形间隙以增加热传递面积将会使设备清洁更加困难。这会导致该设备中回路流量的不均匀分布，并使采用破坏不溶成分并将其从反应器中排出的化学清洗溶液对设备进行完全清洗/漂洗变得复杂或受阻。

根据US 3,495,951，已知一种螺旋反应器具有带有冷却夹套的管状壳体。在该壳体的中心有一根内管，其也可以使用冷却介质冷却。在中心管和外壁之间的环形间隙中，引入了螺旋形的旋转传送元件，其将反应溶液从该设备上端的入口推至该设备下端的出口。该传送元件避免了层流分布，并且即使在低流速和小雷诺数的情况下，也实现了通过该设备的均匀流动并具有足够的径向混合，这使反应溶液中的热量传递良好，并由此可以在径向上均匀地控制温度。

该设备用于强放热连续聚合反应的缺点是缺乏轴向混合和形成塞流。这会阻止宽反应区具有最大可能的散热面积，并导致反应器中温度分布不均匀，从而导致产生不期望的宽分子量分布。

根据US 4,383,093，已知一种管式反应器具有旋转螺旋作为传送元件。该螺旋在轴向上仅具有弱的混合作用。通过仅由反应器外壁冷却，在工业相关规模上的冷却表面较小，并且相对于冷却表面，反应器内部的不良混合滞留较大。因此，径向温度梯度可以导致放热液相聚合，这会导致不期望的宽分子量分布。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于连续聚合的反应器和方法，通过该反应器和方法可以更好地影响聚合的反应条件，且特别是可以有利于设定期望的(窄)分子量分布。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的反应器和具有权利要求29的特征的方法实现。本发明的优选实施方式在从属权利要求中说明。

根据本发明的用于连续聚合，尤其可以用于通过聚合生产合成橡胶的反应器，包括至少一个基本管状的反应器壳体。用于聚合的反应物以及用于开始该聚合的添加剂、溶剂和活化剂可以通过该反应器上端的一个或多个入口进料。另外，通过分布在反应器高度上的任何其他入口连接可以供给其他添加剂、引发剂或单体。在本发明的一个实施方式中，在反应器下端的聚合溶液经由一个或多个喷嘴排出。