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.