DE60221834T2 - Massenpolymerisation-reaktoren und verfahren zur polymerisation - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft Reaktoren zur Polymerisation von Monomeren, und insbesondere Polymerisations-Großreaktoren zur Polymerisation von alpha-Olefinmonomeren.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Die Bildung von Polymeren aus verschiedenartigen Monomeren ist eine wohlbekannte Technik. Ebenso ist es innerhalb des Fachgebietes wohlbekannt, dass die Polymerisationsreaktoren, in welchen die Polymere aus den Monomeren gebildet werden, hinsichtlich der effizienten Bildung der Polymere bestimmten inhärenten Einschränkungen überliegen. Eine wesentliche inhärente Einschränkung besteht darin, dass die Wärme, die während der Polymerbildung bei der chemischen Reaktion zwischen den Monomeren und dem Katalysator erzeugt wird, aus dem Polymerisationsreaktor abgeführt werden muss. Um dieses Problem zu überwinden, sind Kühlsysteme entworfen worden, die den Polymerisationsreaktor ummanteln, um auf diese Weise zu versuchen, die Wärme aus dem Polymerisationsreaktor abzuführen. Zusätzlich dazu können dem Polymerisationsreaktionsgemisch in dem Polymerisationsreaktor kühlende Additive zugesetzt werden.
  • Diese beiden bisherigen Lösungsansätze wiesen indes verschiedenartige Unzulänglichkeiten auf. Die Verwendung von Kühlsystemen, die außen am Polymerisationsreaktor installiert sind, führt beispielsweise die Wärme aus dem Polymerisationsreaktor nicht effizient und wirksam ab, insbesondere gilt dies für den innersten Bereich des Polymerisationsreaktors. Dementsprechend muss der Polymerisationsreaktor von geringer Größe sein, und bei jeder Reaktorcharge können nur begrenzte Mengen an Polymer gebildet werden. Hinsicht des Zusatzes von kühlenden Additiven zu den Polymerisationsedukten ist zusätzlich zu beachten, dass diese kühlenden Additive einen nachteiligen Einfluss auf die Qualität des Polymers haben können und auch die Kosten, die mit der Herstellung des Polymers verbunden sind, erhöhen.
  • In den bisherigen Lösungsansätzen handelt es sich bei dem Polymerisationsreaktor, wie in den US-Patentschriften Nr. 5,449,732 , 5,504,131 und 5,504,132 diskutiert wird, um einen Reaktionsbehälter aus einem kristallinen organischen Polymer, welches in Kohlenwasserstoffen unlöslich ist und den Durchgang von Sauerstoff und Wasser im Wesentlichen zu verhindern vermag, d. h. um Beutel aus Kunststoff. Die Verwendung dieser Beutel aus Kunststoff ermöglicht es, die Polymerisationsreaktion ohne Kühlsystem oder Zusatz von kühlenden Additiven durchzuführen. Da die Kunststoffbeutel jedoch über keinerlei Hilfsmittel zum Abführen der Wärme aus der Polymerisationsreaktion verfügen, kann jeder Kunststoffbeutel nur mit kleinen Mengen der Polymeredukte, z. B. des Monomers und des Katalysators, beschickt werden. Daher können in jedem der Polymerisationsreaktoren dieser Art nur kleine Mengen an Polymer gebildet werden. Darüber hinaus können die Beutel aus Kunststoff nur mühsam von dem Polymer getrennt werden, sodass sie nicht wiederverwendbar sind.
  • Somit gab es bis zur Entwicklung der vorliegenden Erfindung keinen Polymerisationsreaktor oder kein Verfahren zur Bildung von Polymeren, welcher/welches: in wirkungsvoller Weise Wärme aus dem Polymerisationsreaktor abführt; die Bildung einer großen Menge an Polymer in jedem der Polymerisationsreaktoren ermöglicht; keinen Zusatz von kühlenden Additiven erfordert; und die Verwendung eines wiederverwendbaren Polymerisationsreaktors ermöglicht. Daher bestand innerhalb des Fachgebietes ein Bedarf an einem Polymerisationsreaktor und einem Verfahren zur Bildung von Polymere, welcher/welches: in wirkungsvoller Weise Wärme aus dem Polymerisationsreaktor abführt; die Bildung einer großen Menge an Polymer in jedem der Polymerisationsreaktoren ermöglicht; keinen Zusatz von kühlenden Additiven erfordert; und die Verwendung eines wiederverwendbaren Polymerisationsreaktors ermöglicht.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß der Erfindung sind die obigen vorteilhaften Eigenschaften mit dem hier vorgestellten Polymerisationsreaktor zur Polymerisation von Olefinen erzielt worden, welcher folgendes aufweist: Einen Behälter, der wenigstens drei Seitenwandflächen und eine Bodenwandfläche hat, wodurch ein Behälterhohlraum geformt wird; wenigstens eine Wärmetauscherplatte, deren Flüssigkeit mit einer Kühlmittelquelle in Verbindung steht; und einen Deckel, der eine obere Wandfläche und eine innere Wandfläche aufweist, wobei die wenigstens eine Wärmetauscherplatte entlang der inneren Wandfläche angeordnet ist, um sich in den Behälterhohlraum hinein zu erstrecken.
  • Ein weiteres Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass der Polymerisationsreaktor vier Seitenwandflächen umfassen kann. Ein weiteres Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass jede der vier Seitenwandflächen eine rechteckige Form aufweisen kann, die eine Länge und eine Höhe aufweisen.
  • Ein zusätzliches Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass zwei der vier Seitenwandflächen eine Länge von wenigstens 0,61 m (zwei Fuß) und eine Höhe von wenigstens 0,61 m (zwei Fuß) einnehmen können und die anderen zwei der vier Seitenwandflächen eine Länge von wenigstens 0,91 m (drei Fuß) und eine Höhe von wenigstens 0,61 m (zwei Full) einnehmen können. Ein weiteres Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass der Deckel rechteckig geformt sein kann und eine Länge und eine Breite aufweist, wobei die Länge wenigstens 0,91 m (drei Full) und die Breite wenigstens 0,61 m (zwei Fuß) beträgt. Ein weiteres Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass der Deckel wenigstens zwei Wärmetauscherplatten umfassen kann. Ein weiteres Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass jede der wenigstens zwei Wärmetauscherplatten in einem Abstand von wenigstens 0,08 m (drei Zoll) von jeder anderen angeordnet sein kann. Ein zusätzliches Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass der Polymerisationsreaktor wenigstens eine Kühlmitteleinlass-Sammelleitung, deren Flüssigkeit mit der Kühlmittelquelle in Verbindung steht, und wenigstens eine Kühlmittelauslass-Sammelleitung umfassen kann, deren Flüssigkeit in Verbindung mit der Kühlmittelquelle steht. Ein weiteres Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass der Polymerisationsreaktor weiterhin wenigstens eine Kühlmitteleinlass-Rohrleitung, deren Flüssigkeit in Verbindung mit der wenigstens einen Kühlmitteleinlass-Sammelleitung und in Verbindung mit jeder der wenigstens einen Wärmetauscherplatte steht, sowie wenigstens eine Kühlmittelauslass-Rohrleitung umfassen kann, deren Flüssigkeit in Verbindung mit der wenigstens einen Kühlmittelauslass-Sammelleitung und in Verbindung mit jeder der wenigstens einen Wärmetauscherplatte steht. Ein weiteres Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass der Deckel eine Anordnung von Plattenaufhängungen angeordnet entlang der inneren Wandfläche aufweisen kann, um jede der wenigstens einen Wärmetauscherplatte an der inneren Wandfläche des Deckels zu befestigen. Ein weiteres Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass jede der wenigstens einen Wärmetauscherplatte mit ihrer Flüssigkeit mit einer Kühlmitteleinlass-Rohrleitung und mit einer Kühlmittelauslass-Rohrleitung in Verbindung stehen kann. Ein zusätzliches Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass jede der Kühlmitteleinlass-Rohrleitungen mit ihrer Flüssigkeit in Verbindung mit einer Kühlmitteleinlass-Sammelleitung und jede der Kühlmittelauslass-Rohrleitungen mit ihrer Flüssigkeit in Verbindung mit einer Kühlmittelauslass-Sammelleitung stehen kann. Ein weiteres Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass die Kühlmitteleinlass-Sammelleitung und die Kühlmittelauslass-Sammelleitung mit ihrer Flüssigkeit in Verbindung mit der Kühlmittelquelle stehen können. Ein weiteres Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass der Behälter vier Wände umfassen kann, die eine Länge, die wenigstens 1,22 m (vier Fuß) ist, sowie eine Breite, die wenigstens 0,61 m (zwei Full) ist, aufweisen. Ein weiteres Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass die innere Wandfläche des Deckels wenigstens 6 Wärmetauscherplatten umfassen kann. Ein zusätzliches Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass jede der wenigstens einen Wärmetauscherplatte einen entfernbaren Film aufweisen kann.
  • Gemäß der Erfindung wurden die obigen vorteilhaften Eigenschaften ebenfalls mit dem hier vorgestellten Polymerisationsreaktor zur Polymerisation von Olefinen erzielt, welcher folgendes aufweist: Einen Behälter, der wenigstens drei Seitenwandflächen und eine Bodenwandfläche aufweist, wodurch ein Behälterhohlraum geformt wird; einen Wärmetauscher, wobei der Wärmetauscher eine Wärmetauscheranordnung, eine Kühlmitteleinlass-Sammelleitung, die mit ihrer Flüssigkeit mit einer Kühlmittelquelle in Verbindung steht, wenigstens eine Kühlmitteleinlass-Rohrleitung, die mit ihrer Flüssigkeit mit der wenigstens einen Wärmetauscherplatte in Verbindung steht, wenigstens eine Kühlmittelauslass-Rohrleitung, die mit ihrer Flüssigkeit mit jeder der wenigstens einen Wärmetauscherplatten und mit einer Kühlmittelauslass-Sammelleitung in Verbindung steht, aufweist, wobei die Kühlmittelauslass-Sammelleitung mit ihrer Flüssigkeit mit der Kühlmittelquelle in Verbindung steht; und einen Deckel, der eine obere Wandfläche und eine innere Wandfläche aufweist, wobei die wenigstens eine Wärmetauscherplatte entlang der inneren Wandfläche angeordnet ist.
  • Ein weiteres Merkmal des Polymerisationsreaktors besteht darin, dass der Polymerisationsreaktor vier Seitenwandflächen umfasst, wobei zwei der vier Seitenwandflächen eine Länge von wenigstens 0,61 m (zwei Full) und eine Höhe von wenigstens 0,61 m (zwei Full) aufweisen, während die anderen zwei der vier Seitenwandflächen eine Länge von wenigstens 0,91 m (drei Full) und eine Höhe von wenigstens 0,61 m (zwei Fuß) aufweisen, und dass der Deckel rechteckig geformt ist und eine Länge und eine Breite aufweist, wobei die Länge wenigstens 0,91 m (drei Fuß) und die Breite wenigstens 0,61 m (zwei Fuß) beträgt.
  • Gemäß der Erfindung wurden die obigen vorteilhaften Eigenschaften ebenfalls mit dem hier vorgestellten Polymerisationsverfahren erzielt, welches die folgenden Schritte umfasst: Vereinigen wenigstens eines Monomers und wenigstens einen Katalysators in einem Behälter, um ein Polymerisationsreaktionsgemisch zu bilden, wobei der Behälter wenigstens drei Seitenwände und eine Bodenwand aufweist, wodurch ein Behälterhohlraum gebildet wird; Einbringen der wenigsten einen Wärmetauscherplatte, die einen Austauschhohlraum aufweist, dessen Flüssigkeit mit einer Kühlmittelquelle in Verbindung steht, in den Behälterhohlraum, wodurch sie mit dem Polymerisationsreaktionsgemisch in Kontakt gebracht wird; und Entfernen der wenigstens einen Wärmetauscherplatte aus dem Reaktionsgemisch, nachdem ausreichend Zeit verstrichen ist, um es zu ermöglichen, dass die überwiegende Menge des wenigstens einen Monomers ein Polymer bildet.
  • Ein weiteres Merkmal des Polymerisationsverfahrens besteht darin, dass das Verfahren weiterhin den Schritt umfasst, vor dem Einbringen der wenigstens einen Wärmetauscherplatte in den Behälterhohlraum einen entfernbaren Film auf jede der wenigstens einen Wärmetauscherplatte aufzubringen.
  • Der Polymerisationsreaktor und das Verfahren zur Bildung von Polymeren weisen die folgenden Vorteile auf: Abführen von Wärme aus dem Polymerisationsreaktor in wirkungsvoller Weise; Ermöglichen der Bildung einer großen Menge an Polymer in jedem der Polymerisationsreaktoren; Ermöglichen des Verzichts auf den Zusatz von kühlenden Additiven; Ermöglichen der Verwendung eines wiederverwendbaren Polymerisationsreaktors.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Seitenansicht einer spezifischen Ausführungsform des Polymerisationsreaktors der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht des Wärmetauschers des Polymerisationsreaktors, der in 1 dargestellt ist.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht des Polymerisationsreaktors, der in 1 dargestellt ist.
  • Während die Erfindung mit Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben wird, versteht es sich, dass sich die Erfindung keinesfalls auf diese Ausführungsform beschränken soll.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Im weiteren Sinne umfasst der Polymerisationsreaktor der vorliegenden Erfindung einen Behälter und einen Deckel, der einen Wärmetauscher aufweist. Wenn der Deckel auf den Behälter gesetzt wird, ist der Wärmetauscher innerhalb des Behälters angeordnet und übt somit eine kühlende Wirkung aus, d. h. er führt Wärme aus dem Inhalt des Behälters ab.
  • Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3, in denen eine spezifische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, umfasst der Polymerisationsreaktor 40 einen Behälter 80 und einen Deckel 70. Der Deckel 70 umfasst den Wärmetauscher 60. Der Behälter 80 umfasst wenigstens drei Wandflächen sowie eine Bodenwandfläche, sodass ein Hohlraum gebildet wird. Wie in den 1 bis 3 dargestellt ist, umfasst der Behälter vorzugsweise vier Seitenwandflächen 81, 82, 83, 84 und eine Bodenwandfläche 85, sodass ein Behälterhohlraum 87 gebildet wird. Wiewohl es sich versteht, dass zusätzliche Wandflächen als Teil des Behälters 80 vorhanden sein können, wodurch der Behälter 80 jede beliebige Form haben kann, umfasst der Behälter 80 vorzugsweise vier Wandflächen und hat somit eine rechteckige (1 bis 3) oder würfelartige Form.
  • Der Behälter 80 umfasst vorzugsweise wenigstens eine Führungsschiene 88. Gemäß der Darstellung in den 1 und 3, umfasst der Behälter 80 zwei Führungsschienen 88. Die Führungsschienen 88 ermöglichen es einem Gabelstapler, oder einer anderen Hebevorrichtung, den Behälter 80 zu greifen, sodass er an einen beliebigen gewünschten Ort gebracht werden kann, d. h. in die Nähe von Monomerquellen, welche in den Behälter 80 geladen oder transportiert werden sollen.
  • Wie in den 1 und 3 dargestellt ist, weist der Behälter 80 eine Länge 92, eine Höhe 91 und eine Breite 93 auf. Die Länge 92, die Höhe 91 und die Breite 93 können beliebige Werte annehmen, entsprechend den Wünschen des Anwenders des Polymerisationsreaktors 40. Es versteht sich indes, dass im Allgemeinen mit zunehmender Länge 92 auch die die Anzahl der Wärmetauscherplatten 66 zunimmt und dass mit zunehmender Höhe 91 und Breite 93 die Abmessungen der Wärmetauscherplatte 66 zunehmen. In einer spezifischen Ausführungsform sind die Länge 92, die Höhe 91 und die Breite 93 gleich und betragen jeweils 0,61 m (2 Fuß). In dieser Ausführungsform ist der Polymerisationsreaktor 40 würfelförmig. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Länge 92 wenigstens 0,91 m (3 Full), die Höhe 91 wenigstens 0,61 m (2 Fuß) und die Breite 93 wenigstens 0,61 m (2 Fuß). In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Polymerisationsreaktor 40 von rechteckiger Form.
  • Der Behälter 80 kann aus einem beliebigen Material, welches dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, gebildet werden. Vorzugsweise ist der Behälter 80 aus Edelstahl gebildet.
  • Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 umfasst der Deckel 70 eine obere Wandfläche 73 sowie Seitenwandflächen 72, 74, 75 und 76. Es kann eine Kante 71 vorhanden sein, die zusätzliche Festigkeit verleiht. Der Deckel 70 schützt den Wärmetauscher 60 vor Umwelteinflüssen und verhindert, dass Gegenstände auf den Wärmetauscher 60 und in den Behälter 80 fallen. Der Deckel 70 umfasst weiterhin eine Innenfläche 77, an welche der Wärmetauscher 60 befestigt ist. Der Deckel 70 kann aus einem beliebigen Material, welches dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, gebildet werden. Vorzugsweise ist der Deckel 70 aus Edelstahl gebildet.
  • Der Wärmetauscher 60 umfasst vorzugsweise eine Anordnung von Plattenaufhängungen 61, eine Kühlmitteleinlass-Sammelleitung 62, eine Kühlmittelauslass-Sammelleitung 63, wenigstens eine Kühlmitteleinlass-Rohrleitung 64, wenigstens eine Kühlmittelauslass-Rohrleitung 65 und wenigstens eine Wärmetauscherplatte 66 mit einem Austauschhohlraum 69. Die Anordnung von Aufhängungen 61 umfasst vorzugsweise einen Träger 59, um es zu ermöglichen, jeden der Wärmetauscher 66 am Deckel 70 zu befestigen.
  • Die Kühlmitteleinlass-Sammelleitung 62 steht mit ihrer Flüssigkeit mit wenigstens einer Kühlmitteleinlass-Rohrleitung 64 in Verbindung, wobei die Flüssigkeit der Kühlmitteleinlass-Rohrleitung mit der Wärmetauscherplatte 66 in Verbindung steht. Gleichermaßen steht die Kühlmittelauslass-Sammelleitung 63 mit ihrer Flüssigkeit mit wenigstens einer Kühlmittelauslass-Rohrleitung 65 in Verbindung, wobei die Flüssigkeit der Kühlmittelauslass-Rohrleitung mit der Wärmetauscherplatte 66 in Verbindung steht. In einer spezifischen Ausführungsform, welche lediglich eine Wärmetauscherplatte 66 aufweist, stehen jeweils eine Kühlmitteleinlass-Rohrleitung 64 und eine Kühlmittelauslass-Rohrleitung 65 mit ihrer Flüssigkeit in Verbindung mit der Kühlmitteleinlass-Sammelleitung 62 beziehungsweise mit der Kühlmittelauslass-Sammelleitung 63. In anderen Ausführungsformen, welche mehr als eine Wärmetauscherplatte 66 aufweisen, umfasst, wie in den 1 bis 3 dargestellt ist, jede der Wärmetauscherplatten 66 wenigstens eine Kühlmitteleinlass-Rohrleitung 64 und eine Kühlmittelauslass-Rohrleitung 65, deren Flüssigkeiten mit der Kühlmitteleinlass-Sammelleitung 62 beziehungsweise mit der Kühlmittelauslass-Sammelleitung 63 in Verbindung stehen. Daher kann das Kühlmittel von der Kühlmittelquelle durch die Kühlmitteleinlass-Sammelleitung 62 und durch jede der wenigstens einen Kühlmitteleinlass-Rohrleitung 64 in den Tauscherplattenhohlraum 69 jeder der wenigstens einen Wärmetauscherplatten 66 gelangen, woraufhin es vom Tauscherplattenhohlraum 69 durch die Kühlmittelauslass-Rohrleitung 65 und durch die Kühlmittelauslass-Sammelleitung 63 und zurück zur Kühlmittelquelle gelangen kann. Durch diesen Vorgang wird Wärme aus dem Polymerisationsreaktionsgemisch abgeführt, d. h. das Polymerisationsreaktionsgemisch wird gekühlt.
  • Wie oben diskutiert wurde, stehen die Flüssigkeiten der Kühlmitteleinlass-Sammelleitung 62 und der Kühlmitteleinlass-Sammelleitung 63 mit der Kühlmittelquelle in Verbindung. Zu den unbedenklich einsetzbaren Kühlmittelquellen, gehören Kühlungseinheiten, die dem Durchschnittsfachmann unmittelbar bekannt sind und in denen Wasser, Wasser-Glykol-Mischungen, Wasser-Alkohol-Mischungen, gelöste Mineralsalze wie z. B. Natriumchlorid und Calciumchlorid oder Ammonium als Kühlmittel verwendet werden, wobei die Auswahl jedoch nicht auf die genannten Kühlmittelquellen beschränkt ist. In dieser Anordnung kann das Kühlmittel von der Kühlmittelquelle durch eine Leitung, z. B. ein Rohr oder einen biegsamen Schlauch (nicht dargestellt), in die Kühlmitteleinlass-Sammelleitung 61 geleitet werden. Anschließend wird das Kühlmittel in die Kühlmitteleinlass-Rohrleitung 64 und den Austauschhohlraum 69 jeder der Wärmetauscherplatten 66 strömen gelassen.
  • Anschließend wird das Kühlmittel durch die Kühlmittelauslass-Rohrleitung 65 aus jedem der Austauschhohlräume 69 jeder der Wärmetauscherplatten 66 strömen gelassen, um in die Kühlmittelauslass-Sammelleitung 63 zu gelangen. Anschließend wird das Kühlmittel aus der Kühlmittelauslass-Sammelleitung 65 durch eine Leitung, z. B. ein Rohr oder einen biegsamen Schlauch (nicht dargestellt), zurück zur Kühlmittelquelle transportiert, um erneut geladen d. h. gekühlt und durch den Wärmetauscher 60 zurückgeleitet zu werden.
  • Unter Bezugnahme auf die 1 bis 2 ist jede Wärmetauscherplatte 66 aus einer Vorderwandfläche 51, einer Rückwandfläche 52 und wenigstens einer Seitenwandfläche 53 gebildet, so dass der Hohlraum 69 entsteht. Die Wärmetauscherplatte 66 weist weiterhin die Länge 67, die Breite 68 und die Dicke 55 auf. Die Wärmetauscherplatte 66 kann eine beliebige Form haben und aus einem beliebigen Material gebildet sein, das gewünscht wird oder erforderlich ist, um einen ausreichend großen Bereich zum Kühlen des Polymerisationsreaktionsgemisches im Behälter 80 bereitzustellen. Vorzugsweise ist die Wärmetauscherplatte 66 aus Aluminium gebildet. Wie in den 1 und 3 dargestellt ist, umfasst jede Wärmetauscherplatte 66 vier Seitenwandflächen 53, wiewohl es sich versteht, dass die Wärmetauscherplatte 66 auch rund geformt sein kann. In Ausführungsformen, die mehr als eine Wärmetauscherplatte 66 aufweisen, ist jede Wärmetauscherplatte in einem Abstand 56 von der nächsten Wärmetauscherplatte 66 angeordnet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst jede Wärmetauscherplatte 66 einen entfernbaren Film, z. B. eine Kunststoffhülle, um zu verhindern, dass das Polymer, welches während der Polymerisation in dem Behälter 80 gebildet wird, an den jeweiligen Wärmetauscherplatten 66 anhaftet. Zu den geeigneten entfernbaren Filmen gehören Kunststoffverkleidungen, Kunststoffhüllen, eine aufzusprühende Antihaftsubstanz, welche von dem Polymerisationsreaktionsgemisch nicht polymerisiert werden kann, weil beispielsweise die aufzusprühende Antihaftsubstanz einen Schmelzpunkt aufweist, der höher als die Temperatur des Polymerisationsreaktionsgemisches ist.
  • Die Anzahl der Wärmetauscherplatten 66, die in der jeweiligen Ausführungsform des Polymerisationsreaktors 40 vorhanden sind, wird durch die Größe des Behälters 80 bestimmt. In der spezifischen Ausführungsform, die in den 1 bis 3 dargestellt ist, weist der Behälter 80 eine Länge 92 von 2,51 m (8 Fuß, 3 Zoll), eine Höhe 91 von 1,24 m (4 Fuß, 1 Zoll) und eine Breite 93 von 1,29 m (4 Fuß, 3 Zoll) auf, und jede Wärmetauscherplatte 66 weist eine Länge 67 von 1,22 m (4 Fuß), eine Breite 68 von 1,22 m (4 Fuß) und eine Dicke 55 von näherungsweise 0,02 m (7/8 Zoll) auf. Entlang der Anordnung von Plattenaufhängungen 61 sind siebzehn Wärmetauscherplatten 66 mit einem Abstand 56 von näherungsweise 0,12 m (4 13/16 Zoll) zwischen den jeweiligen Wärmetauscherplatten angeordnet. Es versteht sich, dass sämtliche der vorstehend genannten Abmessungen geändert werden können, wenn dies gewünscht wird, oder erforderlich ist, um für eine ausreichende Kühlung des Polymerisationsreaktionsgemisches zu sorgen und die Funktionseigenschaften des Polymers zu optimieren.
  • Die Polymerisationsreaktoren 40 der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um Monomere zu Polymeren und, insbesondere, alpha-Olefinmonomere zu Polyalphaolefinen zu polymerisieren. Wie oben erwähnt wurde, sind dem Durchschnittsfachmann zahlreiche Polymerisationsverfahren und Edukte, d. h. Monomere, Katalysatoren und Co-Katalysatoren bekannt. Zusätzlich dazu sind dem Durchschnittsfachmann großtechnische Polymerisationsverfahren bekannt. Keines dieser bekannten Polymerisationsverfahren ist indes in den oben diskutierten Polymerisationsreaktoren 80 durchgeführt worden.
  • In einer spezifischen Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens zur Polymerisation werden wenigstens ein Monomer und wenigstens ein Katalysator vereinigt, um in dem Behälter 80 ein Polymerisationsreaktionsgemisch zu bilden. Anschließend wird der Deckel 70 auf den Behälter 80 gesetzt, um das Polymerisationsreaktionsgemisch vor Umwelteinflüssen zu schützen. Beim Einsetzen des Deckels 70 werden die wenigstens eine Wärmetauscherplatten 66 in den Behälter 80 und somit in das Polymerisationsreaktionsgemisch eingeführt. Vorzugsweise wird der Deckel 70 beim Einführen der wenigstens einen Wärmetauscherplatten 66 in das Polymerisationsreaktionsgemisch in Richtung des Pfeils 99 abgesenkt. Anschließend wird das Kühlmittel aus der Kühlmittelquelle in jeden Austauschhohlraum 69 jeder der wenigstens einen Wärmetauscherplatten 66 strömen lassen und wieder heraus. Während das Kühlmittel durch jede Wärmetauscherplatte 66 strömt, wird das Polymerisationsreaktionsgemisch gekühlt. Jede Wärmetauscherplatte 66 wird für einen Zeitraum mit dem Polymerisationsreaktionsgemisch in Kontakt gelassen, der dafür erforderlich ist, dass die überwiegende Menge der Monomere zu Polymer polymerisiert werden. Der Deckel 70 kann anschließend in Richtung des Pfeil 98 bewegt werden, um jede der wenigstens einen Wärmetauscherplatten 66 aus dem Polymerisationsreaktionsgemisch zu entfernen.
  • Es versteht sich, dass die Erfindung weder auf die genauen Einzelangaben zum Aufbau und zum Betrieb, noch auf die genauen Materialien oder auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, da offensichtlich mögliche Modifizierungen und Entsprechungen dem Fachmann selbstverständlich sein werden. Beispielsweise kann jede der Wärmetauscherplatten mehr als eine Kühlmitteleinlass-Rohrleitung oder mehr als eine Kühlmittelauslass-Rohrleitung umfassen. Die Abmessungen und Formen des Polymerisationsreaktors können von einem Durchschnittsfachmann ohne Schwierigkeiten festgelegt werden. Darüber hinaus können zusätzliche Mess- und Anzeigegeräte als Bestandteil des Polymerisationsreaktors vorhanden sein, z. B. zur Überwachung der Temperatur während der Polymerisationsreaktion. Ferner können die Wärmetauscherplatten derart geformt sein, dass sie eine beliebige Form aufweisen, die wünschenswert oder aufgrund des Behälters erforderlich ist, z. B. eine runde Form, eine rechteckige Form, eine dreieckige Form, eine trapezartige Form usw. Dementsprechend wird die Erfindung ausschließlich durch den Geltungsbereich den beigefügten Ansprüche eingeschränkt.

Claims (18)

  1. Ein Polymerisationsreaktor für die Polymerisation von Olefinen umfassend: Einen Behälter, der wenigstens drei Seitenwandflächen und eine Bodenwandfläche hat, wodurch ein Behälterhohlraum geformt wird; wenigstens eine Wärmetauscherplatte, deren Flüssigkeit mit einer Kühlmittel-Quelle in Verbindung steht; und einen Deckel, der eine obere Wandfläche und eine innere Wandfläche aufweist, wobei die wenigstens eine Wärmetauscherplatte entlang der inneren Wandfläche angeordnet ist, um sich in den Behälterhohlraum hinein zu erstrecken.
  2. Ein Polymerisationsreaktor nach Anspruch 1, wobei der Polymerisationsreaktor vier Seitenwandflächen umfasst.
  3. Ein Polymerisationsreaktor nach Anspruch 2, wobei jede der vier Seitenwandflächen eine rechteckige Form aufweist, die eine Länge und eine Höhe aufweisen.
  4. Ein Polymerisationsreaktor nach Anspruch 2, wobei zwei der vier Seitenwandflächen eine Länge von wenigstens 0,61 m (zwei Fuß) und eine Höhe von wenigstens 0,61 m (zwei Fuß) einnehmen; und die anderen zwei der vier Seitenwandflächen eine Länge von wenigstens 0,91 m (drei Full) und eine Höhe von wenigstens 0,61 m (zwei Fuß) einnehmen.
  5. Ein Polymerisationsreaktor nach Anspruch 4, wobei der Deckel rechteckig geformt ist und eine Länge und eine Breite aufweist, wobei die Länge wenigstens 0,91 m (drei Fuß) und die Breite wenigstens 0,61 m (zwei Fuß) beträgt.
  6. Ein Polymerisationsreaktor nach einem vorstehenden Anspruch, wobei der Deckel wenigstens zwei Wärmetauscherplatten umfasst.
  7. Ein Polymerisationsreaktor nach Anspruch 6, wobei jede der wenigstens zwei Wärmetauscherplatten in einem Abstand von wenigstens 0,08 m (drei Zoll) von jeder anderen angeordnet ist.
  8. Ein Polymerisationsreaktor nach einem vorstehenden Anspruch, der weiterhin wenigstens eine Kühlmittel-Einlaßsammelleitung, deren Flüssigkeit mit der Kühlmittel-Quelle in Verbindung steht, und wenigstens eine Kühlmittel-Auslaßsammelleitung umfasst, deren Flüssigkeit in Verbindung mit der Kühlmittel-Quelle steht.
  9. Ein Polymerisationsreaktor nach Anspruch 8, der weiterhin wenigstens eine Kühlmittel-Einlaßrohrleitung, deren Flüssigkeit in Verbindung mit der wenigstens einen Kühlmittel-Einlaßsammelleitung und in Verbindung mit jeder der wenigstens einen Wärmetauscherplatte steht, und wenigstens eine Kühlmittel-Auslaßrohrleitung umfasst, deren Flüssigkeit in Verbindung mit der wenigstens einen Kühlmittel-Auslaßsammelleitung und in Verbindung mit jeder der wenigstens einen Wärmetauscherplatte steht.
  10. Ein Polymerisationsreaktor nach einem vorstehenden Anspruch, wobei der Deckel eine Anordnung von Plattenaufhängungen angeordnet entlang der inneren Wandfläche aufweist, um jede der wenigstens einen Wärmetauscherplatte an der inneren Wandfläche des Deckels zu befestigen.
  11. Ein Polymerisationsreaktor nach einem vorstehenden Anspruch, wobei jede der wenigstens einen Wärmetauscherplatte mit ihrer Flüssigkeit mit einer Kühlmittel-Einlaßrohrleitung und mit einer Kühlmittel-Auslaßrohrleitung in Verbindung steht.
  12. Ein Polymerisationsreaktor nach Anspruch 11, wobei jede der Kühlmittel-Einlaßrohrleitungen mit ihrer Flüssigkeit in Verbindung mit einer Kühlmittel- Einlaßsammelleitung und jede der Kühlmittel-Auslaßrohrleitungen mit ihrer Flüssigkeit in Verbindung mit einer Kühlmittel-Auslaßsammelleitung steht.
  13. Ein Polymerisationsreaktor nach Anspruch 12, wobei die Kühlmittel-Einlaßsammelleitung und die Kühlmittel-Auslaßsammelleitung mit ihrer Flüssigkeit in Verbindung mit der Kühlmittel-Quelle stehen.
  14. Ein Polymerisationsreaktor nach einem vorstehenden Anspruch, wobei der Behälter vier Wände umfasst, die eine Länge, die wenigstens 1,22 m (vier Fuß) ist, und eine Breite aufweisen, die wenigstens 0,61 m (zwei Full) ist.
  15. Ein Polymerisationsreaktor nach einem vorstehenden Anspruch, wobei die innere Wandfläche des Deckels wenigstens 6 Wärmetauscherplatten umfasst.
  16. Ein Polymerisationsreaktor nach einem vorstehenden Anspruch, wobei jede der wenigstens einen Wärmetauscherplatte einen entfernbaren Film aufweist.
  17. Ein Verfahren zur Polymerisation, das die folgenden Schritte umfasst: Wenigstens ein Monomer und wenigstens einen Katalysator in einem Behälter zu vereinigen, um ein Polymerisationsreaktionsgemisch zu bilden, wobei der Behälter wenigstens drei Seitenwände und eine Bodenwand aufweist, wodurch ein Behälterhohlraum gebildet wird; Einbringen der wenigsten einen Wärmetauscherplatte, die einen Austauschhohlraum aufweist, dessen Flüssigkeit mit einer Kühlmittel-Quelle in Verbindung steht, in den Behälterhohlraum hinein, wodurch sie mit dem Polymerisationsreaktionsgemisch in Verbindung gebracht wird; und nachdem ausreichend Zeit verstrichen ist, um zuzulassen, dass eine Mehrzahl des wenigstens einen Monomers ein Polymer bildet, Entfernen der wenigstens einen Wärmetauscherplatte aus dem Reaktionsgemisch.
  18. Ein Verfahren zur Polymerisation nach Anspruch 17, das weiterhin den Schritt umfasst, vor dem Einbringen der wenigstens einen Wärmetauscherplatte in den Behälterhohlraum einen entfernbaren Film auf jeder der wenigstens einen Wärmetauscherplatte aufzubringen.
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