DE1495198B2 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polylactamen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Polylactame durch drucklose Polymerisation von Lactamen, wie Caprolactam, bei erhöhter Temperatur, etwa zwischen 240 bis 275° C, in Polymerisationsrohren, sogenannten VK-Rohren, die auch in Zonen unterteilt sein können, herzustellen. Es ist auch bekannt, dabei die Lactamschmelze im ersten Reaktionsabschnitt auf Polymerisationstemperatur zu halten. Bei solchen Verfahren ist die Temperaturregelung des Reaktionsgemisches — besonders bei Verwendung von VK-Rohren mit größerem Durchmesser — schwierig. Häufig treten durch Dämpfe hervorgerufene Siedeverzüge auf, die zum plötzlichen Aufwallen des Reaktionsgemisches und so zu Verstopfungen der Leitungen führen. Darüber hinaus ist oft eine Fraktioniervorrichtung zur Rückgewinnung des mit dem Wasser verdampfenden Lactams erforderlich, und schließlich beanspruchen VK-Rohre üblicher Bauart einen verhältnismäßig großen Raum.

Die genannten Nachteile bei der kontinuierlichen Herstellung von Polylactamen durch die drucklose Polymerisation von Lactamen werden durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polylactamen durch drucklose Polymerisation von Lactamen in einem vollkontinuierlichen Polymerisationsrohr mit Vorrichtungen zum Erzielen eines gleichmäßigen Strömungsprofils, wobei die Lactamschmelze in ein auf Polymerisationstemperatur erwärmtes Gemisch aus Lactam und Präpolymeren geleitet wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Lactamschmelze in ein Polymerisationsrohr leitet, dessen oberstes Viertel einen größeren Durchmesser als die weiteren Teile des Polymerisationsrohrs hat, die Lactamschmelze unter Rühren überwiegend in dem obersten Viertel polymerisiert und die Polylactamschmelze dann durch die im übrigen Teil des Rohres angeordneten reversiblen Wärmeaustauscher so abkühlt, daß die. Temperatur im letzten Viertel des zylindrischen Rohres nur geringfügig über dem Erstarrungspunkt des Polylactams liegt.

Gemäß der Erfindung können auch Lactame, die größere Mengen Wasser, etwa bis zu 15%, enthalten, polymerisiert werden, während nach üblichen Verfahren nur Lactamschmelzen mit maximal 7% Wasser eingesetzt werden können. Dies ist besonders

ίο vorteilhaft für das Herstellen von Polylactamen mit hohem Pigmentgehalt.

Es gelingt nunmehr Pigmente, Katalysatoren, Farbstoffkonzentrate, Füllstoffe, Stabilisatoren und andere übliche Zusatzstoffe feiner im Polylactam zu verteilen als dies nach bekannten Verfahren möglich ist. Siedeverzüge, die in üblichen VK-Rohren, namentlich beim Polymerisieren von Lactamen mit hohem Wassergehalt, zu empfindlichen Störungen durch Überkochen beim Anfahren führen, werden vermieden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durchgeführt, indem man die Lactamschmelze, gegebenenfalls zusammen mit üblichen Zusätzen, in ein senkrecht stehendes modifiziertes VK-Rohr, in dessen oberstem Viertel, dem sogenannten Rühraufsatz, eine Rührvorrichtung angeordnet ist, leitet, bis die Rührvorrichtung teilweise in die Schmelze eintaucht. Dann wird die Schmelze unter Rühren auf Polymerisationstemperatur, etwa auf 240 bis 280° C, erwärmt. Wäh- rend der Aufheizzeit wird weitere Lactamschmelze zugeleitet, bis die Standhöhe des modifizierten VK-Rohres erreicht ist. Nachdem sich der gewünschte Polymerisationsgrad eingestellt hat, wird am unteren Ende des VK-Rohres kontinuierlich Polylactamschmelze ausgetragen. Durch gleichzeitige Zugabe weiteren Ausgangsmaterials wird die Standhöhe der Schmelze im VK-Rohr praktisch konstant gehalten. Die mittlere Verweilzeit der Reaktionsmischung im Rühraufsatz beträgt mehrere Stunden. Dadurch polymerisiert der größte Teil des Ausgangsgemisches im Rühraufsatz. Die frei werdende Polymerisationswärme wird zum Erhitzen der zugeführten Lactamschmelze benutzt. Die lebhafte Bewegung der gerührten Schmelze bewirkt eine sehr gute Entgasung.

Die Abbildung zeigt eine-zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung, ein heiz- und kühlbares, insbesondere zylindrisch ausgebildetes Polymerisationsrohr (modifiziertes VK-Rohr):

Das zylindrische Rohr 1 aus Edelstahl hat im Rühraufsatz 6 einen um 30 bis 80%, vorzugsweise 40 bis 60 %, größeren Durchmesser als der des übrigen Rohrteils. 2 ist die Zuflußleitung der polymerisationsfähigen Lactamschmelze, deren Standhöhe über die Regelvorrichtung 3, die den Zufluß gegebenenfalls unterbindet, eingestellt wird.

4 ist eine Rührvorrichtung zum Mischen der Reaktionsmasse im obersten Viertel des Rohres 1.

5 ist eine Vorrichtung zum Erwärmen der Reaktionsmasse.

7 sind Vorrichtungen zur Erzielung eines gleichmäßigen Strömungsprofils der Reaktionsmasse.

8 sind Vorrichtungen zum reversiblen Wärmeaustausch und

9 eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Entnahme von Polyamid.

Als Rührvorrichtungen sind solche üblicher Bauart, besonders Rührer, deren Lager und Buchsen gc-

wartet werden können, ohne daß der Deckel des modifizierten VK-Rohres geöffnet werden muß, geeignet. Als Heizvorrichtungen sind besonders Heizschlangen geeignet, da sie den Mischeffekt am wenigsten behindern. Geeignete Vorrichtungen zum Erzielen eines gleichmäßigen Strömungsprofils sind beispielsweise übliche Gitterroste oder Lochbleche, während als Vorrichtungen zum reversiblen Wärmeaustausch beispielsweise Rohrbündel oder Rippenrohre geeignet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polylactamen durch drucklose Polymerisation von Lactamen in einem vollkontinuierlichen Polymerisationsrohr mit Vorrichtungen zum Erzielen eines gleichmäßigen Strömungsprofils, wobei die Lactamschmelze in ein auf Polymerisationstemperatur erwärmtes Gemisch aus Lactam und Präpolymeren geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lactamschmelze in ein Polymerisationsrohr leitet, dessen oberstes Viertel einen größeren Durchmesser als die weiteren Teile des Polymerisationsrohrs hat, die Lactamschmelze unter Rühren überwiegend in dem obersten Viertel polymerisiert und die Polylactamschmelze dann durch die im übrigen Teil des Rohres angeordneten reversiblen Wärmeaustauscher so abkühlt, daß die Temperatur im letzten Viertel des zylindrischen Rohres nur geringfügig über dem Erstarrungspunkt des Polylactams liegt.