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    • 专利摘要:
    Eine Vorrichtung (1) zur Bereitstellung eines Polymer-Granulats weist einen Reaktor (2) zur Herstellung eines Polymerpulvers und einen Polymerpulvermischer (7) zum Mischen des Polymerpulvers auf. Ferner ist eine Einrichtung (23 bis 25) zur Vorlage einer extrudierbaren fließfähigen Polymermasse aus dem gemischten Polymerpulver vorgesehen. Ein Extruder (26) extrudiert die Polymermasse. Eine Granuliereinrichtung (27) granuliert das erzeugte Extrudat, welches anschließend hin zu einem Granulat-Bereitstellungsbehälter (34) gefördert wird. Es resultiert eine Bereitstellungsvorrichtung (1) sowie ein hiermit durchführbares Bereitstellungsverfahren, welche eine Bereitstellung eines Polymer-Granulats mit vergleichsmäßiger Spezifikation gewährleisten.
    公开号:DE102004018436A1
    申请号:DE102004018436
    申请日:2004-04-16
    公开日:2005-11-03
    发明作者:Michael Dipl.-Ing. Dürr；Hans Dr.-Ing. Hoppe；Ulrich Süsser；Andreas Weber
    申请人:Coperion Waeschle GmbH and Co KG；
    IPC主号:B01J2-20
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines Polymer-Granulats. Fernerbetrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bereitstellung einesPolymer-Granulats mit Hilfe eines derartigen Verfahrens.
    [0002] Durchoffenkundige Vorbenutzung ist folgende Vorgehensweise zur Bereitstellungeines Polymer-Granulats bekannt: Zunächst wird ein Polymerpulverin einem Reaktor hergestellt, aus dem dann eine extrudierbare fließfähige Polymermasseerzeugt wird. Diese wird anschließend extrudiert und dann granuliert.Das erzeugte Granulat wird dann in einem Bereitstellungsbehälter vorgehalten.Das bereitgestellte Granulat weist oftmals Spezifikationsschwankungenauf, welche den zunehmend strengeren Anforderungen nicht mehr genügen.
    [0003] Esist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bereitstellungsverfahrenanzugeben, mit dem die Bereitstellung eines Polymer-Granulats mitvergleichmäßigten Spezifikationengewährleistet ist.
    [0004] DieseAufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durchein Verfahren mit den Schritten nach Anspruch 1.
    [0005] ImRahmen einer Prozessanalyse wurde erkannt, dass die Ursache für die unerwünschtenSpezifikationsschwankungen im bereitgestellten Granulat in den Prozess-Schwankungenbei der Herstellung des Polymerpulvers liegt. Zu diesen Prozess-Schwankungenführeninsbesondere in der Praxis unvermeidliche ungleichmäßige lokaleTemperaturen, ungleichmäßige lokaleKatalysatorgehalte sowie eine ungleichmäßige Verteilung des Mono mers imHerstellungsreaktor. Auf Grund dieser Ungleichmäßigkeiten ergibt sich einestatistische Verteilung der Molekülmassen, wobei die Breite dieserVerteilung schwankt, da diese Breite z. B. abhängig davon ist, wann im ReaktorprozessMonomer und Katalysator zugegeben werden und in welcher Menge diese Zugabeerfolgt. Die Verteilungsbreite kann zudem von den Prozesszeitpunktenabhängen,in denen reagiertes Produkt aus dem Reaktor abgezogen wird, undvon der Menge abgezogenen Produktes.
    [0006] Erfindungsgemäß wurdeerkannt, dass eine Vergleichmäßigung derSpezifikationen des erzeugten Polymerpulvers schon vor dem Extrudierenzu vergleichmäßigten Spezifikationendes anschließend erzeugtenPolymer-Granulatsführt.Es ist daher ausreichend, das erzeugte Polymerpulver vor dem Granulierenso zu homogenisieren, dass es währenddes gesamten Bereitstellungsverfahrens mit gleichmäßiger Spezifikationvorliegt. Es resultiert dann ein hinsichtlich seiner Spezifikationenvergleichmäßigtes Polymer-Granulat.Das Homogenisieren des Polymerpulvers ist konstruktiv und prozesstechnischeinfacher realisierbar als das Mischen eines mit schwankender Spezifikationvorliegenden Granulats. Zudem muss nicht auf eine vergleichmäßigendeWirkung des Extruders vertraut werden, da die hergestellte Polymermasseals fürden Extruder zu verarbeitendes Ausgangsprodukt bereits hinsichtlichihrer Spezifikationen vergleichmäßigt vorliegt.Auch kleine erzeugte Granulatmengen liegen erfindungsgemäß in dergleichen vergleichmäßigten Spezifikationvor wie größere Mengen.Eine Vermischung des Granulats nach dem Granulieren ist nicht erforderlich.
    [0007] Pulverherstellungsverfahrennach Anspruch 2 sind verfahrenstechnisch günstig. Ein Beispiel für einenGasphasenprozess ist das Gasphasenwirbelschichtverfahren. Beim Slurry-Prozesswerden die Ausgangsstoffe in einem flüssigen Lösungsmittel verarbeitet, welchesam Ende der Reaktion vom Produkt getrennt wird. Mögliche Lösungsmittelrestewerden in Trocknungsbehälternausgetrieben.
    [0008] EinHomogenisieren nach Anspruch 3 ist ausgehend von einer großen Polymerpulvermenge möglich. Daserzeugte Mischgut kann daher besonders gut vergleichmäßigt werden,da Schwankungen in der Prozessführungbei der Pulverherstellung über einenlangen Zeitraum ausgeglichen werden.
    [0009] Mischeranordnungennach Anspruch 4 haben sich als besonders effizient zum Homogenisieren desPolymerpulvers herausgestellt.
    [0010] EinHomogenisieren nach Anspruch 5 ist besonders prozesssicher.
    [0011] Jenach Anforderung reicht es aus, nach Anspruch 6 nur einen Teil desPolymerpulvers umzuwälzen,um eine ausreichende Homogenisierung zu erreichen. Wenn nur einTeil des Polymerpulvers gemischt wird, verringert sich der Prozessaufwandentsprechend. Ein Umwälzeninsbesondere eines Teils des Polymerpulvers kann einem Homogenisierschritt auchvorgeschaltet werden, um auch zu Beginn der Homogenisierung schoninnerhalb vorgegebener Spezifikationen durchgemischtes Polymerpulverzu haben.
    [0012] Eineweitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben,mit der das erfindungsgemäße Verfahrenin konstruktiv einfacher Weise durchgeführt werden kann.
    [0013] DieseAufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durcheine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 7. Die Vorteileder erfindungsgemäßen Vorrichtungentsprechen denjenigen, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahrenschon beschrieben wurden.
    [0014] EinPolymerpulvermischer nach Anspruch 8 erlaubt einen effektiven Homogenisiervorgangauch bei sehr großenPulvermengen. Dabei sind Pulvermengen verarbeitbar, die größer sindals diejenigen, die mit mechanischen Mischern oder mit Gasmischerngleichzeitig mischbar sind.
    [0015] EinAusführungsbeispielder Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dieeinzige Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Bereitstellungeines Polymer-Granulats.
    [0016] Inder insgesamt mit 1 bezeichneten Bereitstellungsvorrichtungwird zunächstin einem Reaktor 2 aus zugegebenen Ausgangsmaterialienein Polymerpulver erzeugt. Die Ausgangsmaterialien umfassen hierbeiein Monomer sowie Additive, z. B. einen Katalysator. ReagiertesProdukt gelangt nach eventuellen Zwischenschritten als trockenesPolymerpulver übereine Pulverförderleitung 6 ineinen Polymerpulvermischer 7. Dieser ist als Mischsiloausgeführt.
    [0017] DerPolymerpulvermischer 7 hat einen rohrförmigen Mischbehälter 8 miteiner zentralen vertikalen Längsachse 9.Das Polymerpulver gelangt aus der Pulverförderleitung 6 in denMischbehälter 8 über eineerste Behältereinlauföffnung 10.Der Mischbehälter 8 weisteine äußere Behälterwand 11 auf,die sich zu einer unteren Behälterauslauföffnung 12 im Bereicheines Bodens 13 des Mischbehälters 8 konisch verjüngt. DerBoden 13 mündetin die Behälterauslauföffnung 12 aus.Nachfolgend wird eine bestimmte Ausgestaltung des Polymerpulvermischers 7 beschrieben.Im Bereich der Längsachse 9 istim Mischbehälter 8 einezentrale Tragstruktur 14 angeordnet. Diese gibt eine Mehrzahlvon Mischkanälen zwischendem Einlaufabschnitt des Mischbehälters 8 mit der Behältereinlauföffnung 10 einerseitsund der Behälterauslauföffnung 12 andererseitsvor. Ein erster Mischkanal wird dabei von der Innenwand eines sichlängs derLängsachse 9 erstreckendenzentralen Mischrohrs 15 gebildet, welches sich über die Tragstruktur 14 amBoden 13 des Mischbehälters 8 abstützt. WeitereMischkanälesind durch insgesamt vier sich radial von der Längsachse 9 aus erstreckendeund von der Außenwanddes Mischrohrs 15 bis hin zum Boden 13 verlaufendeTrennwand-Abschnitte 16 gebildet. Insgesamt sind nebendem zentralen Mischrohr 15 vier weitere Mischkanäle im Mischbehälter 8 gegeben,die nach innen von der Außenwand desMischrohrs 15, seitlich von zwei benachbarten Trennwand-Abschnitten 16 undnach außenvom Boden 13 begrenzt sind. Der Strömungsquerschnitt dieser weiterenMischkanäleunterscheidet sich vom Strömungsquerschnittdes Mischrohrs 15.
    [0018] DerPolymerpulvermischer 7 weist zusätzlich eine nicht dargestellteBegasungsvorrichtung zur Fluidisierung des Polymerpulverpulversim Mischbehälter 8 auf.Der Mischbehälter 8 hatein Füllvolumen von200 m3. Auch andere Füllvolumina, die größer sindals 100 m3, können je nach Anwendungsgebiet zumEinsatz kommen.
    [0019] Nachder Behälterauslauföffnung 12 istin einer weiteren Pulverförderleitung 17 eineangesteuert antreibbare Zellenradschleuse 18 zur dosiertenPulverförderungangeordnet. Stromabwärtsder Zellenradschleuse 18 ist eine ansteuerbare Förderweiche 19 inder Pulverförderleitung 17 angeordnet.Eine der Förderweiche 19 nachgeordneteFörderleitungist eine Rezirkulationsleitung 20, die von der Förderweiche 19 hinzu einer zweiten Behältereinlauföffnung 21 desMischbehälters 8 führt. Einezweite der Förderweiche 19 nachgeordneteFörderleitungist eine Pulverförderleitung 22 zwischender Förderweiche 19 undeinem Mischpulver-Dosierbehälter 23.
    [0020] Ambodenseitigen Behälterauslaufvon diesem ist eine weitere ansteuerbar angetriebene Zellenradschleuse 24 angeordnet,der eine Zuführeinheit 25 für einenExtruder 26 mit einer Bandwaage 26a und einemZuführtrichter 26b nachgeordnetist.
    [0021] AmAusgang des Extruders 26 ist eine Unterwasser-Granuliereinrichtung 27 angeordnet,die in üblicherWeise als Granulierelement ein Schneidmesser aufweist. Dieses wirktmit einem Gegenkörper,z. B. einer Lochplatte, durch die die im Extruder 26 aufbereitetePolymermasse hindurchgedrückt wird,zur Erzeugung eines Polymer-Granulats zusammen. Der Ausgang derGranuliereinrichtung 27 steht über eine Granulatförderleitung 28 miteinem Eingangsabschnitt eines Granulattrockners 29 in Verbindung.Der Ausgang des Granulattrockners 29 steht über eineweitere Granulatförderleitung 30 mit einerKlassiereinrichtung 31 in Verbindung. Dieser ist eine weitereansteuerbar angetriebene Zellenradschleuse 32 nachgeordnet.Eine weitere Granulatförderleitung 33 verbindetden Ausgang der Zellenradschleuse 32 mit drei Lagerbehältern 34.In der Granulatförderleitung 33 sindzwei ansteuerbare Förderweichen 35 vorgesehen, über dieeine Auswahl des jeweils überdie Granulatförderleitung 33 zubefüllendenLagerbehälters 34 möglich ist.Auch andere Anzahlen von Lagerbehältern 34 mit einerentsprechenden Anzahl von Förderweichen 35 sindmöglich.
    [0022] DieBereitstellungsvorrichtung 1 arbeitet wie folgt: Zunächst wirdim Reaktor 2 Polymerpulver hergestellt, welches über diePulverförderleitung6 dem Polymerpulvermischer 7 zugeführt wird. Beim hergestelltenPolymer handelt es sich insbesondere um ein Polyolefin. Im Reaktor 2 sinddie dort vorherrschenden Prozessbedingungen immer leichten Schwankungenunterworfen, da z. B. lokale Temperaturen, lokale Katalysatorgehalteund die Verteilung der Ausgangsstoffe, z. B. des Monomers, im Reaktor über dieZeit und den Ort nicht konstant sind. Das in der Pulverförderleitung 6 geförderte Polymerpulverweist daher eine statistische Verteilung der Molekülmassenauf. Die Breite dieser Verteilung ist ebenfalls zeitlich nicht konstant,da diese Verteilungsbreite von der zeitlichen Zugabe von Katalysatorund Monomer bei der Reaktion im Reaktor 2 abhängt. Dashinsichtlich seiner Molekülmassenverteilungdaher nicht gleichmäßige Polymerpulverwird dann im Polymerpulvermischer 7 homogenisiert.
    [0023] AufGrund des unterschiedlichen Strömungsquerschnittsder verschiedenen Mischkanäle imMischbehälter 8 vorder Behälterauslauföffnung 12 gelangtin den Behälterauslaufdes Mischbehälters 8 Pulveraus verschiedenen Höhenim Mischbehälter 8.Auf Grund der Größe des Mischbehälters 8 undder Tatsache, dass dieser zunächstvollständig befüllt wird,liegt daher am Auslauf des Mischbehälters 8 Polymerpulvermit homogenen Spezifikationen, insbesondere mit gut vergleichmäßigter Molekülmassenverteilungvor. Die Mischqualitätdes Polymerpulvermischers 7 wird durch die zeitweiligeRezirkulation überdie Rezirkulationsleitung 20 zusätzlich verbessert. Das hinsichtlichseiner Spezifikationen vergleichmäßigte Polymerpulver gelangtdann über diePulverförderleitung 22 inden Mischpulver-Dosierbehälter 23.Von dort wird das Polymerpulver dosiert über die Zuführeinheit 25 dem Extruder 26 zugeführt. DasPolymerpulver wird also zeitnah oder unmittelbar vor der Zuführung zumExtruder 26 homogenisiert, so dass eine Entmischung vorder Behandlung im Extruder zumindest weitgehend ausgeschlossen ist.Der Mischpulver-Dosierbehälter 23 dientalso als Vorlagebehälterfür denExtruder 26. Der Mischpulver-Dosierbehälter 23 muss nichtsehr groß ausgeführt werdenund kann beispielsweise ein Volumen haben, welches deutlich kleinerist als dasjenige des Mischbehälters 8 desPolymerpulvermischers 7. Dieses geringere Volumen des Mischpulver-Dosierbehälters 23 reichtaus, da der Mischbehälter 8 desPolymerpulvermischers 7 zusätzlich als Puffer für den Extruder 26 eingesetztwerden kann. Der Mischpulver-Dosierbehälter 23 kann zusätzlich alsAbscheidebehälterfür dasProdukt eingesetzt sein, soweit in der Pulverförderleitung 22 einepneumatische Förderung erfolgt.Das Polymerpulver kann dem Extruder 26 auch über eineFallleitung zugeführtwerden. Insbesondere in diesem Fall ist es möglich, den Mischpulver-Dosierbehälter 23 wegzulassen.
    [0024] DiePolymermasse wird dann aus dem Extruder 26 extrudiert.In der Granuliereinrichtung 27 erfolgt dann eine Unterwasser-Granulationdes Extrudats. Das hergestellte Granulat wird dann im Wasserstromzum Granulatstrockner 29 gefördert, wo es getrocknet wird.Nachfolgend findet in der Klassiereinrichtung 31 eine Klassierungdes getrockneten Granulats statt. Das klassierte Granulat wird anschließend über dieGranulatförderleitung 33 unddie Förderweichen 35 aufdie Lagerbehälter 34 verteilt.Aus den Lagerbehältern 34 kanndas erzeugte Granulat dann der weiteren Verwendung zugeführt werden.
    [0025] Anstelledes Polymerpulvermischers 7, der als statischer Silomischerarbeitet, könnenauch andere Pulvermischer vorgesehen sein, die eine Vergleichmäßigung derSpezifikationen des erzeugten Polymerpulvers vor dem Extrudierengewährleisten. AlsMischervarianten könnenz. B. ein mechanischer Mischer oder ein Gasmischer vorgesehen sein.Anstelle eines einzigen Polymerpulvermischers 7 können auchmehrere derartige Pulvermischer vorgesehen sein, die parallel und/oderin Reihe übereine entsprechend ausgestaltete Pulverförderleitung befüllt werden.In dem mindestens einen Polymerpulvermischer kann auch z. B. eineinfacher Umwälzvorgang stattfinden.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Verfahren zur Bereitstellung eines Polymer-Granulatsmit folgenden Verfahrensschritten: – Herstellen eines Polymerpulvers, – Homogenisierendes Polymerpulvers, – Extrudierendes homogenisierten Polymerpulvers – Granulieren des Extrudats, – Fördern desGranulats hin zu einem Bereitstellungsbehälter.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Herstellen des Polymerpulvers in einem Gasphasenprozessoder einem Slurry-Prozess erfolgt.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass Homogenisieren des Polymerpulvers folgende Schritte umfasst: – Einfüllen desPolymerpulvers in mindestens einen Mischbehälter (8), – Abziehendes Polymerpulvers aus dem Mischbehälter (8) derart, dassPulver aus verschiedenen Füllhöhen gleichzeitigabgezogen wird.
    [4] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnetdurch ein Homogenisieren mit Hilfe einer Mehrzahl von Mischbehältern (8),welche parallel und/oder in Reihe betrieben werden.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass das Homogenisieren des Polymerpulvers ein Fluidisieren vondiesem umfasst.
    [6] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass beim Homogenisieren des Polymerpulvers ein Teil von diesemumgewälztwird.
    [7] Vorrichtung (1) zur Bereitstellung einesPolymer-Granulats mit Hilfe eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis6, umfassend: – einenReaktor (2) zur Herstellung eines Polymerpulvers, – einenPolymerpulvermischer (7), – einen Extruder (26), – eine Granuliereinrichtung(27), – einenGranulat-Bereitstellungsbehälter(34).
    [8] Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass der Polymerpulvermischer (7) ausgeführt istals Mischsilo – miteinem rohrförmigen,eine zentrale Längsachse (9)aufweisenden Mischbehälter(8), – miteinem Behältereinlauf(10, 21), – mit einem Behälterauslauf(12) und – miteinem konisch sich zum Behälterauslauf(12) hin verjüngendenund in diesen ausmündendenBoden (13), – miteiner Mehrzahl von Mischkanälenzwischen dem Behältereinlauf(10, 21) und dem Behälterauslauf (12), – wobeimindestens zwei Mischkanälezumindest bereichsweise einen voneinander unterschiedlichen Kanalquerschnittaufweisen.
    [9] Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,dass der Polymerpulvermischer (7) eine Begasungsvorrichtungzur Fluidisierung des Polymerpulvers umfasst.
    [10] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass der Polymerpulvermischer (7) ein Füllvolumen hat, welches größer ist als100 m3.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-11-03| OM8| Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law|
    2007-04-05| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2009-06-04| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: COPERION GMBH, 70469 STUTTGART, DE |
    2014-03-14| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2015-04-08| R020| Patent grant now final|
    2016-11-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
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