DE3535401A1

DE3535401A1 - Verfahren zur gewinnung von isobutylenpolymeren und einrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE3535401A1
Application number: DE19853535401
Authority: DE
Inventors: Aleksandr Aleksandrovic Berlin; Karl Samojlovic Minsker; Jurij Aleksandrovic Sangalov; Anatolij Grigorievic Svinuchov; Aleksandr Petrovic Kirillov; Anatolij Vasilievic Plisov; Jury Anatolievic Prochukhan; Konstantin Vasilievi Prokofiev; Viktor Grigorievic Osmian; Damindar Miniarovi Bairamgulov; Nikolai Sergeevic Enikolopov; Genrich Aleksandrovi Tolstikov; Vladimir Ivanovic Anosov; Valerij Nikolaevic Zaboristov; Anatolij Evgenievic Pikalov; Nikolai Ivanovic Prochorov; Georgij Garnikovic Aleksanian
Original assignee: BASKIRSKIJ G UNI IM 40 LETIJA; INST CHIMII BASHKIRSKOGO; INST KHIM FIZ AN SSSR; KUJBYSEVSKIJ VNII PERERABOTKE
Current assignee: BASKIRSKIJ G UNI IM 40 LETIJA; INST CHIMII BASHKIRSKOGO; INST KHIM FIZ AN SSSR; KUJBYSEVSKIJ VNII PERERABOTKE
Priority date: 1985-10-03
Filing date: 1985-10-03
Publication date: 1987-04-09
Also published as: GB2181145B; JPS62101608A; FR2590581A1; FR2590581B1; GB2181145A; GB8524525D0; CH666279A5

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Chemie der Polymeren, insbesondere auf ein Verfahren zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Polymeren von Isobutylen finden breite Anwendung in der chemischen und erdölchemischen Industrie, beispielsweise als Schmier- und Kühlflüssigkeiten, Isolieröle, Zusatzstoffe für Öle und Brennstoffe, Komponenten von Dichtungs-, Klebe- und Isoliermassen.

Gegenwärtig stellt die kationische Polymerisation eines isobutylenhaltigen Ausgangsstoffs unter Einwirkung von Säurekatalysatoren das Hauptverfahren zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren dar.

Als Ausgangsstoff werden industrielle C₄=Kohlenwasserstoffraktionen mit einem Isobutylengehalt von 20 bis 60 Masse% sowie Lösungen des individuellen Isobutylens in organischen Lösungsmitteln (Isobutylengehalt von 10 bis 40%) verwendet. Als Lösungsmittel werden vorwiegend halogenhaltige Kohlenwasserstoffe (CH₃Cl, C₂H₅Cl usw.) verwendet.

Als Polymerisationskatalysatoren dienen individuelle Lewis-Säuren und Komplexe auf deren Basis (AlCl₃, BF₃, C₂H₅AlCl₂, SnCl₄), die in Form von Lösungen in organischen Lösungsmitteln (C₂H₅Cl, Isobutan, Toluol) verwendet werden.

Der Polymerisationsprozeß von Isobutylen wird bei einer Temperatur von -100°C bis +50°C unter intensivem Umrühren durchgeführt.

Die Polymerisationsreaktion läuft mit hoher Geschwindigkeit ab, ist exotherm und wird von starker Wärmeentwicklung (∼ 72 kJ/Mol) begleitet.

Die intensive Wärmeentwicklung während der Polymerisation bedingt hohe Anforderungen an die Thermostatierung der Reaktion, was durch eine Reihe von Maßnahmen sichergestellt wird: Anwendung von verdünnten Monomerenlösungen, portionsweise Einführung der Katalysatorlösung, Sieden eines Teils des Monomeren bzw. eigens eingeführter flüchtiger Lösungsmittel sowie intensive Wärmeableitung dank stark entwickelter äußerer und innerer Thermostatierungsfläche des eingesetzten Reaktors.

Der Polymerisationsprozeß von isobutylenhaltigem Ausgangsstoff erfolgt in kontinuierlich wirkenden Polymerisationsreaktoren großen Volumens (von 2 bis 30 m³), die mit äußeren und inneren Thermostatierungseinrichtungen unterschiedlicher Konfiguration ausgestattet sind. Als Thermostatierungsmittel dienen flüssiges Ammoniak, Äthylen und verschiedene Gefrierschutzmittel. Die Reaktoren stellen Rohr- bzw. Säulenapparate dar, die mit leistungsfähigen Rührvorrichtungen zu Gewährleistung von hohen Wärme- und Stoffaustauschkoeffizienten ausgestattet sind. Zur Regelung der Temperaturführung des Polymerisationsprozesses von Isobutylen werden Mischreaktoren mit freiem Volumen angewendet, das das Sieden und Verdampfen eines Teils des Monomeren bzw. des Lösungsmittels gewährleistet. Die Prozeßregelung geschieht ferner dank der Durchführung der Reaktion in einer Kaskade von Mischapparaten, in jedem von denen ein bestimmter Umsetzungsgrad des Monomeren erreicht wird. Daher geht die Wärmeentwicklung je Einheitsapparat zurück. In allen Fällen wird eine hohe Konversion des Ausgangsstoffs bei mittlerer Verweilzeit des Ausgangsstoffs im Reaktor von über 1 h erreicht.

Die Nachteile der bekannten technologischen Prozesse der Gewinnung von Isobutylenpolymeren bestehen in folgendem. Erstens ist der Metallaufwand des Prozesses hoch, der mit der Anwendung von Großapparaten komplizierter Bauart zusammenhängt, was auch eine hochqualifizierte Bedienung des Prozesses und der Apparate voraussetzt. Zweitens bedingen die vorhandenen Systeme zur Gewährleisung eines intensiven Wärme- und Stoffaustausches der Reaktion einen hohen Energieaufwand, der bei Steigerung der Leistung eines Einheitsapparates bzw. beim Übergang zur Kaskade von Reaktoren, d. h. bei Maßnahmen, die eine Verbesserung der Prozeßthermostatierung und Erhöhung der Produktqualität bezwecken, unproportional zunehmen. Drittens läuft der Prozeß trotz des gesamten Maßnahmenkomplexes zur Aufrechterhaltung einer konstanten Reaktionstemperatur unter nichtisothermen Bedingungen mit einem Temperaturgefälle im Volumen der Reaktionsmasse ab. Dies führt zur Ungleichartigkeit von Isobutylenpolymeren hinsichtlich ihrer Molekularmassen, insbesondere zur Entstehung von niedermolekularen Fraktionen, die die Betriebseigenschaften der Produkte beeinträchtigen. Viertens bedingt die recht große Verweilzeit des Ausgangsstoffs im Reaktor Stunden), die gegenüber der eigentlichen Polymerisationszeit (Sekunden) unbegründet hoch ist, eine Begrenzung der Arbeitsleistung des Reaktors und eine Minderung der Produktqualität infolge des Ablaufs von Nebenprozessen.

Die Vervollkommnung der Prozesse der Gewinnung von Isobutylenpolymeren setzt eine Senkung des Material- und Energieaufwandes, eine Erhöhung der Thermostatierungszuverlässigkeit bei gleichzeitiger Sicherstellung einer hohen Arbeitsleistung und einer hohen Qualität des polymeren Produktes voraus.

Angesichts dessen gehört die Gewinnung von Isobutylenpolymeren in Rohrreaktoren geringer Abmessungen zu den fortschrittlichsten Lösungen. Gemäß einer von ihnen (FR-PS Nr. 13 96 193) wird die Polymerisation von Isobutylen als Bestandteil einer C₄-Fraktion in einem Stahlrohr von 0,5 l Volumen (Durchmesser 20-30 mm, Länge 700 mm) durchgeführt. Die Polymerisation des zuvor auf minus 80-minus 100°C abgekühlten und in einem besonderen Mischer (Inhalt 0,005 l Drehzahl des Mischorgans 1500 U/min) mit einem Katalysator C₂H₅AlCl₂ vermischten Ausgangsstoffs wird in einem laminaren Strom (ohne Umrühren) unter adiabatischen Bedingungen (bei einer Temperatur von 0° bis minus 130°C) durchgeführt. Die lineare Geschwindigkeit des Reaktionsmassenstroms beträgt 1-2 cm/s. Die Vorteile dieses Verfahrens sind die folgenden: einfacher Aufbau des Polymerisationsreaktors, hohe Konversionen von Isobutylen (nahe 100%) und die mögliche Erzeugung von Polyisobutylenen verschiedener Molekularmasse (von 2000 bis einigen Millionen).

Neben Vorteilen zeichnet sich dieses Verfahren auch durch erhebliche Einschränkungen aus. Die adiabatische Temperaturführung gewährleistet keinen isothermen Prozeß (das Temperaturgefälle am Ein- und Ausgang aus dem Reaktor beträgt von 40 bis 100°) und bedingt die Gewinnung eines Polymeren mit hoher Ungleichartigkeit hinsichtlich seiner Molekularmassen, d. h. eines Produkts niedriger Qualität.

Die Anwendung im Prozeßschema eines zwar hocheffektiven, aber kleinen und eine geringe Leistung aufweisenden Mischers für das Vermischen des Ausgangsstoffs mit dem Katalysator begrenzt die Arbeitsleistung des Rohrreaktors, die im Mittel 1-4 kg des Polymeren je Stunde beträgt.

Die Arbeitsleistung des eingesetzten Reaktors ist auch wegen der Begrenzung der Ausgangsstoffzusammensetzung gering: die Anwendung einer Fraktion mit einem hohen (über 50%) Isobutylengehalt ist wegen des Aufkommens einer merklichen Verstimmung von Wärmeentwicklung und Wärmeaufwand unmöglich, das den erforderlichen laminaren Charakter des Prozesses stört.

Die erforderliche Anwendung einer leistungsfähigen Kältequelle (flüssiges Äthylen) zur vorläufigen Abkühlung der Komponenten stellt harte Anforderungen an die apparative Gestaltung des Prozesses, was den Prozeß recht kompliziert sowie explosions- und feuergefährlich macht.

Bessere Prozeßkennwerte sind bei der Polymerisation von Isobutylen in einem Rohrreaktor nach der DE-PS Nr. 29 04 314 erzielt worden.

Die Polymerisation von Isobutylen als Bestandteil einer C₄-Fraktion erfolgt in einem Ausgangsstoffstrom, der mit einer linearen Geschwindigkeit von 0,5-20 m/s bei einer Temperatur von -50° bis +80°C und einem Druck bis 15 at turbulent fließt.

Als Katalysator des Prozesses dient BF₃, das in einer Menge von 1-20 mmol je Mol Isobutylen genommen ist. Zulässig ist auch der Einsatz von Kokatalysatoren (Wasser, Alkohole) in einer Menge von 0,2-1 Mol% zu BF₃.

Die mittlere Reaktionszeit beträgt 1-40 s, die Konversion ist nahe an 100%. Im Ergebnis der Reaktion entstehen Polymere mit einer Molekularmasse von 500 bis 5000, die zur Herstellung von Zusatzstoffen geeignet sind.

Der Prozeß wird nach einer kontinuierlichen Technologie in einem Rohrreaktor mit einer Länge von 5.10²-8.10⁶ mm und einem Durchmesser von 10-100 mm geführt, der vorzugsweise in Form einer Spirale ausgebildet und in einem thermostatierenden Medium (flüssiges Ammoniak) untergebracht ist.

Dem Verfahren nach der DE-PS Nr. 29 04 314 haftet eine Reihe von Nachteilen an. Wie die Erfinder angeben, ist der isotherme Charakter des Prozesses nicht erreichbar, weil im Ergebnis der Polymerisation am Eintritt des Stroms in den Reaktor eine große Wärmemenge entwickelt wird und eine Gasphase entsteht. Dies bewirkt einen Druckanstieg am Austritt aus dem Rohrreaktor. Der Druckanstieg führt zur Erhöhung des Gesamtwiderstandes des Systems. Infolgedessen beträgt die Arbeitsleistung des Reaktors einige hundert kg je Stunde, was weit unter der rechnerischen Größe liegt.

Die erwähnten Schwierigkeiten können bei den Rohrreaktoren größerer Länge (Länge bis 800 m, Durchmesser bis 100 mm) unüberwindlich sein.

Zugleich führt die Zunahme der Reaktorlänge zur Erhöhung des Metallbedarfs für den Apparat und des Energieaufwands des Polymerisationsprozesses bis zum Niveau der entsprechenden Kennwerte bei Großraumreaktoren. Dies macht die Einfachheit und weitere Vorteile der Technologie der Gewinnung von Isobutylenpolymeren in den Rohrreaktoren wertlos.

Nachteilig beim Prozeß sind ungenügend hohe Werte der Zielproduktausbeute, die höchstens 70% betragen, was mit dem nichtisothermen Charakter des Prozesses zusammenhängt, zur Bildung erheblicher Mengen von niedermolekularen Fraktionen führt.

Das durch die DE-PS Nr. 29 04 314 geschützte Verfahren weist Einschränkungen hinsichtlich des Sortiments der zu erzeugenden Isobutylenpolymeren auf, das nur durch Produkte mit Molekularmassen innerhalb von 500-5000 vertreten ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren zu entwickeln, das die Regelung der Polymerisation in schnellen turbulenten Reaktionsmassenströmen voraussetzt, was die Ausbaute an Isobutylenpolymeren innerhalb eines weiten Bereichs von Molekularmassen bei hoher Prozeßleistung zu steigern erlaubt, welcher Prozeß in einer Einrichtung durchgeführt wird, die dabei eine Senkung des Metall- und Energieaufwandes der Ausrüstungen bei Verringerung der beanspruchten Produktionsflächen gewährleistet.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der Erzeugung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse von höchstens 150000 in einem Rohrreaktor nach einem Verfahren, das die Zuführung zur Reaktionszone des Reaktors eines isobutylenhaltigen Ausgangsstoffstroms, der eine Temperatur von 0° bis -70°C besitzt, und eines Säurekatalysatorlösungsstroms sowie die nachfolgende Polymerisation des Ausgangsstoffs im längs dem Reaktor turbulent fließenden Reaktionsmassenstrom einschließt, erfindungsgemäß der Ausgangsstoffstrom in die Reaktionszone unter einem Winkel von 30-120° bis zur Achse des Reaktionsmassenstroms, der Katalysatorlösungsstrom aber in die Reaktionszone zumindest von zwei Punkten zugeführt wird, wobei die Zuführungsrichtung des Katalysatorstroms mit der Zuführungsrichtung des Ausgangsstoffstroms einen Winkel von 30° bis 90° beträgt und der Reaktionsmassenstrom eine Geschwindigkeit von 0,3 bis 15 m/s, eine Temperatur von 0° bis 60°C sowie eine Druck von 1 at bis 5 at besitzt.

Dank der vorliegenden Erfindung beträgt die mittlere Ausbeute an polymerem Produkt ungefähr 90% bei einer (spezifischen) Leistung, die um das 15- bis 20fache höher als die Leistung ist, die bei der Durchführung des Verfahrens nach der DE-PS Nr. 29 04 314 erzielt wird und um das 10fache (Gesamtleistung) den bei der Durchführung des genannten bekannten Verfahrens erzielbaren Wert übersteigt. Die Erfindung gestattet es, Polymere von Isobutylen mit einer Molekularmasse von 30° bis 150000 zu gewinnen.

Zur Gewährleistung einer zusätzlichen Thermostatierung des Prozesses und besserer Bedingungen zum Vermischen des Katalysators mit dem isobutylenhaltigen Ausgangsstoff beträgt gemäß der vorliegenden Erfindung die Temperatur des Katalysatorlösungsstroms zweckmäßigerweise von 0° bis minus 90°C.

Außerdem wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Katalysatorlösung zweckmäßigerweise der Reaktionszone mit einer Geschwindigkeit zugeführt, die eine Konzentration des Katalysators in der Reaktionsmasse von 0,01-0,5 Masse% gewährleistet.

Des weiteren ist es gemäß der vorliegenden Erfindung zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse von 300 bis 1000 zweckmäßig, daß die Temperatur des Reaktionsmassenstroms von 40° bis 60°C beträgt.

Auch ist es gemäß der vorliegenden Erfindung zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse von 1100 bis 20000 zweckmäßig, daß die Temperatur des Reaktionsmassenstroms von 10° bis 30°C beträgt.

Zweckmäßigerweise wird das Verfahren zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse von höchstens 150000 in einer Einrichtung durchgeführt, die ein Rohr mit einseitiger und getrennter Einführung von Ausgangsstoff und Katalysator einschließt und in der gemäß der vorliegenden Erfindung die Einführungsstellen für Ausgangsstoff und Katalysator in Form, von Stutzen ausgebildet sind, wobei der Stutzen zur Einführung des Katalysators an der Stirnseite des Rohrs angebracht, nach innen gerichtet ist und auf seiner zylindrischen Oberfläche zumindest zwei Bohrungen aufweist, deren Achsen einen Winkel von 30° bis 90° mit der Rohrachse bilden, der Stutzen zur Einführung des Ausgangsstoffs sich an der zylindrischen Rohroberfläche in der Nähe der Stirnseite des Rohrs befindet, das Verhältnis der Länge des Rohrs zu seinem Durchmesser von 20 : 1 bis 100 : 1, das Verhältnis der Länge des Stutzens zur Einführung des Katalysators zur Rohrlänge von 1 : 5 bis 1 : 200 und das Verhältnis der Länge des Stutzens zur Einführung des Katalysators zu seinem Durchmesser von 10 bis 150 beträgt.

Dank der Verwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einrichtung wird der Metallaufwand um den Faktor 100, der Energieaufwand aber um 15-20% gesenkt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es zweckmäßig, daß das Rohr zusätzlich einen Aufsatz besitzt, der am Stutzen zur Einführung des Katalysators angebracht und in Gestalt von unter einem Winkel zueinander radial liegenden Metallplatten bei deren Zahl von 2 bis 6 ausgebildet ist, die miteinander entlang ihrer Länge in Achsrichtung des Rohrs starr verbunden sind und Reaktionszonen mit der Rohrinnenfläche bilden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es zweckmäßig, daß der Stutzen zur Einführung des Ausgangsstoffs unter einem Winkel von 30° bis 120° zur Rohrachse liegt.

Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung zweckmäßig, daß der Stutzen zur Einführung des Ausgangsstoffs in bezug auf die Stirnseite des Rohrs solcherweise orientiert ist, daß seine Achse in bezug auf die Achse dieses Rohrs verlagert ist.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung eines Verfahrens zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren, einer Einrichtung zur Durchführung diese Verfahrens und Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von beiliegenden Zeichnungen klar, in den es zeigt

Fig. 1 die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren (im Längsschnitt);

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 eine Ausführungsform des Schnittes II-II;

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 1;

Fig. 5 dasselbe wie in Fig. 4, Seitenansicht.

Das Verfahren zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse von höchstens 150000, das in der vorliegenden Erfindung erläutert ist, wird durchgeführt, indem man als isobutylenhaltiger Ausgangsstoff Kohlenwasserstoffraktionen von C₄ verwendet, beispielsweise mit folgender Zusammensetzung (Masse%): Propan - 1-2%; Propylen - 0,6-1,2%; Isobutan - 20-55%; n-Butan - 1,7-3,0%; α-Butylen - 0,4-15%; Isobutylen - 20-60%; trans-Butylen - 2-4%; cis-Butylen - 3-7%; Butadien - 0,1-2%.

Vor dem Einsatz wird der isobutylenhaltige Ausgangsstoff zuerst einer Rektifikation zum Entfernen von Harzen und mechanischen Beimengungen, der Trocknung und Abkühlung (Ammoniakkühler) bis auf eine Temperatur von 0-30°C unterworfen.

Als isobutylenhaltiger Ausgangsstoff können ferner 20-30%ige Lösungen des individuellen Isobutylens (99,5%iger Reinheitsgrad) in chlorhaltigen Lösungsmitteln (Chlormethan, Chloräthan) verwendet werden, die zuvor (in einem Äthylenkühler) auf Temperaturen von -30°--90°C abgekühlt worden waren.

Der Erzeugungsprozeß von Isobutylenpolymeren erfolgt unter Einwirkung von Säurekatalysatoren, als welche Lösungen von Aluminiumchlorid im Chloräthan bzw. Chlormethan mit einer Konzentration von 1-3%; von Aluminiumchlorid in Toluol, Xylol und/oder Gemischen von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einer Konzentration bis 40%; Lösung von Äthylaluminiumdichlorid in Benzin, Äthylaluminiumesquichlorid in Benzin, Komplexen von Äthylaluminiumdichlorid mit Wasser bzw. Alkoholen in Benzin mit einer Konzentration von 1-20%; Bortrifluorid und Boresther mit einer Konzentration von 1-5% dienen können.

Die Katalysatorenlösungen werden vor dem Prozeßeinsatz bis auf eine Temperatur von 0° bis -90°C mit Hilfe von Ammoniak- und/oder Äthylenkühlern abgekühlt.

Der isobutylenhaltige Ausgangsstoff und der Katalysator werden der Reaktionszone in getrennten Strömen zugeführt, deren Zuführungsrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Winkel von 30° bis 90° beträgt, was eine effektive Vermischung 0150161ömen gewährleistet. Außerdem wurde von den Urhebern gefunden, daß zur raschen und effektiven Vermischung des Ausgangsstoffs mit dem Katalysator der Katalysatorlösungsstrom der Reaktionszone mindestens aus zwei Punkten mit einer Geschwindigkeit zugeführt werden soll, die die Katalysatorkonzentration in der Reaktionsmasse von 0,01-0,5 Masse% gewährleistet.

Bekanntlich sieht die Schaffung eines hochproduktiven Verfahrens zur Gewinnung von Polymeren in einem Strom hohe Geschwindigkeiten des isobutylenhaltigen Ausgangsstoffstroms vor. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist erforderlich, daß die Geschwindigkeit des gemeinsamen Stroms von Ausgangsstoff und Katalysator in der Reaktionszone von 0,3 bis 15 m/s beträgt, was mit der notwendigen Erzeugung einer Turbulenz des Reaktionsmassenstroms zusammenhängt. Wie die Urheber festegestellt haben, ist die Turbulenz bei einer Geschwindigkeit des Reaktionsmassenstroms von unter 0,3 m/s unzureichend, und bei der im Reaktionsmassenstrom vorhandenen Turbulenz führt die Steigerung der Geschwindigkeit desselben über 15 m/s hinaus zur Abnahme des Konversionswertes, was durch Verkürzung der aktiven Verweilzeit des isobutylenhaltigen Ausgangsstoffs in der Reaktionszone zu erklären ist.

Der Turbulenzgrad, der im erfindungsgemäßen Verfahren Werte von ∼10⁴ beträgt, errechnet sich nach Standardformeln, beispielsweise mittels des Reynoldsschen Kriteriums. Der aufgrund des linearen Geschwindigkeitswertes, des Stromdichtewertes, des dynamischen Viskositätskoeffizienten des Mediums und des Rohrdurchmessers ermittelte minimale Wert des Reynoldsschen Kriteriums beträgt ∼10⁴, d. h. deutet auf den turbulenten Charakter der Strombewegung hin.

Im durch die DE-PS Nr. 29 04 314 geschützten Verfahren gewährleistet die Anwendung von hohen linearen Geschwindigkeiten der Reaktionsmasse (bis zu 20 m/s) bei turbulentem Strombewegungscharakter keine anmeldungsgemäße Geschwindigkeit und Turbulenz sowie keine hohe Prozeßleistung. Die im Reaktor in der Einführungszone des Katalysators entstehende Gasphase bewirkt infolge erschwerter Wärmeableitung eine Zunahme des Systemwiderstandes. Infolgedessen erscheint das polymere Produkt trotz der vorgegebenen hohen linearen Geschwindigkeiten am Systemausgang nicht nach einigen Sekunden (wie dies eine einfache Berechnung ergibt), sondern nur erst nach Dutzenden von Minuten. In dieser Weise wird bei den in der DE-PS Nr. 29 04 314 angegebenen linearen Geschwindigkeiten keine stationäre hochproduktive Prozeßführung erreicht. Als Folge davon beträgt die Leistung des durch die DE-PS Nr. 29 04 314 geschützten Verfahrens nur ungefähr einige hundert Kilogramm polymeren Produktes in der Stunde, während sie im gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Verfahren mehrere Tonnen polymeren Produktes in der Stunde beträgt.

Der zur Durchführung des Verfahrens notwendige Turbulisationseffekt wird unter Bedingungen einer Geschwindigkeit des Reaktionsmassenstroms von 0,3 bis 15 m/s auch dadurch erreicht, daß, wie bereits vorerwähnt, der Strom des isobutylenhaltigen Ausgangsstoffs der Reaktionszone unter einem Winkel zur Richtung des Reaktionsmassenstroms von 30° bis 120° zugeführt wird.

Hohe lineare Bewegungsgeschwindigkeiten des Ausgangsstoffstroms bedingen in Kombination mit hohen Geschwindigkeiten des Polymerisationsprozesses die Notwendigkeit einer raschen und effektiven Vermischung des Katalysatorstroms mit dem Ausgangsstoffstrom. Diese Forderung wird durch Erfüllung der Bedingung der vorstehend erläuterten Zuführung des Katalysatorlösungsstroms zur Reaktionszone realisiert.

Die Reaktion im schnell fließenden turbulenten Strom ist durch augenblickliche Abnahme des Reaktionsvolumens dank rascher Polymerisierung von Isobutylen und eine aufgrund des exothermen Reaktionscharakters intensive Wärmeentwicklung gekennzeichnet. Insgesamt führt dies zur starken Zunahme der Stromverwirbelung, die ihrerseits einen vollständigen Reaktionsablauf begünstigt. Die bei der Reaktion entwickelte Wärme wird für die Verdampfung eines Teils von Ausgangsstoff verbraucht. Indem man die Temperatur des Reaktionsmassenstroms in einem Intervall von 0° bis 60°C und den Druck in einem Intervall von 1-5 at zugrunde legt, gewährleistet man die Regelung des Siedevorgangs, eine effektive Ableitung der bei der Reaktion entwickelten Wärme sowie einen nahezu isothermen Prozeßcharakter (Temperaturschwankungen im Querschnitt des Reaktionsmassenstrom von ±2,5°) trotz der fehlenden äußeren Thermostatierung.

Im durch die DE-PS Nr. 29 04 314 geschützten Verfahren wird ein dem isothermen nahekommender Ablaufcharakter der Polymerisationsreaktion nicht erreicht. Gemäß dieser Patentschrift wird der Druck in Kombination mit der Reaktionstemperatur auf eine solche Weise angewendet, daß der Polimerisationsprozeß in flüssiger Phase und bis zu tiefen Umsetzungsgraden abläuft. Diese Vorgangsweise schließt die Möglichkeit der Ableitung der Polymerisationsreaktionswärme wegen des Siedens des Ausgangsstoffs aus und führt zur Entstehung eines Temperaturunterschieds im Anfang und am Ende des Reaktionsmassenstroms und also zur Beeinträchtigung der Qualität des polymeren Produktes.

Die Variierung der Temperatur und des Drucks des Reaktionsmassenstroms innerhalb der vorerwähnten Grenzen gemäß dem vorliegenden Verfahren gewährleistet, wie von den Urhebern gefunden wurde, neben der Aufrechterhaltung des isothermen Charakters des Prozesses die Regelung der Eigenschaften von Endprodukten (Molekularmasse, Molekularmassenverteilung) bei gesamter hoher Ausgangsstoffkonversion (bis zu 95%).

Dabei besteht ein kennzeichnendes Merkmal der Regelung von Molekularmassenwerten von Isobutylenpolymeren in einer hohen Empfindlichkeit des Prozessen gegenüber verhältnismäßig geringen Temperatur- und Druckänderungen.

So muß gemäß der vorliegenden Erfindung zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse von 300 bis 700 die Temperatur des Reaktionsmassenstroms von 50° bis 60°C und zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse von 800 bis 1000 die Temperatur des Reaktionsmassenstroms von 45° bis 50°C betragen. Erfindungsgemäß muß zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse von 1000-5000 die Temperatur des Reaktionsmassenstroms von 40° bis 45°C, zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse von 5000-10000 die Temperatur des Reaktionsmassenstroms von 35° bis 40°C, zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse von 10000-20000 die Temperatur des Reaktionsmassenstroms von 30° bis 35°C betragen. Gemäß der vorliegenden Erfindung muß zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse von 20000-50000 die Temperatur des Reaktionsmassenstroms von 20° bis 30°C, zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse von 50000-150000 die Temperatur des Reaktionsmassenstroms von 0° bis 20°C betragen.

Das gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Verfahren zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren wird zweckmässigerweise in einem Reaktor durchgeführt, der als ein Rohr 1 (Fig. 1 und 2, 3, 4, 5) ausgebildet ist, bei dem das Verhältnis seiner Länge zum Durchmesser von 20 : 1 bis 100 : 1 betragen muß. Das angegebene Verhältnis der Länge des Rohres zum Durchmesser desselben gewährleistet eine optimale Verweilzeit der Komponenten in der Reaktionszone bei vorgegebenen linearen Geschwindigkeiten (0,3-15 m/s) des turbulenten Reaktionsmassenstroms unter Berücksichtigung der Kinetik bzw. der Reaktionsablaufzeit (beträgt Sekundenbruchteile). Bei einem Verhältnis der Länge zum Durchmesser von weniger als 20 : 1 wird keine annehmbare Vollständigkeit des Reaktionsabschlusses erreicht, d. h. die Arbeitsleistung der Einrichtung geht zurück. Eine Vergrösserung des Verhältnisses der Länge zum Durchmesser über 100 : 1 hinaus übt keinen merklichen Einfluss auf die Vollständigkeit der Polymerisationsreaktion (die Konversionen des Monomeren sind schon sowieso hoch) aus, erhöht aber die Wahrscheinlichkeit des Ablaufs von Nebenreaktionen, die die Qualität des Polymeren beeinträchtigen und den Metallaufwand der Einrichtung ungerechtfertigt vergrössern.

Das Rohr 1 besitzt einen Stutzen 2 (Fig. 1 und 2, 3, 4, 5) zur Einführung des Katalysators, der an der Stirnseite des Rohrs 1 ausgeführt und in das Innere desselben gerichtet ist. Erfindungsgemäss muss das Verhältnis der Länge des Stutzens 2 zur Länge des Rohrs 1 von 1 : 5 bis 1 : 200 betragen, während das Verhältnis der Länge des Stutzens 2 zum Durchmesser desselben einem Wert von 10 bis 150 gleich sein soll. Die Erfüllung dieser Bedingung gestattet es, die Verteilung des Katalysators im Volumen des isobutylenhaltigen Ausgangsstoffs sicherzustellen und eine erforderliche Verwirbelung des Reaktionsmassenstroms herbeizuführen.

Bei niedrigen Verhältnissen (unter 10) leistet der Stutzen 2 zur Einführung des Katalysators einen hohen hydrodynamischen Widerstand gegen den Ausgangsstoffstrom, d. h. schränkt die Leistung des Rohrreaktors ein. Bei hohen Verhältnissen (über 150) gewährleistet der Stutzen 2 zur Einführung des Katalysators keine erforderliche Volumenkonzentration des Katalysators in der Reaktionszone, d. h. keine effektive Verteilung des Katalysators. Dies setzt die Leistung der Einrichtung infolge der geringeren Konversion ebenfalls herab.

Ein Verhältnis der linearen Abmessungen des Rohrs 1 und des Stutzens 2 zur Einführung des Katalysators von 5 : 1 bis 200 : 1 gestattet es, den Polymerisationsprozeß durch regelbare Verteilung des Katalysators im Ausgangsstoffstrom zu steuern, was neben empfohlenen Werten von Temperatur und Druck des Ausgangsstoffstroms die Erzeugung von Polymeren innerhalb weiter Grenzen von Molekularmassen und Molekularmassenverteilungen gewährleistet. Die Annäherung der linearen Abmessungen von Rohr und Stutzen zum Einführen des Katalysators (Verhältnis unter 5 : 1) gewährleistet keinen isothermen Charakter des Prozesses (Temperaturschwankungen über ±2,5°C) und führt zur überwiegenden Erzeugung von niedermolekularen Produkten. Die Übersteigung des linearen Grenzverhältnisses von 200 : 1 bewirkt eine Abnahme des Nutzvolumens des Rohrreaktors 1 und eine Zunahme des Systemwiderstandes. Die sich hieraus ergebenden Folgen - höherer Metallaufwand, größerer Energieaufwand, erschwerte Aufrechterhaltung des stabilen Prozeßablaufs - sind unerwünscht.

Das Fehlen einer besonderen Einheit zur Einführung des Katalysators in den Ausgangsstoffstrom beim Prototyp ist eine der Hauptursachen für den Unterschied hinsichtlich der erreichbaren Leistung nach dem Prototyp und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zweckmäßigerweise am Stutzen 2 zur Einführung des Katalysators ein Aufsatz 3 (Fig. 4, 5) angebracht, der in Form von unter einem Winkel zueinander radial liegenden Metallplatten 4 (Fig. 5) mit deren Zahl von 2 bis 6 ausgeführt ist, die die entlang ihrer Länge in Achsrichtung des Rohrs 1 miteinander starr verbunden sind und Reaktionszonen 5 (Fig. 5) mit der Innenfläche des Rohrs 1 bilden. Der vorhandene Aufsatz begünstigt eine gleichmäßige Verteilung sowie Ableitung der Reaktionswärme aus dem Strom und die Durchführung der Polymerisationsreaktion unter den nahezu isothermen Bedingungen. Es ist offensichtlich, daß die Benutzung eines Aufsatzes mit einer größeren Plattenzahl erwünscht ist. Allerdings ist die Beschränkung der Plattenzahl auf sechs erforderlich, weil grösserer Zahl der Widerstand gegen den Ausgangsstoffstrom jäh zunimmt und die Reaktorleistung entsprechend fällt.

Erfindungsgemäss wurde von den Urhebern vorgeschlagen, an der Oberfläche des im Innern des Rohrs 1 befindlichen Stutzens 2 zumindest zwei Bohrungen 6 (Fig. 1) auszuführen, deren Achsen einen Winkel α von 30° bis 90° mit der Achse des Rohrs 1 bilden.

Am Rohr 1 ist ferner ein Stutzen 7 (Fig. 1, 2, 3) zur Einführung des isobutylenhaltigen Ausgangsstoffs vorgesehen, der sich an der zylindrischen Oberfläche des Rohrs 1 in der Nähe von dessen Stirnseite befindet. Es ist erfindungsgemäss eine Variante denkbar, bei der der Stutzen 7 unter einem Winkel β zur Achse des Rohrs 1 angeordnet wird, der von 30° bis 120° (Fig. 1) beträgt.

Ferner ist es gemäss der vorliegenden Erfindung auch denkbar, den Stutzen 7 am Rohr 1 solcherweise anzubringen, dass er in bezug auf die Stirnfläche des Rohrs derart orientiert ist, dass seine Achse relativ zur Längsachse des Rohrs 1 (Fig. 3) verlagert ist.

Von den Urhebern wurde gefunden, dass diese konstruktive Lösung eine höhere Verwirbelung des Reaktionsmassenstroms, und zwar um mehr als 50%, gewährleistet, was eine gleichmässige Verteilung des Katalysators im Reaktionsmassenvolumen gewährleistet und somit die Arbeitsleistung erhöht.

Bei einem Einführungswinkel des Ausgangsstoffs kleiner als 30° werden mitlaufende Ströme von Ausgangsstoff und Katalysator geformt, die die Verteilung des Katalysators im Ausgangsstoffstrom verschlechtern und die Ausbeutehöhe des Endproduktes herabmindern.

Bei einem Winkel über 120° spielt die Bildung von Gegenströmen eine dominierende Rolle, die zur Ausbildung von Stillstandszonen führen. Dies bewirkt ungünstige Folgen, so übermässigen Energieaufwand und Leistungsverlust.

Zum Ableiten des Zielproduktes ist ein Stutzen 8 (Fig. 1) vorgesehen, der an der Stirnseite des Rohrs 1 ausgeführt ist, welche zur Stirnseite mit dem Stutzen 2 entgegengesetzt liegt.

Die in der vorliegenden Erfindung beschriebene Einrichtung arbeitet auf die folgende Weise.

Durch den Stutzen 7 wird in den Rohrreaktor 1 der auf eine Temperatur von 0°C bis minus 90°C abgekühlte isobutylenhaltige Ausgangsstoff mit einer Geschwindigkeit von 0,3 bis 15 m/s eingeführt. Durch den Stutzen 2 wird in den Rohrreaktor 1 die Katalysatorlösung mit einer Temperatur von 0°C bis minus 90°C in einer Menge eingeführt, die eine vollständige Umwandlung des Monomeren sowie eine stabile Funktion des Reaktors gewährleistet.

Der Verwirbelungsgrad des Ausgangsstoffstroms und die Temperatur desselben werden durch den Neigungswinkel β des Stutzens 7 in bezug auf die Achse des Rohrs 1, die Verlagerung der Achse desselben in bezug auf die Achse des Rohrs 1, eine am Stutzen 2 ausgeführte Lochung sowie durch den Druck im Reaktionsmassenstrom vorgegeben. Das Betriebsverhalten des Reaktors wird vermittels Geräten 9 und 10 (Fig. 1) kontrolliert, die Änderung von Temperatur und Druck des Reaktionsmassenstroms registrieren.

Die periodische Entnahme des erzeugten Isobutylenpolymeren zur Kontrolle seiner Molekularmassenwerte geschieht mit Hilfe eines Probenehmers 11 (Fig. 1).

Das fertige Produkt wird aus dem Rohrreaktor 1 durch den Stutzen 8 abgeleitet und der nachfolgenden Entgasung zugeführt.

Beispiele 1-13

Zur Polymerisation wurde eine industrielle C₄-Kohlenwasserstoffraktion verwendet, die 0,6-12% Propylen, 1- 2% Propan, 47-54% Isobutan, 1,3-3% n-Butan, 0,4-1% α-Buten, 40-55% Isobutylen, 0,2-1,2% β-Butylene, 0,2-0,3% Butadien enthält. Als Katalysator diente die Lösung von Aluminiumchlorid in Chloräthan mit einer Konzentration von 1,5%. Die Reaktion wurde in der Einrichtung gemäß Fig. 1 mit folgenden Abmessungen durchgeführt: Rohrlänge -200 cm, Rohrdurchmesser -8 cm, Länge des Stutzens zur Einführung des Katalysators -20 cm, Durchmesser des Stutzens zur Einführung des Katalysators -1,25 cm (Verhältnis der Rohrlänge zum Rohrdurchmesser beträgt 25 : 1, Verhältnis der Länge des Stutzens zur Einführung des Katalysators zum Durchmesser desselben -15 : 1, Verhältnis der Länge des Stutzens zur Einführung des Katalysators zur Rohrlänge -1 : 10).

Der Ausgangsstoff wird dem Reaktor durch den Stutzen zugeführt, der unter einem Winkel (β) von bis 90° zur Rohrachse angebracht ist. Der Stutzen zur Einführung des Katalysators gewährleistet die Einführung der Katalysatorlösung unter einem Winkel (α) von 90° zum Ausgangsstoffstrom. Die Prozeßkontrolle geschieht in bezug auf Temperatur und Druck in der Reaktionszone sowie chromatografisch nach dem Konversionsgrad des Monomeren. Die Reaktionsmasse wird nach dem Reaktor mit Wasser (Alkohol) behandelt und einer Fraktionierung zur Abtrennung von nicht reagierenden Ausgangsstoffkomponenten und leichteren Fraktionen unterzogen. Für die Polymeren wird Molekularmasse (kryoskopisch bzw. viskosimetrisch), Molekularmassenverteilung - MMV (gelchlormatografische Methode) und für die niedermolekularen Polymeren der Ungesättigtheitsgrad (nach der Jodzahl) ermittelt.

Die Ergebnisse der Versuche zur Polymerisation der C₄- Kohlenwasserstoffraktion bei einem Druck von 3,2 at sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.

Tabelle 1

Fortsetzung der Tabelle 1

Beispiele 14-17

Bei der Durchführung der Polymerisation in einer Einrichtung, die der in den Beispielen 1-13 beschriebenen ähnlich ist, und unter Bedingungen, die den im Beispiel 9 angegebenen ähnlich sind, aber bei anderen Einführungswinkeln der Katalysatorlösung in den Ausgangsstoffstrom sind folgende Resultate erzielt worden (Tabelle 2).

Tabelle 2

Beispiele 18-21

Bei der Durchführung der Polymerisation in einer Einrichtung, die der in den Beispielen 1-13 beschriebenen ähnlich ist, und unter Bedingungen, die den im Beispiel 8 angegebenen ähnlich sind, aber bei anderen Lagerwinkeln des Stutzens zur Einführung des Ausgangsstoffs, sind folgende Resultate erzielt worden (Tabelle 3).

Tabelle 3

Beispiele 22-26

Bei der Durchführung der Polymerisation in einer Einrichtung, die der in den Beispielen 1-13 beschriebenen ähnlich ist, und unter Bedingungen, die den im Beispiel 10 angegebenen ähnlich sind, aber bei anderen Geschwindigkeiten des Reaktionsmassenstroms im Reaktor, sind folgende Resultate erzielt worden (Tabelle 4).

Tabelle 4

Beispiele 27-31

Bei der Durchführung der Polymerisation in einer Einrichtung, die der in den Beispielen 1-13 beschriebenen ähnlich ist, und unter Bedingungen, die den im Beispiel 5 angegebenen ähnlich sind, sind folgende Resultate je nach dem Wert des Reaktionsmassenstromdrucks erzielt worden (Tabelle 5).

Tabelle 5

Beispiele 32-35

Bei der Durchführung der Polymerisation in einer Einrichtung, die der in den Beispielen 1-13 beschriebenen ähnlich ist, und unter Bedingungen, die den im Beispiel 9 angegebenen ähnlich sind, aber bei Verwendung eines Stutzens zur Einführung des Katalysators mit einem Aufsatz sind folgende Resultate je nach der jeweiligen Zahl der Aufsatzplatten erzielt worden (Tabelle 6).

Tabelle 6

Wie es ersichtlich ist, ändert sich je nach der Plattenzahl auch die MMV der Polymeren.

Beispiele 36-39

Bei der Durchführung der Polymerisation in einer Einrichtung, die der in den Beispielen 1-13 beschriebenen ähnlich ist, und unter Bedingungen, die den im Beispiel 9 angegebenen ähnlich sind, aber bei anderen Verhältnissen der Rohrlänge zum Rohrdurchmesser (für das konstante Verhältnis der Länge des Stutzens zur Einführung des Katalysators zur Rohrlänge von 1 : 20 sind folgende Resultate erzielt worden (Tabelle 7).

Tabelle 7

Beispiele 40-45

Bei der Durchführung der Polymerisation in einer Einrichtung, die der in den Beispielen 1-13 beschriebenen ähnlich, aber hinsichtlich des Verhältnisses der Länge des Stutzens zur Einführung des Katalysators zur Rohrlänge von dieser verschieden ist, sind folgende Resultate je nach dem Betrag des erwähnten Verhältnisses erzielt worden (Tabelle 8).

Tabelle 8

Fortsetzung der Tabelle 8

Beispiele 46-50

Bei der Durchführung der Polymerisation in einer Einrichtung, die der in den Beispielen 1-13 beschriebenen ähnlich ist, und unter Bedingungen, die den im Beispiel 6 angegebenen ähnlich sind, aber mit dem Unterschied, daß das Verhältnis der Länge des Stutzens zur Einführung des Katalysators zum Durchmesser desselben bei einer Rohrlänge von 3 m und einem Rohrdurchmesser von 12 cm Änderungen unterworfen war, sind folgende Resultate je nach dem Betrag des erwähnten Verhältnisses erzielt worden (Tabelle 9).

Tabelle 9

Gemäß den jodometrischen Analysedaten waren die gewonnen Polymeren durch einen dem Eins nahekommend Ungesättigtheitsgrad (eine Doppelbindung je ein Makromolekül) gekennzeichnet.

Claims

1. Verfahren zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse von höchstens 150000 in einem Rohrreaktor, das die Zuführung zur Reaktionszone des Reaktors eines isobutylenhaltigen Ausgangsstoffstroms, der eine Temperatur von 0 bis -70°C besitzt, und eines Säurekatalysatorlösungsstroms sowie die nachfolgende Polymerisation des Ausgangsstoffs in einem längs dem Reaktor turbulent fließenden Reaktionsmassenstrom einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstoffstrom in die Reaktionszone unter einem Winkel von 30-120°C zur Achse des Reaktionsmassenstroms, der Katalysatorlösungsstrom aber in die Reaktionszone mindestens aus zwei Punkten zugeführt wird, wobei die Zuführungsrichtung des Katalysatorstroms mit der Zuführungsrichtung des Ausgangsstoffstroms einen Winkel von 30° bis 90° beträgt und der Reaktionsmassenstrom aber eine Geschwindigkeit von 0,3 bis 15 m/s, eine Temperatur von 0° bis 60°C und einen Druck von 1 at bis 5 at besitzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Katalysatorlösungsstroms von 0° bis minus 90°C beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorlösung in die Reaktionszone mit einer Geschwindigkeit eingeführt wird, die eine Konzentration des Katalysators im Reaktionsmassenstrom von 0,01-0,5 Masse% gewährleistet.

4. Verfahren zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse innerhalb von 300-1000 nach Ansprüchen 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Reaktionsmassenstroms vorwiegend von 40° bis 60° beträgt.

5. Verfahren zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse innerhalb von 1100-20000 nach Ansprüchen 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Reaktionsmassenstroms vorwiegend von 10° bis 30° beträgt.

6. Verfahren zur Gewinnung von Isobutylenpolymeren mit einer Molekularmasse innerhalb von 20000-150000 nach Ansprüchen 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Reaktionsmassenstroms vorwiegend von 0° bis 10° beträgt.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Gewinnung von Polymeren nach einem beliebigen der Ansprüche 1-6, die ein Rohr 1 mit einseitiger und getrennter Einführung von Ausgangsstoff und Katalysator einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungsstellen für Ausgangsstoff und Katalysator in Form von Stutzen ausgebildet sind, wobei der Stutzen 2 zur Einführung des Katalysators an der Stirnseite des Rohrs 1 angebracht, nach innen gerichtet ist und auf seiner zylindrischen Oberfläche zumindest zwei Bohrungen 6 aufweist, deren Achsen einen Winkel von 30° bis 90° mit der Achse des Rohrs (1) bilden, während ein Stutzen (7) zur Einführung des Ausgangsstoffs an der zylindrischen Oberfläche des Rohrs (1) in der Nähe der Stirnseite des Rohrs (1) angebracht ist, das Verhältnis der Länge des Rohrs (1) zum Durchmesser desselben von 10 : 1 bis 100 : 1, das Verhältnis der Länge des Stutzens (2) zur Einführung des Katalysators zur Länge des Rohrs (1) von 1 : 5 bis 1 : 200 und das Verhältnis der Länge des Stutzens (2) zur Einführung des Katalysators zum Durchmesser desselben von 10 bis 150 beträgt.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) zusätzlich einen Aufsatz (3) besitzt, der am Stutzen (2) zur Einführung des Katalysators angebracht und in Form von unter einem Winkel zueinander radial liegenden Metallplatten 4 bei deren Zahl von 2 bis 6 ausgeführt ist, die entlang ihrer Länge in Achsrichtung des Rohrs 1 miteinander starr verbunden sind und Reaktionszonen (5) mit der Innenfläche des Rohrs (1) bilden.

9. Einrichtung nach Ansprüchen 7, 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (7) zur Einführung des Ausgangsstoffs unter einem Winkel zur Achse des Rohrs (1) liegt, der von 30° bis 120° beträgt.

10. Einrichtung nach Ansprüchen 7, 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (7) zur Einführung des Ausgangsstoffs in bezug auf die Stirnseite des Rohrs 1 solcherweise orientiert ist, daß seine Achse in bezug auf die Achse dieses Rohrs (1) verlagert ist.