DE2935310A1 - Verfahren zur rueckgewinnung von nicht umgesetzten vinylchloridmonomerem aus einer waessrigen polymerisataufschlaemmung - Google Patents
Verfahren zur rueckgewinnung von nicht umgesetzten vinylchloridmonomerem aus einer waessrigen polymerisataufschlaemmungInfo
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Description
Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Tokyo /Japan
Verfahren zur Rückgewinnung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem
aus einer wässrigen Polymerisataufschlämmung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abtrennung und Rückgewinnung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem
aus einer wässrigen Polymerisataufschlämmung aus mittels Suspensionspolymerisation erhaltenem Polyvinylchlorid.
Polyvinylchloridharze werden bekanntlich mittels Suspensionspolymerisation
eines Vinylchloridmonomeren oder eines Mono-
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mergemisches, das hauptsächlich aus einem Vinylchlorid in einem wässrigen Medium besteht, hergestellt.
Bei der Suspensionspolymerisation eines Vinylchloridmonomeren
ist es natürlich schwierig oder prinzipiell unmöglich, die Monomerumsetzung auf ungefähr 100% zu bringen,
so daß die Polymerisationsreaktion beendet ist, wenn die Monomerumsetζung 80% - 90% erreicht hat, wobei beträchtliche
Mengen von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem in
der wässrigen Polymerisataufschlämmung verbleiben. Es ist
daher auf diesem Gebiet eines der wichtigsten Probleme, das nicht umgesetzte Vinylchloridmonomere aus der wässrigen Polymersatauf
schlämmung abzutrennen und zurückzugewinnen, und das nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen zur Verbesserung
der Polymerausbeute pro Monomerverbrauch, sondern ebenfalls
vom Standpunkt der Umweltverschmutzung, die durch die Emission von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem, das als
karzinogenischer Bestandteil bekannt ist, in die Atmosphäre
bewirkt wird.
Die Abtrennung undRückgewinnung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem
aus der wässrigen Polymerisataufschlämmung wird im praktischen Produktionsverfahren in einigen
Schritten entsprechend dem Gehalt an nicht umgesetzten Monomerem in der Aufschlämmung durchgeführt. Der erste Schritt
der Rückgewinnung des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren wird entweder 1.) durch die direkte Rückgewinnung aus
der wässrigen Polymerisataufschlämmung, die man nach Beendigung der Polymerisationsreaktion in dem Polymerisationsreaktor
erhält,durchgeführt, wobei das Monomer Gas in einem mit dem Polimerisationsreaktor verbundenen Gasbehälter
gesammelt wird,und die Polimerisataufschlämmung mit dem
so verminderten Gehalt an nicht umgesetzten Monomerem wird dann in einen Aufschlämmungslagerbehälter zum Leeren des
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Polymerisationsreaktors geführt, der dann für die nächste
Polimerisationsreaktion bereit ist, oder 2.) durch direktes überführen der Polymerisataufschlämmung nach Beendigung
der Polymerisationsreaktion aus dem Polymerisationsreaktor
in den sogg. Entspannungsbehälter, wo die Polymerisataufschlämmung der Abtrennung und Rückgewinnung des nicht
umgesetzten Monomeren unterworfen wird, wobei die Polymerisataufschlämmung
mit vermindertem Monomergehalt zurückbleibt, die darauffolgend aus dem Entspannungsbehälter zu einem Aufschlämmungslagerbehälter
überführt wird. Gewöhnlich wird in jedem der beiden Verfahren die Polymerisataufschlämmung mit
vermindertem Monomergehalt einer zweiten Maßnahme zur Verminderung des Monomergehaltes so weit wie möglich unterworfen,
bevor die Aufschlämmung in den Aufschlämmungslagerbehälter
eingebracht wird, der wiederum mit einem Dehydrator und einem Trockner zur Erzeugung von fertigen Polyvinylchloridharz
produkten verbunden ist.
Das erste der beiden oben genannten Verfahren ist insofern nachteilig, als die Monomerabtrennung in dem Polymerisationsreaktor beträchtliche Zeit beansprucht, wodurch der Wirkungsgrad
des Polymerisationsreaktors merklich vermindert wird. Das Verhältnis der Zeit der Monomerabtrennung zur Gesamtzeit
für einen Polymerisationslauf wird um so größer, um so
mehr nicht umgesetztes Vinylchloridmonomer entfernt werden soll, um den Verfahrenswirkungsgrad in dem zweiten Wiedergewinnungsverfahrensschritt
zu steigern, wobei ein äußerst geringer Monomergehalt im Endprodukt vorhanden ist.
Das zweite der oben genannten Verfahren ist andererseits frei von dem Nachteil des verminderten Wirkungsgrades des
Polymerisationsreaktors, hat dagegen jedoch den Nachteil, daß es notwendig ist, einen Entspannungsbehälter vorzusehen,
der ein dem Polymerisationsreaktor entsprechendes Volumen
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und eine entsprechende Druckwiderstandsfahigkeit aufweisen
muß, wodurch die Konstruktionskosten der Anlage unabdingbar erhöht werden. Die Entfernung des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren
aus der wässrigen Polymerisataufschläaranung
in dem Entspannungsbehälter erfordert zusätzlich die gleiche Zeit, wie die Entfernung aus dem Polymerisationsreaktor bei
dem ersten Verfahren.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Verfahren zur wirksamen Abtrennung und
Rückgewinnung von nicht umgesetzten Viny!chloridmonomerem
aus einer wässrigen Polymerisataufschlämmung von Polyvinylchloridharzen
zu schaffen.
Die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
umfaßt einen Polymerisationsreaktor, der die wässrige PoIymerisataufschlämmung
nach Beendigung der Suspensionspolymerisationsreaktion des Vinylchloridmonomeren oder eines hauptsächlich
aus Vinylchlorid bestehenden Gemisches enthält, einen mit dem Polymerisationsreaktor mit einer ersten Rohrleitung
verbundenen Gas-Flüssigkeits-Abscheider und einen mit einer zweiten Rohrleitung mit dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider
verbundenen Entspannungsbehälter.
Das mit der oben beschriebenen Anlage durchgeführte erfindungsgemäße
Verfahren besteht darin, daß man die in dem Polymerisationsreaktor enthaltene wässrige Polymerisataufschlämmung
durch die erste Rohrleitung dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider zuführt, wobei die in der ersten Rohrleitung strömende
wässrige Polimerisataufschlämmung einen Druckverlust von 2-10 kg/cma in der ersten Rohrleitung aufweist und
der Druck der wässrigen Polymerisataufschlämmung am Austritt zu dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider im wesentlichen
dem atmosphärischen Druck entspricht,und die Verweilzeit der
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wässrigen Polymerisataufschläinmung in der ersten Rohrleitung bei im wesentlichen atmosphärischem Druck bis zum
Eintritt in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider mindestens 0,05 s beträgt, wobei das nicht umgesetzte Vinylchloridmonomere,
das in der Flüssigkeit in den Partikeln des Vinylchloridpolymerisats absorbiert ist, schnell verdampft
und ein Gemisch aus wässriger Polymerisataufschläinmung und gasförmigen Vinylchloridmonomerem ausbildet, man das so ausgebildete Gemisch aus wässriger Polymerisataufschläinmung
und gasförmigen Vinylchloridmonomerem dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider zuführt, wodurch das gasförmige Vinylchloridmonomere
von der wässrigen Polymerisataufschläinmung abgetrennt und wiedergewonnen wird, wobei die wässrige Polymerisataufschlämmung
mit einem wo weit wie möglich verminderten Gehalt an nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem zurück
bleibt,und man die so erhaltene wässrige Polymerisataufschläinmung
mit einem derartig verminderten Gehalt an nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem durch die zweite Rohrleitung
dem Entspannungsbehälter zuführt..
In dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren wird
das nicht umgesetzte als Flüssigkeit in der wässrigen Polymerisataufschläinmung enthaltene Vinylchloridmonomere während
des Durchströmens der ersten Rohrleitung zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider
schnell verdampft, wodurch ein Gemisch aus wässriger Polymerisataufschläinmung und gasförmigen Vinylchloridmonomerem
ausgebildet wird, wenn die wässrige Polymerisataufschläinmung den Gas-Flüssigkeits-Abscheider
erreicht, so daß die Gas-Flüssigkeits-Trennung in dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider
mit einem hohen Wirkungsgrad durchgeführt werden kann, so daß das zurückzugewinnende gasförmige
Vinylchloridmonomere z.B. in einen Gasbehälter gegeben werden kann f und die wässrige Polymerisataufschläinmung,
die von dem gasförmigen Vinylchloridmonomerem bis zu einem
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Grad befreit ist, der bisher von den üblichen Verfahren nicht erreicht wurde, wird über die zweite Rohrleitung
dem Entspannungsbehälter zugeführt und dem zweiten Verfahrensschritt zur weiteren Entfernung des verbliebenen nicht
umgesetzten Vinylchloridmonomerem entweder im Entspannungsbehälter oder auf dem Weg von dem Entspannungsbehälter zu
dem Aufschlämmungsspeichertank unterworfen.
In diesem Fall ist es nicht notwendig, daß der Entspannungsbehälter als Druckbehälter,wie in dem zweiten der oben beschriebenen
üblichen beiden Verfahren,ausgebildet werden
muß, da die von dem Entspannungsbehälter aufgenommene wässrige
Polymerisataufschlammung einen merklich verminderten Gehalt von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem aufweist,
was sich in geringeren Konstruktionskosten niederschlägt, wodurch zusätzlich die Monomerabtrennung im Entspannungsbehälter
oder darauf wesentlich aufgrund des verminderten Gehalts an Vinylchloridmonomerem in der wässrigen Polymerisataufschlammung
in dem Entspannungsbehälter vereinfacht wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es
zeigt:
Fig. 1 ein Fließbild der Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Im folgenden soll das Verfahren anhand der im Fließbild dargestellten
Geräte zur Durchführung des Verfahrens beschrieben werden. Die Suspensionspolymerisation eines Vinylchloridmonomeren
oder eines Monomergemisches, das hauptsächlich aus Vinylchlorid besteht, wird in einem wässrigen Medium in
dem Polymerisationsreaktor 1 mittels eines Rührers 2 bei einer Temperatur von 40° - 7O°C durchgeführt. Wenn der Druck
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im Polymerisationsreaktor 1 von dem anfänglichen Wert auf einen Wert von 4-6 kg/cma oder als niedrigsten Wert auf
2 kg/cm2 abgesunken ist, wird die Polymerisationsreaktion
durch Zufügen eines Polymerisationsinhibitor beendet, wobei nicht umgesetztes Vinylchloridmonomere von 10% - 20% bezogen
auf das anfänglich in den Polymerisationsreaktor 1 eingeführte Vinylchloridmonomere zurückbleibt. Die so erhaltene
wässrige Aufschlämmung aus Vinylchloridpolymerisat wird dann von dem Polymerisationsreaktor 1 über die Rohrleitung
3 direkt durch das Ventil 4 oder über die Aufschlämmungspumpe 5 einem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 zugeführt.
Beim Durchströmen der Rohrleitung 3 in Richtung des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders
6 unterliegt die wässrige PoIymerisataufschlämmung einem Druckverlust von 2-10 kg/cm2
im letzteren Abschnitt der Rohrleitung 3 und weist, wenn sie den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 erreicht, nahezu atmosphärischen
Druck oder genauer einen Druck von 0-0,2 kg/cm2 über dem atmosphärischen Druck auf.
Der beim Strömen der wässrigen Polymerisatauf schlämmung in der Rohrleitung 3 auftretende Druckverlust kann auf verschiedene
Weise erreicht werden. Einmal kann die von dem -Polymerisationsreaktor 1 zu dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 führende
Rohrleitung so ausgelegt werden, daß der letztere Abschnitt 7 einen größeren Querschnitt als der vordere Abschnitt aufweist,
wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, so daß die wässrige Polymerisataufschlämmung, wenn sie den letzteren Abschnitt
7 der Rohrleitung 3 mit größerem Querschnitt durchströmt, einen Druckabfall erfährt. Eine zweite Möglichkeit
besteht darin, daß man ein Ventil 8 in der Mitte der Rohrleitung 3 vorsieht, so daß die wässrige Polymerisataufschlämmung
durch das Ventil 8 aufgrund des Druckes des nicht umgesetzten
in der wässrigen Polymerisataufschlämmung enthaltenen
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Vinylchloridmonomerem ausgedüst wird. Es ist natürlich wünschenswert oder sehr empfehlenswert, daß das Ventil 8
entsprechend der Rohrleitung 3 mit dem hinteren Abschnitt 7 von größerem Querschnitt ausgelegt wird. Dieser letztere
Absc hnitt 7 der Rohrleitung 3 soll im folgenden als "Entgasungsrohr" bezeichnet werden.
Wenn die wässrige Polymerisataufschlämmung durch das Entgasungsrohr
7 strömt, wird das als Flüssigkeit in der Aufschlämmung enthaltene nicht umgesetzte Vinylchloridmonomere
infolge des Druckabfalls schnell verdampft und tritt in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 als Gemisch von wässriger Polymerisataufschlämmung
und gasförmigen Vinylchloridmonomerem ein. Es ist wesentlich, daß die Zeit, in der die wässrige
Polymerisataufschlämmung in dem Entgasungsrohr 7 bei nahezu atmosphärischem Druck strömt mindestens 0,05 s oder vorzugsweise
mindestens 0,5 s beträgt, so daß die Verdampfung des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem so vollständig wie
möglich stattfindet.
Wenn der Druck in dem Polymerisationsreaktor 1 ausreichend hoch ist, wird die in dem Polymerisationsreaktor 1 befindliche
wässrige Polymerisataufschläanmung direkt durch das Ventil 4 geleitet. Ist der Druck in dem Polymer!sationsreaktor
nicht mehr ausreichend hoch, daß ein Druckabfall von mindestens 2 kg/cm2 gewährleistet ist, wird empfohlen,
das Ventil 4 zu schließen und den Druck der Aufschlämmung mittels der Aufschlämmungspumpe 5 so anzuheben, daß ein
Druckabfall von mindestens 2 kg/cm2 vor und nach dem Eintritt der Aufschlämmung in das Entgasungsrohr 7 sichergestellt
ist. Es wird ebenfalls empfohlen, daß das Entgasungsrohr 7 so ausgelegt wird, daß es eine im wesentlichen vertikale
Anordnung aufweist, um eine gleichmäßige Strömung des Gemisches von wässriger Polymerisataufschlämmung und
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dem gasförmigen Monomeren in dem Entgasungsrohr zu gewährleisten.
Die Länge des Entgasungsrohres 7 sollte groß genug sein, um eine Verweilzeit der wässrigen Polymerisataufschlämmung
mit dem verdampften Vinylchloridmonomerera in dem Entgasungsrohr 7 von mindestens 0,05 s zu gewährleisten, wobei eine
Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches von wässriger PoIymerisataufschlemmung
und verdampftem Vinylchloridmonomerem vorzugsweise in einem Bereich von 10 - 30 m/s liegt, damit
eine vorzeitige Trennung der Aufschlämmung und des gasförmigen Monomeren in dem Entgasungsrohr 7 verhindert wird
und die Gas-Flüssigkeits-Abtrennung in dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider gleichmäßig durchgeführt werden kann.
Die Verdampfung des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren in dem Entgasungsrohr 7 kann dadurch beschleunigt werden,
daß man eine Abkühlung der wässrigen Polymerisataufschlämmung
infolge der Verdampfungswärme des Vinylchloridmonomeren verhindert, indem man heißes Wasser durch den das Entgasungsrohr 7 umgebenden Mantel 9 strömen läßt. Weiter kann die Verdampfung
des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren in dem Entgasungsrohr 7 durch Einblasen von Wasserdampf durch die .
Rohrleitung 10 und das Ventil 11 am unteren Abschnitt des Entgasungsrohres 7 beschleunigt werden.
Das Gemisch aus wässriger Polymerisataufschlämmung und verdampften
Vinylchloridmonomerem, das in dem Entgasungsrohr 7 nach oben strömt, gelangt dann in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider
6, indem das gasförmige Vinylchloridmonomere von der wässrigen Aufschlämmung abgetrennt wird. Das so abgetrennte
gasförmige Vinylchloridmonomere in dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 wird dann zu einem Gasbehälter (nicht gezeigt)
geführt, indem es nach einer geeigneten Reinigung
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zur Wiederverwendung gelagert wird. Die wässrige Polymerisataufschlammung
in dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6, von der ein großer Teil des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren
entfernt wurde, wird dann durch die zweite Rohrleitung 16 zu dem Entspannungsbehälter 12 geleitete indem, wenn notwendig,
eine weitere Abtrennung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem
mittels bekannter Einrichtungen durchgeführt wird, und wird dann zu dem Aufschlämmungslagertank 13
mittels der Aufschlämmungspumpe 14 geführt. Es ist ebenfalls
möglich, einen Apparat für die Entfernung des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren auf dem Weg von dem Entspannungsbehälter
12 zu dem Aufschlämmungslagertank 13 einzubauen.
Der Entspannungsbehälter 12 kann wahlweise entfallen und die aus dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 kommende wässrige
Polymerisataufschlammung kann direkt in den Aufschlämmungslagertank
13 eingeführt werden. D.h., daß der Aufschlämmungslagertank
13 ebenfalls als Entspannungsbehälter arbeitet.
Der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 ist nicht auf eine bestimmte Bauweise des Gerätes beschränkt, sondern kann ein Gerät
von irgendeiner bekannten Bauweise sein, einschließlich Abscheider, die mittels des Trägheitsmomentes arbeiten, Abscheider,
die einen Filter verwenden, Abscheider, die die Zentrifugalkraft verwenden und ähnliche. Dabei sind Gaszyklone,
die zu der Bauweise gehören, die mit Fliegkraft arbeit en, aufgrund ihrer einfachen Konstruktion bei relativ geringen
Kosten, als auch aufgrund der problemlosen Reinigung und dem relativ hohen Wirkungsgrad der Gas-Flüssigkeits-Abscheidung
am meisten zu empfehlen.
Manchmal ist es ratsam, daß ,wenn das gasförmige nicht umgesetzte
Vinylchloridmonomere aus dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 durch die Rohrleitung 17 austritt, die wässrige
Aufschlämmung Schäume enthält, so daß ein Entschäumer 15
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zwischen dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 und dem Gasbehälter vorgesehen wird, der die Schäume der Aufschlämmung
zerstört, und von dem die durch Zerstörung der Schäume entstehende wässrige Aufschlämmung in den Entspannungsbehälter
12 über die Rohrleitung 18 eingeführt wird. Der Entschäumer
15 kann nach verschiedenen Prinzipien arbeiten. Beispielsweise kann ein Apparat mit einer Ablenkplatte vorgesehen
sein, auf die die Schäume mit hoher Geschwindigkeit auftreffen.
Es kann ebenfalls eine Vorrichtung vorgesehen sein, in der die Schäume mittels Zentrifugalkraft dispergiert und getrennt
werden. Weiter können Vorrichtungen mit rotierenden Flügeln zum Zerstören der Schäume oder Vorrichtungen vorgesehen
sein, in denen die Schäume durch Erwärmen oder Ultraschallwellen und ähnliches zerstört werden.
Aus der Beschreibung ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren aus der Sicht der vollständigeren Entfernung
nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren aus der wässrigen Polymerisataufschlämmung insofern vorteilhaft ist, als das
Verfahren ohne wesentlichen Umbau bestehender Einheiten,in
denen die Zuleitung von wässriger Polymerisataufschlämmung zum Entspannungsbehälter durchgeführt wird, ausgeführt werden
kann, und die Monomerentfernung gleichzeitig innerhalb
einer kurzen Zeit mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden kann. Weiter sind die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
verwendeten Einheiten von einfacher Konstruktion, so daß ein Zusetzen der Geräte durch Polymerisatablagerung absolut
vermieden wird. Da weiter die Polymerpartikel einen schnellen Druckabfall auf dem Weg von dem Polymerisationsreaktor zum Entspannungsbehälter unterworfen sind, sind sie
aufgrund der schnellen Verdampfung des nicht umgesetzten Vinylchloridmonomeren von einer gut ausgebildeten porösen
Struktur, so daß das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
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erhaltene Polyvinylchloridharzprodukt von ausgezeichneter Qualität ist und eine verminderte Anzahl von Fischaugen
aufweist, wenn es zu verschiedenen Gegenständen, wie z.B. Platten von plastifizierten 'Harzen verarbeitet wird.
Im folgenden soll das erfindungsgeinäße Verfahren im einzelnen
beschrieben werden.
Die Apparate sind entsprechend dem in Fig, I dargestellten
Fließbild angeordnet und ausgebildet. In dem Polymerisationsreaktor 1 mit einer Kapazität von 1100 1 mit einem Rührer
wurden 500 kg reines Wasser, 250 g teilweise verseiftes Po-" Iyvinylacetat, 75 g Dimethylvaleronitril und 250 kg Vinylchloridmomeres
eingebracht und die Suspensionspolymerisation des Vinylchloridmonomeren durch Erwärmen des Polymerisationsgemisches
auf 570C unter einem Druck von 8,8 kg/cm2
durchgeführt. Die Polymerisationsreaktion wurde beendet,
wenn der Druck in dem Polymerisationsreaktor 1 auf 5,5 kg/cm2
abgefallen war, wodurch man eine wässrige Aufschlämmung von Vinylchloridpolymerisat erhielt, die 5,02 Gew.% nicht umgesetztes
Vinylchloridmonomere enthielt.
Die so erhaltene wässrige Polymerisataufschlä>mmung wurde
von dem Polymerisationsreaktor 1 über eine Rohrleitung 3 mit einem inneren Durchmesser von 25 mm und das Ventil 4
ausgegeben, wobei die Aufschlämmungspumpe 5 nicht arbeitete.
Der letzte Abschnitt der Rohrleitung 3 oder das Entgasungsrohr 7 hatte einen inneren Durchmesser von 25 mm, wobei die
Länge des im wesentlichen vertikalen Abschnitts ungefähr 4 m betrug. Durch den Mantel 9 wurde 90°C heißes Wasser zur
Verhinderung des Abkühlens der durch das Entgasungsrohr 7
strömenden wässrigen Polymerisataufschlämmung führt.
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Die Durchflußmenge der wässrigen Polymerisataufschlämmung
aus dem Polymerisatreaktor 1 wurde auf ungefähr 20 l/min mittels dem Ventil 8 eingestellt, wobei diese Durchflußmenge
solange konstant gehalten wurde, bis der Druck im Inneren des Polymerisatreaktors 1 auf 2 kg/cm2 abgefallen
war. Das als Flüssigkeit in der wässrigen Polymerisataufschlämmung enthaltene nicht umgesetzte Vinylchloridmonomere
wurde schnell verdampft, wenn die Aufschlämmung aus dem Ventil 8 in das Entgasungsrohr 7 ausgedüst wurde, wodurch ein
Gemisch von wässriger Aufschlämmung und im gasförmigen Vinylchloridmonomer
ausgebildet wurde, die in dem Rohr nach oben stieg.
Der Druck des obigen Gemisches der wässrigen Aufschlämmung und des gasförmigen Vinylchloridmonomeren, das in dem Entgasungsrohr
aufstieg, entsprach ungefähr am Austritt zu dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 dem atmosphärischen Druck,
wobei der Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 ein Standardzyklon mit einem Durchmesser von 200 mm war. Die Strömungsgeschwindigkeit
der in den Zyklon eintretenden Mischung betrug ungefähr 12,6 m/s. Entsprechend wurde die Verweilzeit der
wässrigen Polymerisataufschlämmung oder besser der Mischung
der wässrigen Aufschlämmung und des gasförmigen Vinylchloridmonomeren, die in dem Entgasungsrohr 7 unter ungefähr
Atmosphärendruck strömte,auf mindestens 0,3 s geschätzt.
Die Mischung der wässrigen Aufschlämmung und des gasförmigen Vinylchloridmonomeren wurde dann der Gas-Flüssigkeits-Trennung
in dem Gaszyklon bzw. dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 6 unterworfen. Die auf diese Weise mit vermindertem Monomergehalt
ersetigt-a wässrige Pclymerisataufschlämmung wurde dann
über die Rohrleitung 16 dem Sntspannungsbehälter 12 zugeführt«
Dabei betrug der Gehalt an Vinylchloridmonomerem der
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wässrigen Polymerisataufschlämmung in dem Entspannungsbehälter 12 umgefähr 1,08 Gew.%, was ungefähr 78,5% Abtrennung
von dem anfänglich in der wässrigen Polymerisataufschlämmung direkt nach Beendigung der Polymerisation enthaltenen
nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem bedeutet,
Nebenbei ist festzustellen, daß das aus dem Gaszyklon 6
austretende gasförmige Vinylchloridmonomere sehr wenig
Schaum enthielt, was bedeutet, daß die Gas-Flüssigkeits-Abscheidung in dem Gaszyklon 6 ziemlich vollständig war.
austretende gasförmige Vinylchloridmonomere sehr wenig
Schaum enthielt, was bedeutet, daß die Gas-Flüssigkeits-Abscheidung in dem Gaszyklon 6 ziemlich vollständig war.
Vergleichsversuch
Die Versuchsbedingungen entsprachen etwa den gleichen wie in dem Beispiel 1 , mit der Ausnahme, daß ein zusätzliches
Ventil am Ende des Entgasungsrohres 7, d.h. genau vor dem Gaszyklon 6, vorgesehen war,und die Durchflußmenge der aus
dem Polymerisationsreaktor 1 austretenden wässrigen Polymerisataufschlämmung auf 20 l/min mittels dieses zusätzlichen
Ventils eingestellt wurde, wobei die Ventile 4 und 8 vollständig offen waren.
Der Gehalt an nicht umgesetzten Viny lchlor idmonomerenr in
der wässrigen Polymerisataufschlämmung, die in den Entspannungstank
12 gelangte betrug etwa 1,69 Gew.%, was eine Abscheidung von ungefähr nur 66,3% des anfänglichen Gehalts
bedeutet. Weiter enthielt das aus dem Gaszyklon 6 austretende gasförmige Vinylchloridmonomere große Schaummengen,
so daß ein Entschäumer 15 unbedingt notwendig war, um beträchtliche
Volumina wässriger Aufschlämmung über die Leitung 18 zu dem Entspannungsbehälter 12 zurückzuführen.
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Die Versuchsbedingungen entsprachen im wesentlichen denen von Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die Länge des Entgasungsrohres
7 mit einem inneren Durchmesser von 25 mm 7 m betrug, so daß die Verweilzeit des Gemisches von wässriger
Aufschlämmung und des gasförmigen Vinylchloridmonomeren unter einem ungefähr atmosphärischen Druck auf mindestens
0,53 s geschätzt wurde.
Der Gehalt an nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem in der dem Entspannungsbehälter 12 zugeführten wässrigen PoIymerisataufschlämmung
betrug 0,89 Gew.%, was einer Abscheidung von 82,2% bezogen auf den anfänglichen Gehalt von Vinylchloridmonomerem
entspricht.
Die Einheiten wurden entsprechend dem Fließdiagramm von Fig. 1 ausgebildet und angeordnet, wobei die Kapazität des
Polymerisationsreaktors 1 40 m3 betrug. Die Suspensionspolymerisation
des Vinylchloridmonomeren wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Polymerisationsreaktion wurde beendet, wenn der Druck im Inneren des Polymerisationsreaktors
1 auf 5,5 kg/cm2 abgesunken war, wodurch man eine wässrige Polymerisataufschlämmung mit ungefähr
5,38 Gew.% von nicht umgesetztem Vinylchloridmonomerem erhielt. Das Entgasungsrohr 7 hatte in diesem Fall einen
inneren Durchmesser von 150 mm und eine Länge von 20 m.
Die wässrige Polymerisataufschlämmung wurde aus dem Polymerisationsreaktor
1 mit einer Durchflußmenge von 1100 l/min ausgegeben und von dem Ventil 8 in das Entgasungsrohr 7 ein-
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dust, indem es als Gemisch Mit dem verdampften gasförmigen
Vinylchloridmonomerem aufstieg -und in den Standardgaszyklon 6 mit einem inneren Durchmesser von 550 mm eintrat, wo das
Gemisch der Gas-Flüssigkeits-Abtrennung unterworfen wurde. Durch den Mantel 9 wurde 90°C heißes Wasser geleitet, um
eine Abkühlung des Gemisches zu verhindern. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches der wässrigen Aufschlämmung
und des gasförmigen Vinylchloridmonomeren in dem Entgasungsrohr 7 betrug am Austritt des Gaszyklon 6 27 m/s. Entsprechend
betrug die Verweilzeit der wässrigen Polymerisataufschlämmung in dem Entgasungsrohr 7 bei ungefähr atmosphärischem
Druck etwa zumindest 0,74 s.
Die Gas-Flüssigkeits-Abtrennung in dem Gaszyklon 6 war
ziemlich vollständig, wobei nur sehr geringe Schaumeinschlüs se vorhanden waren. Der Gehalt an nicht umgesetzten Vinylchloridmomeremin
der dem Entspannungsbehälter 12 zugeführten Polymerisataufschläiamung betrug ungefähr Of76 Gew.%,
was etwa einer Entfernung von 85,8% bezogen auf den anfänglichen
Gehalt vom nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem entspricht.
Es wurde unter den gleichen Versuchsbedingungen wie in
Beispiel 1 mit der Ausnahme gearbeitet, daß in diesem Fall Wasserdampf bei einer Temperatur ύοώ. 1470C am unteren Abschnitt
des Entgasungsrohres 7 mit -einer Menge von 43 kg/h,
eingeblasen *-mrde= Sie Strömungsgeschwindigkeit des Gemi-
i!<sr€3ti!i 5sä Jte-ayast^igsrolir 7 betrug ei^s. 15pi κι/s
tt su Sem Gasny.clQJi 7 =
Desr Gehalt "oa Tinjl-slilorüitC^GH-i^sais dsr wassrigsa Poly=
ORIGINAL INSPECTED
merisataufschlämmung in dem Entspannungsbehälter 12 betrug
0,66 Gew.%, was etwa 87,7% Entfernung bezogen auf den anfänglichen Gehalt von in der Aufschlämmung enthaltenen
nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem bedeutet.
Es wird ein neues und wirtschaftliches Verfahren zur Entfernung und Wiedergewinnung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem
aus der wässrigen Polymerisationsaufschlämmung, die mittels Suspensionspolymerisation von Vinylchloridmonomerem
in einem wässrigen Medium in einem Polymer!sationsreaktor erhalten wurde, beschrieben.
Bei dem Verfahren wird in der wässrigen Polymerisationsaufschlämmung
als Flüssigkeit enthaltenes nicht umgesetztes Vinylchloridmonomere verdampft, während es durch eine
Rohrleitung von dem Polymerisationsreaktor zu einem Gas-Flüssigkeits-Abscheider strömt, indem die wässrige Polymer
is atauf schlämmung einem Druckabfall bis nahezu atmosphärischem
Druck unterworfen wird, so daß die wässrige Polymerisataufschlämmung den Gas-Flüssigkeits-Abscheider
als Gemisch mit durch Verdampfung in der Rohrleitung gebildeten, gasförmigen Vinylchloridmonomerem erreicht und
dort von dem gasförmigen Vinylchloridmonomerem befreit wird. Das in dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider abgetrennte
gasförmige Vinylchloridmonomere wird in einem Gasbehälter wiedergewonnen und die wässrige PolymerisataufschlSmmung
mit dem so verminderten Gehalt an Vinylchloridmonomerera wird einem Entspannungsbehälter zugeführt. Aufgrund des
entscheidend verminderten Gehaltes an nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem in der wässrigen Polymerisataufschlämmung
in dem Entspannungsbehälter werden die Konstruktionskosten des Entspannungsbehälters entscheidend vermindert
und das darauffolgende Verfahren zum weiteren Abtrennen von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem aus dem Polymerisat
sehr stark vereinfacht.
030011/0880
Claims (4)
- Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Tokyo /JapanVerfahren zur Rückgewinnung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem aus einer wässrigen PolymerisataufschlämmungPatentansprücheVerfahren zur Abtrennung und Rückgewinnung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem aus einer wässrigen Polymerisataufschlämmung in einem Polymerisationsreaktor, die mittels Suspensionspolymerisation eines Vinyl™ chloridmonomeren oder eines hauptsächlich aus Vinylchlorid in einem wässrigen Medium bestehenden Gemisches erhalten wurde, dadurch gekennzeichnet , daß man030.011/0880- die wässrige Polymerisataufschlämmung aus dem Polymerisationsreaktor (1) durch eine erste Rohrleitung (3,7), einem Gas-Flüssigkeits-Abscheider (6) zuführt, wobei die wässrige Polymerisataufschlämmung beim Durchströmen der ersten Rohrleitung (3,7) einen Druckverlust von mindestens 2 kp/cm2 und am Austritt der ersten Rohrleitung (3,7) zu dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider (6) eine nahezu atmosphärischen Druck aufweist, wodurch das in der wässrigen Aufschlämmung enthaltene nicht umgesetzte Vinylchloridmonomere in der ersten Rohrleitung (3,7) verdampft und ein durch die erste Rohrleitung (3,7) strömendes Gemisch aus wässriger Polymerisataufschlämmung und dem gasförmigen Vinylchloridmonomerem ausbildet, wobei die Verweilzeit des Gemisches in der ersten Rohrleitung (3,7) bei nahezu atmosphärischem Druck mindestens 0,05 s beträgt,- das Gemisch aus wässriger Polymerisataufschlämmung und gasförmigen Vinylchloridmonomerem einer Gas-Flüssigkeits-Trennung in einem Gas-Flüssigkeits-Abscheider (6) zuführt und getrennt gasförmiges Vinylchloridmonomere und eine wässrige Polymerisataufschlämmung mit einem verminderten Gehalt an nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem erhält,- das abgetrennte Vinylchloridmonomere in einem Gasbehälter zurückgewinnt und- die wässrige Polymerisataufschlämmung mit einem derartig verminderten' Gehalt an nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem durch eine zweite Rohrleitung (16) in einem Entspannungsbehälter (12) einbringt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches aus wässriger Polymerisataufschlämmung und des gasförmigen Vinylchloridmonomeren in der ersten Rohrleitung (3,7) mindestens m/s am Ausgang zum Gas-Flüssigkeits-Abscheider (6) beträgt.030011/0880
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,,daß man das Abkühlen des in der ersten Rohrleitung (3,7) strömenden Gemisches aus wässriger Polymerisataufschläiraßung und gasförmigen Vinylchloridmonomerem verhindert,, indem man durch den Mantel (9) um die erste Rohrleitung (3,7) heißes Wasser strömen läßt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Verdampfung von nicht umgesetzten Vinylchloridmonomerem aus der wässrigen Polymerisataufschlammung durch Einblasen von Wasserdampf in die erste Rohrleitung (3,7) beschleunigt wird.030011/0880
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