NO773003L - Fremgangsmaate for fjerning av gassformig vinylkloridmonomer fra en polymerisasjonsreaktor - Google Patents

Description

' , 1 Nærværende oppfinnelse vedrører•en forbedret fremgangsmåte ved fremstillingen av et polymerisat av vlnylklorid, vinylidenklorid eller en i alt vesentlig monomerblanding av disse i et vandig medium i en polymerisasjonsreaktor, og hvorved reaktoren kan åpnes uten at den omgivende atmosfære tilføres ureagert rest-, monomer eller.ureagerte restmonomerer, og slik at restmonomerene fullstendig kan gjenvinnes for ny anvendelse.

Polymerisasjonen av viriylklorid, vinylidenklorid eller en blanding av disse i et vandig medium har vanligvis blitt utført under anvendelse av en polymerisasJonsreaktor, som har inneholdt det vandige'mediet og som har vært lukket hermetisk eller gasstett. Ved gjentatte polymerisasjoner i en reaktor kreves det at denne fra tid til annen blir inspisert. Ved utførelse av inspeksjonen er det vanlig praksis ved oppfinnernes anlegg at deil vandige polymerisatdispersjonen etter at polymerisasjonen er over tas ut

av reaktoren. Deretter tilføres først nitrogengass og deretter frisk luft for å erstatte den gassformige monomer som har blitt. igjen i den nevnte reaktor, og herved slipper den gassformige monomeren.ut i den omgivende atmosfæren. Deretter kan den som undersøker reaktoren gå inn i denne. En slik fremgangsmåte er uønsket med hensyn til forurensning av luften på grunn av at denne tilføres større volummengder med ureagert gassformig monomer eller monomerer. Dessuten er fremgangsmåten ufordelaktig på grunn av at den gassformige monomeren i reaktoren ikke fullstendig kan erstattes med frisk luft selv etter lengre tids tilføring av frisk luft, og dette betyr en utilfredsstillende beskyttelse for den som skal inn og undersøke reaktoren med hensyn til giftigheten av. den ureagerte gassformige monomeren selv om denne'forekommer i

lave konsentrasjoner.

Det er således et formål med nærværende oppfinnelse å fremskaffe en ny og forbedret fremgangsmåte som er fri for de ovenfor nevnte , problemer som tidligere teknikk på området,er beheftet med.

Den nye fremgangsmåten ifølge nærværende oppfinnelse består i. at ureagert gassformig monomer eller monomerer, som gjenblir i polymerisas jonsréaktoren,*og hvorfra den vandige polymerisat-dispersjonen er fjernet og brakt til mottakertanken,. fullstendig kan tømmes ut og erstattes med vanndamp sammen med. eventuelle andre' gassformige komponenter. Den således, fjernede eller uttømte gassformige monomer eller monomerer blir deretter separert fra vann-

. dampen på konvensjonell måte ved anvendelse av en kondensator, og

den således fraseparerte monomer eller monomerblanding oppsamles , i en gassbeholder, menskondensasJonsvannet,: som fremdeles forekommer i. ureagert monomer , eller monomerer, blir behandlet i en.. stripper hvor monomeren eller monotnerene separeres for. deretter å

bli sendt til. gassbeholderen.

' Fremgangsmåten ifølge nærværende oppfinnelse; sikrer fullstendig gjenvinning av ureagert monomer eller monomerer. Herved oppnås også uønsket utstrømning av ureagert monomer eller monomerer i den omgivende luft når. polymerisasøtonsreaktoren er åpnet, f.eks. i forbindelse med inspeksjon. Dette er en viktig fordel med nærværende .,;

oppfinnelse,, som således løser problemene med helsefarlig' arbeide

og miljøforurensning som er knyttet til den nevnte ureagerte monomer.

Nærværende oppfinnelse skal nærmere forklares under henvisning til vedlagte tegning, som viser produksjonsgangen ved.fremstillingen

av vinylkloridpolymerisater i henhold;til nærværende oppfinnelse....

Vinylklorid-monomer eller en monomerblanding, som hovedsaklig be- .' står av vinylklorid* blir suspensjons- eller emulsjons-polymerlsert

i et vandig medium, som forekommer i en polymerisasjonsreaktor 1 som er hermetisk lukket under selvé polymerisasJonsreaksjonen.

Etter fullført polymerisasjonsreaksjon gjenvinnes det meste av ureagert gassformig monomer eller monomerer-: som finnes i reaktoren, og den nevnte monomer eller de nevnte monomerer sendes til en gassbeholder 5»og'den vandige polymerlsatdispersjonén, som er dannet

I reaktoren 1, overføres»'gjennom en 'uttømmingsveritil 2 til. en mottakertank 3, som er plassert nedenfor; Således blir trykket inne .

i polymerisasjonsreaktoren 1 og mottakertank 3 utjevnet*.Denne utjevning av trykket har til hensikt å avstedkomme enkel og grei ' " overføring av den vandige polymerisatdispersjonen fra reaktoren,

til mottakertanken,: og trykkutjevningen, foretas ved åpning av ventilene 4 og 6 på ledningen som forbinder, gassfasene i reaktoren med mottakertanken, og hvoretter ventil 2 åpnes for å la den vand-

ige dispersjonen strømme ned i mottakertanken enten ved sin egen vekt eller ved hjelp av pumpeanordninger,. og hvorved samtidig gassen, som finnes 1 mottakertanken 3, skyves og beveges inn i■' reaktor 1 og gassbeholder 5 gjennom ledningen.,

Etter at den vandige polymerisatdispersjonen er overført frå polymerisasjonsreaktor 1 til mottakertank 3 anbefales det at reaktorveggene vaskes med trykkvann, som strømmer ut fra en automatisk vaskeanordning (ikke vist på tegningen), som er anordnet.i reak-

toren for vasking av veggflåtene,, for å befri disse for eventuell "j vandig dispersjon eller medium sorn hefter på veggflatene. r .1

Den vandige polymerisatdispersjonen, som har. blitt, overført til mottakertank 3*blir deretter avvannet og tørket, hvoretter den vanlige fremgangsmåte følges for, fremstilling av det ferdige polyvinylklorid-produktet. Når polymer isas jonsreaktoren er tømt og fylt '/med ';:'"',"•;' frisk luft, er den ferdig for neste polymerisasjonsprosess;

I henhold til fremgangsmåten ifølge nærværende oppfinnelse blir gassene, som blir igjen i polymerisasjonsreaktoren, fjernet og er-stattet med damp etter hver eller flere gjentatte polymerisasjons-kjøringer før åpningen av polymerisasjonsreaktoren til den omgivende atmosfære finner sted, og hvoretter de vanlige arbeidsopera-sjoner foretas.;

Erstatningen av monomeren og andre gasser med damp i polymerisa- ' reaktor 1 utføres ved lukking av tømmingsventil 2 og utjevnings-

ventil 6 og åpning av ventil 10, og videre ved å tilføre vanndamp til reaktor 1 gjennom ventil 9»Den således tilførte vanndampen bevirker en suksessiv forskyvning nedover av sjiktet bestående av ureagert gassformig vinylkloridmonomer. I* dette tilfelle.; blander

ikke vanndampen seg med den gassfbrmigé monomer da densiteten til vinylklorldmonomeren er mer enn tre ganger så stor .som dampens<1>densitet under det samme trykk og ved den samme temperatur. Deri nedadstrømmende gassformige monomer og vanndamp,strømmer deretter gjennom ventilen 10 inn i kondensator 11,; hvor -vanndampen blir ( kondensert under dannelse av kondensasjonsvann som sendes, til dreneringstank 8, mens den gassformige monomer. således blir fri for . vanndamp. Gassmonomeren blir deretter sendt til gassbeholder 5 ,ved hjelp av en vifte 12 gjennom ventil 13• ...... Hastigheten til'vanndampen som blåses inn i polymerisasjonsreaktoren bør kontrolleres omhyggelig. En forihøy/hastighet resulterer i akselerert blanding av damp og gassformig monomer, hvilket natur-lig fører til en merkbar reduksjon med hensyn til effektiviteten : ' når det gjelder å erstatte.gassene med vanndamp. Således fore-trekkes det en hastighet på den innblåste vanndampen på 150 m/sek.. eller lavere bestemt ved'blåsemaskinens munnstykke, og den fore-• / .... - p trukkede mengde innblåst damp er 300 kg/time eller mindre.per m av den horisontale tverrflate til polymerisasjonsreaktoren, som * er av den vertikale typen.

Kondensasjonsvanriet. som ble oppsamlet i avløpstank 8: ble ved hjelp av pumpe 14'sendt til stripper 15» hvor oppløst monomer: ble av-drevet. Den i stripper 1$ fordampede.vinylkloridmonomer ble sendt til gassbeholder 5 ved hjelp av blåsemaskin 12 gjennom,ventil 7* mens,vannet, som,nesten var fullstendig fritt- for monomer d.v.s at det inneholdt 1 p.p.m. eller mindre, ble fjernet fra stripper 15. Monomeren, , som ble oppsamlet og gjenvunnet i gassbeholder. 5,

kan resirkuleres,etter å ha blitt renset, hvis nødvendig, på en. :, egnet måte, f.eks. ved destillasjon.

Ved lnnblåsing av vanndamp i polymerisasjonsreaktoren kan kondensa-sjon av vanndamp på reaktorveggene effektivt forhindres ved å la varmt vann strømme gjennom mantelen som omgir reaktoren. Erstatningen av gass i reaktoren kan naturligvis gjøres.mer og mer fullstendig ved å utstrekke tiden for vanndamp-innblåsing eller ved å øke volumet av den innblåste vanndamp. Vanligvis vil et total volum for innblåst.vanndamp være 3,eller Tiere ganger så stort som reaktorens volum, og den nødvendige innblåslngstid vil4ta:fra 10> ; minutter til niange ganger dette, for derved å nedbringe konsentrasjonen til monomeren i reaktoren til en verdi som er lavere enn , 5 p.p.m., og som antas å være den tillatte øvre grense for foru- ' rensning i arbeidsmiljøet.

Nærværende oppfinnelse skal videre Illustreres ved"hjelp av' .; ■ '■'.•;

eksempler:

Eksempel 1 Den vanlige suspensjonspolymerisasjonen.av; vinylklorid-i .et vandig medium ble foretatt i en polymerisas jonsreaktor med en... kapasitet på 1^0 m under anvendelse av 45 tonn vlnylklorid, som er dispergert i 60 tonn vann i nærvær av, hydroksypropylrnetyl-cellulose og polyvinylalkohol som dispergeringsmidler samt 2-etyl- . heksylperoksydikarbonat som polymerisasjonsinitiator. Etter full-< føring av polymerisasjonen med ca. 90$ monomer-omdanning, ble ureagert monomer gjenvunnet ved fordamping;og overføring til en gassbeholder. Deretter ble.trykket inne i reaktoren og mottakertanken utjevnet ved åpning av ventilene, og den vandige poly-merisatdispers jonen ble overført fra reaktoren til mottakertanken som beskrevet ovenfor. Deretter ble vanndamp blåst inn i reaktoren gjennom dennes topp under et absolutt trykk på 0,5 kg/cm ved munn-, .stykket, mens samtidig ureagert gassformig monomer, som fremdeles var i reaktoren, ble tømt ut gjennom dennes bunn.,Tallverdiene for innblåst vanndamp regnet i kg/time per kvadratmeter av reaktorens .;. horisontale tverrsnittsareal og den lineære'hastighet for innblåst v vanndamp i m/sekund regnet ved munnstykket varierte som angitt i tabell I. ,

Forsøkene ble utført med forskjellige hastigheter og mengder når , det galdt den innblåste damp i et tidsrom på.10 minutter, og ved slutten av • en slik vanndampinnblåsing ble konsentrasjonen av vinylkloridmonomer i den gjenværende gassen i reaktoren og mengden vanndamp som ble anvendt ved hvert forsøk bestemt* og resultatene fremgår av nedenstående tabell I. Den således innblåste vanndampen i reaktoren ble tømt ut fra dennes bunn sammen med den'gassformige vinylklorilf-moriomeren,og.sendt tii kondensatoren, hvorfra det dannede kondensasjonsvannet ble over-ført til avløpstanken, og den gassformige monomeren, som var fri for vanndamp, ble oppsamlet i gassbeholderen.

Kondensasjonsvannet Inneholdt 500til 600 p.p.m. vinylklorid-monomer ifølge de ovenfor nevnte forsøk.

Kondensasjonsvannet som ble oppsamlet i avløpstanken ble ved hjelp av pumpe sendt til stripperen, hvorfra vlnylklorid-monomeren, sorn var frigjort for vann, ble sendt videre til gassbeholderen....

Det erholdte vann ble analysert med hensyn:til monomerinnhold for å; konstatere at monomerinnholdet var under den påvisbare mengde i • gasskromatografen.

PJksémpel 2

Den samme arbeidsgang som er angitt i eksempel 1 ble gjentatt bort- 7 sett fra at det absolutte trykk for vanndampen var 0,15 kg/cm<2>ved munnstykket. Resultatene fremgår av nedenstående tabell II. Som beskrevet, er den viktigste.fordel ved nærværende oppfinnelse at den ureagertevinylklorid-monomer, som blir igjen/i polymer! sas jons'-. ' reaktoren når den er åpnet og står i forbindelse med den omgivende atmosfære, og som 1 henhold til tidligere kjent teknikk oppgår til'en mengde på 0,20 til 0,25 kg per 100 kg polyvinyl-produkt, og som ellers vil unnslippe til,den omgivende luft, kan gjenvinnes nesten fullstendig uten at den unnslipper til atmosfæren. For. å ta ét ,. eksempel vil man fra et'prosessanlegg som.har en kapasitet på ' : 100.000 tonn polyvinylklorid per år kunne gjenvinne'-så meget som 200 til 250 tonn ureagert;vinylklorid-monomer per år> når det forutsettes at polymerisasjonsreaktoren åpnes og derved kommer i kontakt med den omgivende atmosfære ved slutten av hver polymerisasjonsprosess for derved å muliggjøre inspeksjon. Utfra dette syns-punkt er; —frem<g>angsmåten i henhold til nærværende oppfinnelse '■. fordelaktig med hensyn til å forbedre utnyttelsen av monomeren så-vel som med hensyn til å forbedre arbeidsmiljøet og miljøet ellers som sådant."

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fremstilling'av et polymerisåt av vinylklorid-monomer eller en monomerblanding hovedsaklig bestående derav, hvorved polymerisasjonen foretas i et vandig medium i en polymerisasjonsreaktor ved suksessive trinn for utjevning av trykket i nevnte reaktor og i en mottakertank, som er forbundet med den nevnte reaktor, hvilken trykkutJevning finner sted etter fullføring av polymerisasjonsreaksJonen, hvoretter det meste av den ureagerte gassformige vinylklorid-monomeren fjernes fra nevnte reaktor og den vandige polymerisatdispersjonen overføres fra nevnte reaktor til nevnte mottakertank, og hvoretter reaktoren åpnes slik at den står i forbindelse med den omgivende atmosfære,karakterisert vedat man foretar et ytterligere prosesstrlnn bestående av innblåsing av vanndamp i nevnte reaktor Ira dennes topp før arbeidsoperasjonen med å åpne reaktoren til den omgivende atmosfrøre finner sted, slik at eventuell ureagert gassformig monomer, som fremdeles finnes i reaktoren, skyves ned-ad og ut fra reaktorens bunn.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at den lineære hastigheten til innblåst vanndamp i nevnte poiymerisasjonsreaktor ikke overstigar 150 m/sek., og da bestemt ved utblåsingsmaskihens"munnstykke. t

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, k a r a k teri s e r X v e d at mengden innblåst vanndamp i nevnte poiymerisasjonsreaktor ikke overstiger 300 kg/time per kvadratmeter beregnet på det horisontale tverrsnittsarealet til reaktoren.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at veggen til nevnte poiymerisasjonsreaktor oppvarmes ved hjelp av strømmende varmt vann gjennom en omgivende mantel, for således å forhindre den innblåste vanndampen fra å kondensere på veggenes overflater.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at det totale volumet av innblåst vanndamp i nevnte poiymerisasjonsreaktor 1 det minste beløper seg til.3 ganger reaktorens volum. ;•: 1 ' 1