"Appareil du type à lit fluidisé pour la polymérisation continue en phase gazeuse".
La présente invention est relative à un appareil de polymérisation de chlorure de vinyle, et plus particulièrement
à un appareil de polymérisation en phase gazeuse de chlorure de vinyle selon une opération continue.
Au cours de la fabrication de chlorure de polyvinyle ou d'un copolymère à base de chlorure de vinyle, la pratique commune consiste à fabriquer ce polymère par une polymérisation en suspension, une polymérisation en émulsion ou autre, en ce sens
que cette polymérisation est réalisée en phase liquide en utilisant de l'eau comme milieu de dispersion, de sorte que certains stades supplémentaires de séchage du polymère formé par la réaction de polymérisation, et l'élimination de la liqueur usée sont essentiellement nécessaires. Supplémentairement, la polymérisation est effectuée ordinairement par un procédé discontinu.
D'autre part, un procédé de polymérisation en phase gazeuse n'exige généralement ni un milieu de dispersion ni un émulsifiant et est par conséquent avantageux, étant donné que non seulement le stade de séchage est rendu extrêmement simple, mais l'élimination d'une liqueur usée n'est absolument plus requise également. En outre, la formation d'incrustations dans un réacteur ne se produit guère au cours de la polymérisation en phase gazeuse, aussi souvent que ceci se manifeste lors d'une polymérisation en suspension.
Par ailleurs, pendant la polymérisation en phase liquide, même si on désire réaliser la polymérisation en continu, on se heurte à des difficultés au cours de la construction économique d'un appareil de polymérisation continue.
Toutefois, en ce qui concerne la polymérisation en phase gazeuse, pour laquelle l'adoption d'un procédé continu permet
de réaliser la polymérisation dans un système fermé, un avantage est offert, en ce sens que, par exemple, l'échappement du chlorure de vinyle monomère à partir du système est réduit au minimum dans le cas d'une polymérisation de ce chlorure de vinyle monomère.
On connaît, dans la présente technique, plusieurs procédés de polymérisation en phase gazeuse du chlorure de vinyle, au cours desquels la polymérisation est effectuée dans une
cuve de réaction en présence d'une matière solide sous la forme d'une poudre ou de granules énergiquement fluidisés au moyen d'une agitation mécanique ou par l'écoulement d'un chlorure de vinyle monomère gazeux ou autre, la matière ne participant pas
à la réaction de polymérisation. Toutefois, les procédés connus ne sont pas toujours satisfaisants lorsqu'ils sont mis en oeuvre selon un système continu, et ce aux points de vue tant de la conception de l'appareil que du rendement de production.
Par conséquent, un but de la présente invention est de réaliser un appareil de polymérisation continue d'un chlorure
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phase gazeuse.
L'une des caractéristiques de l'appareil de polymérisation de la présente invention réside dans une cuve de polymérisation qui comprend, intérieurement, une plaque de distribution horizontale munie de perforations et un groupe de tubes refroidisseurs situés au-dessus de la plaque de distribution horizontale, la cuve étant en outre pourvue d'un organe d'alimentation en monomère, disposé sur la cuve de polymérisation au-dessous de la plaque de distribution horizontale, d'un organe de décharge de produit et d'un organe d'alimentation en matières solides, les deux organes cités en dernier lieu étant montés sur la cuve de polymérisation à des niveaux plus élevés par rapport à la plaque de distribution horizontale.
Une autre particularité de la présente invention consiste en un appareil ou cuve de polymérisation qui comprend, intérieurement, une plaque de distribution horizontale munie de perforations, au moins une cloison verticale située au-dessus de la plaque de distribution horizontale, la cloison verticale divisant l'intérieur de la cuve de polymérisation en plusieurs chambres de réaction, ainsi que des groupes de tubes refroidisseurs prévus dans des chambres de réaction respectives et plusieurs organes d'alimentation en monomère montés sur la cuve de polymérisation au-dessous des chambres de réaction respectives, un organe de décharge de produit et un organe d'alimentation en matières solides, les deux organes cités en dernier lieu étant disposés sur la cuve de polymérisation à des niveaux plus élevés par rapport à la plaque de distribution horizontale.
Les buts précités, ainsi que d'autres buts et caractéristiques de la présente invention se dégagent nettement de la description ci-après, établie en liaison avec le dessin annexé au présent mémoire e'.: dans lequel:
la seule figure est un schéma de fonctionnement où une vue en coupe transversale simplifiée d'une cuve de polymérisation est représentée et où est montrée une forme de réalisation de la présente invention.
En se référant à la figure, on a reproduit ici une cuve de polymérisation 1 dans laquelle on a monté une plaque de
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distribuer le monomère dans le lit fluidisé et les cloisons 3.
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de la plaque de distribution horizontale constitue une cha.ibre de réaction ou des chambres de réaction. La chambre ou les chambres de réaction peut ou peuvent être nues, c'est-à-dire ne présenter aucune cloison, ou plusieure de ces chambres peuvent être pourvues au moins d'une cloison, par exemple, trois
<EMI ID=4.1> férable de disposer de plusieurs chambres de réaction. Des groupes de tubes refroidisseurs 4 sont posés dans les chambres de réaction respectives. On désigne par 5 un organe d'alimentation en matières solides à fluidiser dans les chambres de réaction. Comme organe 5, on utilise en général, par exemple, une vanne du type à trémie de retenue, une vanne rotative, une combinaison de deux ou de trois de celles-ci ou autre Les matières solides contenant un catalyseur, soit une matière inerte pour le système réactionnel et un monomère solide possible, sont mé-
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ainsi mélangées sont introduites dans la cuve de polymérisation
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par 7 un organe d'alimentation en monomère à polymériser, par
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série chlorure de vinyle est amené sous la forme d'un gaz dans
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On désigne par 8 un organe de décharge de produit, qui est similaire à l'organe d'alimentation en matières solides 5, mais dont l'action est inverse. Il est souhaitable que l'organe d'alimentation en matières solides 5, l'organe d'alimentation
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même d'introduire ou de décharger en continu les matières ou produits correspondants.
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stat par 10 et l'élément de détection de ce thermostat par 11. Le débit et la température de l'eau de refroidissement, qui affluent à travers les groupes de tubes refroidisseurs 4 et la
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que la cuve de polymérisation 1 puisse être maintenue à une température prédéterminée.
On désigne par 12 un régulateur de pression, par 13 un élément de détection de ce régulateur, par-14 un réservoir de monomère liquide, par 15 une pompe d'alimentation en monomère, par 16 un échangeur de chaleur à l'aide duquel le monomère est chauffé à une température prédéterminée par vaporisation, par
17 une cuve de monomère vaporisé et par 18 une soufflante pour l'amenée du monomère gazeux à un lit fluidisé.
Le réservoir pour la récupération du monomère n'ayant pas réagi, contenu dans le produit, est désigné par 19. Le monomère récupéré est aspiré et comprimé au moyen d'une pompe
à compression et décompression 21, par l'intermédiaire d'un cyclone 20, ces opérations étant suivies d'une liquéfaction réalisée au moyen d'un condenseur 22 en vue d'une réutilisation.
Le cylcone 23 sert à séparer la poudre du gaz n'ayant pas réagi; ce dernier est ensuite ramené au système réactionnel au moyen d'une soufflante 24. L'admission et l'émission d'eau de refroidissement pour les groupes de tubes refroidisseurs 4 sont désignéesrespectivement par 25 et 26.
Le procédé de fabrication de chlorure de polyvinyle à mettre en oeuvre par l'appareil prédécrit est expliqué en détail ci-arrès.
Le chlorure de vinyle monomère liquide est amené, au
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de chaleur 16 où le monomère liquide est chauffé et transformé
en phase gazeuse. Le monomère gazeux ainsi transformé est introduit dans la cuve de polymérisation 1 par l'intermédiaire de
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D'autre part, un catalyseur de polymérisation et d'autres matières solides sont mélangés l'un avec l'autre dans-le mélan- geur 6 et une quantité prédéterminée du mélange est cédée à la cuve de polymérisation IL par l'intermédiaire de l'organe d'alimentation en matières solides 5. Au cours de la polymérisation,
la cuve.', est maintenue à une température prédéterminée par un contrôle correct, à l'aide du thermostat 10, du débit et de la température de l'eau de refroidissement qui est mise en circulation à travers et entre les tubes refroidisseurs 4., la chemise 9 et le réservoir d'eau de refroidissement (non représenté). En outre, la pression de la cuve de polymérisation
1 est également réglée à une valeur désirée par l'emploi du régulateur de pression 12. Dans ces conditions, le chlorure de vinyle monomère gazeux est mis en contact avec le mélange solide pour former le chlorure de polyvinyle.
Le chlorure de polyvinyle ainsi obtenu est déchargé en continu par l'organe de décharge du produit 8 et le gaz monomère n'ayant pas réagi, contenu dans le produit, est récupéré dans
le réservoir sous vide 19 et est ensuite ramené au réservoir
de stockage 14 après que le monomère a été refroidi dans l'échangeur de chaleur 22 en vue d'être liquéfié.
L'appareil ou cuve de polymérisation conforme à la présente invention est avantageux en ce sens que comme des
tubes refroidisseurs sont prévus dans la cuve, la chaleur de la réaction de polymérisation est effectivement éliminée et la
cuve de polymérisation est maintenue à une température presque constante pendant la polymérisation, ce qui aboutit à la fabrication d'un polymère d'une qualité uniforme. En outre, comme
la cuve de polymérisation de la présente invention peut comprendre plusieurs chambres de réaction séparées l'une de l'autre au moyen d'au moins une cloison, ainsi que plusieurs organes d'alimentation en monomère correspondant aux différentes chambres de réaction, la température de la cuve de polymérisation peut
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ditions de fluidisation des chambres de réaction sont davantage
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les parois de la cuve pendant la polymérisation. Supplémentaire- ment, seule une petite quantité de gaz réactionnel reste à l'état n'ayant pas réagi dans la cuve de polymérisation, de sorte que le dépôt d'incrustations dans l'appareil utilisé au cours des stades succédant au stade de polymérisation, peut
être réduit au minimum, et ainsi des nettoyages de l'appareil
ne sont presque pas nécessaires. Dès lors, une opération con- tinue peut être aisément exécutée en utilisant l'appareil con- forme à la présente invention.
Un autre avantage de l'invention est que le polymère
ou copolymère de chlorure de vinyle formé par polymérisation en utilisant l'appareil de l'invention, a une répartition de dimensions particulaires d'un ordre plus étroit, en comparaison avec celles obtenues par la polymérisation en phase gazeuse mentionnée ci-dessus en utilisant des cuves de polymérisation classiques du type à lit fluidisé ou du type discontinu avec
un agitateur. En outre, le polymère ou copolymère formé par polymérisation en utilisant l'appareil de la présente invention, a une vitesse d'absorption de plastifiant extrêmement rapide et
a une transparence et stabilité thermiques excellentes.
Un autre avantage encore de la présente invention consiste en ce qu'en effectuant la polymérisation continue en
phase gazeuse par l'emploi de l'appareil de la présente invention, le stade de séchage, qui est essentiellement nécessaire lors d'une polymérisation en suspension largement appliquée,
peut être supprimé, car un milieu de dispersion tel que de l'eau n'est pas employé et la productivité par installation unitaire est sensiblement améliorée par suite de l'influence
du procédé de fabrication continu. D'autre part, il est possible, par la mise en oeuvre de l'appareil de la présente invention, de réaliser la polymérisation en présence de différents types de matières solides, qu'il ne serait pas possible d'utiliser dans une polymérisation en suspension, et d'obtenir
"Fluidized bed type apparatus for continuous gas phase polymerization".
The present invention relates to an apparatus for the polymerization of vinyl chloride, and more particularly
to an apparatus for gas phase polymerization of vinyl chloride in a continuous operation.
During the manufacture of polyvinyl chloride or a copolymer based on vinyl chloride, it is common practice to make this polymer by suspension polymerization, emulsion polymerization or the like, in this sense
that this polymerization is carried out in the liquid phase using water as the dispersing medium, so that certain additional stages of drying the polymer formed by the polymerization reaction, and the removal of the spent liquor are essentially necessary. Additionally, the polymerization is ordinarily carried out by a batch process.
On the other hand, a gas phase polymerization process generally does not require a dispersing medium or an emulsifier and is therefore advantageous, since not only the drying step is made extremely simple, but the elimination of used liquor is also absolutely no longer required. Further, the formation of scale in a reactor hardly occurs during gas phase polymerization, as often as it does during suspension polymerization.
On the other hand, during the liquid phase polymerization, even if it is desired to carry out the continuous polymerization, difficulties are encountered in the economical construction of a continuous polymerization apparatus.
However, with regard to gas phase polymerization, for which the adoption of a continuous process allows
to carry out the polymerization in a closed system, an advantage is offered, in that, for example, the escape of vinyl chloride monomer from the system is minimized in the case of polymerization of this vinyl chloride monomer.
Several processes for the gas phase polymerization of vinyl chloride are known in the present art, during which the polymerization is carried out in a gas phase.
reaction vessel in the presence of a solid material in the form of a powder or granules vigorously fluidized by means of mechanical agitation or by the flow of a gaseous vinyl chloride monomer or the like, the material not participating
to the polymerization reaction. However, the known methods are not always satisfactory when they are carried out in a continuous system, from the point of view both of the design of the apparatus and of the production efficiency.
Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus for the continuous polymerization of a chloride.
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gas phase.
One of the features of the polymerization apparatus of the present invention resides in a polymerization tank which comprises, internally, a horizontal distribution plate provided with perforations and a group of cooling tubes located above the horizontal distribution plate. , the tank being further provided with a monomer feed member, arranged on the polymerization tank below the horizontal distribution plate, a product discharge member and a product supply member. solids, the two last mentioned members being mounted on the polymerization tank at higher levels compared to the horizontal distribution plate.
Another feature of the present invention consists of a polymerization apparatus or tank which comprises, internally, a horizontal distribution plate provided with perforations, at least one vertical partition located above the horizontal distribution plate, the vertical partition dividing the 'interior of the polymerization tank in several reaction chambers, as well as groups of cooler tubes provided in respective reaction chambers and several monomer feed members mounted on the polymerization tank below the respective reaction chambers, a product discharge member and a solids supply member, the two last-mentioned members being disposed on the polymerization tank at higher levels relative to the horizontal distribution plate.
The aforementioned aims, as well as other aims and characteristics of the present invention, emerge clearly from the following description, drawn up in conjunction with the drawing appended to this specification e ': in which:
the only figure is a functional diagram where a simplified cross-sectional view of a polymerization tank is shown and where an embodiment of the present invention is shown.
With reference to the figure, a polymerization tank 1 has been reproduced here in which a plate of
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distribute the monomer in the fluidized bed and the partitions 3.
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of the horizontal distribution plate constitutes a reaction cha.ibre or reaction chambers. The reaction chamber or chambers may or may be bare, that is to say have no partition, or more of these chambers may be provided with at least one partition, for example, three
<EMI ID = 4.1> difficult to have multiple reaction chambers. Groups of cooling tubes 4 are placed in the respective reaction chambers. A member for supplying solids to be fluidized into the reaction chambers is denoted by. As member 5, there is generally used, for example, a valve of the holding hopper type, a rotary valve, a combination of two or three thereof or the like. The solids containing a catalyst, or an inert material for the reaction system and a possible solid monomer are mediated.
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thus mixed are introduced into the polymerization tank
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by 7 a feed member for monomer to be polymerized, by
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series vinyl chloride is fed in the form of a gas in
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8 denotes a product discharge member, which is similar to the solids supply member 5, but whose action is the opposite. It is desirable that the solids feeder 5, the solids feeder
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even to continuously introduce or unload the corresponding materials or products.
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stat by 10 and the sensing element of this thermostat by 11. The flow rate and temperature of the cooling water, which flows through the groups of cooling tubes 4 and the
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that the polymerization vessel 1 can be maintained at a predetermined temperature.
12 denotes a pressure regulator, 13 a sensing element of this regulator, 14 a liquid monomer reservoir, 15 a monomer feed pump, 16 a heat exchanger with the aid of which the monomer is heated to a predetermined temperature by vaporization, by
17 a vaporized monomer tank and by 18 a blower for supplying the gaseous monomer to a fluidized bed.
The reservoir for the recovery of unreacted monomer contained in the product is designated by 19. The recovered monomer is sucked and compressed by means of a pump.
with compression and decompression 21, via a cyclone 20, these operations being followed by liquefaction carried out by means of a condenser 22 with a view to reuse.
The cylcone 23 serves to separate the powder from the unreacted gas; the latter is then returned to the reaction system by means of a blower 24. The inlet and outlet of cooling water for the groups of coolant tubes 4 are designated 25 and 26 respectively.
The method of manufacturing polyvinyl chloride to be implemented by the above-described apparatus is explained in detail below.
The liquid vinyl chloride monomer is fed to the
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heat 16 where the liquid monomer is heated and transformed
in the gas phase. The gaseous monomer thus transformed is introduced into the polymerization tank 1 via
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On the other hand, a polymerization catalyst and other solids are mixed with each other in the mixer 6 and a predetermined amount of the mixture is fed to the polymerization tank IL via the solid material feeder 5. During the polymerization,
the tank. ', is maintained at a predetermined temperature by correct control, using thermostat 10, of the flow rate and temperature of the cooling water which is circulated through and between the cooling tubes 4. , the jacket 9 and the cooling water tank (not shown). In addition, the pressure of the polymerization tank
1 is also set to a desired value by using the pressure regulator 12. Under these conditions, the gaseous vinyl chloride monomer is contacted with the solid mixture to form the polyvinyl chloride.
The polyvinyl chloride thus obtained is continuously discharged through the product discharge member 8 and the unreacted monomer gas contained in the product is recovered in
the vacuum tank 19 and is then returned to the tank
storage 14 after the monomer has been cooled in heat exchanger 22 for liquefaction.
The apparatus or polymerization vessel according to the present invention is advantageous in that, as
cooling tubes are provided in the vessel, the heat of the polymerization reaction is effectively removed and the
Polymerization tank is maintained at an almost constant temperature during polymerization, which results in the manufacture of a polymer of uniform quality. In addition, as
the polymerization vessel of the present invention may comprise several reaction chambers separated from one another by means of at least one partition, as well as several monomer supply members corresponding to the different reaction chambers, the temperature of the polymerization tank can
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fluidization conditions of the reaction chambers are more
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the walls of the tank during polymerization. Additionally, only a small amount of reaction gas remains unreacted in the polymerization vessel, so that the deposit of encrustation in the apparatus used in the stages following the polymerization stage, can
be reduced to a minimum, and thus cleaning of the device
are hardly necessary. Hence, a continuous operation can be easily carried out using the apparatus according to the present invention.
Another advantage of the invention is that the polymer
or vinyl chloride copolymer formed by polymerization using the apparatus of the invention, has a particle size distribution of a narrower order, as compared to those obtained by the gas phase polymerization mentioned above using Conventional polymerization vessels of the fluidized bed type or of the batch type with
an agitator. Further, the polymer or copolymer formed by polymerization using the apparatus of the present invention, has an extremely fast plasticizer absorption rate and
has excellent thermal transparency and stability.
Still another advantage of the present invention is that by carrying out the continuous polymerization in
gas phase by the use of the apparatus of the present invention, the drying stage, which is essentially necessary in widely applied suspension polymerization,
can be omitted, since a dispersing medium such as water is not employed and the productivity per unit plant is significantly improved as a result of the influence
of the continuous manufacturing process. On the other hand, it is possible, by the operation of the apparatus of the present invention, to carry out the polymerization in the presence of different types of solids, which it would not be possible to use in a polymerization in. suspension, and obtain