BRPI0606814B1

BRPI0606814B1 - "processo de polimerização, e aparelho para sua realização"

Info

Publication number: BRPI0606814B1
Application number: BRPI0606814A
Authority: BR
Inventors: Heinz Klippert; Jürgen Kirschner; Peter Kammerhofer; Ulrich Woike
Original assignee: Vinnolit Gmbh & Co Kg
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2016-09-27
Also published as: JP2008530281A; WO2006084584A1; TW200630385A; RU2007133722A; US20080146753A1; CN101115774A; MX2007009554A; KR20070110015A; ZA200706952B; US8507619B2; RU2393170C2; CN101115774B; EP1846458B1; EP1846458A1; BRPI0606814A2; ES2626570T3

Abstract

processo para a polimerização de monomeros contendo vinila. a invenção refere-se a um processo para a polimerização de monômeros contendo vinila tais como, por exemplo, haletos de vinha, em uma mistura de reação, em cujo processo é gerado menos despejo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO DE POLIMERIZAÇÃO, E APARELHO PARA SUA REALIZAÇÃO".

Descrição A invenção refere-se a um processo para a polimerização de monômeros contendo viníla tais como, por exemplo, haletos de vinila, em uma mistura de reação, em cujo processo menos despejo é gerado. A polimerização de monômeros contendo vinila, tal como, por exemplo, cloreto de vinila a cloreto de polivinila (PVC), é usualmente realizada descontinuamente, usando o processo de suspensão, em água inteiramente desmíneralizada, como descrito, por exemplo, na revisão de Techni-cal progress for PVC production, Progress in Polymer Science 27 (2002), ELSEVIER, página 2070/2071 e Harold Sarvetnick, Polyvinyl Chloride, page 42/43, van Nostrand Reinold Company, New York 1969 e Encyclopedia of PVC, Vol 1 página 74, Nass/Heiberger, Marcei Dekker, New York 1986 e htlp:,'7w\v\\'.st>lvin.conn/productü)n/prtHliÍCti.hlm· A suspensão pelo que produzida tipicamente tem um teor de sólidos de 25 a 40%. Usualmente a suspensão de PVC, após desgaseificação, tem água retirada em um decantador, com o que o teor de umidade residual do produto PVC cai de 10 a 30%. A mistura de reação decantada tipicamente tem um teor de sólidos de 50 a 250 mg/L e é usualmente, após separação preliminar, enviada para uma instalação de purificação biológica na forma de água de despejo. A quantidade de água de despejo é, dependendo do tipo de PVC produzido,. Entre 2,3 e 3,0 m3 por tonelada de PVC. É bem conhecido no campo técnico que, na polimerização de monômeros contendo vinila como, por exemplo, cloreto de vinila, usando o processo de suspensão, a qualidade de produto do PVC produzido é afetada adversamente por impurezas. Por esta razão, somente solventes de alta pureza são usados para a mistura de reação nos processos de polimerização descontínuos costumeiros atuais; por exemplo, água inteiramente desmine-ralizada recente é usada como solvente na polimerização de cloreto de vinila a PVC. Em adição aos custos associados com a provisão de solventes de alta pureza novos como, por exemplo, água inteiramente desmíneralizada recente, os custos então associados com a disposição ambientalmente aceitável do solvente usado ou água de despejo também tem um efeito desvantajoso sobre a economia do processo.

Da mesma maneira é um problema da presente invenção tornar disponível um processo para a polimerização de monômeros contendo vinila por meio de cujo processo as desvantagens da técnica anterior são evitadas. É também um problema da invenção prover uma aparelho para realização de um processo de polimerização de um tal tipo. O problema é resolvido pela matéria objeto das reivindicações independente e dependentes e da descrição em conjunção com as figuras. A invenção torna possível superar as desvantagens mencionadas acima da técnica anterior. A invenção da mesma maneira refere-se a um processo de po-limerízação no qual monômeros contendo vinila, especialmente haletos de vinila monoméricos, são polimerizados em uma mistura de reação, pelo menos um produto de polimerização é separado da mistura de reação, e a mistura de reação é então purificada e novamente usada. Como um resultado do processo de acordo com a invenção, comparado com a técnica anterior, menos solvente de alta pureza recente, especialmente água inteiramente desmineralizada recente, é requerida por tonelada de produto polímero produzida, e consequentemente menos despejo e/ou água de despejo é gerada e como um resultado operação é especialmente econômica e ambientalmente amistosa.

Qualquer processo conhecido para a polimerização de monômeros contendo vinila em uma mistura de reação pode ser aqui usado. De a-cordo com a invenção, a expressão “polimerização" inclui ambas homopoli-merização de monômeros e também copolimerização de dois ou mais monômeros diferentes.

De acordo com a invenção é dada preferência à separação de exatamente um produto de polimerização, que também pode ser uma mistura de polímeros tendo uma distribuição estatística, tal como, por exemplo, PVC.

Preferivelmente, a mistura de reação compreende, em adição aos monômeros usados e pelo menos um solvente e também os produtos formados no curso de polimerização, ainda constituintes e aditivos, preferivelmente iniciadores, antiespumantes, agentes neutralizantes, agentes de suspensão, antioxidantes, etc.. Em adição, a invenção refere-se a uma aparelho que permite que o processo de acordo com a invenção seja realizado, A polimerização de monômeros contendo vínila, haletos de vinila e especialmente cloreto de vinila é conhecida per se. Também será além disso conhecido por aqueles versados na técnica que a água recuperada produzida em usuais processos de polimerização não pode, devido a micro-polímeros ali presentes, ser usada novamente em uma subseqüente reação, porque aqueles micropolímeros atuam como sementes de polimerização e prejudicam irreparavelmente a qualidade do produto de polimerização.

Entretanto, foi agora verificado, surpreendente mente, que por meio do processo de acordo com a invenção produtos são produzidos os quais têm características que são tão boas como aquelas de produtos produzidos usando processos usuais enquanto a quantidade de despejo de solvente usado que é gerada é substancialmente reduzida em comparação com o processo de produção usual. Como um resultado é possível ambos, reduzir vantajosamente os custos para a provisão de solvente de alta pureza novo e também os custos da disposição ambientalmente aceitável do despejo de solvente usado gerado e também para produzir o produto polímero em maneira especialmente econômica. Preferivelmente, toda a mistura de reação purificada é novamente usada, embora uso da parte da mesma em combinação com solvente novo também seja possível.

Também foi verificado, surpreendentemente, que, usando o processo da invenção, repetida produção de produto de polimerização de uma qualidade consistente é possível, em cujo caso como um resultado da recuperação e reutilização da mistura de reação compreendendo solvente os custos podem ser reduzidos para produção especialmente econômica de produtos polímeros.

Além disso, a consistente qualidade dos produtos de polimeriza- ção pode ser especialmente bem controlada pela presente invenção. Preferivelmente, cloreto de vinila é usado como haleto de vinila monomérico, em cujo caso o polímero produzido pode consistir ou compreender, por exemplo, 50% a 100% cloreto de polivinita. Também preferivelmente, unidades de monômeros idênticas ou diferentes podem ser polimerizadas de acordo com a invenção para formação de um homo-, co- e/ou terpolímero, etc.. Produtos polímeros produzidos através do processo de acordo com a invenção vantajosamente não contêm impurezas. Como um resultado de seleção do meio filtro tendo um limite de separação de 10-1000 kDalton, partículas muito finas de polímero são filtradas da mistura de polimerização antes dela ser retornada para o processo. Também é possível no processo de acordo com a invenção monômeros residuais serem retornados, pelo menos parcialmente, para o processo de polimerização de modo que o rendimento seja aumentado, e desgaseificação precisa de menos despesas nesta performance ou pode ser inteiramente dispensada. Como um resultado, a disposição de especialmente monômeros vinila contendo halogênio é dispensada parcial ou inteiramente.

De acordo com a invenção, a polimerização pode ser realizada na mistura de reação em solução ou em dispersão, ou seja materiais de partida e/ou produtos da reação podem estar presentes, independentemente uns dos outros, dissolvidos no solvente e/ou na forma de sólidos ou líquidos ali dispersos. É dada preferência à realização da reação de polimerização no processo de acordo com a invenção em uma mistura de reação aquosa, e é dada especiai preferência a realização de polimerização no processo de a-cordo com a invenção em uma suspensão aquosa. Especiai preferência é dada ao uso do processo de acordo com a invenção para a polimerização de cloreto de vinila para formar PVC em suspensão aquosa. Neste caso, a mistura de reação aquosa pode, especialmente vantajosamente, ser purificada e novamente usada ao invés de água inteiramente desmineralizada, sem ter de se dispor de grandes quantidades de água de despejo. Ao invés de água inteiramente desmineralizada, a mistura de reação purificada pode ser novamente usada, interra ou parcialmente, para a polimerização de cloreto de vinila. O processo da invenção pode ser realizado, por exemplo, sob uma pressão que é maior que pressão normal, preferivelmente sob uma pressão de 0,3 a 2 MPa. Preferivelmente, a polimerização é realizada des-continuamente.

Preferivelmente, a mistura de reação é desgaseifiçada após polimerização e antes de separação de pelo menos um produto de polimerização. A desgaseíficação pode ser realizada em qualquer maneira conhecida; preferivelmente, a mistura de reação é desgaseificada usando uma coluna de destilação. Como um resultado da desgaseíficação da mistura de reação, materiais de partida não-reagidos (monômeros) podem ser recuperados, os quais podem ser retornados para o processo (para o reator).

Preferivelmente, o pelo menos um produto de polimerização é separado por centrifugação de mistura de reação. Neste caso, qualquer processo de centrifugação conhecido pode ser usado. Preferivelmente, uma centrífuga de tigela sólida ou uma centrífuga de tela é usada.

Preferivelmente, a mistura de reação é purificada por filtração, preferivelmente por microfiltração, após separação de pelo menos um produto de reação. Filtração ou microfiltração como entendido pela invenção refere-se a meios de filtro tendo um limite de separação de 10-1000kDalton e rendimentos de filtrado de >99%.

De acordo com a invenção, um módulo de microfiltração pode ser um módulo convencional no campo técnico, compreendendo, por exemplo, elementos filtros na forma de tubos, placas, ou outras formas de construção. Como material de filtro pode ser usado, por exemplo, cerâmica, metal sinterizado ou tela de metal, preferivelmente elementos de filtro revestido com polímero. Em adição, de modo a aumentar a performance de filtração, quaisquer auxiliares de filtração convencionais podem ser usados tais como, por exemplo, celulose ou terra diatomácea. Materiais plásticos tais como, por exemplo, PVC, da mesma maneira são apropriados como auxiliares de filtração.

Foi verificado, surpreendentemente, que uma mistura de reação, por exemplo, a mistura de reação aquosa obtida na centrifugação de uma suspensão de PVC aquosa, que foi purificada por microfiltração por meio de um módulo de microfiltração pode ser novamente usada para a polimeriza-ção de cloreto de vinila sem as características do produto serem prejudicadas.

Preferivelmente, no processo de acordo com a invenção os sólidos separados por filtração ou microfiltração podem ser retornados para a mistura de reação antes de separação de pelo menos um produto de polime-rização. Surpreendentemente, foi verificado em particular, que partículas sólidas de PVC separadas no processo de acordo com a invenção podem ser introduzidas de volta no processo, como um resultado do que a quantidade de despejo sólido é reduzida. O aparelho provido para realização de processo de acordo com a invenção é um vaso de reação (reator) (1) que está conectado por meio de uma conexão fluida a um aparelho (5) para separação de um produto de po-limerização a partir de mistura de reação, o aparelho (5) para separação de um produto de polimerização a partir da mistura de reação sendo conectado por meio de ainda uma conexão fluida a um aparelho (7) para purificação de mistura de reação, e o aparelho (7) para purificação de mistura de reação sendo conectado por meio de ainda conexão fluida ao vaso de reação (1). O aparelho (5) para separação de um produto de polimerização é preferivelmente uma centrífuga. O aparelho (7) para purificação da mistura de reação é preferivelmente um aparelho de filtração, especialmente um aparelho de microfiltração. Especial preferência é dada o aparelho de microfiltração compreendendo elementos filtros na forma de placas ou tubos. A presente invenção supera as desvantagens da técnica anterior, especialmente em que, em comparação com a técnica anterior, menos solvente de alta pureza recente, especialmente água inteiramente desmine-ralizada nova, é requerida por tonelada de produto polímero produzida, menos despejo e/ou água de despejo é consequentemente gerada, e a solução de acordo com a invenção é, como um resultado, especialmente econômica e ambientalmente amistosa sem as características do produto sendo preju- dicadas. Também, a consistente qualidade dos produtos de polimerização pode ser especialmente bem controlada por meio da presente invenção. Descrição das Figuras A invenção é explicada abaixo com referência as Figuras mostrando modalidades preferidas da aparelho de acordo com a invenção. Componentes tendo as mesmas funções são referidos nas Figuras pelos mesmos numerais de referência. A Figura 1 mostra um fluxograma de uma realização do aparelho de acordo com a invenção. Após polimerização, a mistura de reação 2 produzida no reator de polimerização 1 é passada para desgaseificação 3. A mistura de reação desgaseificada 4 é separada mecanicamente de um produto de polimerização em uma centrífuga 5. A mistura de reação 6 separada é isenta de sólidos 8 em um filtro de placa 7. A mistura de reação purificada 9 é retornada para o reator de polimerização 1. A Figura 2 mostra um fluxograma de ainda uma realização do aparelho de acordo com a invenção. Após polimerização, a mistura de reação 2 produzida no reator de polimerização 1 é passada para desgaseificação 3. A mistura de reação desgaseificada 4 é separada mecanicamente de um produto de polimerização em uma centrífuga 5. A mistura de reação 6 separada é isenta de sólidos 8 em um filtro de módulo de tubo 7. A mistura de reação purificada 9 é retomada para o reator de polimerização 1. A Figura 3 mostra um fluxograma de ainda uma realização do aparelho de acordo com a invenção. Após polimerização, a mistura de reação 2 produzida no reator de polimerização 1 é passada para desgaseificação 3. A mistura de reação desgaseificada 4 é separada mecanicamente de um produto de polimerização em uma centrífuga 5. A mistura de reação 6 separada é isenta de sólidos 8 em um filtro de placa 7. A mistura de reação purificada 9 é retornada para o reator de polimerização 1. Os sólidos 8 separados são passados para a centrífuga 5 juntos com a suspensão desgaseificada 4. A Figura 4 mostra um fluxograma de um aparelho convencional na qual uma mistura de reação 2 produzida em um reator de polimerização 1 usando água inteiramente desmineralizada recente 12 é, após poiimeriza-ção, passada para desgaseificação 3. A mistura de reação desgaseificada 4 tem a água retirada mecanicamente em uma centrífuga 5 e um produto de polimerização é separado. A água de despejo 6 separada e passada para tratamento de água de despejo 11.

Exemplos Exemplo Comparação 1 S-PVC. valor-K 70 Polimerização de cloreto de vinila foi realizada em uma temperatura de 53°C usando o aparelho convencional esboçado na Figura 4. Após desgaseificação, a suspensão produzida teve água retirada mecanicamente em uma centrífuga e o produto de polimerização foi separado. As características de pulverizado do produto de polimerização são conferidas na Tabelas 1.

Tabela 1: Características de Pulverizado de S-PVC, Valor-K 70 Exemplo Comparação 2 S-PVC. valor-K 68 Polimerização de cloreto de vinila foi realizada em uma temperatura de 53°C usando o aparelho convencional esboçado na Figura 4. Após desgaseificação, a suspensão produzida teve a água retirada mecanicamente em uma centrífuga e o produto de polimerização foi separado. As caracte- rísticas de pulverizado do produto de polimerização são conferidas na Tabela 2.

Tabela 2: Características de pulverizado de S-PVC, valor-K 68 Exemplo 1 S-PVC, valor-K 70 Polimerização de cloreto de vinila foi realizada em uma temperatura de 53°C em uma mistura de reação aquosa em um reator, usando o processo da invenção esboçado na Figura 1, Após desgaseificação, a mistura de reação produzida teve a água retirada mecanicamente em uma centrífuga e um produto de polimerização separado. A mistura de reação emergindo da centrífuga foi filtrada sobre um módulo de placa convencional. O sólido filtrado foi disposto, e a mistura de reação filtrada foi retornada para o reator e novamente usada para ainda polimerização. O procedimento foi repetido várias vezes para este tipo de PVC. A qualidade da mistura de reação filtrada (Tabela 3) e a qualidade de produto (Tabela 4) mudaram somente muito levemente como um resultado de uso da mistura de reação várias vezes; em particular, as características de pulverizado do produto não foram sujeitas a qualquer mudança signifícante.

Tabela 3: Dados de teste de mistura de reação filtrada Tabela 4: Características de pulverizado de S-PVC, valor-K 70 Exemplo 2 S-PVC, valor-K 68 Polimerização de cloreto de vinila foi realizada em uma temperatura de 53°C em uma mistura de reação aquosa em um reator, usando o processo da invenção esboçado na Figura t. Após desgaseificação, a mistura de reação produzida teve a água retirada mecanicamente em uma centrífuga e um produto de polimerização foi separado. A mistura de reação deixando a centrífuga foi filtrada sobre um módulo de placa convencional. O sólido filtrado foi disposto, e a mistura de reação filtrada foi retornada para o reator e novamente usada para ainda polimerização. O procedimento foi repetido várias vezes para este tipo de PVC. A qualidade da mistura de reação filtrada (Tabela 5) e a qualidade de produto (Tabela 6) mudaram somente levemente como um resultado de uso de mistura de reação várias vezes; em particular, as características de pulverização do produto não foram submetidas a qualquer mudança significante.

Tabela 5: Dados de Teste de Mistura de Reação Filtrada Tabela 6: Características de Pulverizado de S-PVC, Valor-K 68 Exemplo 3 S-PVC. valor-K 70 Polimerização de cloreto de viniia foi realizada em uma temperatura de 53°C em uma mistura de reação aquosa em um reator, usando o processo da invenção esboçado na Figura 2, Após desgaseificação, a mistura de reação produzida teve água retirada mecanicamente em uma centrífuga e um produto de polimerização foi separado. A mistura de reação deixando a centrífuga foi filtrada sobre um módulo de tubo convencional. O sólido filtrado foi disposto, e a mistura de reação filtrada foi retornada para o reator e novamente usada para ainda polimerização O procedimento foi repetido várias vezes para este tipo de PVC. A qualidade da mistura de reação filtrada (Tabela 7) e a qualidade de produto (Tabela 8) mudaram somente muito levemente como um resultado um resultado de uso de mistura de reação várias vezes; em particular, as características de pulverizado do produto não foram submetidas a qualquer mudança significante.

Tabela 7: Dados de Teste de Água de Despejo Filtrada Tabela 8: Características de pulverizado de S-PVC, valor-K 70 Exemplo 4 S-PVC. valor-K 70 Polimerização de cloreto dê vinila foi realizada em uma temperatura de 53°C em uma mistura de reação aquosa em um reator, usando o processo da invenção esboçado na Figura 3. Após desgaseificação, a mistu- ra de reação produzida teve água retirada mecanicamente em uma centrífuga e um produto de polimerização foi separado. A mistura de reação deixando a centrífuga foi filtrada sobre um módulo de placa convencional. O sólido filtrado foi disposto, e a mistura de reação filtrada foi retornada para o reator e novamente usada para ainda polimerização. O procedimento foi repetido várias vezes para este tipo de PVC. A qualidade da mistura de reação filtrada (Tabela 9) e a qualidade de produto (Tabela 10) mudaram somente muito levemente como um resultado um resultado de uso de mistura de reação várias vezes; em particular, as características de pulverizado do produto não foram submetidas a qualquer significante mudança.

Tabela 9: Dados de Teste de Água de Despejo Filtrada Tabela 10: Características de Pulverizado de S-PVC, Valor-K 70 A partir dos Exemplos e Exemplos Comparação pode ser visto que, usando o processo de acordo com a invenção, produtos de qualidade consistente podem ser produzidos sem água inteiramente desmineraiizada nova sendo requerida para cada batelada, como um resultado do que a produção de PVC pode ser realizada com menos água de despejo e, como um resultado, em maneira especialmente econômica e ambientaímente amistosa sem as características do produto sendo prejudicadas.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Processo de polimerização, caracterizado pelo fato de que: os monômeros contendo vinila são polimerizados em uma mistura de reação aquosa, pelo menos um produto de polimerização é separado da mistura de polimerização, e a mistura de reação é purificada por filtração ou microfiltração após separação de pelo menos um produto de polimerização e novamente usada.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que haleto de vinila monomérico é usado como monômero contendo vinila.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cloreto de vinila é usado como o monômero contendo vinila.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a mistura de reação aquosa é uma suspensão aquosa.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a polimerização é realizada descontinu-amente.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a polimerização é realizada em uma pressão de 0,3 a 2 MPa.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a mistura de reação é desgaseificada após polimerização e antes de separação de pelo menos um produto de polimerização.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos um produto de polimerização é separado por centrifugação de mistura de reação.

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que os sólidos separados por filtração ou mi- crofiltração são retornados à mistura de reação antes de separação de pelo menos um produto de polimerização.

10. Aparelho para realização de processo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o vaso de reação (1) que está conectado por meio de uma conexão fluida a um aparelho (5) para separação de um produto de polimerização a partir de mistura de reação, o aparelho (5) para separação de um produto de polimerização a partir da mistura de reação sendo conectado por meio de ainda uma conexão fluida a um aparelho (7) de filtração ou um aparelho (7) de microfil-tração para purificação de mistura de reação, e o aparelho (7) para purificação de mistura de reação sendo conectado por meio de ainda conexão fluida ao vaso de reação (1).

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que entre o vaso de reação (1) e o aparelho (5) para separação de um produto de polimerização está disposto um aparelho (3) para desga-seificação de mistura de reação, a qual está conectada ao vaso de reação (1) e o aparelho por meio de respectivas conexões fluidas.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o aparelho (5) para separação de um produto de polimerização é uma centrífuga.

13. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que o aparelho de mi crofiltração compreende elementos de filtro na forma de placas ou tubos.