CS201973B1

CS201973B1 - Process and device for removing monomere from aqueous dispersions of homo-or copolymers of vinylchloride

Info

Publication number: CS201973B1
Application number: CS239479A
Authority: CS
Inventors: Ludovit Sismis; Milan Vanko; Alzbeta Sakalosova
Original assignee: Ludovit Sismis; Milan Vanko; Alzbeta Sakalosova
Priority date: 1979-04-09
Filing date: 1979-04-09
Publication date: 1980-12-31

Abstract

Vynález sa týká odstraňovania raonoméru z vodných disperzi! homo- alebo kopolymérov vinylchloridu pomooou páry a/alebo horúceho inertného plynu. Vlastný prooes odstraňovania monoméru sa uskutečňuje tede, že vodná disperzia predohriata na teplotu 55 °C až 100 °C, sa privádza do zmieSavača, do ktorého sa súčasne privádza priama para rýohlosťou 200 až 350 m/s a vodná disperzia rýohlosťou zodpovedajúoou zdržnéj době v difúzore, včítane difúzneho hrdla 0,5 až 15 s, počítanou z objemového prietoku čerstvej disperzie, pričom s parou dokonale prémieSáná zmes po odlúčenl plynnej fázy sa ďalej spraoováva kaskádovitým spósobom alebo viaenásobným opakováním s připadnou reoirkuláciou.The invention relates to the removal of a raonomer from aqueous dispersions! homo- or copolymers vinyl chloride by steam and / or hot inert gas. own the monomer removal process takes place thus, the aqueous dispersion is preheated at a temperature of 55 ° C to 100 ° C, is fed into the mixer to which it is simultaneously fed direct steam with a fineness of 200 to 350 m / s and the aqueous dispersion with a fineness corresponding to residence time in the diffuser, including diffusion throat 0.5 to 15 s, calculated the volumetric flow rate of the fresh dispersion, whereby the steam blends perfectly with the blend it is further treated after the gas phase has been separated off in a cascade or multiple fashion repetition with eventual re-circulation.

Description

(64) Sposob a zariadenie na odstraňovanie monoméru z vodných disperzi! homo- alebo kopolymérov vinylchloridu(64) A method and apparatus for removing monomer from aqueous dispersions! homo- or copolymers of vinyl chloride

Vynález sa týká odstraňovania raonoméru z vodných disperzi! homo- alebo kopolymérov vinylchloridu pomooou páry a/alebo horúceho inertného plynu. Vlastný prooes odstraňovania monoméru sa uskutečňuje tede, že vodná disperzia predohriata na teplotu 55 °C až 100 °C, sa privádza do zmieSavača, do ktorého sa súčasne privádza priama para rýohlosťou 200 až 350 m/s a vodná disperzia rýohlosťou zodpovedajúoou zdržnéj době v difúzore, včítane difúzneho hrdla 0,5 až 15 s, počítanou z objemového prietoku čerstvej disperzie, pričom s parou dokonale prémieSáná zmes po odlúčenl plynnej fázy sa ďalej spraoováva kaskádovitým spósobom alebo viaenásobným opakováním s připadnou reoirkuláciou.The invention relates to the removal of a raonomer from aqueous dispersions. homo- or copolymers of vinyl chloride by means of steam and / or hot inert gas. The actual process of removing the monomer is carried out by the fact that the aqueous dispersion preheated to a temperature of 55 ° C to 100 ° C is fed to a mixer which is simultaneously supplied with a direct steam at 200-350 m / s and the aqueous dispersion at the diffusion time. including a diffusion throat of 0.5 to 15 s, calculated from the volumetric flow rate of the fresh dispersion, wherein the vapor-perfused mixture after the gas-phase separation is further processed in a cascade manner or by multiple repetitions with optional re-circulation.

201 973201 973

Vynález ea týká odstraňovania monoméru z vodnýoh disperzi! homo- alebo kopolymérov vinylohloriďu pomooou páry a/alebo horúoeho Inertného plynu.The present invention relates to the removal of monomer from an aqueous dispersion. homo- or copolymers of vinyl chloride by steam and / or hot inert gas.

Obsah monomérov, hlavně vinylchloridu v polyraérooh a kopolymérooh vinylohloridu, má byt’ čo najnižěi jednak z hTadiska dosiafanutla maximálněj kvality vyrábanýoh produktov a jednak z důvodov ekologiokýoh a zdravotnýoh, najmá pri výrobě polymérov určenýoh na používanie v potravinárstve. Množstvo nezreagovaného vinylohloriďu v polymére sa bežne pohybuje od 0,1 až do 3 $· Toto množstvo třeba radikálně znížiť tak, aby konečný produkt obsahoval 1 až 10 ppm vinylohloriďu, připadne pri použití v potravinárstve najviao 1 ppm. Tieto přísné požiadavky sa stanovili v poslednýoh rokooh, keň sa ukázalo, že toxické vlastnosti vinylohloridu sú omnoho horčie a nebezpečnojSie, ako sa předpokládalo. Nezřeagováný monomér ea zo suspenzi! alebo emulzil polyvinyldhloridu odstraňuje obyčajne pomooou priamej vodnej páry alebo horúoeho inertného plynu. Stripovenie monoméru z vodných disperzil pólyvinylohloridu je poměrně podrobné poplsané v CHemloal Engineering Procese, vol. 71, No. 9, 54 - 62 1975 v ktorom je diskutovaný najmá vplyv teploty, tlaku a vlastností polyméru na rýohlosť a účinnost’ stripovania monoméru podl’a laboratómyoh meraní.The content of monomers, in particular vinyl chloride in polyether or vinyl alcohol chloride, should be as low as possible for reasons of the highest quality of the products produced and, secondly, for reasons of environmental and health reasons, particularly in the manufacture of polymers intended for use in the food industry. The amount of unreacted vinyl chloride in the polymer normally ranges from 0.1 to 3 $. This amount should be radically reduced so that the end product contains 1 to 10 ppm of vinyl chloride, or up to 1 ppm when used in the food industry. These stringent requirements were set in the last Rococo, when the toxic properties of vinyl chloride were shown to be much bitter and more dangerous than expected. Unreacted monomer ea from the suspension! or the polyvinyl chloride emulsion is generally removed by direct water vapor or hot inert gas. Stripping of monomer from aqueous polyvinyl chloride chloride dispersions is described in detail in CHemloal Engineering Procese, vol. 71, no. 9, 54-62, 1975, which discusses the greatest effect of temperature, pressure, and polymer properties on the purity and stripping efficiency of monomer according to laboratory measurements.

Na stripovanle monoméru z homo- alebo kopolymérov vinylohloridu pomooou priamej páry sa používajú rozličné spůsoby a zariadenia, ktoré okrem výhod, obyčajne ápeoifiokýoh, majú aj mnohé nevýhody, ktoré znemožňujú ioh efektívne využitie pri výrobě Široké j Skály polymémyoh produktov.Various methods and devices are used for stripping monomers of vinyl chloride homo- or copolymers by means of direct vapor and equipment which, in addition to the advantages, usually apo, also has many disadvantages which make it impossible to use effectively in the production of a wide variety of polymer product rocks.

Účinné odplynenie zbytkov nezreagovaného monoméru sa móže uskutočniť napr. v etážovýoh kolonách, ktoré pri správnom konStrukčnom vyrieSení dosahujú vysokú desorpčnú mohutnost’ i v oblasti veTmi nízkých konoentráoií monoméru v polymére. Takéto spósoby a zariadenia sú predmetom napr. čs. autorského osvedčenia č. 196 386 a vynálezov DOS 2 550 023, DOS 2 552 683 a USA pat. 3 454 542, v ktorýoh sa ohránia různé prevádzkové parametre a konStrukčné prvky etážovej kolony. Ioh nevýhodou je napr. vysoké pěněnie, najmá pri vySSom zaťažení kolony a pri nizkyoh hodnotáoh povrchového napátia a usádzovanie tuhých častío polyméru v hluohýoh miestaoh etáže, čo nepriaznivo vplýva na prevádzkovú stabilitu a na účinnost’ desorpoie.Effective degassing of unreacted monomer residues can be effected e.g. in stacked columns which, when properly designed, achieve a high desorption strength even in the region of very low monomer concentra- tions in the polymer. Such methods and devices are the subject of e.g. MS. of the author's certificate no. 196 386 and the inventions DOS 2 550 023, DOS 2 552 683 and US Pat. No. 3,454,542, in which various operating parameters and structural elements of the tray column are delimited. Ioh's disadvantage is e.g. high foaming, especially at high column loads and low surface surface tension and solid polymer deposition rates in deaf space sites, adversely affecting operational stability and desorption efficiency.

PodTa DOS 2 546 265 monomér sa může odplyniť v nádobě za intenzívneho mieSánia mieSadlom a vysokou reoirkuláoiou. Rýohlosť odplynenia sa zvyáuje za vákua, ale aj tak hlavnou nevýhodou tohto epůsobu je dlhá doba odplyňovania a vyplývajúoe ZhorSenie kvality polyméru.According to DOS 2,546,265, the monomer can be degassed in a vessel with vigorous stirring with a stirrer and high re-circulation. The degassing rate is increased under vacuum, but the main disadvantage of this epoch is the long degassing time and the resulting deterioration of the polymer quality.

IiepSieho výsledku sa dosiahne stripovaním monoméru priamou parou v cyklóne alebo v Speoiálnyoh rozpraSovaoíoh zariadeniaoh, ktoré napr. podl*a DOS 2 435 704 můžu byť rotačného typu, umiestnené v etojacej valoovej nádobě. Rozpračovaoia rýohlosť disperzie s parou vo vyústění dýzy má byť v rozmedzí 5 250 m/s. PodTa DOS 2 440 957 ea odplyňuje pomocou Jednej dýzy rýohlosťou prúdenia zmesi 1 až 20 m/s při hmotnostnom pomere páry ku disperzi! 1 : 5 až 1 : 100 a kontaktnom čase v odplyňovacej nádobě 2 minúty až 4 hodiny. Poměrná zložitosť a poruohovosť najmá rotačnýoh rozprašovačov a vysoká doba kontaktu sú hlavnýrai nevýhodami týohto spósobov a zariadení odplyňovania disperzi! polyvinylchloridu,A better result is obtained by direct steam stripping of the monomer in a cyclone or in a spray atomizer, e.g. according to DOS 2,435,704, they can be of the rotary type, located in the etching valoid vessel. The dispersibility of the steam dispersion at the nozzle orifice should be in the range of 5,250 m / s. According to DOS 2,440,957 e, it degasses by means of a single nozzle with a flow rate of the mixture of 1 to 20 m / s at a steam / dispersion weight ratio! 1: 5 to 1: 100 and a contact time in the degassing vessel of 2 minutes to 4 hours. The relative complexity and failure rate of the rotary atomizers in particular and the high contact time are the main disadvantages of these dispersion degassing methods and devices! polyvinyl chloride,

-' \- '\

PodPa tohto vynálezu uskutočňuje sa spdsob odstraňovania monoméru z vodných disperzií homo- alebo kopolymórov vinylohloridu pomocou páry a/alebo horúceho inertnólio plynu tak, že vodná disperzia predohriata na teplotu 55 °C až 100 °C, s výhodou 80 °C až 95 °C, ~a privádza do zmiešavača, do ktorého sa súčasne privádza priama para rýohlosťou 200 až 350 m/s a vodná disperzia rýchlosťou, odpovedajúcou zdržnéj době v difúžore, včitane difúzneho hrdla 0,5 až 15 s, s výhodou v rozmedzi 1 až 5 s, počítanou z objemového prietoku čerstvej disperzi®, pričom s parou dokonale premiešaná zmes po odlúčení plynnéj fázy sa ďalej spracováva kaskádovitým spdsobom alebo viaonásobným opakováním s případnou rocirkuláciou.According to the present invention, a process for removing monomer from aqueous dispersions of vinyl chloride homo- or copolymers is carried out by means of steam and / or hot inert gas such that the aqueous dispersion is preheated to a temperature of 55 ° C to 100 ° C, preferably 80 ° C to 95 ° C. and is fed to a mixer which is simultaneously supplied with a direct steam at a rate of 200 to 350 m / s and an aqueous dispersion at a rate corresponding to a residence time in the diffuser, including a diffusion throat of 0.5 to 15 s, preferably in the range of 1 to 5 s from the volumetric flow rate of the fresh dispersion (R), whereby the mixture thoroughly mixed with the vapor after separation of the gas phase is further processed in a cascading manner or by multiple repetitions with optional rocirculation.

Zariadenie na odstraňovanie monoméru z vodných disperzi! homo- alobo kopolyraérov vinylohloridu pozostáva z privodného potrubia čorstvoj disporzie spojeného so zraiošavačom, do ktorého jo súčasne napojené prívodné potrubio páry a přívodně potrubio s recirkulujúoou disperziou pomocou rocirkulačného čerpadla, pričom zraiošavač jo opatřený difúzorom, vyúsťujúcim do oddol’ovača fáz opatřeného odplyňovacím potrubím a potrubím na odťahovanie odplynonoj disporzie a zmiešavač jo charakterizovaný tým, žo přívod páry lísti tryskou dýzovóho tvaru do hrdla difúzora a rovná časť difúzora jo skonštruovaná s pomerom joj dížky k jej priemeru v rozmedzi 15 až 100 : 1 a rozSirujúca sa časť difúzora k rovnej časti je v pomere 0,5 až 0,05 : 1.Device for removing monomer from aqueous dispersions! The homo- alobo copolymers of vinyl chloride consist of an inlet pipe of a dispersion connected to the scraper, to which the steam supply pipe and the recirculated-dispersion inlet pipe are simultaneously connected by means of a circulation pump, the scraper being equipped with a diffuser and outlet. and a mixer is characterized in that the steam inlet of the nozzle-shaped nozzle into the diffuser throat and the straight diffuser part is constructed with a joj-to-diameter ratio in the range of 15 to 100: 1 and an expanding diffuser to equal part is ratio of 0.5 to 0.05: 1.

Základná schéma zariadenia na uskutočnenia popísáného spdsobu jo znázorněné na obr, .A basic diagram of an apparatus for carrying out the described method is shown in FIG.

Prívodné potrubio čerstvej disporzie 1_ je spojené so zmiošavačom 4, do ktorého jo súčasne napojené prívodné potrubie páry 2 a prívodné potrubie 2. a rocirkulujúcou disperziou pomooou oiriculačného čerpadla 2» pričom zmiešavač 4 je opatřený difúzorom 2> vyúsťujúcim do válcovitéj nádoby 6, opatrenej odplyňovacím potrubím 2. ^a potrubím 8. na odťahovanie odplynenej disporzie.The supply line of the fresh dispersion 7 is connected to a mixer 4 into which the steam supply line 2 and the supply line 2 and the co-circulating dispersion by means of an irrigation pump 2 are connected at the same time. 2 ^{and a} line 8 for evacuating the degassed dispersion.

Schéma zmiešavača vhodného na jednorázové odplynenie jo znázorněná na obr. 2.A schematic of a mixer suitable for a single degassing is shown in FIG. Second

Para je privádzaná do zmiešavača potrubím 10 a čerstvá suspenzia sa privádza do zmiešavaoej komory 12 potrubím 11. Prívodné potrubie páry 2. Jo ukončené tryskou 13. smorujúcou do difúzneho hrdla 1¾ difúzora 15.The steam is fed to the mixer via line 10 and the fresh slurry is fed to the mixing chamber 12 via line 11. The steam supply line 2 is terminated by a nozzle 13 pointing to the diffusion throat 11 'of the diffuser 15.

Intonzívnyw zmiešaním susponzio a páry v popísanom zariadení sa dosiahne radikálnoho zníženia obsahu monoméru už pri jodnorázovom přechode týmto zariadoním. Pokles obsahu monoméru už pri jodnorázovom přechode pri vol’rai rnaloj lcontaktnej dobo suspenzio s horúeou parou je neobvyklý jav, teoreticky nezdóvodnený. Vel’mi vysokú účinnosť mdžeme pripísať dokonalému rozptýloniu páry v suspenzi! a intenzívnomu pro3 mieěavaniu heterogónnej zmeai pri preohode hrdlom difúzora a samotným difúzorom. Veltal vysoká účinnost’ je váak výsledkem kontplexného vplyvu hydrauliokýoh a konStrukčnýoh zvláštnosti zariadenia.The intonative mixing of the suspension and the steam in the described apparatus results in a radical reduction of the monomer content already at the one-time passage through the apparatus. A drop in the monomer content already at the one-time transition during the hot-vapor contact time suspension is an unusual phenomenon, theoretically unjustified. Very high efficiency can be attributed to perfect dispersion of vapor in suspension! and intensively mixing the heterogeneous mixture by passing the throat of the diffuser and the diffuser itself. Veltal's high efficiency is the result of the complex influence of the hydraulic and structural features of the device.

Počiatočná náeadt suspenzie aa najprv zbavuje monoméru oirkuláoiou oez saniečávač disperzie a páry s postupné zvySujúoou sa teplotou do výSky 70 °C pri absolútnom tla ku 0,02 až 0,05 MPa a dokončenie demonomerizáoie sa uskutočni uvedeným postupom.The initial suspension of the suspension aa first frees the monomer from the dispersion and vapor phase by increasing the temperature to 70 ° C at an absolute pressure of 0.02 to 0.05 MPa and then completes the demonomerization by the above procedure.

Sálej uvádzame příklady použitia s charakteristikou ddležitýoh konStrukčnýeh prvkov zariadenia. Uvedené příklady sú ilustrativně a nemdžu vystihovat’ vSetky úspeSné varianty postupu a konStrukoie zariadenia.Below are examples of applications with characteristics of important construction elements of the device. The examples given are illustrative and cannot describe all successful process variants and equipment designs.

Přiklad 1Example 1

Čerstvá suspenzia, obsahujúoa 31 200 ppm nezreagovaaého vinylohloridn, sa odplyňuje na zariadení. schémat i oky znázomemom na obr. 1. Obsah záeobníka je 5 m^ a výkon oirkulačného čerpadla je 400 l/min. Čerstvá suspenzia sa prittádza rýohlosťou 2 m^/h. Přívod ρ&χγ do zmieSavača je ukončený tryskou o priemere 7 mm. Difúzně hrdlo difuzóra o priemere 25 mm má dížku 1 200 mm. Spraoovaná suspenzia polyvinylohloridu je stredne porézneho typu a před vstupom do zmieSavača sa najprv predohrieva priamou parou na teplotu 90 °C. Cirkulačně čerpadlo nie je zapojené. Obsah nezreagovaného monoméru po jednorázovom preohode difuzórom a následným chladením odplynenej suspenzie na 60 °C poklesol po 1,5 hodinovom ohode na priememú hodnotu 374 ppm.The fresh suspension, containing 31,200 ppm of unreacted vinyl chloride, is degassed on the apparatus. and the meshes shown in FIG. 1. The tank capacity is 5 m m and the capacity of the circulation pump is 400 l / min. The fresh suspension is passed at a purity of 2 m @ 2 / h. The inlet of ρ & χγ to the mixer is terminated by a 7 mm nozzle. The diffuser neck of the diffuser with a diameter of 25 mm has a length of 1200 mm. The treated polyvinyl chloride suspension is of a moderately porous type and is first preheated to 90 ° C with direct steam prior to entering the mixer. The circulation pump is not connected. The content of unreacted monomer after a single pass through the diffuser and subsequent cooling of the degassed slurry to 60 ° C decreased to an average value of 374 ppm after a 1.5 hour throw.

Přiklad 2Example 2

Postup podPa přikladu 1 s tým rozdielom, že vstupná tryska páry do zmieSavaoej kolony je priemeru 5 mm a dýzového tvaru. Obsah monoméru za rovnakýoh podmienok a po rovnakom ohode ako v přiklade 1, poklesol na priememú hodnota 151 ppm.The procedure of Example 1, except that the steam inlet nozzle into the mixed column is 5 mm in diameter and nozzle-shaped. The monomer content, under the same conditions and after the same coincidence as in Example 1, decreased to an average value of 151 ppm.

Příklad 3 .Example 3.

Postup podl’a přikladu 1 a za rovnakýoh podmi anfik s tým rozdielom, že dlžka difúzneho hrdla je 350 mm. Obsah monoméru po jednorázovom preohode poklesol na priememú hodnotu 2 300 ppm.The procedure of Example 1 and under the same conditions, with the difference that the length of the diffusion throat is 350 mm. The monomer content dropped to a mean value of 2,300 ppm after a one-time sweep.

PREDMET VYNÁLEZUOBJECT OF THE INVENTION

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Method for removing monomer from aqueous dispersions of homo- or copolymers of wool / chloride by means of steam and / or hot inert gas, characterized in that the aqueous dispersion is preheated to a temperature of 55 ° C to 100 ° C, preferably 80 ° C to 95 ° C. to the mixer, which is simultaneously fed with steam at a rate of 200 to 350 m / a and the aqueous dispersion by a fineness, corresponding to a residence time in the diffuser, including a diffusion throat of 0.5 to 15 s, preferably in the range of 1 to 5 s. flow of fresh dispersion, while the steam mixture thoroughly mixed after separation of the gaseous phase is treated in a cascaded manner or several times with possible reincirculation if the gas phase is separated ·

2. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the supply line of the fresh dispersion (1) is connected to a mixer (4) to which the steam supply line (2) and the supply line (3) are connected at the same time. a re-circulation dispersion using an circulation pump (9), wherein the mixer (4) is provided with a diffuser (5) resulting in a phase separator provided with a degassing line (7) and a duct (8) for withdrawing the degassed dispersion, wherein the steam supply flows through a nozzle-shaped nozzle into the diffuser nozzle (5), wherein the straight part of the diffuser (5) is constructed with a ratio of its length to its penetrator in the range of 15 to 100: 1; 0.5 to 0.05: 1 ·

2 drawings