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Verfahren zum kontinuierlichen Auflösen von Polyolefinen Bei der Verarbeitung
oder auch beim thermisch oxydativen Abbau von Polyolefinen tritt in einigen Fällen
die Aufgabe auf, Polyolefine kontinuierlich zu lösen. Zum kontinuierlichen Auflösen
von Feststoffen, beispielsweise von Kalisalzen in Flüssiakeiten verwendet man im
allgemeinen sogenannte Schneckenlöser. Diese bestehen aus einem horizontal angeordneten
Trog, der mit einer Rühr- und Transportschnecke versehen ist. Derartige Schneckenlöser
eignen sich insbesondere für die Herstellung von wäßrigen Lösungen. Für das kontinuierliclie
Auflösen von Polyolefinen in Kohlenwasserstoffen bei erhöhter Temperatur und gegebenenfalls
unter Druck sind diese Apparate ungeeignet.
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Es wurde nun gefunden, daß man Polyolefine in Kohlenwasserstofflösungsmitteln
kontinuierlich unter Anwendung erhöhter Temperaturen und gegebenenfalls Druck vorteilhaft
auflösen kann, indem man Polymerisate von c-Monoolefinen und/oder Styrol und die
Kohlenwasserstofflösungsmittel sowie gegebenenfalls überhitzten Wasserdampf in den
unteren Teil eines senkrecht stehenden Rohres einführt, das gegebenenfalis indirekt
geheizt wird, und die Polyolefinlösung am oberen Ende des Rohres abführt.
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Die Ausgangspolymeren sind schmelzbare hochmolekulare Polymerisate,
z. B. aus äthylen, Propylen sowie aus Butenen, Styrol oder Mischpolymerisate aus
diesen Monomeren. Sie können in üblicher Weise. beispielsweise nach einem Niederdruckverfahren,
hergestellt sein. Die Molekulargewichte sind im allgemeinen größer als 100 000.
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Zum Lösen der Polyolefinc eignen sich aliphatische, cycloaliphatische
und aromatische Kohlenwasserstoffe vorzugsweise mit Siedepunkten zwischen etwa 30
und 300 C, beispielsweise Pentane, Leicht- und Schwerbenzine. Für spezielle Zwecke
kann man auch Butane unter erhöhtem Druck verwenden.
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Die Polyolefine werden zweckmäßig als Dispersion in die zu ihrcr
Lösung verwendeten Kchlenwasserstoffe durch eine Zuführung 1 (vgl. Abbildung) am
unteren Teil in das Rohr 2 eingeführt. Dabei kann die Konzentration an dispergiertem
Polyolefin in dem Kohlenwasserstoff schon gleich der für die Lösung gewünschten
Konzentration sein. Es kann aber auch von Vorteil sein. durch die Zuführung 1 eine
konzentrierterc Polyolcfindispersion einzuführen und in das Gemisch im Rohr 2 an
geeigneten Stellen weitere Kohlenwasserstoffe, beispielsweise in Form ihres überhitzten
Dampfes, einzuleiten. Das Rohr 2 kann gegebenenfalls indirekt, d. h. in seinem Inneren
durch Heizschiangen und/oder von außen durch einen Heizmantel, geheizt werden. Seine
Dimensionen, d. h. das
Verhältnis von Länge zu Durchmesser, sowie die Strömungsgeschwindigkeit
der Polyolefindispersion bzw. Lösung im Rohr 2 werden zweckmäßig so gewählt. daß
im Rohr keine unerwünschten Konvektionsströmungen auftreten. Auf diese Weise wird
erreicht, daß aus der im untersten Teil des Rohres eingeführten Polyolefindispersion
auf dem Weg zß,m oberen Ende des Rohres 2 eine Lösung entsteht. ohne daß ungelöste
Polyolefinteilchen nach oben mitgeführt werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es von Vorteil, die Dispersion
der Polyolefine in den Kohlenwasserstoffen ausschließlich oder zusätzlich durch
überhitzten Wasserdampf, der gleichfalls am unteren Ende des Rohres durch eine Zuführung
3 eingcleitet werden kann, auf die gewünschte Lösungstemperatur zu erwärmen. Das
hierbei in der Dispersion kondensierte Wasser sammelt sich am unteren Ende des Rohres
2 und kann kontinuierlich durch eine Abführung 4 abgelassen werden.
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Das Lösen der Polyolefine in den Kohienwasserstoffen erfolgt in dem
Rohr 2 bei Temperaturen etwa zwischen 80 und 200° C sowie bei Drücken, die im allgemeinen
zwischen Normaldruck und 50 at liegen. In besonderen Fällen, beispielsweise bei
der Verwendung von Butanen, können aber auch höhere Drücke, wie beispielsweise 100
at, von Vorteil sein.
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Wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Druck durchgeführt, so liegt
der Gesamtdruck im Rohr 2 zweckmäßig etwas höher als die Summe der Partialdrücke
der
Kohlenwasserstoffe und gegebenenfalls des Kondenswassers bei der betreffenden Lösungstemperatur.
Dieser höhere Druck kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Dispersion
bzw.
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Lösung im Rohr 2 zusätzlich über eine Leitung 5 unter dem entsprechenden
Druck eines indifferenten Gases beispielsweise Stickstoff, gehalten wird. Die Polyolefinlösung
verläßt das Rohr 2 kontinuierlich an seinem oberen Ende durch die Ableitung 6.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, kontinuierlich Polyolefinlösungen
herzustellen, deren Konzentration an Polyolefinen im allgemeinen bis zu 10 Gewichtsprozent
betragen kann. Da in dem Rohr 2 keine beweglichen Teile, wie beispielsweise Förderschnecken,
eingebaut sind, treten bei dem Verfahren gemäß der Erfindung keine durch Dichtungen
verursachten Schwierigkeiten auf.
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Beispiel 1 Am unteren Ende eines senkrecht stehenden Rohres, das
eine lichte Weite von 150 mm und eine Höhe von 2500 mm hat, werden kontinuierlich
je Stunde 100 l einer 50/oigen Suspension von Polypropylen, das nach einem üblichen
Niederdruck-Polymerisationsverfahren hergestellt ist und das die Grenzviskosität
)1 = 7 hat, in Benzin des Siedebereichs 80 bis 1100 C eingepumpt. Gleichfalls am
unteren Ende dieses Rohres werden je Stunde etwa 10 kg Wasserdampf, der eine Temperatur
von 2200 C hat und der unter einem Druck von 24 at steht, eingeleitet. Dabei stellt
sich am oberen Teil eine Temperatur von 1700 C ein, ohne daß das Rohr zusätzlich
noch indirekt geheizt wird. Das in dem Rohr kondensierte Wasser sammelt sich am
unteren Ende, wo durch kontinuierliches Ablassen von Wasser durch das Rohr 4 eine
Wasserschicht von 200 mm Höhe aufrechterhalten wird.
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Auf dieser Wasserschicht schwimmen Polypropylenteilchen, die sich
hier anreichern und durch den eingeleiteten Dampf durchgewirbelt werden. Der Druck
im Rohr 2 wird mit Hilfe von Stickstoff auf 21 at gehalten. Die Strömungsgeschwindigkeit
der Polypropylensuspension bzw. Lösung im Rohr beträgt 0,16 cm/Sek. und ist kleiner
als die Sinkgeschwindigkeit der Polypropylenteilchen. Die Verweilzeit im
Rohr beträgt
25 Minuten. Am oberen Ende des Rohres wird kontinuierlich eine 50/oige Lösung von
Polypropylen in Benzin abgeleitet.
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Beispiel 2 In den unteren Teil eines von außen geheizten senkrecht
stehenden Rohres, das eine lichte Weite von 40 mm und eine Höhe von 2000 mm hat,
werden je Stunde 1,3 1 eines Breies aus 16,5 Gewichtsprozent Polypropylen, das nach
einem üblichen Niederdruckverfahren hergestellt ist und die Grenzviskosität 77 =
7 hat, und 83,5 Gewichtsprozent Schwerbenzin des Siedebereichs 165 bis 1900 C mit
einer Zahnradpumpe eingeführt. Durch eine weitere Zuführung werden am unteren Ende
dieses Rohres zusätzlich je Stunde 4,11 des gleichen Schwerbenzins eingeleitet.
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Die Temperatur der Suspension bzw. Lösung im Rohr wird auf 150 bis
1600 C gehalten. In dem unteren Ende des Rohres stellt sich eine Schicht von 250
mm Höhe ein, die vorwiegend ungelöstes Polypropylen enthält. Darüber befindet sich
eine Schicht von etwa 1000 mm Höhe, die eine gelartige Beschaffenheit hat und die
nach oben mit unscharfer Begrenzung in eine homogene Lösung übergeht. Die Verweilzeit
im Rohr beträgt etwa 40 Minuten, die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension bzw.
Lösung 0,12 cm/Sek.